KR20220033098A - 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치 - Google Patents

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의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치가 개시된다. 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법은, (a) 적어도 하나의 주변 차량으로부터 피드백 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 충돌 피드백 카운터값을 지정된 크기만큼 증가시키는 단계; 및 (c) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한 후 재선택 과정을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치{Method and apparatus for avoiding intentional radio resource conflicts}
본 발명은 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
3GPP(3rd generation partnership project)는 릴리즈 14부터 셀룰러 V2X(C-V2X) 통신 기술의 표준화하고 있다. C-V2X 표준의 핵심 중 하나는 차량간 직접 통신이 가능하게 하는 사이드 링크 통신이다. 사이드 링크 통신을 위한 무선 자원은 중앙 집중식 또는 분산 모드로 할당될 수 있다. 모드 3에서는 기지국이 할당을 조정하는 반면, 모드 4에서는 차량이 분산 알고리즘을 사용하여 무선자원을 자율적으로 할당한다.
차량이 네트워크 범위를 벗어날 수 있으므로 모드 4가 기본 모드로 간주된다. 모드 4에서 사용되는 분산 자원 할당 알고리즘은 SB-SPS(sensing-based semi-persistent scheduling)이다.
모드 4에서의 분산 자원 할당 알고리즘은 한번 할당된 자원은 1500ms 이상의 시간 동안 유지될 가능성이 크며, 이로 인해 보안 문제가 제기될 수 있다. 이로 인해, 만약 악의적인 의도를 가진 차량(A)이 다른 차량(B)이 사용하고 있는 무선 자원을 센싱하여 그 자원을 동시에 사용하게 된다면, 그 차량(B)은 주변의 다른 차량이 인식할 수 없는 차량이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 보안이 강화된 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 주변 차량의 무선 자원 충돌을 인식하는 경우, 이를 주변 차량에게 피드백 함으로써 차량이 무선 자원 충돌 여부를 파악하도록 할 수 있는 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 보안이 강화된 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 적어도 하나의 주변 차량으로부터 피드백 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 충돌 피드백 카운터값을 지정된 크기만큼 증가시키는 단계; 및 (c) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한 후 재선택 과정을 수행하는 단계를 포함하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법이 제공될 수 있다.
상기 재선택 디폴트값은 제로(0)이다.
지정된 시간 이내에 상기 충돌 피드백 카운터값이 기준치 이상인 경우, 공격받는 것으로 결정하여 무선 자원 회피 알고리즘을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 회피 알고리즘을 수행하는 단계는, 상기 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 지정된 범위내에서 임의의 값으로 변경하는 단계; 및 할당받은 무선 자원 중에서 시간 축으로 델타 시간만큼 떨어진 자원 중에서 사용 가능한 자원 중 어느 하나를 재배정받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용 가능한 자원은, SB-SPS 알고리즘에 기반하여 할당받는 무선 자원과 동일한 서브 채널을 사용하며, 시간 축으로 델타 시간만큼 떨어진 자원이며, 직전 시간에 주변 차량이나 자차량에 의해 이용되지 않은 무선 자원일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 보안이 강화된 의도적인 무선 자원 충돌 회피가 가능한 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부; 적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리; 및 상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서에 의해 실행된 명령어는, (a) 적어도 하나의 주변 차량으로부터 피드백 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 충돌 피드백 카운터값을 지정된 크기만큼 증가시키는 단계; 및 (c) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한 후 재선택 과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 무선 자원 충돌 인식시 이를 피드백하여 무선 자원의 충돌을 인식하도록 함으로써 보안을 강화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 C-V2X 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 충돌을 피드백하는 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회피 알고리즘을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법에 대한 의사 코드를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 C-V2X 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 C-V2X 네트워크 시스템은 복수의 차량을 포함한다.
각각의 차량은 C-V2X 통신의 모드 4에서 지원하는 SB-SPS(sensing based semi-persistent scheduling, 이하 SB-SPS라 칭하기로 함) 알고리즘에 기반하여 무선 자원을 할당 받아 이용할 수 있다. 따라서, 하기에서 별도의 설명이 없더라도 각각의 차량은 C-V2X 통신의 모드 4에서 지원하는 SB-SPS 기반으로 무선 자원을 이용하는 것으로 확장 해석 되어야 할 것이다.
이하에서는 이러한 SB-SPS 기반으로 무선 자원을 이용하여 C-V2X 통신에서의 무선 자원 충돌을 회피하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 자원 충돌을 피드백하는 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 210에서 이웃 차량은 무선 자원을 선택하기 위해 제어 정보를 센싱한다.
