KR20220170507A - Clustered Stationary Vehicles-based Vehicular Networking and Computing System - Google Patents

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우 딘 무하마드 살라
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김병서
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Abstract

The present invention relates to a vehicle networking and computing system based on platooned vehicles. In vehicular networks, including autonomous driving, edge computing based on information-centric microservices and fog computing based on stationary vehicles are integrated to enable mutual cooperation between computing layers to distribute a computational load. According to the vehicle networking and computing system based on platooned vehicles according to the present invention, in vehicular networks based on information-centric networks, microservice-based in-network computing is possible. By integrating edge computing, which performs communication and computational load balancing between multiple computing layers, and fog computing based on platooned vehicles into a single framework, mutual cooperation between multiple computing layers is enabled. Thus, it is possible to take advantage of the potential benefits of computation in proximity to consumer vehicles.

Description

군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템 {Clustered Stationary Vehicles-based Vehicular Networking and Computing System}Clustered Stationary Vehicles-based   Vehicular Networking and Computing System}

본 발명은 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자율주행을 포함한 차량 네트워크(Vehicular Networks)에서 정보 중심 마이크로서비스 기반으로 에지 컴퓨팅과 정차된 차량들 기반의 포그 컴퓨팅을 통합하여 컴퓨팅 계층 간에 상호 협력을 가능하게 하여 연산 부하를 분산시킬 수 있는 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle networking and computing system, and more particularly, to integrating edge computing based on information-centric microservices and fog computing based on stopped vehicles in a vehicle network including autonomous driving, thereby providing inter-computing layers. A vehicle networking and computing system based on platooning vehicles capable of distributing computational load by enabling mutual cooperation.

모바일 디바이스와 고성능 네트워크의 발전으로 네트워크에는 멀티미디어와 같은 콘텐츠(Contents)로 구별될 수 있는 트래픽들이 많아졌다. 이러한 인터넷 트래픽 패턴의 변화로 인하여 현재의 TCP/IP 네트워크의 한계와 문제점이 생겨나면서 새로운 미래 인터넷 구조들이 연구되고 있다. With the development of mobile devices and high-performance networks, traffic that can be distinguished as contents such as multimedia has increased in networks. Due to these changes in Internet traffic patterns, limitations and problems of the current TCP/IP network have arisen, and new future Internet structures are being studied.

그 중에서 가장 유망한 미래 인터넷 구조가 정보 중심 네트워크(Information Centric Network; 이하 "ICN"으로 약칭한다)이며, 이 ICN의 구현 기술 중의 하나가 명명데이터 네트워크(Named Data Networking; 이하 "NDN"으로 약칭한다)이다. 이러한 ICN 또는 NDN은 네크워크에서 콘텐츠 자체의 정보와 라우터 기능만을 이용하여 목적지로 데이터를 전송하는 기술로서, 서버와 IP 주소 기반인 기존 인터넷 전달망을 대체할 미래의 인터넷 아키텍처로 고려되고 있다. Among them, the most promising future Internet structure is the Information Centric Network (hereinafter abbreviated as "ICN"), and one of the implementation technologies of this ICN is Named Data Networking (hereinafter abbreviated as "NDN"). to be. ICN or NDN is a technology for transmitting data to a destination using only content information and a router function in a network, and is considered as a future Internet architecture to replace the existing Internet transport network based on servers and IP addresses.

한편, 새로운 인터넷의 패러다임으로 에지 컴퓨팅(Edge Computing)이 각광받고 있는데, 이 에지 컴퓨팅(Edge Computing)은 데이터 처리를 중앙 서버가 아닌 데이터가 발생하는 주변(edge)에서 데이터를 처리하는 기술로서, IoT(사물인터넷) 기기의 보급으로 전송되는 데이터 양이 증가하면서 중앙서버에서 모든 데이터를 처리하는 클라우드 컴퓨팅으로는 한계가 드러나 에지 컴퓨팅 방식이 주목을 받고 있다. 에지 컴퓨팅 방식을 이용하면 IoT 단말기 주변에서 데이터를 분산 처리해 중앙 서버에 데이터를 전달, 분석, 결과를 처리하는 시간을 줄일 수 있게 된다. On the other hand, edge computing is in the limelight as a new internet paradigm. Edge computing is a technology that processes data at the edge where data is generated rather than at the central server. As the amount of data transmitted increases due to the spread of (Internet of Things) devices, the limit of cloud computing, which processes all data in a central server, is revealed, and the edge computing method is attracting attention. Using the edge computing method, it is possible to reduce the time required to deliver data to the central server, analyze it, and process the results by distributing and processing data around IoT terminals.

근래 들어 이러한 에지 컴퓨팅을 이용한 지능형 차량 네트워크가 개발되고 있다. 하지만, 일반적인 에지 기반 지능형 차량 네트워크에서는 ICN/NDN 기반의 통신에 대한 지원이 부족하여, 컴퓨팅 영역에서 긴 백홀 지연과 높은 대역폭 소비 및 네트워크 혼잡과 같은 문제점에 직면하고 있다. 더욱이 이러한 작업은 정차된 차량 그룹(또는 차량 포그)과 프레임워크의 에지 컴퓨팅이 통합되어 있지 않기 때문에, 스마트 차량 근접에서 제한된 계산 용량 문제에 직면하는 경우가 많아 고밀도 트래픽 시나리오에서 리소스를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.Recently, an intelligent vehicle network using edge computing has been developed. However, in a general edge-based intelligent vehicle network, support for ICN/NDN-based communication is insufficient, and thus, problems such as long backhaul delay, high bandwidth consumption, and network congestion in the computing domain are faced. Furthermore, since these tasks do not integrate stationary vehicle groups (or vehicle fog) with the framework's edge computing, they often face the issue of limited computational capacity in smart vehicle proximity, making resources unavailable in high-density traffic scenarios. There was a problem.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0084394호 (2020.07.13. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0084394 (published on July 13, 2020) 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0078385허 (2020.07.01. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0078385 (published on July 1, 2020)

본 발명은 종래 에지 기반 지능형 차량 네트워크의 컴퓨팅 영역에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 정보 중심 마이크로서비스 기반의 차량 네트워크에서 에지 컴퓨팅과 군집 정차 차량들 기반의 포그 컴퓨팅을 통합하여 연산 부하를 계층적으로 분산 운영할 수 있도록 하는 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템을 제공하는 데 있다. The present invention has been proposed to solve problems occurring in the computing area of conventional edge-based intelligent vehicle networks, and an object of the present invention is to provide edge computing and fog computing based on clustered vehicles in an information-centric microservice-based vehicle network. It is an object of the present invention to provide a vehicle networking and computing system based on platooning vehicles that can integrate and hierarchically distribute and operate computational loads.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 군집 정차 차량 기반 창량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템은 정보 중심 네트워크 기반의 차량 네트워크(Vehicular Networks)에서, 마이크로서비스 기반의 네트워크 내 컴퓨팅(In Network Computing)이 가능하며, 복수의 컴퓨팅 계층 간의 통신과 연산 부하분산을 수행하는 에지 컴퓨팅과 군집 정차 차량 기반의 포그 컴퓨팅을 단일 프레임워크에 통합하여, 복수의 컴퓨팅 계층 간의 상호 협력이 가능하도록 한다. In order to achieve the above object, the clustered vehicle-based variable-volume networking and computing system according to the present invention enables microservice-based in-network computing in an information-centric network-based vehicular network, and multiple By integrating edge computing, which performs communication and computational load balancing between computing layers, and fog computing based on clustered vehicles into a single framework, mutual cooperation between multiple computing layers is possible.

여기에서, 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템에는 도로에서 이동하고, 무선 애드혹 인터페이스를 통해 통신하는 복수의 스마트 소비자 차량으로 구성되는 차량 계층(Vehicles Layer)과; 도로변 유닛(RSU; Roadside Unit)에서 스마트 차량의 직접 무선 통신 범위에 위치하며, 스마트 차량의 컴퓨팅 요청을 수용하여 처리하는 복수의 정적 로드사이드 에지 노드로 구성되는 에지 계층(Edge Layer)과; 상기 에지 계층에서 제한된 리소스로 인해 이행할 수 없는 컴퓨팅 요청을 처리하는, 에지 계층 근방에 위치한 군집된 정차 차량인 복수의 차량 포그 노드로 구성되는 포그 계층(Fog Layer)과: 상기 포그 계층과 에지 계층에서 여러 홉 떨어진 곳에 위치하며, 제한된 계산 리소스로 인해 포그 계층에서 오프로드된 컴퓨팅 요청을 처리하는 클라우드 계층(Cloud Layer);을 포함된다. Here, the vehicle networking and computing system based on clustered vehicles includes a Vehicles Layer consisting of a plurality of smart consumer vehicles moving on the road and communicating through a wireless ad-hoc interface; An edge layer composed of a plurality of static roadside edge nodes located in a direct wireless communication range of a smart vehicle in a roadside unit (RSU) and accepting and processing a computing request of the smart vehicle; A fog layer composed of a plurality of vehicle fog nodes, which are clustered stationary vehicles located near the edge layer, that process computing requests that cannot be fulfilled due to limited resources in the edge layer: the fog layer and the edge layer It is located several hops away from the cloud layer and handles computing requests offloaded from the fog layer due to limited computational resources.

또한, 컴퓨팅 계층 간의 상호 협력을 위한 정보 중심 네트워크 기반의 마이크로서비스 명명 체계는, 입력 매개 변수(param1, param2)가 정의된 마이크로서비스 이름(traffic_status)과, Interest 패킷의 전송 목적지를 나타내는 지역 정보(/한국/서울/이태원)가 통합되어 명명된다.In addition, the information-oriented network-based microservice naming scheme for mutual cooperation between computing layers includes the microservice name (traffic_status) in which input parameters (param1, param2) are defined, and local information (/ Korea/Seoul/Itaewon) are integrated and named.

