KR20130073278A

KR20130073278A - 차량 위치 서비스를 제공하기 위한 동적 차량 그룹의 관리 방법

Info

Publication number: KR20130073278A
Application number: KR1020110141043A
Authority: KR
Inventors: 이미정; 우현제
Original assignee: 이화여자대학교 산학협력단
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-07-03
Also published as: KR101303903B1

Abstract

개시된 기술은 차량 위치 서비스를 제공하기 위한 동적 차량 그룹의 관리 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 차량 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법은 차량노드가 그룹리더로부터 상기 그룹리더의 경로 정보를 포함하는 광고 메시지를 수신하는 단계; 상기 차량노드가 상기 그룹리더와의 경로 유사도를 산출하는 단계; 및 상기 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 경우, 상기 차량노드가 자신의 위치 정보를 포함하는 등록 메시지를 상기 그룹리더에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

차량 위치 서비스를 제공하기 위한 동적 차량 그룹의 관리 방법{MANAGEMENT METHOD OF DYNAMIC VEHICLE GROUP TO PROVIDE VEHICLE LOCATION SERVICE}

개시된 기술은 차량 위치 서비스를 제공하기 위한 동적 차량 그룹의 관리 방법에 관한 것이다.

위치 기반 라우팅 프로토콜은 노드의 이동성이 매우 높은 차량 애드혹 네트워크(VANETs: Vehicular Ad-hoc Networks) 환경에 적합하도록 설계되었다. 이동하는 차량들 간에 위치 기반 라우팅을 적용하기 위해서 송신 차량은 우선 목적지 차량의 위치를 알아야 한다. 이를 위해, 차량 애드혹 네트워크에서 이동하는 차량들의 위치를 추적하여 목적지 차량의 정확한 위치 정보를 제공하는 차량 위치 서비스가 요구된다. 차량 위치 서비스는 위치 등록과 위치 발견이라는 2개의 구성요소로 이루어진다. 위치 등록은 차량이 위치 서버에 자신의 현재 위치를 등록하여 위치 서버를 통해 다른 차량들에게 차량의 현재 위치를 광고하는 것을 말한다. 위치 발견은 위치 서버가 특정 차량의 위치에 대한 질의에 대해 응답하는 서비스를 제공하는 것을 말한다. 모바일 애드혹 네트워크 (MANETs: Mobile Ad-hoc Networks)과는 다른 차량 애드혹 네트워크의 특징으로 인해, 기존의 모바일 애드혹 네트워크 환경에서 연구된 위치 서비스 관리 프로토콜들을 차량 애드혹 네트워크에 적용하기에는 부적합한 점들이 있다. 이에 차량들의 높은 이동성, 광범위한 이동 범위, 도로 레이아웃에 의해 제한된 이동 경로와 같은 차량 애드혹 네트워크 환경의 특징을 반영한 위치 서비스 관리 방법에 대한 연구들이 진행되었다. 그 중 최근 제안된 차량 위치 서비스를 위한 새로운 접근 방식인 지역 기반의 차량 위치 서비스 방안에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 지역 기반의 차량 위치 서비스 방안을 설명하기 위한 도면이다. 지역 기반 차량 위치 서비스 관리 프로토콜인 RLSMP(Region-based Location Service Management Protocol) 에서 각 차량은 도 1과 같이 네트워크를 지리적인 클러스터로 나누고 각 클러스터를 셀 단위로 다시 분할한다. 각 클러스터의 중앙인 LSC(Location Service Cell)에는 기반 시설인 고정 위치 서버 RSU(Road Side Unit)를 배치하여 클러스터 내의 모든 차량들에 대해 셀 수준의 위치 정보, 즉 차량이 속한 셀이 무엇인지 정도의 위치정보를 저장한다. 또한, 셀의 특정 위치, 일반적으로 셀 중앙에 위치한 위치 서버를 셀 리더(CL: cell leader)로 선출하여 위치 서비스를 제공한다. 예컨대, 위치 정보 수집을 위해 각 셀 마다 위치 서버인 셀리더를 선출하여 셀 내 모든 차량들에 대한 자세한 위치 정보를 모으도록 한다. 이 때, CL은 RSU와 같이 기반 시설인 고정 위치 서버나 셀 중앙에 위치하면서 이동 속도가 가장 느린 차량이 될 수 있다.

RLSMP에서의 차량의 위치 등록은 2단계로 이루어진다. 우선, 각 차량은 일정 거리를 지날 때마다 CL에게 셀 내 위치를 등록하고, 클러스터 내 모든 CL은 RSU에게 자신이 관리하는 차량에 대한 정보를 등록하게 된다. LSC 등록 비용을 줄이기 위해, CL들은 RSU로 데이터 전달을 위한 트리를 형성하고 각 CL은 일정 시간 또는 최대 패킷 크기가 될 때까지 LSC 갱신 데이터를 수집하여 종합한 데이터를 부모 CL에게 전달한다. RLSMP에서 송신 차량은 목적지 차량의 위치를 알기 위해, 자신이 속한 클러스터의 RSU에게 질의하며, 이 때, 송신 차량과 목적지 차량이 같은 클러스터 내에 속한 경우에 RSU는 현재 목적지 차량이 속한 CL에게 질의를 전달한다. 반면에, 송신 차량과 목적지 차량이 다른 클러스터에 속한 경우에 RSU는 자신을 기준으로 나선형으로 다른 클러스터들의 RSU에게 질의를 전달하여 목적지 차량을 발견한다.

RLSMP는 각 셀 중앙에 위치한 차량을 CL로 선출하고 각 클러스터의 중앙에 RSU를 고정 배치함에 따라, 해시 기반 방식에 비해 차량과 위치 서버 간의 평균 거리가 짧다. 따라서, 셀과 클러스터 내에서의 위치 등록 오버헤드와 위치 발견의 지연시간을 줄일 수 있다. 그러나, 차량을 위치 서버 CL로 사용하는 경우, 비록 중앙에 위치한 낮은 속도의 차량이 CL로 선출되더라도 차량의 높은 이동성으로 인해 CL 변경에 따른 위치 관리 오버헤드가 크다. 또한, CL이 일정 시간 또는 최대 메시지 크기가 될 때까지 LSC 갱신 메시지를 수집하여 전달하는 방식은 LSC 갱신 비용을 줄일 수는 있으나 차량 위치의 정확성과 상반 관계를 가지게 된다.

지역 기반 위치 서비스 관리 방안은 기존에 제안되었던 방식들에 비해 차량과 위치 서버 간의 평균 거리가 짧으므로, 셀과 클러스터 내에서의 위치 관리 오버헤드를 줄일 수 있다. 그러나 차량들의 높은 이동성에 의해 셀 리더와 차량간 매핑이 단기간에 자주 변경되며, 위치 서버의 위치가 셀의 정해진 일부 지역에 종속됨에 따라 차량을 위치서버로 활용하는 경우에 위치 서버의 변경이 자주 발생된다는 문제점이 있다.

개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 오버 헤드가 적은 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법을 제공하는 데 있다. 개시된 기술에서는 차량의 이동 경로를 활용한 이동 그룹 기반의 차량 위치 서비스 방안을 제안한다.

차량 위치 서비스를 위해 고정된 위치 서버 대신에 서비스 지역 범위 내에 일시적으로 존재하는 이동 차량을 위치 서버로 활용하는 방안의 경우, 차량의 이동에 따른 위치 서버 변경 오버헤드뿐 만 아니라 위치 서버인 차량의 이동으로 인해 현재 위치 서버 역할을 담당하는 차량이 새로운 위치 서버 차량을 선출하고 해당 위치 서버 차량에게 관리 대상 차량들에 대한 위치 정보를 이전하는 오버헤드가 필연적으로 발생하게 된다. 그러나 개시된 기술에서 제안하는 방안은 유사한 이동 경로를 가진 차량들을 동적으로 그룹화하고 각 그룹 내의 멤버 차량들 중에 한 개의 차량을 위치 서버로 지정하여, 오버헤드를 감소시킬 수 있도록 한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제1 측면은 차량 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법에 있어서, 차량노드가 그룹리더로부터 상기 그룹리더의 경로 정보를 포함하는 광고 메시지를 수신하는 단계; 상기 차량노드가 상기 그룹리더와의 경로 유사도를 산출하는 단계; 및 상기 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 경우, 상기 차량노드가 자신의 위치 정보를 포함하는 등록 메시지를 상기 그룹리더에 전송하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제2 측면은 차량 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법에 있어서, 제1 차량 그룹의 그룹리더(이하, 제1 그룹리더)와 주변의 타 차량 그룹의 그룹리더(이하, 이웃 그룹리더)의 공통된 전송 범위 내에 위치하는 차량노드가 상기 제1 그룹리더와 상기 이웃 그룹리더 간의 거리를 산출하는 단계; 상기 산출된 거리가 제1 병합 임계 값보다 작은 경우, 상기 차량노드가 상기 제1 그룹리더와 상기 이웃 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출하는 단계; 및 상기 경로 유사도가 제2 병합 임계 값보다 큰 경우, 상기 차량노드가 상기 제1 그룹리더 또는 상기 이웃 그룹리더에 병합 알림 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법을 제공한다.

