KR20130015629A

KR20130015629A - Ｗａｖｅ 통신 시스템 및 핸드오버 방법

Info

Publication number: KR20130015629A
Application number: KR1020110077721A
Authority: KR
Inventors: 정한균; 임기택; 신대교
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-14
Also published as: KR101275626B1

Abstract

WAVE 통신 시스템 및 핸드오버 방법이 제공된다. 본 핸드오버 방법은, OBE가 nRSE로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계, 핸드오버 요청 메시지를 수신한 nRSE가 pRSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 단계, 핸드오버 알림 메시지를 수신한 pRSE가 OBE로 전달할 프레임을 폐기하는 단계, pRSE가 OBE로부터 수신하여 버퍼링한 프레임을 GW로 전송하는 단계 및 pRSE가 핸드오버 알림 확인 메시지를 nRSE로 전송하는 단계를 포함한다. 이에 의해, WAVE 통신 시스템에서 OBE가 고속으로 이동하면서 접속된 RSE를 변경할 때 손실되는 데이터 프레임의 양을 최소화하고, 최단 시간 내에 통신의 정상화를 이룰 수 있다.

Description

ＷＡＶＥ 통신 시스템 및 핸드오버 방법{WAVE communication system and handover method thereof}

본 발명은 통신 시스템 및 핸드오버 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OBE(On-Board Equipment)와 RSE(Road-Side Equipment) 간에 수행되는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 통신 시스템 및 핸드오버 방법에 관한 것이다.

WAVE 기술은 IEEE 802.11 기반 통신 기술이며 IEEE 802.11p, IEEE 1609.3, IEEE 1609.4 등의 표준 문서에 규격이 정의되어 있다. 하지만, WAVE 표준에서는 핸드오버에 관련된 절차는 다루고 있지 않다.

유사 기술인 Wi-Fi 기술은 WAVE 기술과 매체 접근 제어(Medium Access Control) 계층 기능이 일부 차이가 있어, Wi-Fi 통신망에서 연구 및 적용되고 있는 핸드오버 절차를 그대로 WAVE 통신망에 적용하기에는 한계가 있으며, WAVE 통신 기술의 장점(OBE가 고속으로 이동하는 환경에 적합한 통신 기술)을 살릴 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, WAVE 통신 시스템에서 OBE가 고속으로 이동하면서 접속된 RSE을 변경할 때 손실되는 데이터 프레임의 양을 최소화하고, 최단 시간 내에 통신의 정상화를 이룰 수 있는 핸드오버 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 핸드오버 방법은, OBE(On-Board Equipment)가 nRSE(new Road-Side Equipment)로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계; 핸드오버 요청 메시지를 수신한 nRSE가 pRSE(previous Road-Side Equipment)로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 단계; 핸드오버 알림 메시지를 수신한 pRSE가 OBE로 전달할 프레임을 폐기하는 단계; pRSE가 OBE로부터 수신하여 버퍼링한 프레임을 GW(GateWay)로 전송하는 단계; 및 pRSE가 핸드오버 알림 확인 메시지를 nRSE로 전송하는 단계;를 포함한다.

핸드오버 알림 메시지 전달단계는, nRSE가 핸드오버 요청 메시지를 수신한 SCH(Service CHannel) 구간의 종료 시점에 pRSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달할 수 있다.

본 핸드오버 방법은, 핸드오버 알림 확인 메시지를 수신한 nRSE가 'nRSE와 GW 간의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'과 'nRSE와 pRSE 사이의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'을 갱신시키기 위한 메시지를 pRSE와 GW에 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

테이블들을 갱신시키기 위한 메시지 전송단계는, nRSE가 핸드오버 요청 메시지를 수신한 채널 구간의 다음 채널 구간에 테이블들을 갱신시키기 위한 메시지를 pRSE와 GW에 전송할 수 있다.