상기 명명된 마이크로서비스 이름에 17자 길이의 차량 식별 번호(VIN)가 매핑된 고유의 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)를 통하여 정보 중심 마이크로서비스 액세스 매커니즘이 적용되어, 상기 차량 계층의 소비자 차량은 Interest 패킷에 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)가 삽입된 정보 필드(access_rights)를 추가하여 에지 노드로 전송한다. An information-centric microservice access mechanism is applied through a unique hash-based Message Authentication Code (HMAC) in which a 17-character Vehicle Identification Number (VIN) is mapped to the named microservice name, so that the consumer vehicle of the vehicle layer is Interest An information field (access_rights) in which a hash-based message authentication code (HMAC) is inserted is added to the packet and transmitted to the edge node.

한편, 상기 에지 노드에서 소비자 차량으로부터 정보 필드(access_rights)를 가진 Interest 패킷을 수신하면, 액세스 저장소(AS)에서 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)를 검색하여 액세스 권한 정보인 마이크로서비스 매핑(HMM)을 찾아, 해당 마이크로서비스를 이용할 정당한 권리를 갖고 있는지를 확인하게 된다. On the other hand, when the edge node receives an Interest packet having an information field (access_rights) from a consumer vehicle, it retrieves a hash-based message authentication code (HMAC) from the access storage (AS) to obtain microservice mapping (HMM), which is access right information. to find out if you have a legitimate right to use the microservice.

여기서, 상기 에지 노드는 액세스 저장소(AS)에서 마이크로서비스 매핑(HMM) 정보를 찾지 못하면, 액세스 권한 정보를 가져오기 위해 Interest 패킷을 통해 클라우드 노드에 마이크로서비스 매핑(HMM)을 요청하고, 클라우드 노드로부터 데이터 패킷을 통해 마이크로서비스 매핑(HMM) 정보를 전송받아 액세스 저장소(AS)에 저장하여, 에지 노드의 액세스 저장소(AS)가 클라우드 노드의 액세스 저장소(AS)와 동기화 되도록 한다. Here, if the edge node does not find microservice mapping (HMM) information in the access storage (AS), it requests microservice mapping (HMM) from the cloud node through an Interest packet to fetch access authority information, and from the cloud node Microservice mapping (HMM) information is transmitted through data packets and stored in the access storage (AS) so that the access storage (AS) of the edge node is synchronized with the access storage (AS) of the cloud node.

한편, 상기 에지 노드는 브리지 라우터(Bridge Router)를 통해 각 에지 노드 간의 통신을 수행하거나 포그 계층에 컴퓨팅 오프로드를 요청하며, 상기 포그 계층은 브리지 라우터를 통해 에지 계층으로의 요청되는 컴퓨팅 오프로드 요청을 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 통해 수신하여 차량 포그 노드에 전달하게 된다. Meanwhile, the edge node performs communication between each edge node through a bridge router or requests a computing offload to the fog layer, and the fog layer requests the requested computing offload to the edge layer through the bridge router. is received through the vehicle fog gateway (VFG) and delivered to the vehicle fog node.

상기 에지 노드는 소비자 차량으로부터 Interest 패킷을 수신하면, 상기 Interest 패킷에 따라 요청된 컴퓨팅 작업을 로컬에서 컴퓨팅 할지 다음 에지 노드로 오프로드 할지 결정하며, 컴퓨팅 작업을 다음 에지 노드로 오프로드 해야 하는 경우, Interest 패킷을 생성하여 브리지 라우터를 통해 다음 에지 노드로 전송하되, 상기 Interest 패킷에는 계산된 결과가 준비되면 응답은 수신 인터페이스가 아닌 애드훅 무선 인터페이스로 전달되어야 함을 나타내는 adhoc_response 필드가 포함된다. When the edge node receives an interest packet from the consumer vehicle, the edge node determines whether to compute the requested computing job locally or offload it to the next edge node according to the interest packet, and if the computing job is to be offloaded to the next edge node, An interest packet is generated and transmitted to the next edge node through a bridge router. The interest packet includes an adhoc_response field indicating that when the calculated result is ready, the response should be delivered to the ad-hoc air interface, not the reception interface.

여기서, 상기 소비자 차량으로부터 에지 노드로 전송되는 Interest 패킷에는 속도, 방향, 현재 위치 및 지연 요구 사항(speed, direction, current_location, delay_limit) 필드 값이 포함되어, 상기 에지 노드는 Interest 패킷에 포함된 필드 값들에 따라 요청된 컴퓨팅 작업을 어디에서 할지 결정하게 된다. Here, the interest packet transmitted from the consumer vehicle to the edge node includes field values of speed, direction, current_location, and delay requirements (speed, direction, current_location, delay_limit), and the edge node uses the field values included in the Interest packet determines where to perform the requested computing task.

또한, 상기 에지 노드에서 브리지 라우터(Bridge Router)를 통해 포그 계층에 컴퓨팅 오프로드를 요청하는 경우, (a) 상기 에지 노드가 Interest 패킷을 브리지 라우터에 전달하면, (b) 상기 브리지 라우터는 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 통해 최적의 차량 포그 노드로 해당 Interest 패킷을 전달한 후, Interest 패킷을 차량 방향에 따른 다음 에지 노드로 전달하여 역 PIT(Revel-PIT) 엔트리를 생성하고, (c) 상기 Interest 패킷을 수신하는 다음 에지 노드는 승인 Data 메시지로 응답하되, 승인 Data 메시지는 PIT 테이블 내의 항목들을 삭제하지 않고 다음 에지 노들로부터 브리지 라우터까지 PIT 항목을 역방향으로 작성하여, PIT 경로가 차량 포그 게이트웨이(VFG)에서 다음 에지 노드까지 설정되도록 한다. In addition, when the edge node requests computing offload to the fog layer through a bridge router, (a) the edge node forwards an Interest packet to the bridge router, (b) the bridge router After transferring the interest packet to the optimal vehicle fog node through the gateway (VFG), the interest packet is forwarded to the next edge node along the vehicle direction to create a reverse PIT (Revel-PIT) entry, (c) the interest packet The next edge node receiving , responds with an Acknowledge Data message, but the Acknowledge Data message reversely writes PIT entries from the next edge node to the bridge router without deleting the entries in the PIT table, so that the PIT path is vehicular fog gateway (VFG) to be set up to the next edge node.

상기 (b) 단계에서, 상기 브리지 라우터는 가상 컴퓨팅 FIB 역할을 하고 향후 차량 포그 노드 선택을 위해 포그 계층으로 요청되는 컴퓨팅 요청을 추적하기 위해, 차량 포그 노드에 전달되는 요청에 대한 로컬 리소스 액세스 테이블(L-RAT)을 운영하게 된다. In the step (b), the bridge router serves as a virtual computing FIB and tracks a computing request requested to the fog layer for future vehicle fog node selection, a local resource access table for a request transmitted to a vehicle fog node ( L-RAT).

한편, 상기 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 포그 계층에 구비된 차량 포그 노드를 관리하기 위해, 사용 가능한 계산 리소스, 차량 포그 노드에서 실행 중인 현재 인스턴스의 상태, 주차 구역 내 차량의 현재 위치, 주차된 차량의 예상 시간이 포함된 정보를 저장하는 VF-RAT(VF 리소스 액세스 테이블)를 관리하게 된다. On the other hand, the vehicle fog gateway (VFG) manages the vehicle fog nodes provided in the fog layer, available computational resources, the state of the current instance running in the vehicle fog node, the current location of the vehicle in the parking area, and the parked vehicle. It manages the VF-RAT (VF Resource Access Table) that stores information including the expected time of .

본 발명에 따르면, 정보 중심 이름 기반 통신 모델을 활용하여 네트워킹 문제를 해결할 뿐만 아니라 에지 및 정적 차량 포그 컴퓨팅을 단일 프레임워크에 통합함으로써 소비자 차량의 근접성에 있는 계산의 잠재적 이점을 활용할 수 있고, 이를 통해 제한된 계산 용량, 긴 백홀 지연, 높은 대역폭 소비 및 네트워크 정체와 같은 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, not only solves the networking problem by utilizing an information-centric name-based communication model, but also integrates edge and static vehicle fog computing into a single framework to exploit the potential benefits of computation in proximity of consumer vehicles, thereby enabling It has the effect of efficiently solving problems such as limited computing capacity, long backhaul delay, high bandwidth consumption and network congestion.