개시된 기술의 실시 예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시 예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

개시된 기술에 따르면, 차량들 간의 전송 오버헤드를 줄이고 효율적으로 위치 서비스를 제공할 수 있다는 효과가 있다. 개시된 기술의 일 실시예에 따르면, 유사한 이동 경로를 가진 차량들을 동적으로 그룹화하고 각 그룹 내의 멤버 차량들 중에 한 개의 차량을 위치서버로 지정하기 때문에, 위치서버가 관리 대상 차량들과 함께 이동하게 된다. 따라서, 차량과 위치서버 간에 근거리가 유지될 뿐 아니라 위치서버와 멤버 차량의 이동 경로가 유사한 동안에는 매핑 관계가 유지되므로 매핑 지속 시간의 증가로 인해 위치 등록 오버헤드를 줄이고 위치 서비스 성능을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 위치서버가 관리 대상 차량들과 함께 이동하므로 서비스를 받는 차량이 이동함에 따라 위치 서버를 빈번하게 변경해야 하는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 위치 서버 역할을 담당하는 차량이 이동함에 따라 지정된 위치 관리 지역을 벗어나서 새로운 위치 서버 역할을 할 차량을 선택하고 해당 차량에게 관리 차량들에 대한 자세한 위치 정보를 전송하는 오버헤드를 제거할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 지역 기반의 차량 위치 서비스 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 차량 노드가 차량 그룹에 가입 및 탈퇴하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 경로 유사도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따라, 예상 체류 시간 T를 설정하는 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 멤버노드가 차량 그룹을 유지하거나, 또는 탈퇴하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 차량 노드가 차량 주행 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 그룹 간 서비스 지역이 겹치는 두 가지 경우를 보여준다.
도 8은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 제1 차량 그룹을 이웃 차량그룹에 병합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 동적 차량 그룹을 관리하는 방법을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 병합 알고리즘의 성능을 나타낸 표이다.
도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 위치 서비스 방법과 종래 기술에 따른 위치 서비스 방법의 위치 서비스 오버헤드를 비교한 것이다.
도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 위치 서비스 방법과 종래 기술에 따른 위치 서비스 방법의 서비스 단절 시간과 위치 서비스의 정확도를 비교한 표이다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

차량 위치 서비스를 위해 제안된 기존의 연구들은 모두 고정된 일정 지역을 위치 서버의 서비스 범위로 한정하고 서비스 범위 내에 존재하는 차량들에 대해서 위치 서비스를 제공한다. 따라서 높은 이동성을 갖는 차량 애드혹 네트워크에서의 차량들은 이동 중에 새로운 위치 서버를 발견하고 자신을 등록하는 과정을 자주 수행해야 한다. 게다가, 고정된 위치에 존재하는 정지 상태의 위치 서버 대신에 이동하는 차량을 위치 서버로 활용하는 경우, 위치 서버 역할을 담당하는 차량도 이동하므로 위치 서버로 지정된 구역을 벗어남에 따라 관리 대상 차량들에 대한 정보를 다른 위치 서버에게 이전해주는 오버헤드도 발생한다. 이에 개시된 기술에서는 이동 경로가 유사한 차량들을 그룹화하고 각 그룹 내에서 위치서버를 지정함으로써, 위치서버가 관리 대상 차량들과 함께 이동하게 되어 차량과 위치서버 간의 지역적 근접성이 유지될 뿐 아니라 위치서버와 차량 간의 이동 경로가 유사한 동안에 매핑 관계를 지속적으로 유지하여, 위치 등록의 오버헤드를 줄이고 위치 서비스 성능을 향상시킬 수 있는 이동 그룹 기반의 위치 서비스 관리 방안을 제안한다.

개시된 기술에서는, 도로 위의 차량들은 목적지 별로 도로 레이아웃에 따라 유사한 이동 경로를 통해 그룹을 이루는 형태로 이동한다는 일반적인 도로 환경 특성에 기반하여, 위치서버가 그룹 내 관리 대상인 멤버 차량들과 함께 이동하면서 멤버 차량들에 대한 위치 서비스를 제공하는 방안을 제안한다. 이하, 본 명세서에서 네트워크는 RLSMP에서의 클러스터 규모에 해당하는 지역으로 분할하여 지역마다 고정된 위치 서버인 지역헤드(RH: region head)를 배치하되, RH의 위치는 차량들에게 미리 알려져 있다고 가정한다. 차량들은 이동 경로의 유사성 정도에 따라 그룹화되고 그룹 내의 멤버 차량들 중앙에 위치한 한 개의 차량이 위치 서버인 그룹리더(GL: group leader) 역할을 한다.

제안 방안은 RLSMP와 마찬가지로 각 지역마다 설치되는 기반시설인 고정 서버를 필요로 한다. 하지만 이러한 기반 시설의 도입은 위치 기반 라우팅 시 데이터가 최적의 전달 경로를 통해 전달될 수 있도록 일시적으로 패킷을 저장하였다가 전달하는 등의 역할이나, 트래픽 상황과 같은 도로 관련 정보를 수집하여 다양한 교통 서비스를 제공하기 위해 필요한 정보를 제공하는 등 차량 애드혹 네트워크의 광범위한 도입을 위해서는 궁극적으로 도입이 불가피할 것으로 예상된다. 이러한 목적으로 최근 DSRC 워킹 그룹에서는 도로 변에 DSRC APs (Access Points)를 배치하는 계획에 대해 논의 중이다.

도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 차량 노드가 차량 그룹에 가입 및 탈퇴하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 차량 애드혹 네트워크에 진입한 차량은 우선 주변에 존재하는 이동 경로가 유사한 그룹들 중에서 한 그룹을 선택하여 가입한다. 주변에 가입할 적절한 그룹이 없는 경우에는, 그룹을 생성하여 스스로 그룹리더가 될 수도 있다.

도 2를 참조하여 차량 노드가 차량 그룹에 가입하는 절차를 설명하면 다음과 같다. 우선, 각 차량 그룹의 그룹리더들(GL1, GL2)은 주기적으로 자신의 경로 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스트한다(S210a, S210b). 예컨대, 그룹리더는 그룹 ID, 위치 좌표, 이동 방향, 속도, 차량 이동 경로 등의 필드가 포함된 광고 메시지인 GL_advertisement 메시지를 주변에 브로드캐스트할 수 있다. 이때, 차량의 이동방향은 경도 0°를 기준으로 0° ~ 360°로 표현될 수 있다.

실시예에 따라, 그룹리더들(GL1, GL2)은 광고 메시지를 브로드캐스트하기 이전에, 광고 메시지에 포함되는 경로 정보(Vehicle Trajectory)를 인코딩할 수 있다(S205a, S205b). 경로 정보는 차량이 이동하는 경로의 시작 지점으로부터 목적지 지점까지의 이동 경로를 의미한다. 일례로, 이동 경로는 교차로와 각 교차로를 연결하는 도로의 집합으로 표현될 수 있다. 교차로 집합은 교차로의 순차 번호(예를 들면, 1->2-> … ->M)나 교차로의 좌표로 표현될 수 있다. 경로 정보를 표현하기 위해 기능적(functional), 방정식적(equational) 또는 매개변수적 (parameteric) 인코딩 방법이 D. Niculescu and B. Nath에 의하여 제안된 바 있다(Trajectory Based Forwarding and its Applications, in Proceedings of the Ninth Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networks) 제안방안은 경로 정보 인코딩 방법에 의존적이지 않으나 교차로 좌표, 도로 세그먼트당 차량평균속도, 교차로에서의 차량이동각도에 대한 정보는 필수적으로 필요하다. 차량은 GPS 기반 네비게이션 시스템과 디지털 도로 맵을 통해 도로 배치 정보, 즉, 교차로 정보를 알 수 있으며, 상업 네비게이션 서비스를 통해 교통 통계 자료를 이용할 수 있다고 가정한다. 또한, 차량은 현재 위치로부터 목적지까지의 이동 경로를 디지털 맵에 표현하여 저장한다고 가정한다.

그룹리더는 GL_advertisement 메시지를 생성할 때 디지털 맵에 기록되어 있는 자신의 이동경로를 미리 정해진 경로 정보 인코딩 방법에 따라 바꾼 후에 TR 필드(경로정보 필드)에 포함하여 GL_advertisement 메시지를 브로드캐스트한다. 차량 노드 또한, 그룹에 가입하거나 그룹을 변경할 시에 디지털 맵에 기록되어 있는 자신의 이동경로를 인코딩 할 수 있다.

차량 노드는 자신의 이동 경로와 주변의 그룹리더들로부터 수신한 GL_advertisement 메시지에 포함된 각 그룹리더의 이동 경로를 비교하여 가입할 그룹을 결정할 수 있다. 이를 위하여 우선, 차량 노드는 브로드캐스트된 광고 메시지인 GL_advertisement를 수신하고, GL_advertisement 메시지를 송신한 각 그룹리더와의 경로 유사도를 각각 산출한다(S215a, S215b). 차량 노드는 GL_advertisement 메시지에 포함된 그룹리더의 이동 경로 정보와 자신의 이동 경로를 비교하여 이동 경로의 유사성 정도를 계산한다. 일 실시예에 따라, 경로 유사도는 차량이 해당 그룹에 가입할 경우, 그룹 내에 체류할 것으로 예측되는 시간을 기초로 산출될 수 있다. 경로 유사도를 산출하는 구체적인 방법은 도 3을 참조하여 후술한다.