여기서, 제어 정보는 SCI(sidelink control information)이며, 메시지 우선 순위, 자원 예약 간격, 재전송 횟수 등의 정보가 포함될 수 있다.
단계 215에서 이웃 차량은 제어 정보 센싱 결과를 분석하여 직전 자원에서의 충돌 여부를 판단한다.
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 각각의 차량이
Figure pat00001
자원을 사용할 수 있다. 여기서, RC(resource reselection counter)는 차량이 선택한 자원을 유지하는 시간이며, RRI(resource reservation interval)은 모든 패킷의 SCI내의 부호화된 패킷들 사이의 시간 간격을 나타낸다. 각 차량은 확률(
Figure pat00002
)를 가지고
Figure pat00003
를 유지할 수 있는 것을 가정하기로 한다.
이와 같은 상황에서, 예를 들어, 이웃 차량이
Figure pat00004
를 가지는
Figure pat00005
에서의 전송을 센싱하였으나,
Figure pat00006
로 인해 복호에 실패한 경우, 이웃 차량은
Figure pat00007
에서 패킷 충돌이 발생한 것으로 인식할 수 있다. 여기서,
Figure pat00008
는 RSSI와 SINR의 임계치일 수 있다.
만일 직전 자원에서의 충돌이 발생한 경우, 단계 220에서 차량은 충돌 피드백 메시지를 주변 차량으로 브로드캐스팅한다.
종래의 C-V2X 통신의 모드 4에서는 무선 자원에 충돌이 발생하더라도 무선 자원의 충돌을 다른 차량에 피드백해주는 것이 불가능하였다.
따라서, SB-SPS 알고리즘에 기반하여 C-V2X 기반 통신을 수행하는 차량의 경우, 자차량이 할당(배정)받은 무선 자원이 악의적으로 도용당하더라도 이를 인지할 수 있는 방법이 존재하지 않았다.
그러나, 본 발명의 경우, 각 차량이 C-V2X 기반하여 무선 자원을 선택하기 위해 제어 정보를 센싱한 결과를 분석하여 직전 자원에서의 충돌이 의심되는 경우 충돌 피드백 메시지를 주변 차량에게 브로드캐스팅할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 차량은 충돌 피드백 메시지의 수신 여부에 따라 자차량이 할당(배정)받은 자원의 충돌 여부를 인지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 310에서 차량은 충돌 피드백 메시지가 수신되었는지 여부를 판단한다.
만일 충돌 피드백 메시지가 수신되지 않으면, 종래와 동일한 SB-SPS 알고리즘에 기반하여 C-V2X 통신을 수행할 수 있다(단계 315).
그러나 만일 충돌 피드백 메시지가 수신되는 경우, 단계 320에서 차량은 충돌 피드백 카운터값을 증가시키고, 무선 자원 재선택 카운터 파라미터(resource reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한다. 여기서, 재선택 디폴트값은 "0"일 수 있다. 이에 대한 의사 코드는 도 5에 도시된 바와 같다.
이미 전술한 바와 같이, 무선 자원 재선택 카운터는 차량이 선택한 자원을 유지하는 시간이다. 이러한 무선 자원 재선택 카운터의 범위는 자원 예약 간격에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 자원 예약 간격이 짧을수록 자원을 유지하는 시간이 길어질 수 있다. 여기서, 충돌 피드백 카운터값은 충돌 피드백 메시지의 수신 횟수일 수 있다.
단계 325에서 차량은 무선 자원 재선택 카운터 파라미터의 값이 재선택 디폴트값으로 변경됨에 따라 즉각적으로 무선 자원 재선택 과정을 수행한다. 여기서, 무선 자원 재선택 과정은 기존의 SB-SPS 알고리즘과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
단계 330에서 차량은 정해진 시간 내에서 충돌 피드백 카운터값이 기준치 이상인지 여부를 판단한다.
만일 충돌 피드백 카운터값이 기준치 이상인 경우, 단계 335에서 차량은 무선 자원 재선택 카운터 파라미터의 값을 지정된 범위 내에서 임의의 값으로 변경한 후 회피 알고리즘을 수행한다. 이에 대한 의사 코드는 도 6에 도시된 바와 같다.
예를 들어, 차량은 무선 자원 재선택 카운터 파라미터의 값을 5 내지 15 중 어느 하나의 값으로 임의의 지정하여 변경할 수 있다. 이어, 차량은 SB-SPS 알고리즘에 기반하여 할당받은 무선 자원 중에서 시간 축으로 델타 시간(
Figure pat00009
)만큼 떨어진 자원 중에서 사용 가능한 자원 중 어느 하나를 재배정받을 수 있다. 도 4를 참조하여 이에 대해 설명하기로 한다.
예를 들어, 차량이 도 4에 도시된 바와 같이 서브 채널을 할당받았다고 가정하기로 한다. 차량은 서브 채널 중에서 시간 축으로 델타 시간(예를 들어, 2)만큼 떨어진 서브 프레임을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용 가능한 자원은 SB-SPS 알고리즘에 기반하여 할당받는 무선 자원과 동일한 서브 채널을 사용하며, 시간 축으로 델타 시간만큼 떨어진 자원이며, 직전 시간에 주변 차량이나 자차량에 의해 이용되지 않은 무선 자원을 의미한다. 직전에 다른 차량이 이용한 자원인 경우 현재 시점에도 동일하게 이용될 가능성이 크며, 직전에 자차량이 이용한 자원인 경우 악의적인 의도를 가진 차량에 의해 공격 받을 확률이 매우 크므로 이를 배제할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치(700)는 통신부(710), 메모리(720) 및 프로세서(730)를 포함하여 구성된다. 여기서, 충돌 회피 장치(700)는 차량의 일 구성으로 포함될 수도 있으며, 차량일 수도 있다.
통신부(710)는 통신망을 통해 다른 장치(예를 들어, 이웃 차량)과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.
메모리(720)는 본 발명의 일 실시예에 따른 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법을 수행하기 위해 필요한 다양한 명령어들, 알고리즘들을 저장하기 위한 수단이다.
프로세서(730)는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 장치(700)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(710), 메모리(720) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
또한, 프로세서(730)는 메모리(720)에 저장된 명령어를 실행할 수도 있다. 프로세서(730)에 의해 실행된 명령어들은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법의 각각의 단계를 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
700: 충돌 회피 장치
710: 통신부
720: 메모리
730: 프로세서