도 1은 본 발명에 따른 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템의 계층 구조도,
도 2는 본 발명에 따른 HMAC Mapper 공유 프로세스 결합 접근 방식 일례,
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨팅 부하 분산 프로세스 일례,
도 4 내지 도 13은 본 발명에 따른 Interest 패킷과 Data 패킷에 추가된 필드 예를 나타낸 것이다.
1 is a hierarchical structure diagram of a vehicle networking and computing system based on clustered vehicles according to the present invention;
2 is an example of an HMAC Mapper shared process combining approach according to the present invention;
3 is an example of a computing load distribution process according to the present invention;
4 to 13 show examples of fields added to an Interest packet and a Data packet according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 NDN(Named Data Network) 또는 ICN(Information Centric Network) 기반의 차량 네트워크(Vehicular Networks)에서, 마이크로 서비스 기반의 네트워크 내 컴퓨팅(In Network Computing)을 가능하게 하도록, 다수의 컴퓨팅 계층 간의 상호 협력이 가능한 방식을 제안한다. 이를 위해 본 발명에서는 에지 컴퓨팅과 군집 정적 차량 기반의 포그 컴퓨팅을 단일 프레임워크에 통합한 포그에지 프레임워크(FoggyEdge Framework), 즉 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템을 제안한다. In the present invention, in a vehicle network based on a Named Data Network (NDN) or an Information Centric Network (ICN), mutual cooperation between multiple computing layers to enable microservice-based In Network Computing We suggest a possible way to do this. To this end, the present invention proposes a FoggyEdge Framework that integrates edge computing and clustered static vehicle-based fog computing into a single framework, that is, a vehicle networking and computing system based on clustered stationary vehicles.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템의 계층 구조도를 나타낸 것이다. 1 illustrates a hierarchical structure diagram of a vehicle networking and computing system based on clustered vehicles according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템은 4개의 컴퓨팅 계층으로 구성되어, 각 계층들 간의 원활한 통신과 연산 부하 분산이 가능하도록 구현되는데, 각 컴퓨팅 계층은 다음과 같다. As shown in FIG. 1, the vehicle networking and computing system according to the present invention is composed of four computing layers, and is implemented to enable smooth communication and computational load distribution between the respective layers. Each computing layer is as follows.

(1) 차량 계층(Vehicles Layer) : 도로에서 이동하고 무선 애드혹 인터페이스를 통해 통신하는 다양한 스마트 소비자 차량으로 구성된다. (1) Vehicles Layer: It consists of various smart consumer vehicles that travel on the road and communicate through a wireless ad-hoc interface.

(2) 에지 계층(Edge Layer) : 도로변 유닛(RSU; Roadside Unit)에서 스마트 차량의 직접 무선 통신 범위에 위치하며, 스마트 차량의 컴퓨팅 요청을 수용하는 역할을 하게 된다. 에지 계층은 제한된 계산 및 스토리지 리소스를 갖춘 여러 정적 로드사이드 에지(Roadside Edge) 노드로 구성되는데, 도로변 가장자리에 위치한 로드사이드 에지 노드의 주요 책임은 무선 애드혹 인터페이스를 통한 스마트 차량 계산 요청을 수락하고 마감 시간 내에 처리하는 것이다. 이 에지 계층은 브리지 라우터(Bridge Router)를 통해 통신이 중계된다.(2) Edge Layer: Located in the direct wireless communication range of the smart vehicle in the Roadside Unit (RSU), and serves to accommodate the computing request of the smart vehicle. The edge layer consists of a number of static Roadside Edge nodes with limited computational and storage resources. The main responsibility of the Roadside Edge nodes located at the edge of a roadside is to accept smart vehicle computational requests via a wireless ad-hoc interface and to meet deadlines. to be processed within In this edge layer, communication is relayed through a bridge router.

(3) 포그 계층(Fog Layer) : 제한된 리소스로 인해 에지 계층이 이행할 수 없는 컴퓨팅 요청을 처리하는 에지 계층 근방(2홉 떨어진 거리)에 위치한 여러 대의 군집된 주차(정차) 차량인 차량 포그 노드로 구성된다. 상기 포그 계층을 형성하는 군집 정차 차량인 차량 포그 노드는 제한된 저장 및 계산 용량을 갖추고 있는데, 이 차량 포그 노드의 계산 및 저장 자원의 축적은 외부 세계에 대한 단일 거대 컴퓨팅 기계로 볼 수 있다. 이 포그 계층은 차량 포그 게이트웨이(VF Gateway)를 통해 통신이 중계된다.(3) Fog Layer: A vehicle fog node, which is a cluster of parked (stopped) vehicles located near the edge layer (2 hops away) that processes computing requests that the edge layer cannot fulfill due to limited resources. consists of Vehicle fog nodes, which are clustered vehicles forming the fog layer, have limited storage and computing capacity, and the accumulation of computing and storage resources of these vehicle fog nodes can be viewed as a single large computing machine to the outside world. In this fog layer, communication is relayed through the vehicle fog gateway (VF Gateway).

(4) 클라우드 계층(Cloud Layer) : 이동 중인 스마트 소비자 차량(차량 계층)에서 여러 홉 떨어진 곳에 배치된 리소스가 풍부한 클라우드 노드로 구성된다. 이 클라우드 계층은 차량 포그 계층과 에지 계층에서 여러 홉 떨어진 곳에 위치하며, 제한된 계산 리소스로 인해 포그 계층에서 오프로드된 모든 클라우드 컴퓨팅 요청을 처리하는 역할을 수행한다. (4) Cloud Layer: Consists of resource-rich cloud nodes deployed several hops away from a moving smart consumer vehicle (vehicle layer). This cloud layer is located several hops away from the vehicle fog layer and the edge layer and is responsible for handling all cloud computing requests offloaded from the fog layer due to limited computational resources.

이와 같이, 본 발명에서는 종래 일반적인 차량 에지 클라우드 컴퓨팅 프레임워크와 달리, 차량 - 에지 - 포그 - 클라우드 계층 프레임워크의 4계층으로 형성된다. 상기 에지 계층과 클라우드 계층 사이에 포그 계층이 포함되면, 클라우드 계층으로 송수신되는 백홀 트래픽이 추가로 감소하므로 혼잡, 평균 지연 및 대역폭 소비 가능성이 감소한다. 예를 들어, 에지 노드가 컴퓨팅 요청을 오프로드할 때 기존 프레임워크에서 컴퓨팅 요청은 여러 홉, 즉 지리적으로 멀리 떨어진 곳에 위치한 클라우드 노드에까지 전달되므로 백홀 트래픽과 평균 지연이 증가한다. 반대로, 본 발명에서 에지 노드의 오프로드 요청은 에지 노드 근처에 주차된 오늘날의 스마트 차량의 계산 리소스를 활용하여 1홉 떨어진 곳에 위치한 거대 컴퓨팅 기계의 일종인 포그 계층으로 전달된다. In this way, in the present invention, unlike the conventional general vehicle edge cloud computing framework, it is formed with 4 layers of vehicle-edge-fog-cloud layer framework. When the fog layer is included between the edge layer and the cloud layer, backhaul traffic transmitted to and from the cloud layer is further reduced, thereby reducing the possibility of congestion, average delay, and bandwidth consumption. For example, in existing frameworks, when edge nodes offload compute requests, compute requests travel multiple hops to geographically distant cloud nodes, increasing backhaul traffic and average latency. Conversely, in the present invention, an offload request from an edge node is forwarded to a fog layer, a kind of giant computing machine located one hop away, utilizing the computational resources of today's smart vehicles parked near the edge node.

한편, 본 발명은 차량의 다양한 속도 패턴을 고려하며, 컴퓨팅 요청을 현재 에지 계층에 포함된 에지 노드에서 동일한 계층의 다음 에지 노드로 오프로드할지 또는 포그 계층의 차량 포그 노드로 부하분산(오프로드)할지 여부를 결정한다.On the other hand, the present invention considers various speed patterns of vehicles, and whether to offload computing requests from an edge node included in the current edge layer to the next edge node of the same layer or load balancing (offload) to vehicle fog nodes in the fog layer decide whether to

또한, 본 발명은 다중 계층 간의 컴퓨팅 작업 부하의 오프로딩을 가능하게 할 뿐만 아니라, 17자 길이의 차량 식별 번호(Vehicle Identification Number; 이하, "VIN"으로 약칭한다)를 계층적이고 의미론(semantically)적으로 고안된 마이크로서비스 이름에 매핑함으로써, 정보 중심적인 마이크로 서비스 액세스 메커니즘을 제공한다. 차량 ID의 무결성과 보안을 유지하기 위해 본 발명은 VIN을 Random Salt로 하는 마이크로서비스 이름의 해시 기반 메시지 인증 코드(Hash-based Message Authentication Code; 이하 "HMAC"으로 약칭한다)를 생성한다. 이를 통해 각 마이크로 서비스는 자율 주행 차량이 에지 노드와 공유하는 고유한 HMAC 값을 갖는다. HMAC를 수신하는 에지 노드는 액세스 저장소(AS)라는 로컬 HMAC 매핑 테이블을 검색하여 HMAC를 검증한다. 액세스 저장소(AS)에서 HMM의 구조는 "HMAC: microservice-name"와 같이 키-값 포맷을 따르는데, 여기서 HMAC는 고유한 키이고 마이크로서비스-name은 값이 된다. HMAC를 검증하는 것 외에도, 에지 노드는 본 발명에서 제안된 조합 HMM 동기화 메커니즘을 사용하여 매핑이 로컬에서 사용할 수 없는 경우 로컬 AS를 클라우드 노드 AS와 동기화한다.In addition, the present invention not only enables offloading of computing workload between multiple layers, but also hierarchically and semantically classifies a 17-character Vehicle Identification Number (hereinafter abbreviated as “VIN”). By mapping to the devised microservice name, it provides an information-centric microservice access mechanism. In order to maintain the integrity and security of the vehicle ID, the present invention generates a hash-based Message Authentication Code (hereinafter abbreviated as "HMAC") of a microservice name with VIN as a random salt. This allows each microservice to have a unique HMAC value that the autonomous vehicle shares with the edge node. The edge node receiving the HMAC verifies the HMAC by looking up a local HMAC mapping table called the Access Store (AS). The structure of the HMM in the access store (AS) follows a key-value format, such as "HMAC: microservice-name", where HMAC is a unique key and microservice-name is the value. In addition to verifying the HMAC, the edge node synchronizes the local AS with the cloud node AS if the mapping is not available locally using the combined HMM synchronization mechanism proposed in the present invention.

