KR20170109736A - 차량 내 무선 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예들은, 차량 내 무선 통신 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 무선 통신 방법은, PAN 네트워크에 가입된 채널 관리자가, 자신에게 할당된 전체 주파수 대역에서 채널 탐색을 수행하여 이용 가능한 채널을 확인하는 단계; 상기 PAN 네트워크에 가입된 전송 디바이스가, 상기 PAN 네트워크에 가입된 수신 디바이스에게 전송할 메시지를 구성하는 단계; 상기 채널 관리자가, 상기 전송 디바이스로부터의 요청에 따라 상기 전송 디바이스에게 채널을 할당하는 단계; 및 상기 전송 디바이스가, 상기 채널 관리자로부터 할당받은 채널을 이용하여 상기 메시지를 상기 수신 디바이스에게 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 따르면, 차량 내 무선 통신 시에 채널 충돌이 이루어지지 않도록 할 수 있다.

Description

차량 내 무선 통신 방법{Method for wireless communication in vehicle}
본 발명의 실시 예들은, 차량 내 무선 통신 방법에 관한 것이다.
기술의 발전과 사용자 욕구의 증대로 인하여, 최근의 자동차 내에 탑재되는 전자 디바이스와 전자 디바이스 간의 통신을 위한 배선의 수가 증가하고 있다. 배선 수 증가로 인한 여러가지 문제점을 해결하기 위하여, 기존의 유선 네트워크를 무선 네트워크로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있다. 차량내 무선 통신 환경의 특징은, 통신 거리가 수 미터 이내라는 것과 차량의 이동으로 인하여 주변의 다른 차량과 건물에서 전송되는 동일 주파수 대역에 의한 신호의 간섭이 발생하고, 그 특성이 계속 변한다는 것이다.
ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역의 동일 주파수 채널을 다수의 사용자가 효율적으로 공유하기 위하여 사용하는 종래의 간섭회피 기술에는, FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식, LBT(Listen Before Talk) 방식 및 DFS(Dynamic Frequency Selection) 방식 등이 있다.
FHSS 방식은, 910~914MHz 대역을 사용하는 RFID 시스템이 주파수 호핑 패턴에 따라 랜덤하게 주파수를 옮겨가는 방식이다. LBT 방식은, 2.4GHz 대역을 사용하는 지그비 시스템이 데이터를 전송하기 전에 주파수 채널의 사용여부와 사용가능여부를 판단하는 방식이다. DFS 방식은, 5GHz 대역을 사용하는 무선랜 시스템이 미사용 채널을 탐색하여 채널을 할당한 후, 주파수 충돌이 발생하면 다른 채널로 이동하면서 액세스를 유지하는 방식이다.
종래의 방법들은, 전송할 데이터가 발생한 후, 사용하고자 하는 주파수 채널의 사용 여부를 탐색하는 방식을 사용하기 때문에, 데이터 전송 지연이 발생한다.
국내 공개 특허 제 2013-0009489호 (단일 장치 또는 단일 시스템 내에서 지그비 채널과 와이파이 채널 간의 간섭을 회피하기 위한 장치 또는 방법)
본 발명의 실시 예들은, 차량 내 무선 통신 시에 채널 충돌이 발생하지 않도록 하는 방안을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 내 무선 통신 방법은, PAN 네트워크에 가입된 채널 관리자가, 자신에게 할당된 전체 주파수 대역에서 채널 탐색을 수행하여 이용 가능한 채널을 확인하는 단계; 상기 PAN 네트워크에 가입된 전송 디바이스가, 상기 PAN 네트워크에 가입된 수신 디바이스에게 전송할 메시지를 구성하는 단계; 상기 채널 관리자가, 상기 전송 디바이스로부터의 요청에 따라 상기 전송 디바이스에게 채널을 할당하는 단계; 및 상기 전송 디바이스가, 상기 채널 관리자로부터 할당받은 채널을 이용하여 상기 메시지를 상기 수신 디바이스에게 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 차량 내 무선 통신 시에 채널 충돌이 이루어지지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 차량 내 무선 통신을 통한 메시지 전송 시에 채널 탐색으로 인한 지연 시간이 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 1은 차량 내에 형성된 PAN 네트워크를 설명하기 위한 예시도,
도 2는 도 1에 따른 PAN 네트워크에서 메시지 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 차량 내에 형성된 PAN 네트워크를 설명하기 위한 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 할당 및 메시지 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 관리자를 설명하기 위한 블록도.