본 핸드오버 방법은, CCH 구간에서, RSE가 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버 정보와 GW 정보가 포함된 WSA(WAVE Service Adevertisement) 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및 WSA 메시지를 수신한 OBE가, WSA 메시지에 포함된 GW 정보를 참조하여 SCH(Service CHannel) 구간에서 DHCP 디스커버리 메시지를 RSE를 통해 GW에 유니캐스트하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 핸드오버 방법은, DHCP 디스커버리 메시지를 수신한 GW가, SCH 구간에서 OBE에 할당가능한 IP 주소들에 대한 정보가 수록된 DHCP 제안 메시지를 RSE로 전송하는 단계; 및 RSE가 수신된 DHCP 제안 메시지를 WSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 핸드오버 방법은, DHCP 제안 메시지를 수신한 OBE가, SCH 구간에서 OBE가 할당 요청할 IP 주소에 대한 정보가 수록된 DHCP 요청 메시지를 RSE를 통해 GW에 유니캐스트하는 단계; GW가 OBE에 할당할 IP 주소가 수록된 DHCP 확인 메시지를 SCH 구간에서 RSE로 전송하는 단계; 및 DHCP 확인 메시지를 수신한 RSE가 DHCP ACK 메시지를 WSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

WSA 메시지에는 다수의 OBE들에 대한 메시지들이 수록될 수 있다.

다수의 OBE들에 대한 메시지들은, 다수의 OBE들에 대한 DHCP 제안 메시지들 및 다수의 OBE들에 대한 DHCP 응답 메시지들일 수 있다.

DHCP 서버 정보는, DHCP 서버의 IP 주소 및 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함하고, GW 정보는, GW의 IP 주소 및 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

CCH 구간은 WSA 구간을 포함하며, 인접한 RSE들은 WSA 구간의 각기 다른 타임 슬롯에서 WSA 메시지를 브로드캐스트할 수 있다.

CCH 구간은, RSE와 OBE 간에 데이터 프레임 송수신하는데 이용되는 WSMP 구간을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, WAVE 통신 시스템은, 제2 RSE(Road-Side Equipment)로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 OBE(On-Board Equipment); OBE로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하면 제1 RSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 제2 RSE; 및 핸드오버 알림 메시지를 수신하면, OBE로 전달할 프레임을 폐기하고, OBE로부터 수신하여 버퍼링한 프레임을 GW(GateWay)로 전송하며, 핸드오버 알림 확인 메시지를 제2 RSE로 전송하는 제1 RSE를 포함한다.

제2 RSE는, 핸드오버 요청 메시지를 수신한 SCH(Service CHannel) 구간의 종료 시점에 제1 RSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달할 수 있다.

제2 RSE는, '제2 RSE와 GW 간의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'과 '제2 RSE와 제1 RSE 사이의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'을 갱신시키기 위한 메시지를 핸드오버 요청 메시지를 수신한 채널 구간의 다음 채널 구간에 제1 RSE와 GW에 전송할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, WAVE 통신 시스템에서 OBE가 고속으로 이동하면서 접속된 RSE를 변경할 때 손실되는 데이터 프레임의 양을 최소화하고, 최단 시간 내에 통신의 정상화를 이룰 수 있다. 이에 따라, OBE가 고속으로 이동하면서 접속된 RSE를 변경하더라도 진행 중이던 데이터 통신의 품질이 크게 손상되지 않는다.

도 1은 WAVE에서 운용하는 멀티 채널을 도시한 도면,
도 2는 OBE가 WAVE 통신망에 초기 진입하여 IP 주소를 획득하는 과정의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 OBE의 핸드오버 절차에 대한 설명에 제공되는 도면,
도 4는 nRSE의 HO notify 메시지 전송 시점에 따른 핸드오버 지연 및 성능의 차이를 부연 설명하기 위한 도면,
도 5는 CCH 구간에서 브로드캐스트되는 WSA 메시지의 충돌을 방지하기 위한 방법을 도시한 도면,
도 6은 RSE에 의해 브로드캐스트 되는 WSA 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 7은 HO request 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 8은 HO notify 메시지의 구조를 도시한 도면, 그리고
도 9는 HO notify ACK 메시지의 구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

1. WAVE ( Wireless Access in Vehicular Environments ) 통신

WAVE 통신은, OBE(On-Board Equipment : 차량 내 무선 통신 단말기)와 RSE(Road-Side Equipment : 노변 기지국) 사이의 통신 또는 OBE들 간의 통신이다.

WAVE 표준인 IEEE 1609.4에서는 멀티 채널 운용을 정의하고 있다. 구체적으로, 하나의 RF(Radio Frequency) PHY를 갖는 OBE가, 일정한(서로 간에 미리 약속된) 시간 주기에 따라 두 개의 서로 다른 채널을 번갈아 가며 접속하도록 규정되어 있다.

두 개의 채널은, 각각 CCH(Control CHannel) 및 SCH(Service CHannel)로 불린다. 도 1에는 WAVE에서 운용하는 멀티 채널을 도시한 도면이다.