그리고 포그 계층에서 다수의 주차된 차량들을 효율적으로 관리하고 유지하기 위해 본 발명은 1) 차량 승인 메커니즘, 2) 계산 자원과 시간 가용성에 기초한 주차 슬롯 할당, 3) 포그 층 내에서 오프로드되는 연산 실행과 같은 프로세스를 정의한다.And to efficiently manage and maintain multiple parked vehicles in the fog layer, the present invention provides 1) a vehicle approval mechanism, 2) allocation of parking slots based on computational resources and time availability, and 3) computational execution that is offloaded within the fog layer. Define a process like

이하에서는, 이러한 본 발명의 특징에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템에 적용된 (1) 포그에지 마이크로서비스에 대하여 설명한 후, (2) 연산처리 방식과 오프로딩 메커니즘에 대하여 설명하고, 이후 (3) 차량 포그 관리에 대하여 설명한다. Hereinafter, the characteristics of the present invention will be described in more detail. First, (1) the FogEdge microservice applied to the vehicle networking and computing system based on the clustered vehicles of the present invention will be described, then (2) the calculation processing method and offloading mechanism will be described, and then (3) vehicle fog management. explain about.

1. One. 포그에지Fog Edge 마이크로서비스 microservice

컴퓨팅 프레임워크는 종종 컴퓨팅 서비스의 효율적인 관리를 요구하기 때문에 본 발명에서는 각 컴퓨팅 계층에 잘 알려진 마이크로서비스 아키텍처를 도입하였다. 마이크로서비스는 자율적으로 협업하는 서비스를 의미하는데, 접근 과정을 고려했을 때 마이크로서비스는 다음의 두 가지 범주로 나눌 수 있다. Since computing frameworks often require efficient management of computing services, the present invention introduces a well-known microservice architecture for each computing layer. Microservices refer to services that collaborate autonomously. Considering the approach process, microservices can be divided into the following two categories.

- 교통 상황 및 차선 선택 서비스와 같은 공공 마이크로 서비스- Public microservices such as traffic situation and lane selection services

- 증강현실 기반 이미지 처리 및 게임 업데이트와 같은 프라이빗(private) 마이크로 서비스- Private microservices such as augmented reality-based image processing and game updates

(1-1) (1-1) ICNICN 기반의 마이크로서비스 운용을 위한 명명 체계 Naming system for microservice operation based on

마이크로서비스는 NDN의 계층적이고 의미론적으로 완전한 철학을 따름으로써 명명된다. 이러한 마이크로서비스의 이름을 짓기 위해, 본 발명에서는 마이크로서비스 이름 외에도 Interest 패킷의 전송 목적지 이름에 지역 정보를 포함시킨다. 예를 들어, 다음 이름 Microservices are named by following the hierarchical and semantically complete philosophy of NDN. In order to name such a microservice, in the present invention, in addition to the microservice name, region information is included in the transmission destination name of the interest packet. For example, the name

"FE:/한국/서울/이태원 | traffic_status? param1, param2""FE:/Korea/Seoul/Itaewon | traffic_status? param1, param2"

는 국가의 지역 정보를 포함한다. contains the country's regional information.

여기서, "한국, 도시: 서울, 도시 지역: 이태원" 이 세 가지 구성 요소는 컴퓨팅 요청을 에지 노드에서 차량 포그 노드, 마지막으로 필요한 경우 클라우드 노드로 전달 및/또는 오프로드하는 데 중요한 역할을 한다. 이를 위해 이태원과 같은 시/구는, 에지 노드에서 차량 포그 노드로 오프로드하는 경우, 현재 계산 요청을 현재 에지 노드 부근에 있고 이태원 지역에도 있는 차량 포그 노드 쪽으로 전달해야 함을 나타낸다. 마찬가지로, 서울시 구성 요소인 서울에서는 차량 포그 게이트웨이(VFG)가 요청을 오프로드할 경우, 서울시에 배치된 해당 클라우드 노드로 전송해야 한다고 명시하고 있다. 마지막으로, 국가: 한국은 중앙 집중식 클라우드 노드 위치를 나타낸다.Here, “Korea, city: Seoul, urban area: Itaewon” These three components play a key role in forwarding and/or offloading compute requests from edge nodes to vehicle fog nodes and finally to cloud nodes when needed. To this end, a city/district such as Itaewon indicates that when offloading from an edge node to a vehicle fog node, the current computation request should be forwarded to a vehicle fog node that is near the current edge node and is also in the Itaewon area. Similarly, Seoul, a component of the Seoul Metropolitan Government, specifies that when a Vehicle Fog Gateway (VFG) offloads a request, it must be forwarded to the corresponding cloud node deployed in the Seoul City. Lastly, Country: South Korea represents a centralized cloud node location.

지역 정보 뒤에, 지역 정보를 마이크로서비스 이름과 구분하기 위해 수직 파이프 기호("|")를 사용한다. 마이크로서비스 이름은 입력 매개 변수와 함께 정의되며 "?"로 구분되며, 여기서 각 입력 매개 변수는 쉼표(",")로 더욱 구분된다.After the local information, use a vertical pipe symbol ("|") to separate the local information from the microservice name. The microservice name is defined along with the input parameters, separated by "?", where each input parameter is further separated by a comma (",").

(1-2) 마이크로서비스 액세스 관리 방법(1-2) Microservice access management method

에지 노드는 특정 마이크로서비스 사용을 위한 요청 차량으로부터 접근 권한을 요구할 수 있다. 따라서, 소비자 차량이 마이크로 서비스 요청을 위하여 Microservice_Compute_Interest packet을 전달할 때마다(도 4의 (a) 참고), 소비자 차량은 다음과 같은 이름의 "Interest 패킷 필드:access_rights(새로운 필드)" 안에 마이크로서비스 이름 구성 요소 및 차량 ID로부터 생성된 암호화되고 고유한 HMAC(해시 기반 메시지 인증 코드)의 형태로 접근 권한 정보를 추가한다. Edge nodes can request access from requesting vehicles for specific microservice usage. Therefore, whenever a consumer vehicle transmits a Microservice_Compute_Interest packet to request a microservice (refer to (a) in FIG. 4 ), the consumer vehicle constructs a microservice name in “Interest packet field:access_rights (new field)” with the following name. Adds access rights information in the form of an encrypted and unique HMAC (Hash-Based Message Authentication Code) generated from the element and vehicle ID.

도 4 내지 도 13은 이러한 Interest 패킷과 Data 패킷에 추가된 필드 예를 나타낸 것이다. 도 4에서 보이는 바와 같이, TLV(Type-length-value) 형식의 Interest 패킷에서 access_rights 필드를 두 번째 마지막 요소로 추가하였다. access_rights TLV-TYPE 번호 할당은 10진수 및 16진수 형식 각각 32768과 0x8000이다.4 to 13 show examples of fields added to these Interest packets and Data packets. As shown in FIG. 4, the access_rights field is added as the second and last element in the interest packet in the type-length-value (TLV) format. The access_rights TLV-TYPE number assignment is 32768 and 0x8000 in decimal and hexadecimal format, respectively.

- 액세스 권한 검증 및 HMAC 공유: - Validate access rights and share HMAC:

에지 노드는 access_rights 정보를 가진 Interest 패킷을 수신하면, 액세스 저장소(AS)에서 HMAC를 검색하여 마이크로서비스 매핑(HMM)을 찾게 된다. AS에서 HMM의 구조는 "HMAC: microservice-name"과 같이 키-값 포맷을 따르는데, 여기서 HMAC는 고유한 키이고 microservice-name은 값이다. HMAC는 마이크로서비스 이름과 Random Salt(암호학에서 사용하는 Salt)로써 사용되는 차량 ID(17자 길이의 고유 차량 식별 번호(VIN))를 결합하여 생성된다. When the edge node receives the Interest packet with access_rights information, it searches the HMAC in the access storage (AS) to find the microservice mapping (HMM). The structure of HMM in AS follows the key-value format as "HMAC: microservice-name", where HMAC is a unique key and microservice-name is a value. The HMAC is created by combining the microservice name with the vehicle ID (a 17-character unique Vehicle Identification Number (VIN)) used as a random salt (a salt used in cryptography).

따라서, 액세스 저장소(AS)에 HMM이 존재한다는 것은 서비스를 요청하고 있는 차량은 마이크로서비스를 이용할 정당한 권리를 가지고 있다는 것을 의미한다. 검증 시간이 지연 시간에 민감한 마이크로서비스 요청에 영향을 미치지 않도록 에지 노드에는 모든 액세스 권한 매핑 정보를 사전에 보유하고 있어야 한다. 그러나 액세스 권한 정보를 사용할 수 없는 경우에는 클라우드 노드에서 가져와야 한다. 본 발명에서는 접근 권한 정보 가져오기 프로세스를 최적화하기 위해, 도 2의 HMAC Mapper 공유 프로세스 결합 접근 방식을 적용하였다. Thus, the presence of HMM in the access store (AS) means that the vehicle requesting the service has a legitimate right to use the microservice. Edge nodes must have all access rights mapping information in advance so that verification time does not affect latency-sensitive microservice requests. However, if the access rights information is not available, it must be obtained from the cloud node. In the present invention, the HMAC Mapper shared process combination approach of FIG. 2 is applied to optimize the process of obtaining access authority information.

