WO2018101571A1 - 차량 네트워크에서 ipv6 이웃 탐색 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

차량 네트워크에서 ipv6 이웃 탐색 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018101571A1
WO2018101571A1 PCT/KR2017/007798 KR2017007798W WO2018101571A1 WO 2018101571 A1 WO2018101571 A1 WO 2018101571A1 KR 2017007798 W KR2017007798 W KR 2017007798W WO 2018101571 A1 WO2018101571 A1 WO 2018101571A1
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WO
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message
node
service
prefix
vehicle
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Application number
PCT/KR2017/007798
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English (en)
French (fr)
Inventor
정재훈
조영화
Original Assignee
성균관대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L61/00—Network arrangements, protocols or services for addressing or naming

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for an IPv6 neighbor discovery (IPv6) for prefix and service discovery in a vehicle network, and an apparatus therefor.
  • IPv6 neighbor discovery IPv6
  • VANETs advanced vehicle ad-hoc networks
  • MNs moving networks
  • service discovery are the two most important techniques for packet exchange.
  • Prefix discovery refers to the process by which a host searches for all sets of address prefix (s) in a network for fast packet exchange.
  • Service discovery refers to a process for a service requester (eg, a host) to search for a service installed in another host. Fast prefix and service discovery between vehicles is important in VANETs with fast mobility.
  • ND IPv6 neighbor discovery
  • mDNS multicast DNS
  • the logic for the existing service discovery using mDNS is that a Service Querier initiates a Service Query, and a Responder responds to the query.
  • the existing service discovery process which allows individual hosts to discover a service, takes a long time.
  • the MN provide common services for safe driving (eg, cooperative adaptive cruise control, cooperative dash camera sharing). It may be necessary to know the service profile (eg, IP address and port number) due to fast mobility.
  • safe driving eg, cooperative adaptive cruise control, cooperative dash camera sharing.
  • service profile eg, IP address and port number
  • the MN (s) must be able to communicate with each other as long as they are within communication range.
  • IEEE 802.11p is an extension of 802.11a that takes into account the characteristics of vehicle networks such as high speed mobility and network fragmentation, and is now integrated into IEEE 802.11-2012.
  • WAVE Wireless Access in Vehicular Environments
  • the IEEE has standardized on IEEE 1609 family standards such as IEEE 1609.3 and 1609.4.
  • the IEEE 1609 standard specifies IPv6 as the Network-Layer Protocol.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • SCTP Stream Control Transmission Protocol
  • IPv6 is well suited for the network layer within a vehicle network, a protocol with rich address space, autoconfiguration characteristics, and protocol extension capability through extension headers.
  • the present invention proposes a new method for searching for prefix and service in a vehicle network.
  • the present invention proposes an extended method of IP version 6 (IPv6) neighbor discovery (ND) for fast network prefix and service discovery in a vehicle network. That is, the present invention proposes a new IPv6 ND extension for combining prefix search and service search in a vehicle network.
  • IPv6 IP version 6
  • the present invention transmits a neighbor solicitation (NS) message and a neighbor advertisement (NA) message including a prefix and service information of a sender, thereby enabling fast exchange of prefix and service information of an MN or FN.
  • NS neighbor solicitation
  • NA neighbor advertisement
  • An aspect of the present invention provides a method for searching for a second node in which a first node is a neighbor node in a vehicle network, the vehicle prefix information (VPI) and the vehicle service information (VSI) of the first node. : Transmitting a neighbor solicitation (NS) message including Vehicular Service Information to the second node, and a neighbor advertisement including a VPI and VSI of the second node from the second node (NA: Neighbor Advertisement) Receiving a message in unicast and transmitting and receiving a service message related to a service matched between the first VSI and the second VSI with the neighbor node.
  • NS neighbor solicitation
  • NA Neighbor Advertisement
  • Another aspect of the present invention is a first node for searching for a second node that is a neighboring node in a vehicle network, the communication module (Communication Module) for transmitting and receiving wired / wireless signals and a processor for controlling the communication module And a neighbor request (NS) including vehicle prefix information (VPI) and vehicular service information (VSI) of the first node using the communication module.