CCH 구간에서는, WAVE에서 사용되는 WSA 메시지(WAVE Service Adevertisement Message)와 WSM(WAVE Short Message)가 송수신되지만, IP 프레임(Internet Protocol Frame)은 송수신될 수 없다. WSA 메시지는 RSE에 제공하는 서비스들의 정보를 수록하여 광고하는 브로드캐스트 메시지이고, WSM은 WAVE 표준에 정의된 전용 데이터 프레임이다.

SCH 구간에서는 이러한 메시지들 뿐만 아니라 IP 프레임도 송수신 가능하다. 따라서, OBE와 RSE 상호 간에 IP 프레임을 송수신하려면 CCH 구간이 아닌 SCH 구간을 이용하여야 한다.

만약, 유선 망 내에 있는 특정 장치가 OBE로 전송한 IP 프레임이 RSE에 도달했을 때 현재 채널 구간이 CCH 구간이면, RSE는 OBE에 IP 프레임을 버퍼링하였다가 다음 SCH 구간이 시작되면 비로소 IP 프레임을 전송한다.

WAVE 시스템에서, 모든 RSE는 CCH의 경우 동일한 채널을 사용하지만, SCH의 경우는 인접 RSE 간의 주파수 간섭을 피하기 위하여 서로 다른 주파수를 사용한다. OBE가 현재 접속하고 있는 RSE와 다른 RSE에 접속하고자 한다면, 그 다른 RSE가 사용하는 SCH 주파수로 변경하여야 한다.

일반적으로, RSE는 CCH 구간에서는 자신이 제공하는 서비스의 정보가 수록된 WSA를 전송하고, CCH 구간에서 이를 수신한 OBE는 해당 RSE에 접속할지 여부를 결정한다. 여기서, 접속한다는 의미는, 해당 RSE와 동일한 SCH를 사용하면서, IP 프레임을 송수신한다는 의미이다.

2. WAVE 통신망 초기 진입 절차

차량에 탑재된 OBE가 WAVE 통신망에 진입하기 위해서는, IPv4 주소를 획득해야 한다.

IPv4 주소는 그 개수에 한계가 있기 때문에, 모든 IP 장치마다 하나의 IP 주소를 할당하지 않고, DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)에 따라 IP 장치에 동적으로 IP를 할당한다.

이하에서, OBE가 WAVE 통신망에 초기 진입하는 과정에 대해, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 OBE가 WAVE 통신망에 초기 진입하여 IP 주소를 획득하는 과정의 설명에 제공되는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 CCH 구간에서, RSE(120)가 VSA(Vendor-Specific Action) 메시지를 전송한다(S210). VSA 메시지에는, WSA(IEEE 1609.3 규격에 명시)가 포함된다.

WSA는, 1) 인프라 망에서 제공하는 각종 서비스들에 대한 정보가 수록된 SI(Service Info. : 서비스 정보), 2) CHI(CHannel Info. : 채널 정보) 등을 포함하며, IEEE 1609.3 규격에 명시되어 있다.

한편, SI에는 DHCP 서버 정보와 GW(게이트웨이) 정보가 포함되어 있다. DHCP 서버 정보에는 DHCP 서버의 IP 주소와 MAC 주소가 수록되어 있다. GW 정보는, GW의 IP 주소와 MAC 주소 등 GW에 관련된 정보들이다.

GW 정보가 S210단계에서 OBE(110)에 전달되므로, 이후 OBE(110)가 GW(130)의 MAC 주소를 획득하기 위해 부가적으로 수행하여야 하는 ARP(Address Resolution Protocl) 메시지 교환 절차를 생략할 수 있다. 참고로, ARP Request 메시지는 브로드캐스트 메시지이기 때문에, 망 내의 혼잡 상황을 야기할 수 있다.

이후, SCH 구간에서, OBE(110)는 DHCP Discovery 메시지를 RSE(120)를 통해 GW(130)에 유니캐스트한다(S220 & S230). OBE(110)는 S210단계에서 수신된 VSA 메시지로부터 GW(130)의 IP 주소와 MAC 주소는 물론 DHCP 서버의 IP 주소와 MAC 주소를 파악할 수 있으므로, S220단계에서 DHCP Discovery 메시지 전송은 브로드캐스트가 아닌 유니캐스트에 의해 가능하다. 이에 의해, DHCP Discovery 메시지의 브로드캐스트로 인한 네트워크 혼잡 상황의 발생을 방지할 수 있다.