본 발명에서 HMM을 요청하는 동안 에지 노드는 HMM_Fetch_Interest 패킷에 last_sync_time을 추가하며, 마지막으로 에지 노드의 액세스 저장소(AS)가 클라우드 노드의 액세스 저장소(AS)와 동기화되었을 때를 나타낸다. last_sync_time 필드를 전달하는 HMM_Fetch_Interest 패킷의 구조는 도 5에 나타나 있다.In the present invention, while requesting HMM, the edge node adds last_sync_time to the HMM_Fetch_Interest packet, indicating when the access storage (AS) of the edge node is finally synchronized with the access storage (AS) of the cloud node. The structure of the HMM_Fetch_Interest packet carrying the last_sync_time field is shown in FIG.

Interest 패킷을 수신한 클라우드 노드는 HMM 응답을 준비하고 그동안 마지막 동기화 시간을 추출하여 AS 항목 시간과 비교하여 동기화 시간보다 시간이 더 큰 기록이 있는지 확인한다. 만약 더 큰 기록이 있다면, 도 10과 같이 클라우드 노드는 HMM_Response_Data 패킷의 more_access_rights 비트를 true로 설정한다. The cloud node receiving the interest packet prepares an HMM response, and in the meantime extracts the last synchronization time and compares it with the AS item time to check if there is a record with a time greater than the synchronization time. If there is a larger record, as shown in FIG. 10, the cloud node sets the more_access_rights bit of the HMM_Response_Data packet to true.

상기 more_access_rights는 요청 에지 노드에서 아직 가져오지 않은 추가 매핑이 있음을 나타낸다. HMM_Response_Data 패킷을 수신하는 즉시 에지 노드는 다른 Interest 패킷을 전달하여 나머지 모든 HMM을 가져온다. 따라서 에지 노드의 액세스 저장소(AS)는 클라우드 액세스 저장소(AS)와 동기화된다. 단일 HMM 항목은 HMAC 및 마이크로서비스 이름을 모두 포함하여 최대 100바이트의 메모리 공간을 차지할 수 있으므로 에지 노드는 스토리지 용량 내에서 이를 수용할 수 있다.The more_access_rights above indicates that there are additional mappings that have not yet been fetched from the requesting edge node. Upon receiving the HMM_Response_Data packet, the edge node forwards another Interest packet to fetch all remaining HMMs. Thus, the access repository (AS) of the edge node is synchronized with the cloud access repository (AS). A single HMM item can occupy up to 100 bytes of memory space, including both the HMAC and microservice name, so the edge node can accommodate it within its storage capacity.

2. 연산처리 방식과 2. Calculation processing method and 오프로딩off roading 메커니즘 mechanism

연산이 현재 컴퓨팅 노드에서 이행될 수 없는 경우 연산 오프로드 프로세스가 운영된다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 부하 분산 프로세스 일례를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 오프로드 메커니즘을 도 3의 도시된 바와 같이 3가지 범주로 분류하였다. (사례 2에서 사례 4까지)A computation offload process is run if the computation cannot be fulfilled on the current compute node. FIG. 3 shows an example of a computing load balancing process according to an embodiment of the present invention. In the present invention, offload mechanisms are classified into three categories as shown in FIG. 3 . (Case 2 to Case 4)

(2-1) 에지 투 에지 오프로드(2-1) Edge-to-edge off-road

도 6에서 보이는 필드들(speed, direction, current_location, delay_limit)이 포함된 Vehicle_Offloading_Interest 패킷을 수신한 에지 노드는 그 새로운 필드값들(속도, 방향, 현재 위치 및 지연 요구 사항)에 따라 요청된 연산 작업을 로컬로 계산할지, 아니면 소비자 차량이 이동하는 방향으로 다음 에지 노드로 오프로드할지 결정한다. The edge node receiving the Vehicle_Offloading_Interest packet including the fields shown in FIG. 6 (speed, direction, current_location, and delay_limit) performs the requested operation according to the new field values (speed, direction, current location, and delay requirements). Decide whether to compute locally or offload to the next edge node in the direction the consumer vehicle is traveling.

속도 정보에 기반하여 작업을 다음 에지 노드로 오프로드 해야 하는 경우, 현재 에지 노드는 Edge_Offloading_Interest 패킷을 생성하고 그 패킷을 브리지 라우터(Bridge Router)를 사용하여 다음 에지 노드로 전달한다. 도 7에서 보이는 바와 같이, Edge_Offloading_Interest 패킷에는 세 개의 추가 필드가 포함되어 있다. 먼저, 1) next_edge(브리지 라우터에서 사용됨) 필드로 이 필드 값은 만약 현재 패킷이 다음 에지 노드로 전달되어야 한다면 "true"로 설정된다. 다음으로, 2) microservice_availability 필드의 값은 현재 에지 노드에서 서비스 코드를 사용할 수 있는 경우 "true"로 설정되고, 3) adhoc_response 필드는 계산된 결과가 유선 Incoming Face가 아닌 애드혹 (무선) 인터페이스로 전달되도록 의도되었음을 나타낸다. 에지 노드를 포함하고 있는 RSU(Road Side Unit)는 두 가지 유형의 인터페이스를 가정하는데, 1) 도로에서 이동하는 스마트 차량으로부터 요청을 수신하는 애드혹 무선 인터페이스와, 2) 브리지 라우터와 연결된 유선 인터페이스이다. 따라서, 스마트 소비자 차량은 무선 애드혹 인터페이스에서 데이터를 수신한다. When a job needs to be offloaded to the next edge node based on the rate information, the current edge node creates an Edge_Offloading_Interest packet and forwards the packet to the next edge node using the bridge router. As shown in FIG. 7, the Edge_Offloading_Interest packet includes three additional fields. First, 1) next_edge (used in a bridge router) field. This field value is set to “true” if the current packet should be forwarded to the next edge node. Next, 2) the value of the microservice_availability field is set to "true" if the service code is available on the current edge node, and 3) the adhoc_response field is set so that the computed result is delivered to the ad hoc (wireless) interface rather than the wired Incoming Face. indicates intended. A Road Side Unit (RSU) containing an edge node assumes two types of interfaces: 1) an ad-hoc wireless interface that receives requests from smart vehicles moving on the road, and 2) a wired interface connected to a bridge router. Thus, the smart consumer vehicle receives data on the wireless ad hoc interface.

상기 Edge_Offloading_Interest 패킷을 수신하면, 다음 에지 노드는 도 11에서 보이는 Microservice_Fetch_Data 패킷에서 microservice_fetch 필드를 true로 설정하여 이전 에지에서 마이크로서비스 콘텐츠(이는 프로그램의 함수이거나 API 또는 데이터일 수 있다)를 가져온다. 이전 에지로 돌아가는 도중에 PIT 항목은 삭제되지 않고 이러한 항목의 수신 및 송신면이 반대로 되어 이전 에지에서 마이크로 서비스 콘텐츠를 전달하는 데 사용된다. Microservice_Fetch_Data 패킷을 수신한 이전 에지 노드는 microservice_fetch 필드에서 값을 추출하고 microservice 콘텐츠가 포함된 데이터 패킷을 준비한다. 데이터 패킷은 이전 단계에서 설정된 PIT 항목을 따르고 마침내 다음 에지 노드에 도달한다. 이 유형의 오프로드 메커니즘은 차량 속도가 높고 현재 에지가 마감 요건을 충족할 수 없을 때만 사용되는데, 그 이유는 혼잡한 트래픽 시나리오의 경우 에지 노드의 과부하를 방지하기 위함이다.Upon receiving the Edge_Offloading_Interest packet, the next edge node sets the microservice_fetch field to true in the Microservice_Fetch_Data packet shown in FIG. 11 to fetch microservice content (which can be a program function, API, or data) from the previous edge. On the way back to the previous edge, the PIT items are not deleted and the receiving and sending sides of these items are reversed and used to deliver microservice content from the previous edge. The previous edge node that received the Microservice_Fetch_Data packet extracts the value from the microservice_fetch field and prepares a data packet containing the microservice content. The data packet follows the PIT items set in the previous step and finally reaches the next edge node. This type of offload mechanism is only used when the vehicle speed is high and the current edge cannot meet the closing requirement, because it avoids overloading the edge node in case of congested traffic scenario.

(2-2) 에지 대 차량 포그 오프로드(2-2) Edge to vehicle fog off-road

에지 노드에서 차량 포그 노드로의 오프로딩을 통해 에지 노드가 에지 계층에서 리소스를 사용할 수 없거나 부족한 경우, 현재 계산 요청을 최적의 차량-포그 노드에 오프로드할 수 있다. 이러한 차량 포그 오프로드에 대한 요청-응답 처리 메커니즘의 세부 사항은 다음과 같다. Offloading from edge nodes to vehicular-fog nodes allows edge nodes to offload current computational requests to optimal vehicular-fog nodes when resources are unavailable or in short supply in the edge layer. The details of the request-response processing mechanism for this vehicle fog off-road are as follows.

오프로드 결정 후 에지 노드는 Interest 패킷에 차량 속도, 방향 및 지연 요구 사항과 같은 정보를 삽입하고 브리지 라우터에 전달한다. 브리지 라우터는 컴퓨팅 요청을 받으면, 즉시 가장 가깝고 비교적 최적의 차량 포그 노드로 전달한다. 또한, 브리지 라우터는 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 통해 차량 포그 노드에 전달되는 각 요청에 대해 로컬 리소스 액세스 테이블(L-RAT)을 유지한다. 가상 컴퓨팅 FIB(VC-FIB) 역할도 하는 로컬 리소스 액세스 테이블(L-RAT)은 기존 FIB 테이블의 오버레이이며, 인터페이스 선택에 활용한다. After the offload decision, the edge node inserts information such as vehicle speed, direction and delay requirements into the interest packet and forwards it to the bridge router. When a bridge router receives a computing request, it immediately forwards it to the nearest and relatively optimal vehicle fog node. In addition, the bridge router maintains a local resource access table (L-RAT) for each request forwarded to the vehicle fog node through the vehicle fog gateway (VFG). The Local Resource Access Table (L-RAT), which also serves as the Virtual Computing FIB (VC-FIB), is an overlay of the existing FIB table and is utilized for interface selection.