경로 유사도가 산출되면, 차량 노드는 이를 기초로 가입할 차량 그룹을 결정한다(S220). 실시예에 따라, 불필요한 차량의 그룹 변경이 빈번히 발생하는 것을 미리 방지하기 위해 최소 이동 경로의 유사성 정도(minimum trajectory similarity), 즉 임계 유사도 값을 정의하고, 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 경우에만 해당 차량 그룹에 가입할 수 있도록 할 수 있다. 일 실시예에 따라, 차량 노드는 산출된 경로 유사도가 미리 설정된 임계 유사도 값보다 큰지 비교하여, 임계 유사도 값보다 큰 경우 해당 차량 그룹에 가입하는 것으로 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따라, 주변에 존재하는 차량 그룹이 복수 개여서 복수의 그룹리더들(GL1, GL2)로부터 광고 메시지를 수신하였으며, 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 차량 그룹이 복수인 경우에는 그 중 경로 유사도가 가장 큰 차량 그룹에 가입하는 것으로 결정할 수 있다. 또 다른 일 실시예에 따라, 산출된 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 차량 그룹이 없는 경우에는 새로운 차량 그룹을 생성하고, 차량 노드 자신이 그룹리더가 될 수도 있다.

가입할 차량 그룹이 결정되면, 차량 노드는 결정된 차량 그룹의 그룹 리더(예컨대, GL1)에게 등록 메시지인 GL_registration을 전송한다(S225). 그룹리더는 해당 차량 그룹에 등록하는 차량 노드들로부터 수신한 GL_registration 메시지를 통해 그룹 내 차량 노드들에 대한 자세한 위치 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, GL_registration 메시지는 차량 ID, 위치 좌표, 이동 방향, 속도 등의 필드를 포함할 수 있다. 그룹리더는 해당 차량 그룹에 새로운 차량 노드가 등록하는 경우, 차량 그룹의 정보를 갱신한다(S230). 한편, 차량 그룹의 멤버 정보가 갱신되면, 그룹리더는 상기 차량 그룹의 정보를 단위 지역별로 배치되는 고정된 위치 서버인 지역헤드에게 전송하여 지역헤드의 차량 그룹 정보를 갱신할 수 있도록 한다.

이후, 차량 노드는 자신이 가입한 그룹리더로부터 주기적으로 수신되는 GL_advertisement 메시지를 기초로 해당 차량 그룹의 유지여부를 판단한다(S235 내지 S260). 해당 차량 그룹의 유지여부를 판단하는 구체적인 방법은 도 5를 참조하여 후술한다. 차량 노드가 해당 차량 그룹에서 탈퇴하는 것으로 결정한 경우, 차량 노드는 탈퇴 메시지를 그룹리더에게 전송하고, 탈퇴 메시지를 수신한 그룹리더는 차량 그룹의 정보를 갱신한다(S265).

도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 경로 유사도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 차량 노드는 그룹리더로부터 수신한 광고 메시지를 기초로 그룹리더와의 경로 유사도를 산출할 수 있다. 일 실시예에 다라, 그룹리더와 차량 노드 간의 경로 유사도(trajectory similarity)는 해당 그룹에 가입할 경우, 그룹 내에 체류할 것으로 예상되는 시간인 체류예상시간(T)에 비례하는 값으로 정의된다. 이하, 도 3을 참조하여 차량 노드 V1이 그룹리더 GL1과의 경로 유사도를 산출하는 방법을 설명한다.

V1은 GL1 및 V1 자신이 다음 교차로에 도달할 때까지 걸리는 예상 시간들을 산출한다(S310). 일례로, V1은 GL1으로부터 수신한 광고 메시지를 기초로 GL1이 다음 교차로에 도달할 때까지 걸리는 예상 시간(t_GL)을 산출할 수 있다. 광고 메시지에는 GL1의 현재 위치, 이동 속도, 이동 방향, 이동 경로 등이 포함되어 있으므로, 이를 기초로 이동 경로 정보 상의 다음 교차로까지 걸리는 이동 시간 t_GL을 산출할 수 있다. 마찬가지로, V1은 자신의 현재 위치, 이동 속도, 이동 방향 및 이동 경로를 알고 있으므로 이를 기초로 t_V를 산출할 수 있다.

차량 노드는 예상 시간들(t_GL, t_V)이 산출되면, 두 값을 비교하여 그 중 짧은 시간을 t₁의 값으로 설정한다(320). t₁의 값이 설정되면, 차량 노드는 t₁시간 이후에 그룹리더 및 차량 노드 간의 예상 거리를 추정한다(330). 일례로, t₁=t_GL로 설정된 경우(즉, 그룹리더가 다음 교차로에 먼저 도착하는 경우), t₁시간 이후에 그룹리더의 위치는 다음 교차로(GL_I)가 되며, t₁시간 이후에 차량 노드의 위치(V_P)는 현재 차량 노드의 위치, 이동 속도 및 이동 방향을 기초로 추정될 수 있다. 다른 일례로, t₁=t_V로 설정된 경우(즉, 차량 노드가 다음 교차로에 먼저 도착하는 경우), t₁시간 이후에 차량 노드의 위치는 다음 교차로(V_I)가 되며, t₁시간 이후에 그룹리더의 위치(GL_P)는 현재 그룹리더의 위치, 이동 속도 및 이동 방향을 기초로 추정될 수 있다. t₁시간 이후에 그룹리더 및 차량 노드의 위치가 결정되면, 이를 기초로 양 차량의 예상 거리 간격이 추정될 수 있다.

추정된 예상 거리 간격을 기초로, 차량 노드는 S340 단계 내지 S370단계를 통하여 예상 체류 시간 T를 설정한다. 우선, S340 단계에서 차량 노드는 예상 거리 간격을 임계 거리 값과 비교한다. 추정된 예상 거리가 임계 거리 값보다 작은 경우, 차량 노드는 예상 체류 시간을 t₁으로 설정한다(S350). 추정된 예상 거리가 임계 거리 값보다 큰 경우 차량 노드는 그룹리더 및 차량 노드 간의 예상 거리가 상기 임계 거리 값과 같아지는 시간 t₂를 산출하여(S360), 이를 예상 체류 시간 값으로 설정한다(370). 임계 거리 값은, 구현 예에 따라, 그룹리더 또는 차량노드의 전송 범위 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 임계 거리 값은 그룹리더 또는 차량 노드의 전송 범위 값 중 작은 값일 수 있다. 예상 체류 시간 값을 결정하는 구체적인 알고리즘이 도 4에 개시되어 있다. 예상 체류 시간 T가 결정되면, 차량 노드는 예상 체류 시간에 비례하는 값으로 경로 유사도를 결정한다(380). 일 실시예에 따라, 경로 유사도는 수학식 1과 같이 결정될 수 있다. 이때, T_max는 통신 시스템에 따라 적절한 값으로 미리 정해진 값이다.

도 4는 일 실시예에 따라, 예상 체류 시간 T를 설정하는 알고리즘을 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 예상 체류 시간 T를 t₁ 또는 t₂의 값으로 설정하는 알고리즘이며, 도 4의 (b)는 t₂의 값을 결정하는 알고리즘이다. 여기서, GL_C(x,y), V_C(x,y)는 각각 그룹리더와 차량 노드의 현재 위치 좌표를 나타낸다. GL_I(x,y)는 그룹리더의 이동 경로 상에서의 다음 번 교차로의 위치 좌표, V_I(x,y)는 차량 노드의 이동 경로 상에서의 다음 번 교차로의 위치 좌표, GL_P(x,y)는 차량노드가 다음 번 교차로에 위치했을 시점에서의 GL의 예상 위치 좌표, V_P(x,y)는 그룹리더가 다음 번 교차로에 위치했을 시점에서의 차량 노드의 예상 위치 좌표를 나타낸다. GL_S(x,y) = (x_j, y_j)는 그룹리더의 시작 점에서의 위치 좌표, V_S(x,y) = (x_i, y_i)는 차량노드의 시작 점에서의 위치 좌표를 의미한다. D는 GL_S(x,y)와 V_S(x,y) 간의 거리 차, T는 체류예상시간, T_MAX는 최대 체류예상시간, t₁은 시작 점으로부터 다음 번 교차로까지의 이동 시간, t₂는 시작 지점으로부터 D가 임계 거리 값(Acceptable distance threshold) 일 때까지의 시간을 의미한다. GL_Intersection, V_Intersection는 그룹리더 또는 차량노드의 이동 경로 상에 다음 번 교차로가 존재 시 TRUE, 아니면 FALSE 값을 가진다. (x_i _+t, y_i _+t)는 t₂초 후의 차량 노드의 시작 좌표, (x_j _+t, y_j _+t)는 t₂초 후의 그룹리더의 시작 좌표, d₁ = V_v*t₂ 는 t₂초 간 차량노드 v의 이동거리, d₂ = V_GL*t₂는 t₂초간 그룹노드 GL의 이동거리, V_V, V_GL은 시작 점에서의 차량노드 v와 그룹노드 GL의 도로 세그먼트(road segment) 당 평균 속도, θ₁, θ₂는 시작 점에서의 차량노드 그룹리더의 이동 방향을 나타낸다.

도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 멤버노드가 차량 그룹을 유지하거나, 또는 탈퇴하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 이때, 멤버노드는 차량 노드들 중 특정 차량 그룹에 가입한 노드를 의미한다. 멤버 노드는 자신의 이동 경로와 그룹리더의 이동 경로를 비교하여 경로 유사도가 소정의 임계치 이하일 경우에 그룹 탈퇴에 대비할 수 있다. 이러한 상황은 그룹리더의 서비스 경계에 위치한 차량이 그룹리더와 다른 방향으로 이동하거나 신호대기나 교통 사고와 같은 예기치 못한 상황으로 인해 멤버노드의 속도가 그룹리더와 크게 차이가 커질 경우에 발생할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 멤버 노드가 차량 그룹을 유지하거나 탈퇴하는 과정을 예를 들어 설명한다.