한편, S230단계에 대한 응답으로, GW(130)는 SCH 구간에서 DHCP offer 메시지를 RSE(120)로 전송한다(S240). DHCP offer 메시지에는, OBE(110)에 할당가능한 IP 주소들에 대한 정보가 수록되어 있다.

RSE(120)는 S240단계에서 수신된 OBE(110)에 대한 DHCP offer 메시지를 VSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트한다(S250).

이후, OBE(110)는 SCH 구간에서 DHCP Request 메시지를 RSE(120)를 통해 GW(130)에 유니캐스트한다(S260 & S270). DHCP Request 메시지에는, OBE(110)가 할당 요청할 IP 주소에 대한 정보가 수록되어 있다.

S270단계에 대한 응답으로, GW(130)는 SCH 구간에서 DHCP ACK 메시지를 RSE(120)로 전송한다(S280). DHCP ACK 메시지에는, OBE(110)에 할당할 IP 주소(즉, DHCP Request 메시지에서 OBE(110)가 할당 요청한 IP 주소)에 대한 정보가 수록되어 있다.

RSE(120)는 S280단계에서 수신된 OBE(110)에 대한 DHCP ACK 메시지를 VSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트한다(S290). 이에 따라, OBE(110)는 IP 주소를 할당받게 된다.

한편, S210단계, S250단계 및 S290단계에서 브로드캐스트되는 VSA 메시지에는, WSA, GW 정보, DHCP 서버 정보, "OBE(110)에 대한 DHCP offer 메시지" 및 "OBE(110)에 대한 DHCP Ack 메시지 외에, "다른 OBE들에 대한 DHCP offer 메시지들" 및 "다른 OBE들에 대한 DHCP Ack 메시지들"이 더 포함될 수 있다.

이와 같이, 하나의 VSA 메시지에 다수의 DHCP 관련 메시지를 합쳐 전송함으로써 무선 통신 구간에서의 네트워크 자원의 소모를 감소시킬 수 있다.

3. OBE 핸드오버 절차

OBE는 RSE와 통신을 수행하는 중에 계속 이동하므로, 결국 현재 통신을 수행하는 RSE의 통신 범위를 벗어나게 되고 다른 RSE에 접속하여 통신을 수행해야 한다. 이와 같은 핸드오버 절차시 통신 품질의 저하를 최대한 작게 하는 방법에 대해 이하에서 설명한다.

본 실시예에서의 핸드오버는 단일 서브넷에서 이동하는 경우에 대한 핸드오버이다. 즉, 하나의 GW에 소속된 RSE들 간을 이동하는 경우이다. 따라서, OBE가 이동함에 따라 다른 서브넷으로 이동하는 경우에 고려해야 하는 IP 계층에서의 핸드오버 절차는 고려하지 않는다. 즉, 2계층인 MAC 계층에서의 핸드오버 절차를 상정한다.

MAC 계층 핸드오버 절차에서의 핵심은 OBE가 이동하면서 접속 RSE를 변경했을 때 해당 OBE의 MAC 주소에 대해 RSE과 GW 사이에 존재하는 2계층 스위치들의 FDB(Filtering Data Base) 테이블을 갱신하여 GW로부터 OBE로 향하는 데이터 흐름의 경로를 변경해 주는 것이다.

이러한 경로 변경을 최대한 빨리, 혹은 적절한 시점에 수행하여 OBE로 전송되는 데이터 프레임들이 기존 경로로 전달되어 폐기되는 것을 최소화하는 것이 핸드오버의 성능을 결정한다.

본 실시예에서는, WAVE 통신망의 특징을 고려하여 적절한 시점에 경로를 변경하도록 함으로써 기존 경로로 전달되어 폐기되는 데이터 프레임의 수를 최소화한다.

도 3은 OBE의 핸드오버 절차에 대한 설명에 제공되는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, pRSE(previous RSE)(121)와 통신 수행 중에(S305), nRSE(new RSE)(122)로부터 WSA 메시지를 수신하면(S310), OBE(110)는 수신신호 세기, 우선순위 등을 고려하여 핸드오버 수행 여부를 결정한다(S315).

S315단계에서 핸드오버를 결정하면, OBE(110)는 SCH 구간에서 nRSE(122)의 HSE(Handover Service Entity)로 HO(HandOver) request 메시지를 전송한다(S320).

HSE는 UDP(User Datagram Protocl)에서 동작하는 어플리케이션으로, RSE(121, 122)에 탑재되어 핸드오버에 관련된 기능을 제공한다. OBE(110)는 nRSE(122)로부터 수신된 WSA 메시지 내의 HSE 정보를 기반으로 nRSE(122) 내 HSE의 IP 주소 및 UDP 포트 번호를 획득할 수 있어, 해당 HSE로의 HO request 메시지의 전송이 가능하다.