요청을 최적의 차량 포그 노드로 전송한 후, 브리지 라우터는 Interest 패킷을 다음 에지 노드(차량 방향)로 전달하여 이전 섹션에서 설명한 것과 유사한 역 PIT(Revel-PIT) 엔트리를 생성한다. 다음, 에지 노드는 Interest 패킷을 수신하면 승인 Data 메시지로 응답한다. 기존 Data 메시지와 대조적으로, 승인 Data 메시지는 PIT 테이블 내의 항목들을 삭제하지 않고 수신면(Incoming Face)과 송신면(Outgoing Face)의 방향을 변경하여 다음 에지 노들로부터 브리지 라우터까지 PIT 항목을 역방향으로 작성한다. 이 작업의 결과로, PIT 경로가 차량 포그 게이트웨이(VFG)에서 다음 에지 노드까지 내내 설정된다. 여기서 차세대 노드가 이전 섹션에서 설명한 유사한 프로세스에 따라 컴퓨팅 결과를 애드혹 인터페이스에 전달한다.After sending the request to the best vehicle fog node, the bridge router forwards the Interest packet to the next edge node (vehicle direction) to create a Revel-PIT entry similar to that described in the previous section. Next, when the edge node receives the Interest packet, it responds with an acknowledgment Data message. In contrast to the existing data message, the grant data message does not delete the entries in the PIT table, but changes the direction of the incoming and outgoing faces to create PIT entries in the reverse direction from the next edge node to the bridge router. . As a result of this operation, the PIT path is established all the way from the vehicle fog gateway (VFG) to the next edge node. Here, the next-generation node passes the computational results to an ad-hoc interface following a similar process described in the previous section.

(2-3) 차량 포그와 클라우드 간 오프로드(2-3) Off-road between vehicle fog and cloud

차량 포그 노드는 차량 계산 리소스가 충분하지 않은 경우 클라우드 노드로 계산을 오프로드할 수 있다. 차량 포그 노드는 브리지 라우터를 통해 계산 요청을 오프로드한다. 오프로드 요청을 수신하는 브리지 라우터는 이를 클라우드 노드로 전달하며, 동시에 차량 포그 게이트웨이(VFG) 면에서 클라우드 면으로 변경하여 PIT의 송신 패이스 정보를 업데이트한다. 이렇게 하면 계산된 결과가 도착하면 업데이트된 PIT 항목을 기반으로 계산을 요청하는 에지 노드 또는 다음 에지 노드로 직접 전달된다.Vehicle fog nodes can offload computation to cloud nodes if there are not enough vehicle compute resources. Vehicle fog nodes offload computational requests through bridge routers. The bridge router receiving the offload request forwards it to the cloud node, and at the same time changes from the vehicle fog gateway (VFG) side to the cloud side to update the transmission path information of the PIT. This way, when the computed result arrives, it is passed directly to the next edge node or edge node requesting the calculation based on the updated PIT item.

3. 차량 3. Vehicle 포그fog 관리 management

차량 포그는 계산 및 저장 서비스를 제공하는 여러 차량들의 클러스터이기 때문에 효율적인 차량 조정 메커니즘이 가장 중요하다. 이러한 차량의 리소스를 관리하기 위해 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 사용 가능한 계산 리소스, 차량 포그 노드에서 실행 중인 현재 인스턴스의 상태, 주차 구역 내 차량의 현재 위치 및 예상 주차 시간 등의 정보를 포함하는 VF-RAT(VF 리소스 액세스 테이블)를 유지한다.Since vehicle fog is a cluster of multiple vehicles providing computational and storage services, an efficient vehicle coordination mechanism is of paramount importance. To manage the resources of these vehicles, the vehicle fog gateway (VFG) includes information such as available computational resources, the state of the current instance running on the vehicle fog node, the vehicle's current location within the parking zone, and the expected parking time, VF- A RAT (VF resource access table) is maintained.

본 발명에서, 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 유선 인터페이스와 무선 애드혹 인터페이스로부터 들어오는 트래픽을 모두 수신할 수 있다. 유선 인터페이스는 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 하단의 에지 노드 및 상위 계층의 클라우드 노드와 연결하는 데 사용되는 반면, 무선 애드혹 인터페이스는 주차된 차량과의 통신에 사용된다.In the present invention, a vehicle fog gateway (VFG) can receive traffic coming from both a wired interface and a wireless ad-hoc interface. A wired interface is used to connect the Vehicle Fog Gateway (VFG) with edge nodes at the bottom and cloud nodes at the top tier, while a wireless ad-hoc interface is used for communication with parked vehicles.

- 차량 조정(Orchestration) 또는 승인 프로세스; - vehicle orchestration or approval process;

차량이 주차 구역에 진입하여 승차권 구역을 지날 때마다 무선 애드혹 인터페이스를 통해 Interest 패킷을 전송하여 관리자 노드인 차량 포그 게이트웨이(VFG)에 주차 슬롯 정보를 요청한다. Interest 메시지를 보내는 동안 차량은 도 8에서보이는 Admission_Interest 패킷에 다음 정보를 추가한다. Whenever a vehicle enters a parking area and passes a ticket area, an interest packet is transmitted through a wireless ad-hoc interface to request parking slot information from the vehicle fog gateway (VFG), which is a manager node. While sending the Interest message, the vehicle adds the following information to the Admission_Interest packet shown in FIG. 8 .

1) 예상_park_time 필드를 위한 예상 주차 시간 1) Estimated parking time for the expected_park_time field

2) compute_resource 필드를 위한 전체 계산 전력 2) Total compute power for the compute_resource field

3) storage_resource 필드를 위한 사용 가능한 저장 용량 3) Available storage capacity for the storage_resource field

Admission_Interest 메시지를 수신한 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 앞서 언급한 필드에서 정보를 추출하고 새 차량에 적합한 주차 슬롯을 선택한다. 슬롯 번호를 선택한 직후 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 다음 두 가지 작업을 수행한다. 1) Data 패킷을 다시 차량에 전송하여 슬롯 위치를 알리고, 2) 차량 정보를 VF-RAT 테이블에 저장한다. 이를 통해 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 관리 대상 모든 차량에 대한 전반적인 제어를 유지하고 컴퓨팅 요청을 클러스터의 최적 차량으로 전달하게 된다. Upon receiving the Admission_Interest message, the Vehicle Fog Gateway (VFG) extracts information from the aforementioned fields and selects a suitable parking slot for the new vehicle. Immediately after selecting a slot number, the Vehicle Fog Gateway (VFG) does two things: 1) The data packet is sent back to the vehicle to inform the slot location, and 2) the vehicle information is stored in the VF-RAT table. This allows the Vehicle Fog Gateway (VFG) to maintain overall control over all vehicles under management and direct computing requests to the optimal vehicle in the cluster.

계산을 실행하는 차량이 주차 구역을 벗어나려는 경우, 실행 중인 계산 인스턴스는 차량 포그 게이트웨이(VFG)로 오프로드된다. 이러한 오프로드 프로세스는 다음과 같다. When the vehicle executing the computation is about to leave the parking area, the running computation instance is offloaded to the Vehicle Fog Gateway (VFG). The offload process is as follows.

차량 노드는 무선 애드혹 인터페이스에, 도 9에 보이는 Parked_Vehicle_Offloading_Interest 패킷을 생성하며, 이 패킷은 애드혹 인터페이스를 통해 차량 포그 게이트웨이(VFG)에 의해 수신된다. 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 Parked_Vehicle_Offloading_Interest 패킷을 수신하면 관리 대상 최적의 차량을 선택하고, 도 12에 보이는 VFG_Offloading_Response_Data 패킷에 해당 VIN을 삽입한 후 무선 에드혹 인터페이스로 응답을 전달한다.The vehicle node creates a Parked_Vehicle_Offloading_Interest packet shown in Figure 9 on the wireless ad hoc interface, which is received by the vehicle fog gateway (VFG) over the ad hoc interface. Upon receiving the Parked_Vehicle_Offloading_Interest packet, the vehicle fog gateway (VFG) selects the optimal vehicle to be managed, inserts the VIN into the VFG_Offloading_Response_Data packet shown in FIG. 12, and transmits a response to the wireless ad hoc interface.

Parked_Vehicle_Offloading_Interest 패킷을 전송한 차량과 계산을 위해 선택되어진 새로운 차량들은 VFG_Offloading_Response_Data을 수신하게 되고, 이때 Parked_Vehicle_Offloading_Interest 패킷을 전송한 차량은 새롭게 선택된 차량을 향해 실행 중인 연산 인스턴스를 도 13에 보이는 Computation_Offloading_Data 패킷을 사용하여 보내고, 마지막으로 주차 구역을 떠난다. Computation_Offloading_Data 패킷에 VIN이 존재한다는 것은 본 데이터 패킷이 특정 VIN을 가진 차량에 대한 것임을 나타내므로 이 데이터 패킷을 수신한 다른 차량들은 본 패킷을 무시한다. The vehicle that sent the Parked_Vehicle_Offloading_Interest packet and the new vehicles selected for calculation receive VFG_Offloading_Response_Data, and at this time, the vehicle that sent the Parked_Vehicle_Offloading_Interest packet sends a running calculation instance to the newly selected vehicle using the Computation_Offloading_Data packet shown in FIG. 13, Finally leave the parking area. The presence of a VIN in the Computation_Offloading_Data packet indicates that this data packet is for a vehicle with a specific VIN, so other vehicles receiving this data packet ignore this packet.