이하에서, 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시 예들은, 동일 주파수 대역을 사용하는 디바이스 간에 채널 충돌이 발생하는 경우, 이로 인한 메시지 지연을 해결하는 방안을 제공한다.
본 발명의 실시 예들은, 채널 탐색 및 할당을 담당하는 전용 디바이스를 이용하여, 채널 충돌로 인한 메시지 지연을 해결할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예들은, ISM 대역을 사용하는 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시 예들은, ISM 대역을 사용하는 차량 내 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
도 1은 차량 내에 형성된 PAN 네트워크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1에는, 차량 내에 스타 토폴로지(star topology) 형태를 갖는 3개의 PAN(Personal Area Network) 네트워크가 형성된 예를 도시하였다.
각각의 PAN 네트워크(110)는, 하나의 PAN 코디네이터(coordinator)(130) 및 하나 이상의 전자 디바이스(120)로 구성될 수 있다.
PAN 코디네이터(130)는, 자신만의 PAN 네트워크(110)를 독립적으로 운용할 수 있으며, 자신에 이웃하는 PAN 코디네이터(130)와 연동하여 PAN 네트워크(110)를 운용할 수도 있다. PAN 코디네이터(130)는, PAN 네트워크(110)를 생성하거나 제거할 수 있으며, 새로운 전자 디바이스(120)를 PAN 네트워크(110)에 참여시키거나, PAN 네트워크(110)에 참여중인 전자 디바이스(120)를 탈퇴시킬 수 있다. PAN 코디네이터(130)는, 전자 디바이스(120)와의 PAN 인증 절차를 통하여 전자 디바이스(120)를 PAN 네트워크(110)에 가입시킬 수 있다. PAN 인증 절차는, 상호 간의 암호 교환을 통하여 이루어질 수 있다.
전자 디바이스(120)는, PAN 코디네이터(130)를 통하여 PAN 네트워크(110)에 참여할 수 있다. 전자 디바이스(120)는, 센서 또는 액추에이터이거나, 이들을 포함하는 디바이스이거나, 이들과 연결된 디바이스일 수 있다. 전자 디바이스(120)는, 정보를 수집하거나, 디바이스의 구동을 제어할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 PAN 네트워크에 가입 중인 디바이스(PAN 코디네이터 및 전자 디바이스를 포함한다) 중 메시지를 전송하고자 하는 디바이스 또는 메시지를 전송하는 디바이스를 전송 디바이스라 한다. 또한, 설명의 편의를 위하여 PAN 네트워크에 가입 중인 디바이스(PAN 코디네이터 및 전자 디바이스를 포함한다) 중 전송 디바이스로부터 메시지를 수신하는 디바이스를 수신 디바이스라 한다.
도 2는 도 1에 따른 PAN 네트워크에서 메시지 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(201)에서, 전송 디바이스는, 전송할 정보가 발생하면 해당 정보를 이용하여 메시지를 구성할 수 있다.
단계(203)에서, 전송 디바이스는, 순차적인 채널 탐색을 수행하고, 현재 탐색한 채널이 자신이 이용 가능한 채널인지 여부를 확인할 수 있다.
단계(205)에서, 전송 디바이스는, 현재 탐색된 채널이 자신이 이용 가능한 채널이라고 판단되는 경우 단계(207)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(203)로 진행하여 다음 채널을 탐색할 수 있다.
단계(207)에서, 전송 디바이스는, 현재 이용 가능한 것으로 확인된 채널을 통하여 수신 디바이스에게 메시지를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 차량 내에 형성된 PAN 네트워크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3에는, 차량 내에 스타 토폴로지(star topology) 형태를 갖는 3개의 PAN 네트워크가 형성된 예를 도시하였다.
각각의 PAN 네트워크(310)는, 하나의 PAN 코디네이터(330), 하나 이상의 전자 디바이스(320) 및 채널 관리자(340)로 구성될 수 있다.
PAN 코디네이터(330)는, 자신만의 PAN 네트워크(310)를 독립적으로 운용할 수 있으며, 자신에 이웃하는 PAN 코디네이터(330)와 연동하여 PAN 네트워크(310)를 운용할 수도 있다.
PAN 코디네이터(330)는, PAN 네트워크(310)를 생성하거나 제거할 수 있으며, 새로운 전자 디바이스(320) 및 채널 관리자(340)를 PAN 네트워크(310)에 참여시키거나, PAN 네트워크(310)에 참여중인 전자 디바이스(320) 및 채널 관리자(340)를 탈퇴시킬 수 있다. PAN 코디네이터(330)는, 전자 디바이스(320) 및 채널 관리자(340)와의 PAN 인증 절차를 통하여 전자 디바이스(320) 및 채널 관리자(340)를 PAN 네트워크(310)에 가입시킬 수 있다. PAN 인증 절차는, 상호 간의 암호 교환을 통하여 이루어질 수 있다.