  • NS neighbor request
  • N Neighbor Advertisement
  • C) receive a message in unicast and match a service matched between the first VSI and the second VSI using the communication module; Switch may be configured to send and receive messages with the neighbor nodes.
  • the VPI broadcasts a type field for message identification, a length field indicating a message length, a prefix length field indicating a prefix length in the VPI, and a prefix in the VPI.
  • a distance field indicating a distance between an announce subnet and a subnet corresponding to a prefix within the VPI, and a prefix of an IP version 6 (IPv6) address of a host transmitting a message including the VPI. It may include a indicating prefix field.
  • the VSI includes a type field for message identification, a length field indicating a message length, a protocol field for indicating a higher layer protocol, and a port for a message transmission protocol including VSI.
  • a port number field for indicating a number and a service address field indicating a 128-bit IPv6 address of a service in a node transmitting a message including a VSI may be included.
  • the NS message is periodically transmitted in multicast, and the NA message may be transmitted in unicast from the second node, which is one of one or more neighboring nodes that received the NS message.
  • the first node and the second node may include one or more hosts that provide services in the node, and one or more routers that communicate with other nodes through an external interface.
  • the host may register a service provided by the host with the router by transmitting a Learning Internal Service message to the router.
  • the router forwards the NS message, the NA message, or the service message received via an internal network from a host belonging to the same node to the other node through an external interface, and the NS received from the other node.
  • the message, the NA message or the service message may be delivered to a host belonging to the same node via an internal network.
  • the first node and / or the second node may be a vehicle or a road-side unit (RSU).
  • RSU road-side unit
  • the method proposed in the present invention can reduce the waiting time of prefix search and service search.
  • a prefix for providing enhanced Intelligent Transportation Services e.g., Cooperative Adaptive Cruise Control for collision avoidance
  • Delays in service discovery can be reduced.
  • the method proposed by the present invention is more intelligent Intelligent Services (e.g., cooperative and adaptive for collision avoidance). Delay in search and prefix for providing cruise control).
  • secure neighbor discovery may be applied to the method proposed in the present invention to protect the ND from possible security attacks.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating neighbor discovery protocol encapsulation in a network to which the present invention may be applied.
  • FIG. 2 illustrates a neighbor discovery protocol router solicitation message in a network to which the present invention may be applied.
  • FIG. 3 illustrates a neighbor discovery protocol Router Advertisement message in a network to which the present invention may be applied.
  • FIG. 4 illustrates a neighbor search protocol neighbor solicitation message in a network to which the present invention may be applied.
  • FIG. 5 illustrates a neighbor discovery protocol neighbor advertisement message in a network to which the present invention may be applied.
  • FIG 6 illustrates interworking between mobile networks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates interworking between a mobile network and a fixed network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 illustrates various scenarios in vehicle communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a service discovery procedure for vehicle networking according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an extension of the IPv6 ND protocol for fast service discovery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a vehicle prefix information option format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a vehicular service information option format according to an embodiment of the present invention.
  • 13 is a diagram illustrating delay analysis of prefix and service search according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a neighbor search method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a block diagram of an apparatus for performing a neighbor discovery method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes an extended method of IPv6 neighbor discovery (ND) for fast network prefix and service discovery in a vehicle network.
  • ND IPv6 neighbor discovery
  • a vehicle as a moving network (MN) or a road-side unit (RSU) as a fixed network (FN) has an external network interface, and within the MN, the host has its own local network interface.
  • (Local) Announces its service periodically to Domain Name Server (DNS) (referred to as MN's Recursive DNS Server (RDNSS)).
  • DNS Domain Name Server
  • the present invention transmits a Neighbor Solicitation (NS) message and a Neighbor Advertisement (NA) message including a prefix and service information of a sender, and thus, an MN or FN capable of quickly exchanging a prefix and service information.
  • NS Neighbor Solicitation
  • NA Neighbor Advertisement
  • the present invention proposes an extension of IPv6 ND for fast network prefix and service discovery in a vehicle network using a new ND option.
  • the present invention proposes the following method:
  • VANET has been widely studied over the last decade.
  • the vehicle in the VANET is expected to be a mobile network including host (s), mobile server (s), router (s). Since relevant standards and protocols have been created that specify the physical layer and medium access control (MAC) layer, higher layers such as the Internet layer and the Transport Layer have attracted much attention.