차량이 매표소를 통과해 주차장을 빠져나가는 순간 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 VF-RAT 기록을 모두 지우게 된다.As soon as the vehicle passes through the ticket booth and exits the parking lot, the Vehicle Fog Gateway (VFG) erases all VF-RAT records.

이와 같이, 본 발명에서는 마이크로서비스 기반 정보 중심 네트워크(ICN)에서 연산 부하를 효과적으로 계층적으로 분산 운영하기 위한 군집 정차 차량 기반의 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템을 제안하였다. 상기 설명한 본 발명의 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템의 구성요소 및 동작 과정들을 정리하면 다음과 같다.As such, the present invention proposes a vehicle networking and computing system based on clustered vehicles to effectively hierarchically distribute and operate computational loads in a microservice-based information centric network (ICN). Components and operating processes of the clustered vehicle-based vehicle networking and computing system of the present invention described above are summarized as follows.

1. 4 계층: 차량 계층(소비자 차량) - 에지 계층(RSU, 에지 노드) - 포그 계층(차량 포그 노드) - 클라우드 계층(클라우드 노드)1. 4 Layers: Vehicle Layer (Consumer Vehicle) - Edge Layer (RSU, Edge Node) - Fog Layer (Vehicle Fog Node) - Cloud Layer (Cloud Node)

2. 정보 중심 네트워크(ICN)의 오프로딩 컴퓨팅을 위한 컴퓨팅 계층 간의 통신 및 협력을 위한 정보 중심 네트워크 프로토콜2. Information-Centric Network Protocol for Communication and Cooperation between Computing Layers for Offloading Computing in Information-Centric Networks (ICN)

본 발명에서 제안된 발명은 에지, 포그 및 클라우드 계층에서 효율적인 컴퓨팅 오프로드가 가능하도록 명명데이터 네트워크(NDN)의 Interest 및 Data 패킷 구조를 수정하였다. 에지 계층 내에서 컴퓨팅 오프로드가 가능하도록 요청을 다음 에지로 오프로드 하는 것, 마이크로서비스 코드 가용성, 마이크로서비스 코드 페칭 및 애드혹 응답 표시와 같은 정보를 전달하기 위해 기존의 Interest/Data 패킷의 구조 안에 도 4 내지 도 13에서와 같이 새로운 필드들을 적용하였다. The invention proposed in the present invention modified the structure of the Interest and Data packets of the Naming Data Network (NDN) to enable efficient computing offload in the edge, fog and cloud layers. It is built into the structure of existing Interest/Data packets to convey information such as offloading requests to the next edge to enable compute offload within the edge layer, microservice code availability, microservice code fetching, and ad hoc response indication. 4 to 13, new fields were applied.

반면, 에지 계층에서 브리지 라우터를 거쳐 포그 계층으로 오프로딩을 하기 위해 로컬 리소스 액세스 테이블(L-RAT)을 브리지 라우터에서 운영하도록 하였다. 이는 브리지 라우터에서 가상 컴퓨팅 포워딩 정보 베이스(VC-FIB) 역할을 하고 향후 포그 선택을 위해 포그 계층으로 나가는 컴퓨팅 요청의 추적을 유지하는 역할을 수행한다. 또한, 컴퓨터 결과를 포그 계층으로부터 다음 에지 계층(고속으로 인한 차량 방향)으로 적시에 전달하기 위해 본 발명은 역 PIT 메커니즘을 도입하였다.On the other hand, in order to offload from the edge layer to the fog layer via the bridge router, the local resource access table (L-RAT) is operated in the bridge router. It serves as a Virtual Computing Forwarding Information Base (VC-FIB) in the bridge router and is responsible for keeping track of compute requests going out to the fog layer for future fog selection. In addition, in order to deliver the computer results from the fog layer to the next edge layer (vehicle direction due to high speed) in a timely manner, the present invention introduces an inverse PIT mechanism.

3. 정보 시스템 통신을 위한 VIN 기반 마이크로서비스 명명 메커니즘3. VIN-based microservice naming mechanism for information system communication

마이크로서비스는 NDN의 계층적이고 의미론적으로 완전한 철학을 따름으로써 명명된다. 이러한 마이크로서비스의 이름을 짓기 위해 제안된 프레임워크는 마이크로서비스 이름 외에도 Interest 패킷의 전송 목적지 이름에 지역 정보를 포함한다. Microservices are named by following the hierarchical and semantically complete philosophy of NDN. In addition to the microservice name, the proposed framework for naming these microservices includes local information in the transmission destination name of the Interest packet.

4. HMAC와의 통신 프로세스4. Communication process with HMAC

차량 ID의 무결성과 보안 요건 모두를 고려하여 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC) 계산 절차를 설계하였다. HMAC를 공유하기 위해 본 발명은 도 4에 나타낸 것과 같이 access_rights라는 이름의 Interest 패킷에 새로운 필드를 도입하였다. 스마트 차량은 개인 마이크로서비스 기반 계산 요청을 오프로드 하는 동안 access_rights 필드에 HMAC 값을 삽입하고 Interest 패킷을 에지 노드로 전달한다. 에지 노드가 HMAC를 수신하면 수신된 HMAC와 HMM(마이크로서비스 이름 매핑) 값을 로컬로 저장된 값과 비교해야 한다. 이를 위해 본 발명은 각 도로변 에지 노드에서 HMAC 매핑 테이블을 유지하고 본 발명에서 제안한 조합 HMAC 공유 접근 방식을 사용하여 클라우드 노드와 동기화하였다.A hash-based message authentication code (HMAC) calculation procedure was designed considering both the integrity and security requirements of the vehicle ID. In order to share the HMAC, the present invention introduces a new field in the Interest packet named access_rights as shown in FIG. The smart vehicle inserts the HMAC value into the access_rights field and forwards the Interest packet to the edge node while offloading the private microservice-based computational request. When the edge node receives the HMAC, it needs to compare the received HMAC with the HMM (microservice name mapping) value with the locally stored value. To this end, the present invention maintains an HMAC mapping table at each roadside edge node and synchronizes it with a cloud node using the combined HMAC sharing approach proposed in the present invention.

5. 차량용 포그층 차량 관리 및 유지관리 방법5. Fog layer vehicle management and maintenance method for vehicles

차량 포그 계층 내에 주차된 차량의 리소스를 관리하기 위해 VFG(Vehicle Fog Gateway)는 VF-RAT라는 이름의 리소스 액세스 테이블을 유지하며, 여기에는 사용 가능한 계산 리소스, 차량 포그 노드에서 실행 중인 현재 인스턴스의 상태, 내부 차량의 현재 위치, 주차 구역 및 주차 차량의 예상 시간(차량 포그 노드)과 같은 정보가 포함된다. To manage the resources of vehicles parked within the vehicle fog layer, the Vehicle Fog Gateway (VFG) maintains a resource access table named VF-RAT, which contains the available compute resources, the state of current instances running on the vehicle fog nodes , the current location of the vehicle inside, the parking area and the expected time of the parked vehicle (vehicle fog node).

이와 같이, 본 발명은 에지 및 포그 컴퓨팅을 단일 프레임워크로 통합하여 소비자 차량의 근접성에 있는 계산의 잠재적 이점을 완전히 활용할 수 있게 된다. 이러한 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. As such, the present invention integrates edge and fog computing into a single framework to fully exploit the potential benefits of computation in proximity of a consumer vehicle. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations within the scope of equivalents of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, this can be done.

Claims (12)