PAN 코디네이터(330)는, 전자 디바이스(320)와 메시지를 송수신하거나, 전자 디바이스(320) 간의 메시지 송수신을 중계할 수 있다. PAN 코디네이터는, 전자 디바이스(320)에게 전송할 메시지가 발생하는 경우, 채널 관리자(340)에게 채널 할당을 요청하고, 채널 관리자(340)로부터 할당된 채널을 이용하여 메시지를 전송할 수 있다.
전자 디바이스(320)는, PAN 코디네이터(330)를 통하여 PAN 네트워크(310)에 참여할 수 있다. 전자 디바이스(320)는, 센서 또는 액추에이터이거나, 이들을 포함하는 디바이스이거나, 이들과 연결된 디바이스일 수 있다. 전자 디바이스(320)는, 정보를 수집하거나, 디바이스의 구동을 제어할 수 있다.
전자 디바이스(320)는, 수집된 정보 또는 자체적으로 생성한 정보를 기반으로 다른 전자 디바이스(320) 또는 PAN 코디네이터(330)에게 전송할 메시지를 구성할 수 있다.
전자 디바이스(320)는, PAN 코디네이터(330)와 메시지를 송수신하거나, PAN 코디네이터(330)의 중계를 통하여 다른 전자 디바이스(320)와 메시지를 송수신할 수 있다. 전자 디바이스(320)는, PAN 코디네이터(330) 또는 다른 전자 디바이스(320)에게 전송할 메시지가 발생하는 경우, 채널 관리자(340)에게 채널 할당을 요청하고, 채널 관리자(340)로부터 할당된 채널을 이용하여 메시지를 전송할 수 있다.
채널 관리자(340)는, 채널 탐색 및 채널 할당을 수행할 수 있다. 채널 관리자(340)는, 자신에게 할당된 주파수 대역에 존재하는 모든 채널을 실시간으로 탐색할 수 있다. 채널 탐색은, 주기적으로 이루어질 수 있다.
채널 관리자(340)는, 채널 탐색 결과에 따라 채널 사용 상태를 관리할 수 있다. 채널 관리자(340)는 전자 디바이스(320) 및 PAN 코디네이터(330)에 의하여 이용 중인 채널과 전자 디바이스(320) 및 PAN 코디네이터(330)에 의하여 이용되고 있지 않은 채널을 구분하여 관리할 수 있다. 채널 관리자(340)는, 각각의 채널의 품질을 측정하고, 측정 결과를 해당 채널에 매핑하여 저장할 수 있다.
채널 관리자(340)는, 전자 디바이스(320) 또는 PAN 코디네이터(330)로부터 채널 할당 요청이 있는 경우, 이용 가능한 채널을 해당 전자 디바이스(320) 또는 PAN 코디네이터에게 할당할 수 있다.
채널 관리자(340)는, 전자 디바이스(320) 또는 PAN 코디네이터(330)에게 채널을 할당한 후에, 채널 사용 상태를 갱신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 할당 및 메시지 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 실시 예에 따라, 도 4에 도시된 단계들 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
단계(401)에서, 채널 관리자(340)는, 자신이 할당받은 전체 주파수 대역을 실시간으로 탐색하여 채널 사용 상태를 검사하고, 검사 결과(채널 사용 상태)를 저장 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 채널 관리자(340)는, 자신이 할당받은 전체 주파수 대역을 순차적으로 탐색하여, 전체 주파수 대역 중 PAN을 구성하는 디바이스들에 의하여 사용 중인 채널과 사용 중이지 않은 채널을 확인할 수 있다. 또한, 채널 관리자(340)는, 각각의 채널의 채널 품질을 측정하고 채널 품질 측정 결과를 저장할 수 있다. 채널 사용 상태의 검사는, 주기적으로 이루어질 수 있다.
단계(403)에서, 전송 디바이스(322)는, 전송할 정보가 발생하면 해당 정보들을 이용하여 메시지를 구성할 수 있다. 전송 디바이스(322)는, PAN 네트워크에 가입된 전자 디바이스 또는 PAN 코디네이터일 수 있다.