우선 S510 단계에서, 멤버 노드는 자신이 가입한 그룹의 그룹리더 노드로부터 주기적으로 브로드캐스트되는 광고 메시지 GL_advertisement를 수신한다. S520 단계에서, 멤버 노드는 GL_advertisement를 기초로 자신과 자신이 속한 차량 그룹의 그룹리더 간의 거리 차이를 산출한다. 멤버 노드는 S520단계에서 산출된 거리 차이가 소정 거리(admissibility area threshold)인 제1 임계값 이상 멀어지면 멤버노드와 그룹리더 간의 경로 유사도를 다시 계산하여 그룹 탈퇴 여부를 결정한다(S530 내지 S570).

예컨대, 우선 멤버노드는 멤버노드와 그룹리더 간의 거리 차이와 제1 임계 값(admissibility area threshold)을 비교한다(S530). 제1 임계 값은 구현예에 따라, 멤버노드 또는 그룹리더의 전송 범위에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대, 그룹리더의 전송범위의 1/2, 1/3 등으로 결정될 수 있다. 멤버노드는 거리 차이가 제1 임계 값보다 작은 경우 해당 차량 그룹에 가입한 상태를 유지하는 것으로 결정한다(S560).

멤버노드는 멤버노드와 그룹리더 간의 거리 차이가 제1 임계 값보다 큰 경우, 즉, 소정 거리 이상 멀어진 경우, 다시, 멤버노드와 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출한다(S540) 예컨대, 멤버노드는 도 3 내지 도4를 참조하여 설명한 바와 같이 멤버 노드와 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출할 수 있다. 경로 유사도가 산출되면, 경로 유사도를 소정의 임계 값(탈퇴 임계 값)과 비교하여(S550), 탈퇴 임계값보다 큰 경우에는 해당 차량 그룹에 가입한 상태를 유지하는 것으로 결정하고(S560), 탈퇴 임계 값보다 작은 경우에는 해당 차량 그룹에서 탈퇴하는 것으로 결정한다(S570). 이때, 탈퇴 임계 값은 멤버노드의 명시적인 그룹 탈퇴 시점을 결정하기 위한 임계 값으로 정의된다. 일례로, 탈퇴 임계 값은 실험을 통하여 적절한 값이 결정될 수 있다.

멤버노드는 이와 같은 판단 결과를 그룹리더에게 전달한다. 일례로, 멤버노드는 해당 차량 그룹에 가입한 상태를 유지하는 경우에는 GL_Keep_Alive 메시지를 그룹리더에 전송한다. 위치 예측 기반의 위치 등록 기법에서는 주기적으로 메시지 송신이 발생하지 않으므로 차량(멤버노드)과 위치 서버(그룹 리더) 간의 연결 확인을 위해 차량은 위치 등록과는 별개로 주기적인 연결 메시지(GL_Keep_Alive)를 전송하여 위치서버와의 소프트 상태의 멤버십을 유지할 수 있다.

다른 일례로, 멤버노드는 해당 차량 그룹에서 탈퇴하는 경우에는 GL_Deregistration 메시지를 그룹리더에 전송한다. 멤버노드가 그룹 탈퇴를 결정하면 우선 주변 그룹을 탐색하여 최적의 그룹에 가입을 시도한다. 이 과정은 네트워크에 처음 진입한 차량이 한 개의 그룹에 가입하는 과정과 동일하다. 만일 주변에 가입 조건을 만족하는 그룹이 존재하지 않을 경우에 차량은 스스로 그룹을 형성한다. 새로운 그룹에 가입을 하거나 또는 신규 그룹을 형성한 후 차량은 이전 그룹의 그룹리더에게 GL_deregistration 메시지를 전송하여 명시적으로 그룹을 탈퇴할 수 있다. 한편, 그룹리더와 소프트 상태의 멤버십 관계를 유지하고 있는 멤버노드는 그룹리더로부터 u개의 연속적인 GL_advertisement 메시지 수신 실패를 통해 현재 가입한 그룹으로부터의 탈퇴를 예측할 수 있다. 멤버노드가 현재 그룹리더로부터 연속적으로 u개의 GL_advertisement 메시지를 수신 못한 경우에 멤버노드가 새로운 그룹에 가입하는 과정은 GL_advertisement 메시지를 통해 그룹 내 체류예상시간(즉, 경로 유사도)을 계산하여 그룹 탈퇴를 대비하는 경우와 동일하나, 멤버노드는 이미 이전 그룹리더의 전송 범위를 벗어났거나 그룹리더와의 통신이 단절되었으므로 명시적인 GL_deregistration 메시지의 전달이 불가능하다. 이러한 경우에, 멤버노드의 그룹 탈퇴는 그룹리더의 소프트 상태 멤버쉽 관리에 의해 처리될 수 있다. 즉, 그룹리더는 연속적으로 u개의 GL_keep_alive 메시지를 수신하지 못한 경우에 해당 멤버노드가 그룹 내에 존재하지 않다고 여기고 해당 멤버노드에 대해 암묵적 탈퇴로 처리할 수 있다.

한편, 차량 노드가 해당 차량 그룹에 가입한 상태를 유지하는 경우에는, 차량의 위치 정보 또는 차량의 이동 방향 정보 등(즉, 차량 주행 정보)을 갱신할 수 있다. 차량 노드가 차량 주행 정보를 갱신하는 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 차량 노드가 차량 주행 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이때, 일 실시예에 따라, 자신의 현재 위치와 위치서버에 등록한 위치정보에 근거한 예상 위치와의 거리 차가 임계치 (차량의 수신 범위보다 작은 값) 이상일 경우에만 위치 정보를 갱신하는 위치 예측 기반의 위치 등록 기법이 적용될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 차량 노드가 주행 정보를 갱신하는 방법을 예를 들어 설명한다.

우선, 차량 노드가 주변의 차량 그룹 중 어느 하나의 차량 그룹에 가입하는 경우, 차량 노드는 자신의 위치 정보를 포함하는 등록 메시지를 그룹리더에 전송하여 차량노드의 위치 정보를 등록한다(S610). 즉, 차량노드는 차량 그룹에 가입할 때 그룹리더에게 자신의 자세한 위치 정보를 등록한다.

S620 단계에서, 차량 그룹에 가입한 차량 노드는 그룹리더 노드에 등록된 위치 정보를 기초로 추정되는 현재 예측 위치와, 현재 실제 위치 간의 차이를 산출한다. 차량 노드는 상기 차이를 소정 임계치인 제2 임계 값과 비교하여(S630), 제2 임계 값보다 큰 경우, 현재 실제 위치를 그룹리더 노드에 전송하여 갱신하도록 한다(S640). 즉, 멤버 노드는 오버헤드를 줄이기 위하여 그룹리더에게 자신의 자세한 위치 정보를 등록한 이후부터는, 주기적으로 자신의 현재 위치와 그룹리더에 등록한 정보에 기반한 예측 위치를 비교하여 두 위치간의 거리 차가 소정 임계 치인 제2 임계 값 이상일 경우에만 자세한 위치 정보를 등록할 수 있다.

한편, 차량노드가 교차로에서 이동 방향을 변경하는 경우에는 변경된 이동 방향 정보를 그룹리더에게 알려 위치서버인 그룹리더가 보다 정확하게 차량의 위치를 추정할 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 차량 노드는 자신의 이동 방향이 변경되었는지를 판단하여(S650), 자신의 이동 방향이 임계 범위 이상 변경된 경우, 이를 그룹리더에게 전송하여 자신의 이동 방향 정보를 갱신한다(S660). 그룹리더가 멤버노드의 정확한 위치를 알고자 할 때는 멤버노드가 최종 등록한 위치정보와 이동방향, 이동속도를 고려하여 해당 멤버노드의 위치를 추정할 수 있다.

이상 도 2 내제 도6을 참조하여 개시된 기술에 따른 동적 그룹 관리 방법을 설명하였다. 이러한 제안 방안에서는 자신이 가입한 그룹리더와의 이동 경로의 유사성 정도가 낮아지거나 신호 대기 등의 속도 차로 인해 차량 노드가 그룹을 탈퇴하는 경우가 발생하고 이로 인해 시간이 흐름에 따라 계속적으로 작은 규모의 그룹이 형성되는 현상이 발생하게 된다. 서로 가까운 거리 내에 여러 개의 그룹이 존재할 경우에 그룹리더 간 무선링크 충돌 가능성 증가와 그룹리더들 간의 전송 범위가 겹치는 영역에 존재하는 차량들의 불필요한 메시지 수신 증가와 같은 문제가 발생하게 된다. 개시된 기술에서는 다른 그룹의 GL_advertisement 메시지를 수신하기에 충분히 가까운 거리에 위치한 그룹의 멤버 차량들의 병합을 통해 지역 내 그룹 수를 최소화하여 무선 자원의 효율성 향상과 위치관리 오버헤드를 줄일 수 있도록 한다. 그룹 병합의 목표는 가까운 거리에 위치한 그룹들 중에서 서비스의 일정 지역이 겹치고 이동 경로가 유사한 그룹의 수를 최소화하는 것이다.