정보 중심 네트워크 기반의 차량 네트워크(Vehicular Networks)에서,
마이크로서비스 기반의 네트워크 내 컴퓨팅(In Network Computing)이 가능하며, 복수의 컴퓨팅 계층 간의 통신과 연산 부하분산을 수행하는 에지 컴퓨팅과 군집 정차 차량 기반의 포그 컴퓨팅을 단일 프레임워크에 통합하여, 복수의 컴퓨팅 계층 간의 상호 협력이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
In information-centric network-based vehicular networks,
Microservice-based in-network computing (In Network Computing) is possible, and edge computing that performs communication and calculation load balancing between multiple computing layers and fog computing based on clustered vehicles are integrated into a single framework, enabling multiple computing A vehicle networking and computing system based on clustered vehicles, characterized in that mutual cooperation between layers is possible.
제 1항에 있어서,
도로에서 이동하고, 무선 애드혹 인터페이스를 통해 통신하는 복수의 스마트 소비자 차량으로 구성되는 차량 계층(Vehicles Layer)과;
도로변 유닛(RSU; Roadside Unit)에서 스마트 차량의 직접 무선 통신 범위에 위치하며, 스마트 차량의 컴퓨팅 요청을 수용하여 처리하는 복수의 정적 로드사이드 에지 노드로 구성되는 에지 계층(Edge Layer)과;
상기 에지 계층에서 제한된 리소스로 인해 이행할 수 없는 컴퓨팅 요청을 처리하는, 에지 계층 근방에 위치한 군집된 정차 차량인 복수의 차량 포그 노드로 구성되는 포그 계층(Fog Layer)과:
상기 포그 계층과 에지 계층에서 여러 홉 떨어진 곳에 위치하며, 제한된 계산 리소스로 인해 포그 계층에서 오프로드된 컴퓨팅 요청을 처리하는 클라우드 계층(Cloud Layer);을 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 1,
a Vehicles Layer consisting of a plurality of smart consumer vehicles moving on the road and communicating via a wireless ad-hoc interface;
An edge layer composed of a plurality of static roadside edge nodes located in a direct wireless communication range of a smart vehicle in a roadside unit (RSU) and accepting and processing a computing request of the smart vehicle;
A Fog Layer consisting of a plurality of Vehicle Fog Nodes, which are clustered stationary vehicles located near the Edge Layer, that process computing requests that cannot be fulfilled due to limited resources at the Edge Layer; and
A cloud layer located several hops away from the fog layer and the edge layer and processing computing requests offloaded from the fog layer due to limited computational resources; and computing systems.
제 2항에 있어서,
컴퓨팅 계층 간의 상호 협력을 위한 정보 중심 네트워크 기반의 마이크로서비스 명명 체계는,
입력 매개 변수(param1, param2)가 정의된 마이크로서비스 이름(traffic_status)과, Interest 패킷의 전송 목적지를 나타내는 지역 정보(/한국/서울/이태원)가 통합되어 명명되는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 2,
Information-centric network-based microservice naming system for mutual cooperation between computing layers,
The name of the microservice (traffic_status) in which the input parameters (param1, param2) are defined and the regional information (/Korea/Seoul/Itaewon) indicating the transmission destination of the interest packet are integrated and named based on the clustered vehicles. networking and computing systems.
제 3항에 있어서,
상기 명명된 마이크로서비스 이름에 17자 길이의 차량 식별 번호(VIN)가 매핑된 고유의 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)를 통하여 정보 중심 마이크로서비스 액세스 매커니즘이 적용되어,
상기 차량 계층의 소비자 차량은 Interest 패킷에 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)가 삽입된 정보 필드(access_rights)를 추가하여 에지 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 3,
An information-centric microservice access mechanism is applied through a unique hash-based message authentication code (HMAC) in which a 17-character vehicle identification number (VIN) is mapped to the named microservice name,
The vehicle networking and computing system based on clustered vehicles, characterized in that the consumer vehicle of the vehicle layer adds an information field (access_rights) in which a hash-based message authentication code (HMAC) is inserted to the interest packet and transmits it to the edge node.
제 4항에 있어서,
상기 에지 노드에서 소비자 차량으로부터 정보 필드(access_rights)를 가진 Interest 패킷을 수신하면, 액세스 저장소(AS)에서 해시 기반 메시지 인증 코드(HMAC)를 검색하여 액세스 권한 정보인 마이크로서비스 매핑(HMM)을 찾아, 해당 마이크로서비스를 이용할 정당한 권리를 갖고 있는지를 확인하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 4,
When the edge node receives an Interest packet having an information field (access_rights) from a consumer vehicle, it retrieves a hash-based message authentication code (HMAC) from the access storage (AS) to find microservice mapping (HMM), which is access right information, A vehicle networking and computing system based on platooning vehicles, characterized in that it verifies that it has a legitimate right to use the corresponding microservice.
제 5항에 있어서,
상기 에지 노드는 액세스 저장소(AS)에서 마이크로서비스 매핑(HMM) 정보를 찾지 못하면, 액세스 권한 정보를 가져오기 위해 Interest 패킷을 통해 클라우드 노드에 마이크로서비스 매핑(HMM)을 요청하고, 클라우드 노드로부터 데이터 패킷을 통해 마이크로서비스 매핑(HMM) 정보를 전송받아 액세스 저장소(AS)에 저장하여,
에지 노드의 액세스 저장소(AS)가 클라우드 노드의 액세스 저장소(AS)와 동기화 되는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 5,
If the edge node does not find microservice mapping (HMM) information in the access storage (AS), it requests microservice mapping (HMM) from the cloud node through an interest packet to obtain access authority information, and data packets from the cloud node Receives microservice mapping (HMM) information through and stores it in the access storage (AS),
A vehicular networking and computing system based on clustered stationary vehicles, characterized in that an access store (AS) of an edge node is synchronized with an access store (AS) of a cloud node.
제 2항에 있어서,
상기 에지 노드는 브리지 라우터(Bridge Router)를 통해 각 에지 노드 간의 통신을 수행하거나 포그 계층에 컴퓨팅 오프로드를 요청하며,
상기 포그 계층은 브리지 라우터를 통해 에지 계층으로의 요청되는 컴퓨팅 오프로드 요청을 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 통해 수신하여 차량 포그 노드에 전달하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 2,
The edge node performs communication between each edge node through a bridge router or requests computing offload to the fog layer,
The fog layer receives a compute offload request to the edge layer through a bridge router through a vehicle fog gateway (VFG) and forwards it to a vehicle fog node.
제 7항에 있어서,
상기 에지 노드는 소비자 차량으로부터 Interest 패킷을 수신하면, 상기 Interest 패킷에 따라 요청된 컴퓨팅 작업을 로컬에서 컴퓨팅 할지 다음 에지 노드로 오프로드 할지 결정하며,
컴퓨팅 작업을 다음 에지 노드로 오프로드 해야 하는 경우, Interest 패킷을 생성하여 브리지 라우터를 통해 다음 에지 노드로 전송하되, 상기 Interest 패킷에는 계산된 결과가 준비되면 응답은 수신 인터페이스가 아닌 애드훅 무선 인터페이스로 전달되어야 함을 나타내는 adhoc_response 필드가 포함되는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 7,
When the edge node receives the interest packet from the consumer vehicle, it determines whether to perform the requested computing task locally or offload to the next edge node according to the interest packet;
When computing tasks need to be offloaded to the next edge node, an interest packet is generated and transmitted to the next edge node through the bridge router. When the calculated result is prepared in the interest packet, the response is sent to the ad-hoc air interface, not the receiving interface. A vehicle networking and computing system based on platooning vehicles, characterized in that an adhoc_response field indicating that it should be delivered is included.
제 8항에 있어서,
상기 소비자 차량으로부터 에지 노드로 전송되는 Interest 패킷에는 속도, 방향, 현재 위치 및 지연 요구 사항(speed, direction, current_location, delay_limit) 필드 값이 포함되어,
상기 에지 노드는 Interest 패킷에 포함된 필드 값들에 따라 요청된 컴퓨팅 작업을 어디에서 할지 결정하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 8,
The interest packet transmitted from the consumer vehicle to the edge node includes speed, direction, current location, and delay requirement (speed, direction, current_location, delay_limit) field values,
The edge node determines where to perform the requested computing task according to field values included in the Interest packet.
제 7항에 있어서,
상기 에지 노드에서 브리지 라우터(Bridge Router)를 통해 포그 계층에 컴퓨팅 오프로드를 요청하는 경우,
(a) 상기 에지 노드가 Interest 패킷을 브리지 라우터에 전달하면,
(b) 상기 브리지 라우터는 차량 포그 게이트웨이(VFG)를 통해 최적의 차량 포그 노드로 해당 Interest 패킷을 전달한 후, Interest 패킷을 차량 방향에 따른 다음 에지 노드로 전달하여 역 PIT(Revel-PIT) 엔트리를 생성하고,
(c) 상기 Interest 패킷을 수신하는 다음 에지 노드는 승인 Data 메시지로 응답하되, 승인 Data 메시지는 PIT 테이블 내의 항목들을 삭제하지 않고 다음 에지 노들로부터 브리지 라우터까지 PIT 항목을 역방향으로 작성하여, PIT 경로가 차량 포그 게이트웨이(VFG)에서 다음 에지 노드까지 설정되도록 하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 7,
When the edge node requests computing offload to the fog layer through a bridge router,
(a) When the edge node forwards the Interest packet to the bridge router,
(b) The bridge router transfers the interest packet to the optimal vehicle fog node through the vehicle fog gateway (VFG), and then forwards the interest packet to the next edge node along the vehicle direction to obtain a reverse PIT (Revel-PIT) entry. create,
(c) The next edge node receiving the Interest packet responds with an acknowledgment data message, but the acknowledgment data message reversely writes PIT items from the next edge node to the bridge router without deleting items in the PIT table, so that the PIT path is established. A vehicle networking and computing system based on clustered vehicles, characterized in that a vehicle fog gateway (VFG) is established to the next edge node.
제 10항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 브리지 라우터는 가상 컴퓨팅 FIB 역할을 하고 향후 차량 포그 노드 선택을 위해 포그 계층으로 요청되는 컴퓨팅 요청을 추적하기 위해, 차량 포그 노드에 전달되는 요청에 대한 로컬 리소스 액세스 테이블(L-RAT)을 운영하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 10,
In step (b),
The bridge router serves as a virtual computing FIB and operates a local resource access table (L-RAT) for requests transmitted to vehicle fog nodes in order to track computing requests requested to the fog layer for future vehicle fog node selection. A vehicle networking and computing system based on parked vehicles, characterized in that.
제 7항에 있어서,
상기 차량 포그 게이트웨이(VFG)는 포그 계층에 구비된 차량 포그 노드를 관리하기 위해, 사용 가능한 계산 리소스, 차량 포그 노드에서 실행 중인 현재 인스턴스의 상태, 주차 구역 내 차량의 현재 위치, 주차된 차량의 예상 시간이 포함된 정보를 저장하는 VF-RAT(VF 리소스 액세스 테이블)를 관리하는 것을 특징으로 하는 군집 정차 차량 기반 차량 네트워킹 및 컴퓨팅 시스템.
According to claim 7,
The vehicle fog gateway (VFG) manages the vehicle fog nodes provided in the fog layer, including available computing resources, the state of the current instance running on the vehicle fog node, the current location of the vehicle in the parking area, and the prediction of the parked vehicle. A vehicle networking and computing system based on clustered vehicles, characterized in that it manages a VF-RAT (VF Resource Access Table) that stores information including time.
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