  • MAC medium access control
  • IETF Internet Engineering Task Force
  • Request For Comments (RFC) 4861 is used to determine the link layer address of a host, purge cached values, neighbor router discovery, reachable neighbor tracking, and detection of changes in link layer estimation. Specifies detailed options within IPv6 Neighbor Discovery of IPv6 (IPv6 ND).
  • NDP Neighbor Discovery Protocol
  • ICMPv6 Internet Control Message Protocol version 6
  • ICMPv6 Internet Control Message Protocol version 6
  • Many of the major features of IPv6 are currently performed using NDP, such as resolving MAC addresses of IPv6 addresses, router discovery, and the like.
  • NDP The main features of NDP are:
  • NDP is used to discover routers within an IPv6 network using Router Solicitation (RS) and Router Advertisement (RA) messages.
  • RS Router Solicitation
  • RA Router Advertisement
  • NDP is used to search for IPv6 Network Prefixes to which a Host belongs using Router Solicitation (RS) and Router Advertisement (RA) messages.
  • RS Router Solicitation
  • RA Router Advertisement
  • IPv4 An IP address is used for communication, but the address used by a LAN switch (Local Area Network Switch) for delivering an Ethernet frame to a destination device is a MAC address.
  • IPv4 Address Resolution Protocol
  • ARP Address Resolution Protocol
  • the IPv6 device After learning the IPv6 network prefix using NDP Router Request (RS) and Router Advertisement (RA) messages, the IPv6 device uses the Extended Unique Identifier-64 (EUI-64) method to discover the host portion of the IPv6 address. Create an IPv6 address automatically by creating it yourself.
  • EUI-664 Extended Unique Identifier-64
  • DAD Duplicate Address Detection
  • FIG. 1 is a diagram illustrating neighbor discovery protocol encapsulation in a network to which the present invention may be applied.
  • an IPv6 packet includes an IPv6 header and an IPv6 payload.
  • the IPv6 payload contains an ICMPv6 message, and the ICMPv6 message includes an ICMPv6 header and an NDP message.
  • NDP uses ICMPv6 type field values of 133-137.
  • Table 1 illustrates ICMPv6 type field values related to NDP and descriptions thereof.
  • IPv6 NDP is one of the important functions for dynamically discovering IP routers. NDP uses RS and RA messages to dynamically discover IPv6 routers.
  • the IPv6 host multicasts ICMPv6 messages for delivery of key IPv6 configuration information such as default gateway, IPv6 prefix and prefix length (ie, destination all routers multicast IPv6 address FF02 :: 2).
  • ICMPv6 messages that an IPv6 host multicasts to request a default router, IPv6 prefix, and prefix length are referred to as RS messages.
  • the ICMPv6 type value for the RS message is 133.
  • FIG. 2 illustrates a neighbor discovery protocol router solicitation message in a network to which the present invention may be applied.
  • an RS message includes a type field, a code field, a checksum field, a reserved field, and an options field (ie, source link-layer address). Layer Address) field).
  • Table 2 illustrates the description of the NDP RS message field.
  • the IPv6 router responds with an ICMPv6 RA message to the RS message from the IPv6 host (ie, at the destination IPv6 all node multicast address FF02 :: 1).
  • the RA message contains key IPv6 configuration information such as the default router, IPv6 prefix, prefix length, link MTU, and the like.
  • the ICMPv6 type value for the RA message is 134.
  • IPv6 routers may send RA messages periodically to advertise their presence (ie, at destination all node multicast addresses FF02 :: 1).
  • FIG. 3 illustrates a neighbor discovery protocol Router Advertisement message in a network to which the present invention may be applied.
  • the RA message includes a type field, a code field, a checksum field, a hop limit field, a flags field, a reserved field, and a router lifetime ( Router Lifetime field, Reachable Time field, Retransmission Timer field, Options field (ie, Source Link-Layer Address field, Maximum Transmission Unit (MTU)) Maximum Transmission Unit) field, and Prefix Information field).