도 7은 그룹 간 서비스 지역이 겹치는 두 가지 경우를 보여준다. 도 7의 (a)는 제1 그룹리더(GL_A)와 이웃 그룹리더(GL_B)가 직접 서로를 인지하는 경우, 즉, 두 그룹리더가 서로의 GL_advertisement 메시지를 수신할 수 있는 범위에 위치한 경우이다. 도 7의 (b)는 제1 그룹리더(GL_A)의 서비스 영역 중 일부 구간이 이웃 그룹리더(GL_B)의 서비스 영역과 겹친 경우이다. 도 7의 (a)와 같은 경우에는 그룹리더들이 서로 서비스 영역이 겹친다는 사실을 인지하므로 그룹리더들에 의하여 그룹 병합이 이루어질 수 있다. 그러나, 도 7의 (b)와 같은 경우에는, 그룹리더들이 직접적으로 자신들의 일부 서비스 영역이 겹친다는 사실을 인지할 수 없으므로 다른 방법이 필요하다. 개시된 기술에서는 특히, 도 7의 (b)와 같은 경우 그룹 병합 방법을 새로이 제안한다.

도 8은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 제1 차량 그룹을 이웃 차량그룹에 병합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (b) 도면에서와 같이 제1 차량 그룹이 주변의 이웃 차량 그룹과 중복되는 영역이 있는 경우, 제1 차량 그룹은 이웃 차량그룹에 병합될 수 있다. 그러나 도 7의 (b)와 같은 경우, 그룹리더들은 서비스 영역이 겹치는 것을 인지할 수 없으므로, 본 실시예에서는 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더의 전송 범위 중 중복 영역에 위치한 차량노드가 차량 그룹의 병합 여부를 결정하는 방법을 제안한다. 이때, 제1 차량 그룹의 그룹리더(이하, 제1 그룹리더)와 주변의 차량 그룹들의 그룹리더(이하, 이웃 그룹리더) 간의 거리 차이와 경로 유사도를 기준으로 차량그룹의 병합 여부가 결정될 수 있다. 그룹의 병합 시기는 그룹리더에 의해 결정될 수 있다. 그룹리더는 미리 정해진 시간마다 그룹의 병합 시도가 가능한지 여부를 확인하는데, 멤버노드는 수신한 GL_advertisement 메시지를 통해 그룹리더의 병합 시도 주기를 확인할 수 있다. 멤버노드는 그룹리더의 병합 시도 주기에 현재 가입한 그룹의 그룹리더가 아닌 주변의 이웃 그룹리더로부터 GL_advertisement 메시지를 수신하면 그룹 병합 여부를 판단하는 과정을 시작한다. 이하, 도 8을 참조하여 차량 그룹을 병합하는 과정을 보다 구체적으로 설명한다.

S810 단계에서 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더로부터 광고 메시지를 수신한 차량 노드는 양 그룹리더 간의 거리를 산출한다. 이때, 차량 노드는 제1 그룹에 가입된 차량이라 가정한다. 차량 노드는 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더 모두의 전송 범위 내에 존재하므로 제1 그룹리더는 물론 이웃 그룹리더로부터도 광고 메시지를 수신할 수 있다. 차량노드는 수신된 광고 메시지를 기초로 양 그룹리더 간의 거리를 산출하여 양 그룹의 서비스 영역이 그룹 병합이 필요할 정도로 겹쳤는지 여부를 확인 한다. 예컨대, 차량노드는 양 그룹리더 간의 거리가 제1 병합 임계 값과 비교하여 제1 병합 임계 값보다 큰 경우 병합 과정을 종료하고, 제1 병합 임계 값보다 작은 경우 S820 단계로 넘어간다.

S820 단계에서, 차량 노드는 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출하고, 산출된 유사도를 제2 병합 임계 값과 비교한다. 일 실시예에 따라, 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출하는 방법은 다음과 같다. 우선, 차량 노드는 제1 그룹리더 및 이웃 그룹리더가 다음 교차로에 도달할 때까지 걸리는 예상 시간들을 산출한다. 차량 노드는 상기 예상 시간들 중 짧은 쪽의 예상 시간 이후에, 제1 그룹리더 및 이웃 그룹리더 간의 예상 거리 차이를 추정한다. 예상 거리 차이가 추정되면, 차량 노드는 추정된 예상 거리를 기초로 제1 그룹리더가 이웃 그룹리더의 그룹 내에 체류할 것으로 예측되는 예상 체류 시간을 설정한다. 마지막으로, 차량 노드는 설정된 예상 체류 시간에 비례하는 값으로 제1 그룹리더와 이웃 그룹리더 간의 경로 유사도를 결정할 수 있다. 경로 유사도가 산출되면, 차량 노드는 이를 제2 병함 임계 값과 비교하여 그룹 병합 여부를 결정한다. 경로 유사도가 제2 병합 임계 값보다 작은 경우에는 병합 과정을 종료하고, 제2 병합 임계 값보다 큰 경우에는 양 그룹 간에 병합을 수행하는 것으로 결정하여 제1 그룹리더에게 그룹 통합이 필요함을 알린다. 이를 위해, V_gm_notification 메시지가 정의되었다. V_gm_notification 메시지는 차량 노드가 자신의 그룹리더에게 전송하여 그룹 통합이 필요함을 알리는 메시지이다. 이 때, 그룹리더 간 서비스 영역이 겹치는 범위에 여러 개의 멤버 차량노드가 존재하면 동시에 여러 개의 V_gm_notification 메시지가 발생할 수 있다. 불필요한 중복된 메시지 발생을 줄이기 위해, 차량 노드는 V_gm_notification 메시지에 병합 대상인 그룹의 group id를 포함시키고 현재 그룹리더(즉, 제1 그룹리더)와의 거리에 비례하게 전송 대기 시간을 설정하여(즉, GL과 가깝게 위치한 차량의 전송 우선 순위가 가장 높음) 전송한다. 병합 대상 GL의 존재를 알리기 위해 V_gm_notification을 전송하려고 대기 중이던 멤버 차량은 V_gm_notification 메시지를 수신하면, 병합 대상 그룹의 group_id를 확인하여 동일한 병합 대상 GL에 대한 알림 메시지일 경우에 해당 메시지 전송을 취소하여 중복 메시지 발생을 최소화한다.

제1 그룹리더는 V_gm_notification를 수신하면(S830) 그룹 병합 절차를 시작한다. S840 단계에서, 제1 그룹리더는 주변의 차량들에게 병합 알림 메시지 (GL_gm_notificaton)를 송신한다. 예컨대, 제1 그룹리더는 GL_gm_notification 메시지에 그룹 병합 절차가 시작되었음을 알리는 플래그를 설정하고 병합 대상 그룹의 group_id를 포함하여 멤버들에게 그룹 병합의 시작을 알릴 수 있다. 또한, S850 단계에서, 제1 그룹리더는 병합 실행 상태로 상태를 변경 한다. 실시예에 따라, 제1 그룹리더는 이와 함께 그룹 병합 플래그가 설정된 GL_advertisement 메시지를 브로드캐스트하여 주변 차량들에게 자신이 병합 실행 상태임을 알림으로써, 타 그룹리더에 의해 중복적으로 그룹 병합이 시도되지 않도록 한다. 또한, 개별 차량이 가입할 그룹을 선택할 때 ‘병합 대기 상태’인 그룹에 우선 가입하도록 하여 서비스 영역에 위치한 차량이 병합 대상 그룹에 가입하도록 유도한다.

GL_gm_notification 메시지를 수신한 멤버 차량들은 그룹 변경 여부를 결정한다. 일 실시예에 따라, 다음과 같이 그룹 변경 여부를 결정할 수 있다. GL_gm_notification 메시지를 수신한 각 멤버 차량은 최대 s초(이때, s 값은 GL_advertisement 메시지 전송 주기에 비례하게 설정) 간의 일정 대기 시간 동안에 병합 대상 그룹의 그룹리더(즉, 이웃 그룹리더)로부터 GL_advertisement 메시지 수신을 기다린다. 병합 대상 그룹의 그룹리더로부터 GL_advertisement 메시지를 수신한 차량은 통합 대상 GL과의 서비스 영역 내 위치한 차량으로 볼 수 있으므로 그룹을 변경한다. 반면에, 병합 대상 그룹의 그룹리더로부터 GL_advertisement 메시지를 수신하지 못한 차량은 통합 대상 GL과의 서비스 영역 내 위치하지 않은 것으로 볼 수 있으므로 제1 차량그룹에 잔류하고, 차량 그룹을 변경하지 않는다. 제1 그룹리더의 경우, 도 7의 (b)와 같이 병합 대상 그룹의 그룹리더의 통신 범위 밖에 있으므로 GL_advertisement 메시지를 수신하지 못하며, 따라서, 차량 그룹을 변경하지 않는다.