단계(405)에서, 전송 디바이스(322)는, 메시지 전송에 이용할 채널을 할당하여 줄 것을 채널 관리자(340)에게 요청할 수 있다. 이에 따라, 채널 관리자(340)는, 저장된 채널 사용 상태를 참조하여 전송 디바이스(322)에서 이용 가능한 채널을 선택하고, 선택된 채널을 전송 디바이스(322)에게 할당하여 줄 수 있다. 채널 할당이 이루어지면, 채널 관리자(340)는, 채널 사용 상태를 갱신할 수 있다. 그럼으로써, 전송 디바이스(322)에게 할당된 채널이 다른 전송 디바이스에게 할당되지 않도록 할 수 있다.
단계(407)에서, 전송 디바이스(322)는, 채널 관리자(340)로부터 할당받은 채널을 이용하여 메시지를 전송할 수 있다. 수신 디바이스(332)는, 전송 디바이스(322)로부터 수신되는 메시지를 수신할 수 있다. 메시지 수신 시에, 수신 디바이스(332)는, 메시지에 에러가 존재하는지 여부를 검사할 수 있다. 만약, 메시지에 에러가 존재한다면, 단계(409)의 메시지 재전송 절차가 이루어질 수 있다. 수신 디바이스(332)는, PAN 네트워크에 가입된 전자 디바이스 또는 PAN 코디네이터일 수 있다.
단계(409)에서, 수신 디바이스(332)는, 메시지를 재전송하여 줄 것을 전송 디바이스(322)에게 요청할 수 있다. 전송 디바이스(322)는, 수신 디바이스(332)로부터의 메시지 재전송 요청에 따라 메시지를 재전송할 수 있다.
한편, 도 4에는 PAN 코디네이터를 도시하지 않았으나, 전송 디바이스(322)와 수신 디바이스(332)의 사이에서 메시지 전송을 중계하는 PAN 코디네이터가 개입될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 관리자를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 관리자는, 통신부(510), PAN 관리부(520) 및 채널 사용 상태 관리부(530)를 포함한다. 실시 예에 따라, 전술한 구성 요소 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
통신부(510)는, ISM 대역을 이용하여 PAN 코디네이터와 통신을 수행할 수 있다.
PAN 관리부(520)는, PAN 코디네이터와의 PAN 인증 절차를 통하여 PAN 네트워크에 가입할 수 있다. PAN 인증 절차는, PAN 관리부(520) 및 PAN 코디네이터 상호 간의 암호 교환을 통하여 이루어질 수 있다.
채널 사용 상태 관리부(530)는, 채널 관리자에게 할당된 전체 주파수 대역을 실시간으로 탐색하여 채널 사용 상태를 검사하고, 채널 사용 상태를 저장 및 관리할 수 있다. 채널 사용 상태의 검사는, 주기적으로 이루어질 수 있다.
채널 사용 상태 관리부(530)는, 전자 디바이스 또는 PAN 코디네이터로부터 채널 할당 요청이 있는 경우, 관리하는 채널 사용 상태를 참조하여 현재 이용 가능한 채널을 확인하고, 확인된 채널을 전자 디바이스 또는 PAN 코디네이터에게 할당할 수 있다. 채널 할당이 이루어진 경우, 채널 사용 상태 관리부(530)는, 관리하는 채널 사용 상태를 갱신할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 임의의 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우에, 다양한 운영 체제 또는 플랫폼을 이용하는 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 추가적으로, 그러한 소프트웨어는 다수의 적합한 프로그래밍 언어들 중에서 임의의 것을 사용하여 작성될 수 있고, 또한 프레임워크 또는 가상 머신에서 실행 가능한 기계어 코드 또는 중간 코드로 컴파일 될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들이 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 경우 이상에서 논의된 본 발명의 다양한 실시 예들을 구현하는 방법을 수행하기 위한 하나 이상의 프로그램이 기록된 프로세서 판독 가능 매체(예를 들어, 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광학 디스크 또는 자기 테이프 등)로 구현될 수 있다.

Claims (1)

  1. PAN 네트워크에 가입된 채널 관리자가, 자신에게 할당된 전체 주파수 대역에서 채널 탐색을 수행하여 이용 가능한 채널을 확인하는 단계;
    상기 PAN 네트워크에 가입된 전송 디바이스가, 상기 PAN 네트워크에 가입된 수신 디바이스에게 전송할 메시지를 구성하는 단계;
    상기 채널 관리자가, 상기 전송 디바이스로부터의 요청에 따라 상기 전송 디바이스에게 채널을 할당하는 단계; 및
    상기 전송 디바이스가, 상기 채널 관리자로부터 할당받은 채널을 이용하여 상기 메시지를 상기 수신 디바이스에게 전송하는 단계
    를 포함하는 차량 내 무선 통신 방법.
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