  • Router Lifetime field Reachable Time field, Retransmission Timer field, Options field (ie, Source Link-Layer Address field, Maximum Transmission Unit (MTU)) Maximum Transmission Unit) field, and Prefix Information field).
  • Table 3 illustrates the description of the NDP RA message field.
  • the IPv6 device When an IPv6 device needs to discover the MAC address of an IPv6 address of another interface in a local link, the IPv6 device sends an NDP NS message.
  • the NS message is sent to the Solicited Node Multicast IPv6 Address, and the NA message is sent to the unicast (ie, responded with the unicast address of the interface where the NS message originated).
  • the ICMPv6 type field values of the NS message and NA message are 135 and 136, respectively.
  • NDP NSA messages are sent by an IPv6 device to resolve the link-layer address (MAC address) of another IPv6 device.
  • Source IPv6 Address in NDP NS Messages The IPv6 address of the corresponding interface in the local-link.
  • the destination address in the NDP NS message is the Solicited-Node IPv6 Multicast Address.
  • FIG. 4 illustrates a neighbor search protocol neighbor solicitation message in a network to which the present invention may be applied.
  • the NS message includes a type field, a code field, a checksum field, a reserved field, and an options field (ie, source link-layer address). Layer Address) field).
  • Table 4 illustrates the description of the NDP NS message field.
  • the NDP NA message may be solicited or may be unsolicited.
  • Solicited NA messages are response messages to NS messages sent from another IPv6 device.
  • the Unsolicited NA message is sent from the IPv6 device when the link-layer address of the interface is changed, and has a destination address as the All-Nodes IPv6 Multicast Address FF02 :: 1. All IPv6 devices handle this message,
  • All IPv6 devices handle this message because every IPv6 device in the link is joined to an All-Nodes IPv6 Multicast Address.
  • FIG. 5 illustrates a neighbor discovery protocol neighbor advertisement message in a network to which the present invention may be applied.
  • a NA message includes a type field, a code field, a checksum field, a flag field, a reserved field, a target address field, and an option.
  • Field i.e., source link-layer address field
  • Table 5 illustrates the description of the NDP NA message field.
  • the router in order to determine the link layer address of a neighbor based on the IP address using IPv6 ND, the router multicasts a neighbor solicitation (NS) message and neighbor advertisements (NA: Neighbors) from the neighbors. Advertisement) message is received.
  • NS neighbor solicitation
  • NA Neighbors
  • Advertisement message is received.
  • the host multicasts a Router Solicitation (RS) message and a Router Advertisement from a neighboring router. : Router Advertisement) message is received.
  • RS Router Solicitation
  • Router Advertisement Router Advertisement
  • Nighbor Unreachability Detection is performed in two ways: to search for off-link (delivery of IP packets between subnets) neighbors: hint from higher layer ) Or receipt of a NA message.
  • NUDs require a lot of traffic and can increase latency. This violates the low latency requirements needed to drive safety applications.
  • VIP-WAVE defines IP settings for vehicle-to-infrastructure IP services, including the assignment, maintenance and duplication detection of IPv6 global addresses.
  • VIP-WAVE also designs a mobility management scheme based on Proxy Mobile IPv6, which supports seamless infrastructure-based communications based on demand neighbor discovery.
  • VIP-WAVE designs relay detection and routing mechanisms to deliver IP packets.
  • the on-demand neighbor search may not be suitable for high mobility in a vehicle environment because multiple message exchanges are required before actual data transmission. Many many routing protocols have been proposed for delivering IP packets to a destination.
  • DSDV Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector routing protocol proposes a tabledriven routing scheme for Mobile Ad hoc Networks (MANET).
  • MANET Mobile Ad hoc Networks
  • DSDV combines distance-vector routing algorithms, such as the Bellman-Ford algorithm, with destination sequence mechanisms to solve routing loops and counting-to-infinity problems.
  • the mobile host periodically informs its neighboring hosts of its routing table.
  • the routing table contains a sequence number for each destination. Only when receiving a routing table with an entry with a new sequence number, the host updates that routing entry in its routing table.
  • DNS-SD Domain Name System based Service Discovery
  • SSVs DNS Service Records
  • service records service records
  • the client can retrieve a list of service instances via standard DNS queries.
  • mDNS protocol has been proposed to perform DNS-like tasks to find available services.