S860 단계에서, 제1 그룹리더는 멤버차량 노드로부터 그룹 변경 여부를 수신한다. S850 단계에서 차량 그룹을 변경하는 것으로 결정한 차량 노드는 GL_gm_acknowledgement 메시지를 통해 그룹리더에게 그룹 변경을 알리고 병합 대상 그룹리더인 이웃 그룹리더에 가입한 후 이전의 그룹리더인 제1 그룹리더로부터 명시적 탈퇴 절차를 수행한다. 반면에, S850 단계에서 차량 그룹을 변경하지 않는 것으로 결정한 차량 노드는 GL_gm_acknowledgement 메시지를 통해 현재 그룹과의 멤버십을 계속 유지함을 알린다. 이 때, 차량노드는 제1 그룹리더와의 경로 유사도 값을 계산하여 제1 그룹리더에 전송할 수 있다. 새로이 산출된 경로 유사도 값은 제1 그룹리더가 새로운 그룹리더를 선출하는 데 활용될 수 있다. 제1 그룹리더는 병합 실행 상태로 전환된 후에 그룹 변경이 없는 멤버들을 파악하기 위해 (m = s + Round Trip Time) 초간의 타이머를 설정한다. 타이머가 만료되면 그룹 변경 여부에 대한 멤버들의 응답인 수신한 GL_gm_acknowledgement 메시지를 통해 각 멤버의 그룹 변경 사항을 확인할 수 있다.

한편, 제1 차량 그룹에 그룹을 변경하지 않는 잔류차량 노드가 존재하는 경우, 제1 그룹리더가 적어도 하나의 잔류차량 노드 중 새로운 그룹리더 노드를 선정하여 잔류차량 노드에 대한 정보를 제공할 수 있다(S870). 도 7의 (a)의 경우 제1 그룹리더 또한 병합 대상 그룹리더에 가입할 예정이므로, 제1 그룹리더는 제1 차량 그룹의 잔류 멤버의 존재 여부를 확인하여 잔류 멤버 차량이 존재할 경우에 새로운 그룹리더를 선출한 이후에 병합 대상 그룹리더에 가입한다. 만일 잔류 멤버가 존재하지 않을 경우에는 지역헤더(RH)에게 그룹 해체를 알린다. 반면에 도 7의 (b)의 경우에 제1 그룹리더는 병합 대상 그룹리더의 전송 범위 밖에 위치하므로 그룹 이전의 대상은 아니지만 그룹 병합으로 인해 자신보다 그룹리더의 역할을 수행하기에 적절한 멤버 차량이 존재할 경우에 새 그룹리더를 선출할 수 있다. 네트워크 내에 존재하는 그룹의 수를 최소화하기 위해서는 서비스 영역이 일부 겹치는 그룹리더들 간에 일정 거리를 유지하도록 해야 할 필요가 있다. 일 실시예에 따라, 새로운 그룹리더는, 우선 현재 그룹의 정체성을 유지하기 위한 경로 유사도가 소정 유사도 값 이상인 멤버 차량들 중에서 수학식 2를 만족하면서 병합 대상 그룹리더와의 거리가 2R-β, (β는 상수, β<α)에 가장 가깝게 위치한 차량으로 선출될 수 있다.

그룹 병합 절차가 완료되면 제1 그룹리더는 병합 대기 상태로 상태를 변경 하여 그룹 병합과정을 종료한다(S880).

그룹리더가 주기적으로 그룹 병합 시도 여부를 확인함에 따라 서비스 범위가 일부 겹쳐 그룹 병합이 필요한 그룹들 중에 최근에 그룹 통합을 시도한 그룹의 병합 우선 순위가 가장 낮아진다. 따라서 그룹리더들 간에 그룹 병합이 반복되는 oscillation effect 문제가 자연스럽게 해결될 수 있다.

도 9는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 동적 차량 그룹을 관리하는 방법을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다. 개시된 기술에 따르면, 그룹리더는 그룹 내 위치한 차량들에 대해 자세하고 정확한 위치서비스를 제공하며, 지역헤더(RH)는 지역 내 위치한 그룹에 대해 차량이 속한 해당 그룹을 매핑하는 수준의 대략적인 위치서비스를 제공한다. 이를 위해 그룹리더는 멤버 차량들에 대한 정확한 위치 정보를 수집하여 유지해야 한다. 차량은 이동 시 변경된 위치 정보를 위치서버에 등록해야 한다. 이때, 기존 방안들에서는 주기적으로 거리 혹은 시간에 기반하여 위치 정보를 갱신하는 방안을 사용한 반면에, 개시된 기술에서는 보다 효과적인 위치 갱신을 수행함으로써 위치 등록 오버헤드를 최소화할 수 있는 위치 예측 기반의 위치 등록 메커니즘이 사용된다. 이하, 도 9를 참조하여 동적 차량 그룹을 관리하는 방법을 설명한다.

우선, 차량이 그룹을 형성하여 새로운 그룹리더가 되거나 기존에 존재하던 그룹리더가 다른 지역으로 이동하면, 그룹리더(GL1)는 자신의 존재와 그룹 내 멤버 차량들에 대한 ID 정보를 알리기 위해 해당 지역의 지역헤더(RH_A)에게 RH_registration 메시지를 전송한다. RH_registration 메시지는 지역헤더에게 그룹리더를 등록하기 위한 메시지로, 그룹리더의 차량 ID, 위치 좌표, 이동 방향, 속도 등의 필드와 멤버차량들의 차량 ID를 포함한다. 지역헤더가 RH_registration 메시지를 수신하면, 해당 그룹리더(GL1)에게 지역헤더(RH_A)가 담당하는 지역 내에서의 그룹을 식별할 수 있는 그룹 ID를 할당한다. 지역헤더는 할당된 그룹 ID를 포함하는 응답 메시지(Ack)를 그룹 리더(GL1)에게 전송한다.

이후, 지역 헤더에 등록된 그룹리더는 그룹리더를 알리는 광고 메시지(GL_Advertisement)를 브로드캐스트한다. 그룹리더는 GL_Advertisement 메시지를 브로드캐스트하여 주변에 위치한 차량 노드가 자신의 차량 그룹에 등록할 수 있도록 한다. 한편, 차량노드는 차량 애드혹 네트워크에 새로이 진입하거나 현재 그룹에서 탈퇴를 결정한 경우에, GL_Advertisement 메시지를 수신함으로써 주변에 가입할 적절한 그룹이 있는지 여부를 확인 한다. 예컨대, 차량노드는 s초(그룹리더의 그룹 광고 간격보다 약간 긴 시간으로 결정됨) 동안에 주변 그룹들로부터 GL_advertisement 메시지 수신을 기다린다. GL_advertisement 메시지를 수신한 차량노드(V1)는 메시지를 전송한 그룹리더(GL1)와의 경로 유사도를 산출하여 해당 그룹에 가입할지 여부를 결정한다. 일례로, 경로 유사도는 도 3 내지 도 4에서 설명한 방법에 따라 산출될 수 있다. 이때, 차량노드가 GL_advertisement 메시지를 전혀 수신하지 못하거나, 차량노드와 그룹리더 간의 경로 유사도가 임계 유사도값 보다 작은 그룹만 존재할 경우, 차량은 주변에 가입할 적절한 그룹이 존재하지 않다고 여기고 단독으로 그룹을 형성하여 스스로 그룹리더의 역할을 수행한다. 반면에, 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 높은 경우, 차량노드(V1)는 해당 그룹리더(GL1)에 가입하는 것으로 결정하고, GL_registration 메시지를 전송한다. 이때, 주변에 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 높은 그룹리더가 복수개 존재하는 경우에는, 그 중 경로 유사도가 가장 높은 그룹리더에 가입하는 것으로 결정할 수도 있다. 이후, 멤버 차량 노드들과 그룹리더 간의 지역적 근접성은 GL_advertisement 메시지의 브로드캐스트 전달 홉 수에 따라 결정될 수 있다. 멤버 차량 노드는 주기적인 GL_advertisement 메시지 수신을 통해 그룹리더와의 연결을 확인하고 소프트 상태의 그룹 멤버십을 유지한다. 예컨대, 현재 그룹리더로부터 연속된 u개의 GL_advertisement 메시지를 수신하지 못한 차량노드는 더 이상 그룹과의 관계가 유효하지 않다고 간주한다.

새로운 차량 노드(V1)가 가입한 그룹리더(GL1)는 RH_membership_update 메시지를 지역 헤더(RH_A)에 전송하여 그룹 멤버의 변경 사항을 갱신한다. 또한, 이후 RH로부터 위치 서비스를 제공받기 위해 RH_location_update 메시지를 전송할 수 있다. RH_location_update 메시지는 지역헤더에게 주기적으로 그룹리더의 현재 위치 정보와 멤버십 정보를 갱신하기 위해 사용된다. 제안방안에서는 지역헤더 업데이트 비용을 최소화하기 위해, 그룹리더는 RH_location_update 메시지 전송 주기 동안에 그룹 내 변경된 멤버십 정보, 즉, 그룹에 가입하거나 탈퇴하는 차량들에 대한 정보를 일시적으로 저장하였다가 변경된 멤버십 정보만을 지역헤더에 전달하는 방식이 사용될 수 있다. 그룹리더가 주기적으로 전송하는 RH_location_update는 지역헤더가 그룹리더에 대해 소프트 상태의 멤버십 관계를 유지하는데에도 활용된다. 지역헤더가 지역 내 위치한 그룹에 대해 차량이 속한 해당 그룹을 매핑하는 수준의 위치서비스를 제공할 수 있도록, 그룹리더는 지역헤더가 그룹리더의 위치를 추적하고 최신 멤버십 정보를 유지할 수 있도록 주기적으로 자신의 위치 정보뿐만 아니라 담당하는 멤버 차량들에 대한 변경된 멤버십 정보를 그룹헤더에게 보고 한다. 지역헤더는 자신의 지역 내 존재하는 그룹리더들이 보고한 그룹 내 차량들에 대한 정보를 유지하여, 위치 발견을 위한 질의에 응답할 수 있다.