Claims (6)

  1. (a) 적어도 하나의 주변 차량으로부터 피드백 메시지를 수신하는 단계;
    (b) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 충돌 피드백 카운터값을 지정된 크기만큼 증가시키는 단계; 및
    (c) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한 후 재선택 과정을 수행하는 단계를 포함하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 재선택 디폴트값은 제로(0)인 것을 특징으로 하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    지정된 시간 이내에 상기 충돌 피드백 카운터값이 기준치 이상인 경우, 공격받는 것으로 결정하여 무선 자원 회피 알고리즘을 수행하는 단계를 더 포함하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 회피 알고리즘을 수행하는 단계는,
    상기 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 지정된 범위내에서 임의의 값으로 변경하는 단계; 및
    할당받은 무선 자원 중에서 시간 축으로 델타 시간만큼 떨어진 자원 중에서 사용 가능한 자원 중 어느 하나를 재배정받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 사용 가능한 자원은,
    SB-SPS 알고리즘에 기반하여 할당받는 무선 자원과 동일한 서브 채널을 사용하며, 시간 축으로 델타 시간만큼 떨어진 자원이며, 직전 시간에 주변 차량이나 자차량에 의해 이용되지 않은 무선 자원인 것을 특징으로 하는 C-V2X 기반 모드 4에서의 의도적인 무선 자원 충돌 회피 방법.
  6. 통신부;
    적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리; 및
    상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서에 의해 실행된 명령어는,
    (a) 적어도 하나의 주변 차량으로부터 피드백 메시지를 수신하는 단계;
    (b) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 충돌 피드백 카운터값을 지정된 크기만큼 증가시키는 단계; 및
    (c) 상기 피드백 메시지가 수신됨에 따라 무선 자원 재선택 파라미터(reselection counter)의 값을 재선택 디폴트값으로 변경한 후 재선택 과정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.

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서은비, 김휘강, "자율 주행 차량의 In-Vehicle 시스템 관점에서의 공격 시나리오 도출 및 대응 방안 연구", 한국자동차공학회논문집, 제26권, 제2호, pp.240-253(2018.) *

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KR102392913B1 (ko) 2022-04-29

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