  • mDNS defines a set of mechanisms by which clients send DNS-like queries over IP multicast and respondents respond to them.
  • mDNS is an on-demand service discovery initiated by a client, but in a vehicular environment, the mDNS query and response process may not be suitable for many safety services that require quick access without intervention by the client.
  • an active mechanism is needed to quickly obtain prefix information and available services between vehicles.
  • the present invention proposes a new IPv6 ND extension for combining prefix search and service search in a vehicle network.
  • the method proposed in the present invention can reduce the waiting time of prefix search and service search.
  • the present invention proposes an IPv6 ND extension method for vehicle-to-vehicle (V2V) or vehicle-to-infrastructure (V2I) networking.
  • V2V vehicle-to-vehicle
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • FIG 6 illustrates interworking between mobile networks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates V2V networking of two vehicles (ie, Vehicle1 and Vehicle2) in which the internal network is a mobile network 1 and a mobile network 2, respectively.
  • Vehicle1 may have a DNS server RDNSS1, two hosts Host1 and Host2, and two routers Router1 and Router2.
  • Vehicle 2 may have a DNS server RDNSS2, two hosts Host3 and Host4, and two routers Router3 and Router4.
  • Host1 and Host3 run a Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC) program to prevent physical collisions. It is also assumed that Host2 and Host4 run a Cooperative Dash Camera Sharing (CDCS) program for sharing road hazards or obstacles to prevent road accidents.
  • CACC Cooperative Adaptive Cruise Control
  • DBS Cooperative Dash Camera Sharing
  • Router1 of Vehicle1 and Router3 of Vehicle2 can use 2001: DB8: 1: 1 :: / 64 for external links (eg, DSRC) for V2V networking for various vehicle services.
  • Vehicle applications such as CACC and CDCS can be registered with a DNS server (ie RDNSS) via the DNS Name Autoconfiguration (DNSNA) protocol with the IPv6 ND DNS option.
  • Router1 of Vehicle1 and Router3 of Vehicle2 can refer to their RDNSS through DNSNA protocol to know what vehicle applications are in the internal network.
  • OSFP Open Shortest Path First
  • Each vehicle announces network prefixes and services through the ND option defined below.
  • FIG. 7 illustrates interworking between a mobile network and a fixed network according to an embodiment of the present invention.
  • V2I networking of the vehicle Vehicle 1 and the RSU RSU1, in which the internal network is a mobile network 1 and a fixed network 1, is illustrated.
  • Vehicle1 may have a DNS server RDNSS1, two hosts Host1 and Host2 and two routers Router1 and Router2.
  • RSU1 may have a DNS server RDNSS2, one host Host3, and two routers Router3 and Router4.
  • RSU1 has a set of servers (Server1 to ServerN) for various services of the road network, such as road emergency notification and navigation service.
  • Router1 of Vehicle1 and Router3 of RSU1 may use 2001: DB8: 1: 1 :: / 64 for external links (eg, DSRC) for I2V networking for various vehicle services.
  • Vehicle applications such as road emergency notification and navigation services can be registered with a DNS server (ie RDNSS) via the DNSNA protocol with the IPv6 ND DNS option.
  • Router1 of Vehicle1 and Router3 of RSU1 can find out what vehicle applications exist in the internal network by referring to their RDNSS through the DNSNA protocol. Also,
  • Router1 of Vehicle1 and Router3 of RSU1 can know the network prefix existing in the internal network through the internal domain routing protocol such as OSFP.
  • Each vehicle and each RSU announces network prefixes and services through the ND option defined below.
  • FIG 8 illustrates various scenarios in vehicle communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A illustrates Internal Service Learning
  • FIG. 8B illustrates a scenario in vehicle communication.
  • an internal module of the vehicle (engine, cruise control, global positioning system, camera) in FIG. 8 opens its service. open and prepare to provide service.
  • the internal module learns internal service information provided to each vehicle internal module through internal communication.
  • an external module of the vehicle may correspond to such a prior learning internal module.
  • the external module of the vehicle advertises the network prefix and the service inside the vehicle. This will be described in more detail with reference to FIG. 8 (b) below.
  • the connection attempt can then be received from another vehicle.