개시된 기술의 일 실시예에 따라, 위치 발견 대상 차량에 대한 위치 발견은 2단계의 계층적 질의 전달 구조에 의해 이루어질 수 있다. 송신 차량은 목적지 차량의 위치를 알아내기 위해 우선 하위 단계에서의 위치 발견을 시도, 즉 자신이 가입된 그룹의 그룹리더에게 위치 발견 질의를 전송하고, 그룹리더는 자신이 관리하는 멤버 차량들 중에 목적지 차량이 존재하는지를 확인하여 존재 시 목적지 차량의 추정 위치를 송신 노드에게 알린다. 만약에 목적지 차량이 멤버 차량이 아닌 경우에 그룹리더는 지역헤더에게 해당 질의를 전달하여 상위 단계에서의 위치 발견을 시도한다. 지역헤더는 자신의 영역 내 그룹리더들 중에 목적지 차량이 매핑되는 그룹리더가 있는지를 확인하여 해당 그룹리더로부터 목적지 차량의 정확한 위치를 요청하여 송신 노드의 그룹리더에게 전달한다. 마지막으로 그룹리더가 송신 노드에게 목적지 차량의 위치 정보를 전달함에 따라 위치 발견이 완료된다. 한편, 지역헤더가 관리하는 그룹리더들 중에 목적지 차량과 매핑되는 그룹리더가 존재하지 않을 경우, 즉 목적지 차량이 지역헤더의 영역에 속하지 않은 차량일 경우를 위해 지역 간 정보 교환이 필요하다.

그룹리더(GL1)에 등록된 차량노드(V1)는 경우에 따라, GL_location_update 메시지를 그룹리더(GL1)에게 전송하여 자신의 정확한 위치 정보를 갱신할 수 있다. 예컨대, 차량노드는 그룹에 새롭게 가입할 때 전송하는 GL_registration 메시지(차량 ID, 위치 좌표, 이동 방향, 속도 등의 필드를 포함함)를 통하여 GL에게 자신의 자세한 위치 정보를 등록하고, 이후부터는 주기적으로 자신의 현재 위치와 그룹리더에 등록한 정보에 기반한 예측 위치를 비교하여 두 위치간의 거리 차가 임계치 이상일 경우에만 자세한 위치 정보를 등록할 수 있다.

또한, 차량노드(V1)가 교차로에서 이동 방향을 변경하는 경우에는 추가적으로 변경된 이동 방향 정보를 그룹리더(GL1)에게 알려 위치서버(즉, 그룹리더)가 보다 정확하게 차량의 위치를 추정할 수 있도록 한다. 그룹리더가 멤버 차량의 정확한 위치를 알고자 할 때는 차량이 최종 등록한 위치정보와 이동방향, 이동속도를 고려하여 해당 차량의 위치를 추정할 수 있다.

이후, 차량노드(V1)가 그룹리더(GL1)와 다른 방향으로 이동하거나, 신호 대기나 교통사고와 같은 상황이 발생하여 서로 거리가 멀어지게 되면 차량노드(V1)는 해당 그룹에서 탈퇴하고 다른 그룹에 가입할 수 있다. 일 실시예에 따라, 차량노드는 도 5에서 설명한 바와 같이 가입한 그룹에서 탈퇴하고 새로운 그룹에 가입할 수 있다. 차량노드(V1)가 기존의 그룹리더인 GL1에서 명시적으로 탈퇴하는 경우, 차량노드는 GL_deregistration 메시지를 GL1에게 전송하여 이를 알려줄 수 있다. 한편, 차량노드가 기존의 그룹리더인 GL1에서 탈퇴하고, 새로운 그룹리더인 GL2에 가입하면, GL1과 GL2는 RH_membership_update 메시지를 송신하여 멤버의 변경사항을 해당 지역헤더(RH_A)에게 보고한다.

한편, 그룹리더(GL1)는 그룹을 해체하거나 새로운 지역으로 이동할 경우에 현재 지역헤더에 등록된 그룹 정보를 삭제하기 위해 기존의 지역헤더(RH_A)에게 RH_deregistration 메시지를 전송한다. RH_deregistration 메시지를 수신한 지역헤더는 RH_deregistration 메시지에 포함된 group id에 해당하는 그룹을 탐색하여 멤버십 정보를 삭제한다. 일례로, 그룹 병합을 통해 그룹리더를 포함한 그룹 내 모든 차량들이 다른 그룹으로 이동하는 경우에, 그룹리더는 그룹을 해체 할 수 있다. 그룹리더(GL1)가 새로운 지역헤더에 가입하는 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 새로운 지역헤더(RH_B)에 RH_registration 메시지를 전송하여 그룹 ID를 할당받게 된다.

도 10 내지 도 12는 개시된 기술에 따른 차량 위치 서비스 관리 방법과 종래의 차량 위치 서비스 관리 방법의 성능 실험 결과를 나타낸다. 도 10 내지 도 12의 실험에서는, OPNET Modeler 14.5 시뮬레이터를 이용하여 개시된 기술에 따른 차량 이동 경로를 활용한 이동 그룹 기반의 차량 위치 서비스 관리 방안(이하, MGLS-T)의 성능 분석 및 종래의 차량 위치 서비스 관리 방법 중 RLSMP와의 성능 비교를 수행하였다. RLSMP는 각 셀마다 인프라인 고정 위치 서버가 배치된 FRLSMP와 제안 방안과 유사하게 각 셀을 위해 차량을 위치 서버로 활용하는 MRLSMP로 세분화된다. 실험을 위해 36km2의 차량 애드혹 네트워크를 4개의 지역 (RLSMP의 경우, 클러스터)으로 나누고 각 지역 (클러스터)마다 고정된 위치 서버를 배치하였다. 또한, RLSMP의 경우 각 클러스터를 다시 25개의 셀로 분할하였다. 도로 레이아웃은 RLSMP의 셀에 해당하는 구역마다 4 개의 다른 방향을 가진 한 개의 교차점을 두도록 하여 총 100개의 교차점을 가지도록 구성하였다. 1000개의 차량이 평균 50인 푸아송 분포에 따라 VANET에 참여하며, 이동 패턴은 Manhattan Mobility model에 따라 이동 중에 교차점을 만나면 4개의 이동 방향 중 한 개의 이동방향을 설정하고 신호등의 신호 제어에 따르도록 정의하였다. 교차점에서의 차량이 이동 방향을 변경할 확률은 50%로 설정하였다.

도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동적 병합 알고리즘의 성능을 나타낸 표이다. 개시된 기술의 성능 평가를 위해 경로 유사도의 병합 임계 값을 다양하게 변경하며, 위치 서비스 오버헤드와 시스템에서의 그룹 수를 측정해 보았다. 예상한 바와 같이, 병합 임계 값인 x 값이 높을수록 각 그룹은 그룹 병합을 자주 시도하게 되므로 병합 오버헤드(각 병합 과정에서 그룹리더가 그룹 병합을 알리기 위해 전송하는 메시지와 멤버 차량노드가 그룹리더에게 자신의 그룹 병합 결과를 보고하기 위해 전송하는 메시지 양의 합)가 증가함을 볼 수 있다. 한편, 병합 임계 값이 낮으면 잦은 병합 시도를 통해 시스템에서의 총 그룹 수를 감소시킬 수 있으므로 제안 방안의 위치 서비스 오버헤드에서 가장 큰 부분을 차지하는 GL 오버헤드(그룹 내 차량들의 위치 등록을 위해 차량과 그룹리더 간에 교환되는 메시지 양의 합)는 감소하는 것을 볼 수 있다. 그러나 이 과정에서 멤버 차량들의 그룹 변경 비용 뿐만 아니라 위치서버인 그룹리더의 변경으로 인한 그룹리더 간 멤버십 정보 전달 오버헤드가 발생한다. RH 오버헤드(지역 내 차량들의 위치 등록을 위해 그룹리더와 지역헤더 간에 교환되는 메시지 양의 합) 또한 그룹 수가 적을수록 감소하나 그룹 간 병합으로 인해 그룹리더의 동적 관리를 위한 비용이 추가된다. 본 실험에서는 병합 임계 치인 x 값이 20일 때 오버헤드 측면에서 가장 좋은 성능을 보였다. 그룹 수를 줄여 위치 서비스 오버헤드를 최소화하기 위해 그룹 병합을 시도하지만, 병합으로 인한 추가적인 오버헤드가 발생하므로 불필요한 병합 오버헤드를 줄이기 위해 주어진 차량 애드혹 네트워크 환경에 적합한 최적화된 병합 임계치의 선택이 필요함을 알 수 있다.