OBE(110)와 통신을 수행하는 RSE는 아직 pRSE(121)이다. 따라서, pRSE(121)는 GW(130)와 OBE(110) 간의 데이터 프레임을 송수신을 중계한다(S325 & S330).

한편, S320단계에서 HO request 메시지를 수신한 nRSE(122)는 HO request 메시지를 수신한 SCH 구간의 종료 시점에 pRSE(121)로 HO notify 메시지를 전달하여 OBE(110)가 자신에게 핸드오버를 희망하고 있음을 알린다(S335).

S335단계에서 HO notify 메시지를 수신한 pRSE(121)는 이후 OBE(110)로 향하는 프레임이 수신되면 전송을 시도하지 않고 폐기한다(S340). 또한, 이전 SCH 구간 동안 OBE(110)로부터 수신하여 버퍼링하였지만 아직 GW(130)를 통해 유선망으로 전송되지 않은 프레임들을 GW(130)로 모두 전송한다(S345).

이후, pRSE(121)는 HO notify ACK 메시지를 nRSE(122)로 전송하여 OBE(110)와의 통신을 마무리하였음을 알린다(S350).

S350단계에서 pRSE(121)로부터 HO notify ACK 메시지를 수신한 nRSE(122)는 Proxy Gratuitous ARP 메시지를 pRSE(121)와 GW(130)에 유니캐스트하여 'nRSE(122)와 GW(130) 간의 경로 상에 있는 스위치들의 FDB 테이블'과 'nRSE(122)와 pRSE(121) 사이의 경로 상에 있는 스위치들의 FDB 테이블'을 갱신시킨다(S355 & S360).

S355단계와 S360단계에 의해, pRSE(121)가 아닌 nRSE(122)를 통해 OBE(110)로 데이터 프레임이 전송된다(S365, S370 & S375).

Gratuitous ARP 메시지는 특정 디바이스가 망 내에 자신과 동일한 IP 주소를 갖는 디바이스가 있는지 여부를 판단하기 위해 자신의 MAC 주소와 IP 주소를 수록하여 브로드캐스트하는 메시지이다. 이 메시지가 망 내에 전송되면 해당 메시지를 통해 망 내의 스위치들은 해당 디바이스의 MAC 주소에 대해 FDB 테이블을 업데이트한다.

OBE의 MAC 주소를 스위치들의 FDB에 업데이트 시키기 위해서는 OBE가 직접 Gratuitous ARP 메시지를 생성하여 브로드캐스트를 해야 하지만, 본 실시예에서는 무선 통신 구간에서의 프레임 교환 수를 줄이기 위하여 nRSE(122)가 마치 OBE(110)가 메시지를 만든 것처럼 Gratuitous ARP 메시지를 생성하여 전송하도록 하였다.

또한, 브로드캐스트가 아닌 pRSE(121)와 GW(130)에 유니캐스트함으로써 브로드캐스트 프레임의 전파로 인한 망 내의 혼잡을 방지할 수 있다. 이러한 Gratuitous ARP 메시지를, 본 실시예에서는 Proxy Gratuitous ARP 메시지로 명명하였다.

본 실시예에서는, nRSE(122)가 OBE(110)로부터 HO request 메시지를 받은 즉시 데이터 흐름의 경로를 변경하지 않고 HO request 메시지가 수신된 SCH 종료 시점에서 경로 변경을 위한 절차를 시작함으로써 OBE(110) 이동 후에도 기존 경로로 전달되는 데이터 프레임의 수를 최소화하도록 하였다.

또한, pRSE(121)가 nRSE(122)로부터 HO notify를 수신한 후 바로 ACK를 전송하지 않고, OBE(110)로부터 수신되어 상향으로 전달되어야 하는 프레임들을 모두 전송한 후 ACK를 전송함으로써, nRSE(122)가 전송한 Proxy Gratuitous ARP에 의해 변경된 경로가 다시 기존 경로로 변경되는 것을 방지하도록 하였다.

이하에서, nRSE(122)의 HO notify 메시지 전송 시점에 따른 핸드오버 지연 및 성능의 차이를, 도 4를 참조하여 부연 설명한다.