  • One-to-One Communication A one-to-one communication scenario between vehicles may be considered.
  • the sender Before the sender vehicle (called the sender) communicates with the receiver vehicle (called the receiver), the sender collects a service catalog with a list of services present in the internal network, and then uses its external interface (e.g., For example, external modules that use DSRC and 3G / 4G-LTE) will advertise available services.
  • the external interface e.g., For example, external modules that use DSRC and 3G / 4G-LTE
  • the vehicle 2 may communicate with the vehicle 3 (the receiver).
  • NS Neighbor Solicitation
  • the vehicle When the vehicle receives the NS, the vehicle generates an IPv6 Neighbor Advertisement (NA) message with service information such as an IPv6 address, protocol, and port number to inform the NS sender of the service.
  • NA IPv6 Neighbor Advertisement
  • One-to-Many Communication One-to-many communication scenarios between vehicles may be considered. One-to-many communication is performed in a similar manner as the one-to-one case.
  • a transport packet of one vehicle is delivered to a neighboring vehicle in a multicasting manner.
  • the maximum number of service connections and logic need to be considered.
  • the vehicle 2 (the sender) may communicate with the vehicles 3 and 1 (the receiver).
  • Many-to-many communication can be viewed as multiple instances of one-to-many communication. That is, each of the vehicles in the connected VANET may broadcast service information in turn.
  • the vehicle 1 (the sender) may communicate with the vehicle 2 (the receiver), and at the same time, the vehicle 2 (the sender) may communicate with the vehicle 3 (the receiver).
  • Service discovery for vehicle networking between vehicles consists of three stages: (i) registration for service discovery (using DNSNA), (ii) service advertising of the vehicle, and (iii) service dissemination to in-vehicle modules. .
  • FIG 9 illustrates a service discovery procedure for vehicle networking according to an embodiment of the present invention.
  • Vehicles exchange their prefix information when they are close enough to send NS packets for communication with each other.
  • an external module of the vehicle for learning the information of the internal module of the vehicle and periodically checking the state of each internal module is required.
  • Host 2 (eg, an engine, cruise control, GPS, camera, etc.), which is a vehicle internal module of vehicle 1, sends a learning internal service message (or packet).
  • the router 2 which is an internal module of the vehicle, is notified to the router 2 of the service provided by the internal module (S901), and the router 2 sends a learning internal service message (or packet) to the router 1, which is a vehicle external module.
  • the service provided by the host 2 is transmitted to the router 1 by transmitting the "
  • host 4 e.g., engine, cruise control, GPS, camera, etc.
  • host 4 which is a vehicle internal module of vehicle 2
  • the router 4 sends a Learning Internal Service message (or packet) to the router 3, the vehicle external module (Vehicle External Module)
  • the service provided by the host 4 is transmitted to the router 3 (S904).
  • IPv6 Neighbor Discovery can reduce the delay in setting up communication without using an additional discovery protocol between two vehicles.
  • the receiver Based on the received prefix information, the receiver sends a NA packet containing its available service information.
  • This information includes the IPv6 address of the service module, the service protocol (eg TCP or UDP), and the service port. If this information matches the sender's activated service, the sender and receiver immediately start communicating with each other via a common service.
  • the service protocol eg TCP or UDP
  • the receiver obtains the prefix information of the sender including the inner module in the packet, and the sender obtains the information of the prefix of the receiver including the inner module in the NA packet.
  • a vehicle 1 ie, a sender
  • a service advertisement message or packet
  • VPI vehicle prefix information
  • VSI vehicle service information
  • NS neighbor request message
  • vehicle 2 Upon receipt of the service advertisement message (or packet) (or neighbor request (NS) message (or packet)), vehicle 2 sends a service advertisement message (or packet) (or neighbor request (NS) message (or packet)). In response, transmits a service response message (or packet) (or neighbor advertisement (NA) message (or packet)) including vehicle prefix information (VPI) and vehicle service information (VSI) to vehicle 1 (ie, multicast or uni Cast) (S906).
  • a service advertisement message or packet
  • NS neighbor request
  • NA neighbor advertisement
  • VPI vehicle prefix information
  • VSI vehicle service information
  • an external module including an external wireless communication device serves as an ND proxy for delivering NS packets to the in-vehicle network.