도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 위치 서비스 방법과 종래 기술에 따른 위치 서비스 방법의 위치 서비스 오버헤드를 비교한 것이다. RLSMP에서 셀 마다 고정된 위치에 위치관리서버가 존재할 경우 FRLSMP로, 셀에 위치한 차량이 위치관리서버 역할을 수행할 경우를 MRLSMP로 표기한다. FRLSMP의 위치 관리 비용이 가장 낮으나, 모든 셀마다 위치관리서버가 설치되어야 한다는 제약이 존재한다. MRLSMP는 FRLSMP와 비교하여 약 1.8배의 위치 서비스 오버헤드가 발생하는데, 이동 셀 리더로 인한 셀 리더 간 멤버십 정보 전달 오버헤드와 이동 셀 리더의 동적 관리를 위한 LSC 오버헤드가 추가적으로 발생되기 때문이다. 개시된 기술과 유사하게 차량이 위치서버 역할을 수행하는 MRLSMP와 개시된 기술을 비교해 보면, 개시된 기술에서의 위치 서비스 비용이 MRLSMP에 비해 약간 낮은 것을 볼 수 있다. 개시된 기술에서는 위치서버가 멤버차량들과 함께 이동함에 따라 지역적 근접성을 유지할 뿐만 아니라 위치서버의 위치가 일정 지역에 종속되는 MRLSMP에서 필연적으로 발생하는 셀 리더 간 멤버십 정보 전달 오버헤드를 제거하였으며, 멤버 차량과 셀 리더 간 이동 경로가 유사한 동안에는 매핑 관계가 지속되는 특징으로 인해 MRLSMP에 비해 적은 메시지 오버헤드를 가진다. 개시된 기술에 따르면 그룹 간 병합으로 인해 병합 오버헤드가 추가되기는 하나, 차량들의 이동 경로가 유사할수록 (실험에서는 각 교차로마다 임의의 목적지로 향하는 최대 4개의 이동경로를 설정 가능하도록 한 후에, 네트워크에 진입한 개별 차량이 선택할 수 있는 이동 경로의 수(tr)를 2~4로 설정) MRLSMP와의 오버헤드 차이가 증가함을 볼 수 있다. 이러한 결과에 따라, 개시된 기술이 종래 RLSMP보다 더 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.

도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 위치 서비스 방법과 종래 기술에 따른 위치 서비스 방법의 서비스 단절 시간과 위치 서비스의 정확도를 비교한 표이다. 위치 서비스의 정확도는 임의의 노드 100개에 대해 시뮬레이션 동안에 30~50초마다 발생시킨 위치 발견 질의에 대해 목적지 차량의 정확한 위치 정보가 포함된 응답 메시지의 비율로 측정하였다. RLSMP에서는 차량이 LSC 멤버십 갱신 주기 사이에 셀 간 이동 시 서비스 단절이 발생하며, 이 때 LSC는 목적치 차량에 대해 정확한 위치 정보를 제공할 수 없게 된다. 게다가 MRLSMP에서는 이동 셀 리더로 인해 차량 밀도에 따라 셀 리더가 없는 빈 셀이 발생할 수 있으므로 이로 인해 다른 방안들에 비해 최대 서비스 단절 시간이 길고 서비스 단절 발생 횟수가 증가한다. 반면, MRLSMP에서 차량은 셀 간 이동 후에 CL 광고 주기보다 약간 긴 시간 (LSC 멤버십 갱신 주기에 비해 짧은 시간) 동안에 CL_advertisement 메시지를 수신하지 못한 경우 스스로 셀리더가 됨에 따라 노드 당 평균 서비스 단절 시간은 FRLSMP에 비해 짧다. 제안 방안도 RLSMP와 유사하게 차량이 RH 멤버십 갱신 주기 사이에 그룹 간 이동을 할 경우 서비스 단절이 발생한다.

그러나 개시된 기술에 따르면 위치서버인 그룹리더가 멤버 차량과 함께 이동하며 이동 경로가 유사한 동안에는 멤버십 변경이 발생하지 않으므로 RLSMP에 비해 그룹 내 발생하는 멤버십 변경이 적어 서비스 단절 횟수와 평균 단절 시간이 짧은 것을 확인할 수 있다. 서비스 단절 횟수가 적고 평균 단절 시간이 짧을수록 위치 발견의 정확도가 증가하므로, 결과적으로 RLSMP에 비해 개시된 기술이 보다 정확한 차량 위치 서비스를 제공함을 볼 수 있다.

이러한 개시된 기술인 시스템 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

차량 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법에 있어서,
차량노드가 그룹리더로부터 상기 그룹리더의 경로 정보를 포함하는 광고 메시지를 수신하는 단계;
상기 차량노드가 상기 그룹리더와의 경로 유사도를 산출하는 단계; 및
상기 경로 유사도가 임계 유사도 값보다 큰 경우, 상기 차량노드가 자신의 위치 정보를 포함하는 등록 메시지를 상기 그룹리더에 전송하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 차량노드가 상기 그룹리더 이외의 적어도 하나의 그룹리더로부터 적어도 하나의 광고 메시지를 추가적으로 수신한 경우,
상기 등록 메시지를 전송받는 그룹리더는, 상기 광고 메시지들을 송신한 그룹리더들 중 경로 유사도가 가장 높은 그룹리더인 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 그룹리더가 자신의 경로 정보를 인코딩하고, 상기 인코딩된 경로 정보를 포함하는 상기 광고 메시지를 적어도 하나의 주변 차량노드에게 송신하는 단계를 더 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 그룹리더가 상기 광고 메시지에 대한 응답으로 상기 차량노드로부터 상기 등록 메시지를 수신하면, 상기 등록 메시지를 송신한 차량노드를 상기 차량 그룹의 멤버차량 노드로 등록하는 단계; 및
상기 그룹리더가 상기 차량 그룹의 정보를 단위 지역별로 배치되는 고정된 위치 서버인 지역헤드에게 전송하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서, 상기 경로 유사도를 산출하는 단계는,
상기 그룹리더 및 상기 차량노드가 다음 교차로에 도달할 때까지 걸리는 예상 시간들을 산출하는 단계;
상기 예상 시간들 중 짧은 시간(이하, t₁이라 함) 이후의, 상기 그룹리더 및 상기 차량노드 간의 예상 거리를 추정하는 단계;
상기 추정된 예상 거리를 기초로 예상 체류 시간을 설정하는 단계; 및
상기 예상 체류 시간에 비례하는 값으로 상기 경로 유사도를 결정하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제5항에 있어서, 상기 예상 체류 시간을 설정하는 단계는,
상기 추정된 예상 거리가 임계 거리 값보다 작은 경우, 예상 체류 시간을 상기 t₁으로 설정하고, 상기 추정된 예상 거리가 상기 임계 거리 값보다 큰 경우, 상기 예상 체류 시간을 상기 그룹리더 및 상기 차량노드 간의 예상 거리가 상기 임계 거리 값과 같아지는 시간(t₂)으로 설정하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 차량노드가 자신이 가입한 그룹의 그룹리더로부터 광고 메시지를 수신하여 자신과 상기 그룹리더 간의 거리를 산출하는 단계;
상기 거리와 제1 임계 값을 비교한 결과를 기초로 상기 그룹 유지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과를 상기 그룹리더에게 전달하는 단계를 더 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제7항에 있어서, 상기 그룹 유지 여부를 판단하는 단계는,
상기 거리가 상기 제1 임계 값보다 작은 경우 상기 그룹에 가입한 상태를 유지하는 것으로 결정하는 단계; 및
상기 거리가 상기 제1 임계 값보다 큰 경우 상기 차량노드와 상기 그룹리더 간의 경로 유사도를 기초로 상기 그룹 유지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 차량노드는, 상기 그룹리더에 등록된 위치 정보를 기초로 추정되는 현재 예측 위치와 현재 실제 위치 간의 차이가 제2 임계 값보다 큰 경우, 상기 현재 실제 위치를 상기 그룹리더에 전송하여 갱신하도록 하는 단계를 더 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
차량 위치 서비스를 제공하기 위하여 동적으로 형성되는 차량 그룹을 관리하는 방법에 있어서,
제1 차량 그룹의 그룹리더(이하, 제1 그룹리더)와 주변의 타 차량 그룹의 그룹리더(이하, 이웃 그룹리더)의 공통된 전송 범위 내에 위치하는 차량노드가 상기 제1 그룹리더와 상기 이웃 그룹리더 간의 거리를 산출하는 단계;
상기 산출된 거리가 제1 병합 임계 값보다 작은 경우, 상기 차량노드가 상기 제1 그룹리더와 상기 이웃 그룹리더 간의 경로 유사도를 산출하는 단계; 및
상기 경로 유사도가 제2 병합 임계 값보다 큰 경우, 상기 차량노드가 상기 제1 그룹리더 또는 상기 이웃 그룹리더에 병합 알림 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제10항에 있어서, 상기 유사도를 산출하는 단계는,
상기 제1 그룹리더 및 상기 이웃 그룹리더가 다음 교차로에 도달할 때까지 걸리는 예상 시간들을 산출하는 단계;
상기 예상 시간들 중 짧은 시간 이후에, 상기 제1 그룹리더 및 상기 이웃 그룹리더 간의 예상 거리를 추정하는 단계;
상기 추정된 예상 거리를 기초로 예상 체류 시간을 설정하는 단계; 및
상기 예상 체류 시간에 비례하는 값으로 상기 경로 유사도를 결정하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 그룹리더가 상기 병합 알림 메시지를 수신하면, 상기 제1 차량 그룹이 상기 타 차량 그룹에 병합되는 과정이 수행되는 단계를 더 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.
제12항에 있어서, 상기 병합되는 과정이 수행되는 단계는,
제1 그룹리더가, 상기 제1 차량 그룹의 멤버차량 노드에게 그룹리더- 병합 알림 메시지를 송신하는 단계;
상기 제1 그룹리더가 상기 멤버차량 노드로부터 그룹 변경 여부를 수신하는 단계; 및
상기 제1 그룹리더가 상기 잔류차량 노드 중 새로운 그룹리더 노드를 선정하여 상기 잔류차량 노드에 대한 정보를 제공하는 단계를 포함하는 동적 차량 그룹의 관리 방법.