도 4에서, "1)"은 OBE(110)가 nRSE(122)로의 핸드오버를 결정(S405 내지 S415)한 CCH 구간으로부터 첫 번째 SCH 구간(즉, 핸드오버를 결정한 CCH 구간에 바로 후속하는 SCH 구간)에 nRSE(122)로 접속하며, nRSE(122)가 OBE(110)로부터 HO request 수신(S415) 직후 GW(130)로 Proxy Gratuitous ARP 메시지를 전송(S420)하여 경로 상에 있는 스위치들의 FDB를 업데이트한 경우이다.

"1)"에 의할 경우, 망에서 버려지는 프레임은, i) 이전 SCH에서 전송되지 못하고 pRSE(121)에 버퍼링되어 있는 프레임, ii) 핸드오버를 결정한 시점부터 Proxy Gratuitous ARP 메시지에 의해 경로가 변경될 때까지 구간 동안 pRSE(121)로 전달되어 버퍼링되는 프레임이다.

또한, OBE(110)의 데이터 프레임들의 흐름이 두절되는 시간은 다음과 같다.

흐름 두절 시간 = 첫 번째 CCH 구간 + Δ

Δ: HO request 메시지가 pRSE(121)로 전달되는 시간 + Proxy Gratuitous ARP 메시지가 GW(130)까지 전송되는 시간

한편, 도 4에서, "2)"는 OBE(110)가 nRSE(122)로의 핸드오버를 결정(S405 내지 S415)한 CCH 구간으로부터 첫 번째가 아닌 두 번째 SCH 구간에서 nRSE(122)로 접속하며, nRSE(122)가 첫 번째 SCH 구간이 종료된 후 pRSE(121)로부터 HO request 수신(S425) 직후 GW(130)로 Proxy Gratuitous ARP 메시지를 전송(S430)하여 경로 상에 있는 스위치들의 FDB를 업데이트한 경우이다.

"2)"에 의할 경우, 망에서 버려지는 프레임은, i) 첫 번째 SCH에서 전송되지 못하고 pRSE(121)에 버퍼링되는 프레임, ii) 두 번째 CCH부터 HO notify 메시지 교환 및 Proxy Gratuitous ARP 메시지에 의해 경로가 변경될 때까지 사이의 구간 동안 pRSE(121)로 전달되어 버퍼링되는 프레임이다.

또한, OBE(110)의 데이터 통신 프레임들의 흐름이 두절되는 시간은 "두 번째 CCH 한 구간"이다.

"1)"과 "2)"의 경우를 각 항목에 대해 비교하면 다음과 같으며, 이는 도 4에도 나타나 있다.

a) 통신 프레임 흐름 두절 시간

"1)"의 경우: 첫 번째 CCH 구간 + HO request 전송 시간 + Proxy Gratuitous ARP 전달 시간

"2)"의 경우: 첫 번째 CCH 구간

b) 프레임 손실

"2)"의 경우: HO notify 전송 시간 + HO notify ACK 전송 시간 + Proxy Gratuitous ARP 전달 시간

한편, 첫 번째 CCH 구간 내에서 HO notify 교환과 Proxy Gratuitous ARP 메시지 전달이 완료될 것이므로, OBE(110)가 핸드오버 결정 후 바로 RSE로 접속하는 것보다 다음번 SCH에서 접속하는 것이 보다 좋은 핸드오버 지연 및 프레임 손실 성능을 갖음을 확인할 수 있다.

4. RSE 의 WSA 메시지 전송

RSE는 CCH 구간에 WSA 메시지를 브로드캐스트 한다. 한편, CCH 구간에서 RSE들이 이용하는 채널은 동일하므로, CCH 구간에서 브로드캐스트되는 WSA 메시지의 충돌을 방지하기 위해서는, 인접한 RSE들이 각기 다른 타임 슬롯을 통해 WSA 메시지를 브로드캐스트할 것이 요구된다.

이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, CCH 구간을 "WSA 구간"과 "WSMP 구간"으로 구분한다.

WSA 구간은 CCH 구간의 시작 부분에 위치하며 인접한 RSE들(121-1, 121-2)이 WSA 메시지를 전송할 수 있는 구간이다. WSA 구간은 인접한 RSE들(121-1, 121-2)이 WSA 메시지를 브로드캐스트할 수 있는 다수의 타임 슬롯들로 구성되며, 인접한 RSE들(121-1, 121-2)은 자신에게 할당된 타임 슬롯에서 WSA 메시지를 브로드캐스트한다.