  • router 1 of vehicle 1 transmits a service response message (or packet) (or neighbor advertisement (NA) message (or packet)) received from vehicle 2 to router 2 (S907), and router 2
  • the service response message (or packet) (or neighbor advertisement (NA) message (or packet)) received from the router 1 is transmitted to the host 2 (S908).
  • router 3 of vehicle 2 forwards the service advertisement message (or packet) (or neighbor request (NS) message (or packet)) received from vehicle 1 to router 4 (S909), and router 4 receives from router 3
  • a service response message (or packet) (or neighbor advertisement (NA) message (or packet)) is transmitted to host 4 (S910).
  • This ND proxy allows the vehicle to perform faster discovery and exchange of prefix (s) and service (s) compared to the existing SDP protocol.
  • host 2 transmits a service message to router 2 (S911), and router 2 transmits the received service message to router 1 (S912).
  • Router 1 of vehicle 1 transmits the service message received through the external interface to router 3 of vehicle 2 (S913).
  • router 3 forwards the received service message to router 4 (S914), and router 4 forwards the received service message to host 4 (S915).
  • the host 4 transmits a service message to the router 4 (S916), and the router 4 transmits the received service message to the router 3 (S917).
  • Router 3 of vehicle 2 transmits the service message received through the external interface to router 1 of vehicle 1 (S918).
  • the router 1 delivers the received service message to the router 2 (S919), and the router 2 delivers the received service message to the host 2 (S920).
  • the present invention proposes a prefix exchange and service discovery protocol in IPv6 NS / NA.
  • VPI Vehicular Prefix Information
  • VSI Vehicular Service Information
  • FIG. 10 illustrates an extension of the IPv6 ND protocol for fast service discovery according to an embodiment of the present invention.
  • an IPv6 NS packet includes an IPv6 NS header and an IPv6 NS payload.
  • the IPv6 NS header includes a type field, and the type value may be 135.
  • the IPv6 payload contains an optional (Op) field and a service (eg sv1-sv3) field.
  • the option field may include a vehicle prefix information (VPI) option and a vehicle service information (VSI) option described later.
  • the service field 1 may include service information of the internal module 1 (eg, an electronic control unit (ECU)), and the service field 2 (sv2) may be an internal module 2 (eg, For example, it may include service information of a navigation), and the service field 3 (sv3) may include service information of an internal module 3 (eg, a handle).
  • ECU electronice control unit
  • the service field 2 may be an internal module 2 (eg, For example, it may include service information of a navigation)
  • the service field 3 may include service information of an internal module 3 (eg, a handle).
  • the IPv6 NS packet transmitted from the upper layer is delivered to the physical layer by attaching a MAC header by the MAC layer, and the physical layer may transmit the packet through an air interface.
  • FIG. 10 briefly illustrates an ND protocol format (ie, NS, NA message format), and may also include the fields described in FIGS. 4 (NS message) and 5 (NA message) format.
  • ND protocol format ie, NS, NA message format
  • VPI Vehicle Prefix Information
  • the VPI option includes one IPv6 prefix in the internal network.
  • FIG. 11 illustrates a vehicle prefix information option format according to an embodiment of the present invention.
  • the VPI option includes an 8-bit type field, an 8-bit length field, an 8-bit prefix length field, an 8-bit distance field, and a 32-bit type. It may include a reserved field and a 128-bit prefix field.
  • Table 6 describes each field in the format illustrated in FIG. 11.
  • the VSI option includes one vehicle service in the internal network.
  • FIG. 12 illustrates a vehicular service information option format according to an embodiment of the present invention.
  • the VPI option includes an 8-bit Type field, an 8-bit Length field, a 16-bit Reserved1 field, an 8-bit Protocol field, and an 8-bit Reserve. It may include a 2 (Reserved1) field, a 16-bit Port Number field, and a 128-bit Service Address field.
  • Table 7 describes each field in the format illustrated in FIG. 12.
  • a node eg, vehicle or RSU
  • ND messages eg, NS messages or NA messages
  • Nodes periodically announce NS messages containing VPI and VSI options with prefixes and services to the multicast addresses of all nodes to reach all neighboring nodes.