도 5에는 도시된 바에 따르면, RSE-1(121-1)은 타임 슬롯 #1을 할당받아 타임 슬롯 #1에서 WSA 메시지를 브로드캐스트하고, RSE-2(121-2)는 타임 슬롯 #2를 할당받아 타임 슬롯 #2에서 WSA 메시지를 브로드캐스트하고 있음을 확인할 수 있다.

WSMP 구간은 RSE들(120-1, 120-2)과 OBE(110) 간에 데이터 프레임 송수신에 이용할 수 있는 구간이다.

5. WSA 메시지

도 6에는 RSE에 의해 브로드캐스트 되는 WSA 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, WSA 메시지에는, 헤더, SI(Service Info : 서비스 정보) 및 CHI(CHannel Info : 채널 정보)가 포함된다.

SI(Service Info)와 CHI(CHannel Info)는 IEEE 1609.3 규격에 명시된 바를 따르는데, SI(Service Info)에는 RSE 등이 제공하는 각종 Provider Service Info가 수록되고, CHI(CHannel Info)에는 RSE가 이용하는 채널들에 대한 정보가 수록된다.

한편, SI(Service info)에는, 1) DHCP 서버 정보(DHCP server information) 및 2) GW 정보(GW information)가 포함되거나, 3) HSE 정보(HSE information)가 포함된다. DHCP 서버 정보에는 DHCP 서버의 IP 주소 및 MAC 주소가 수록되고, GW 정보에는 GW의 IP 주소 및 MAC 주소가 수록되며, HSE 정보에는 HSE의 IP 주소 및 MAC 주소가 수록된다.

1) DHCP 서버 정보(DHCP server information)를 구성하는 각 필드들은 아래와 같다.

- WAVE Element ID=1: Service Info

- PSID=TBD: DHCP 서비스를 나타내는 식별자

- Service Priority: 최상위 우선순위를 할당

- Channel Index: SCH 채널 정보 인덱스

- DHCP server IP

i) WAVE Element ID=TBD: IPv4 address를 나타내는 Element ID

ii) Length=4: IPv4 주소의 길이

iii) DHCP server IP: DHCP 서버의 IP 주소

- DHCP server MAC

i) WAVE Element ID=11: MAC address

ii) Length=6: MAC 주소의 길이

iii) DHCP server MAC address: DHCP 서버의 MAC 주소

2) GW 정보(GW information)를 구성하는 각 필드들은 아래와 같다.

- WAVE Element ID=TBD: IPv4 망에서의 GW information

- GW IP: GW의 IP 주소

- GW MAC: GW의 MAC 주소

3) HSE 정보(HSE information)를 구성하는 각 필드들은 아래와 같다.

- WAVE Element ID=1: Service Info

- PSID=TBD: HSE 서비스를 나타내는 식별자

- Service Priority: 최상위 우선순위를 할당

- Channel Index: SCH 채널 정보 인덱스

- HSE IP

i) WAVE Element ID=TBD: IPv4 address를 나타내는 Element ID

ii) Length=4: IPv4 주소의 길이

iii) HSE IP: HSE의 IP 주소

- HSE MAC

i) WAVE Element ID=11: MAC address

ii) Length=6: MAC 주소의 길이

iii) HSE MAC address: HSE의 MAC 주소

- HSE UDP port

i) WAVE Element ID=10: Service port

ii) Length=2: 포트 번호의 길이

iii) HSE UDP port: HSE의 UDP 포트 번호

도 7은 HO request 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, HO request 메시지에는, 이더넷 MAC 헤더, IP 헤더, UDP 헤더 및 HO request를 포함하며, HO request에는 OBE의 MAC 주소, pRSE의 MAC 주소 및 pRSE HSE의 IP 주소가 포함되어 있다.

도 8은 HO notify 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, HO notify 메시지에는, 이더넷 MAC 헤더, IP 헤더, UDP 헤더 및 HO notify를 포함하며, HO notify에는 OBE의 MAC 주소, nRSE HSE의 IP 주소가 포함되어 있다.

도 9는 HO notify ACK 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, HO notify ACK 메시지에는, 이더넷 MAC 헤더, IP 헤더, UDP 헤더 및 HO notify ACK를 포함하며, HO notify ACK에는 OBE의 MAC 주소, nRSE HSE의 IP 주소가 포함되어 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110 : OBE
120 : RSE
121 : pRSE
122 : nRSE
130 : GW

Claims

OBE(On-Board Equipment)가 nRSE(new Road-Side Equipment)로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 단계;
핸드오버 요청 메시지를 수신한 nRSE가 pRSE(previous Road-Side Equipment)로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 단계;
핸드오버 알림 메시지를 수신한 pRSE가 OBE로 전달할 프레임을 폐기하는 단계;
pRSE가 OBE로부터 수신하여 버퍼링한 프레임을 GW(GateWay)로 전송하는 단계; 및
pRSE가 핸드오버 알림 확인 메시지를 nRSE로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 1항에 있어서,
핸드오버 알림 메시지 전달단계는,
nRSE가 핸드오버 요청 메시지를 수신한 SCH(Service CHannel) 구간의 종료 시점에 pRSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 2항에 있어서,
핸드오버 알림 확인 메시지를 수신한 nRSE가 'nRSE와 GW 간의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'과 'nRSE와 pRSE 사이의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'을 갱신시키기 위한 메시지를 pRSE와 GW에 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 3항에 있어서,
테이블들을 갱신시키기 위한 메시지 전송단계는,
nRSE가 핸드오버 요청 메시지를 수신한 채널 구간의 다음 채널 구간에 테이블들을 갱신시키기 위한 메시지를 pRSE와 GW에 전송하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 1항에 있어서,
CCH 구간에서, RSE가 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 서버 정보와 GW 정보가 포함된 WSA(WAVE Service Adevertisement) 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 및
WSA 메시지를 수신한 OBE가, WSA 메시지에 포함된 GW 정보를 참조하여 SCH(Service CHannel) 구간에서 DHCP 디스커버리 메시지를 RSE를 통해 GW에 유니캐스트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 5항에 있어서,
DHCP 디스커버리 메시지를 수신한 GW가, SCH 구간에서 OBE에 할당가능한 IP 주소들에 대한 정보가 수록된 DHCP 제안 메시지를 RSE로 전송하는 단계; 및
RSE가 수신된 DHCP 제안 메시지를 WSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 6항에 있어서,
DHCP 제안 메시지를 수신한 OBE가, SCH 구간에서 OBE가 할당 요청할 IP 주소에 대한 정보가 수록된 DHCP 요청 메시지를 RSE를 통해 GW에 유니캐스트하는 단계;
GW가 OBE에 할당할 IP 주소가 수록된 DHCP 확인 메시지를 SCH 구간에서 RSE로 전송하는 단계; 및
DHCP 확인 메시지를 수신한 RSE가 DHCP ACK 메시지를 WSA 메시지에 수록하여 CCH 구간에서 브로드캐스트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
WSA 메시지에는 다수의 OBE들에 대한 메시지들이 수록되어 있는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 8항에 있어서,
다수의 OBE들에 대한 메시지들은,
다수의 OBE들에 대한 DHCP 제안 메시지들 및 다수의 OBE들에 대한 DHCP 응답 메시지들인 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 5항에 있어서,
DHCP 서버 정보는, DHCP 서버의 IP 주소 및 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함하고,
GW 정보는, GW의 IP 주소 및 MAC 주소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 1항에 있어서,
CCH 구간은 WSA 구간을 포함하며,
인접한 RSE들은 WSA 구간의 각기 다른 타임 슬롯에서 WSA 메시지를 브로드캐스트하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제 11항에 있어서,
CCH 구간은, RSE와 OBE 간에 데이터 프레임 송수신하는데 이용되는 WSMP 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
제2 RSE(Road-Side Equipment)로 핸드오버 요청 메시지를 전송하는 OBE(On-Board Equipment);
OBE로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하면 제1 RSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 제2 RSE; 및
핸드오버 알림 메시지를 수신하면, OBE로 전달할 프레임을 폐기하고, OBE로부터 수신하여 버퍼링한 프레임을 GW(GateWay)로 전송하며, 핸드오버 알림 확인 메시지를 제2 RSE로 전송하는 제1 RSE를 포함하는 것을 특징으로 하는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 통신 시스템.
제 13항에 있어서,
제2 RSE는,
핸드오버 요청 메시지를 수신한 SCH(Service CHannel) 구간의 종료 시점에 제1 RSE로 핸드오버 알림 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 WAVE 통신 시스템.
제 14항에 있어서,
제2 RSE는,
'제2 RSE와 GW 간의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'과 '제2 RSE와 제1 RSE 사이의 경로 상에 있는 스위치들의 테이블'을 갱신시키기 위한 메시지를 핸드오버 요청 메시지를 수신한 채널 구간의 다음 채널 구간에 제1 RSE와 GW에 전송하는 것을 특징으로 하는 WAVE 통신 시스템.