  • the vehicle (s) and RSU (s) can quickly search for network prefixes and services of other nodes without additional service discovery protocols.
  • prefix discovery using a routing protocol eg, DSDV, Routing Information Protocol (RIP) or Open Shortest Path First (OSPF)
  • OSPF Open Shortest Path First
  • 13 is a diagram illustrating delay analysis of prefix and service search according to an embodiment of the present invention.
  • Table 8 illustrates the parameters for delay analysis.
  • the depths (ie, hop counts) of MN1 and MN2 are m and n, respectively.
  • Equation 1 The worst case prefix search delay in the conventional method (ie, exchange of RS and RA) is expressed by Equation 1 below.
  • e is the number of hosts in MN1.
  • prefix search and service search are performed respectively, so the total delay is approximated as follows.
  • the method proposed in the present invention combines two search processes into an extended IPv6 ND to reduce latency in a vehicle environment.
  • a host installed in MN1 may register its service with RDNSS1 by using the DNSNA protocol.
  • R1 can obtain the registered service and prefix information from the DNS zone file managed by RDNSS1.
  • R1 sends an NS message to external module R2 of MN2.
  • R2 responds to the NS message by sending a NA message that contains the prefix information and a service registered in the MN2.
  • R1 and R2 disseminate the received prefix information and service information to other nodes of their MN.
  • the total delay of the prefix and service search may be calculated as in Equation 4 below.
  • D_n is much smaller than D_o.
  • FIG. 14 illustrates a neighbor search method according to an embodiment of the present invention.
  • the first node transmits a Neighbor Solicitation (NS) message including Vehicular Prefix Information (VPI) and Vehicular Service Information (VSI) to a second node. It transmits to the node (S1401).
  • NS Neighbor Solicitation
  • VPI Vehicular Prefix Information
  • VSI Vehicular Service Information
  • the VPI includes a type field for message identification, a length field indicating a message length, a prefix length field indicating a prefix length in the VPI, and a subnet broadcasting the prefix in the VPI.
  • Distance field indicating the distance between the subnet corresponding to the prefix in the VPI, and a prefix indicating the prefix of the IP version 6 (IPv6) address of the host sending the message containing the VPI. May contain fields.
  • NS messages may be sent periodically in multicast.
  • the first node receives a neighbor advertisement (NA) message including the VPI and VSI of the second node from the second node in unicast (S1402).
  • NA neighbor advertisement
  • the VSI indicates a type field for message identification, a length field indicating a message length, a protocol field for indicating a higher layer protocol, and a port number for a message transmission protocol including VSI. It may include a Port Number field for indicating, and a Service Address field indicating a 128-bit IPv6 address of a service in a node transmitting a message including a VSI.
  • the NA message may be sent unicast from a second node, which is one of the one or more neighboring nodes that received the NS message.
  • the first node transmits and receives a service message related to a service matched between the first VSI and the second VSI with the second node (S1403).
  • the first node and / or second node may include one or more hosts that provide services in the node, and one or more routers that communicate with other nodes via an external interface.
  • the host may register a service provided by the host to a router belonging to the same node by transmitting a learning internal service message to the router belonging to the same node.
  • the router may forward NS messages, NA messages, or service messages received from a host belonging to the same node via an internal network to another node through an external interface, and NS messages, NA messages, or service messages received from other nodes. Can be delivered to a host belonging to the same node via the internal network.
  • FIG. 15 illustrates a block diagram of an apparatus for performing a neighbor discovery method according to an embodiment of the present invention.
  • an apparatus for performing a neighbor search method includes a processor 1501, a memory 1502, and a communication module 1503.
  • the apparatus may correspond to the first node and the second node (eg, vehicle or RSU) described above.
  • the first node and the second node includes one or more hosts and one or more routers
  • the first and second nodes may correspond to hosts, routers, and the like.
  • the processor 1501 implements the functions, processes, and / or methods proposed in FIGS. 1 to 14.
  • the memory 1502 is connected to the processor 1501 and stores various information for driving the processor 1501.
  • the communication module 1503 is connected to the processor 1501 and transmits and / or receives a wired / wireless signal.
  • the memory 1502 may be inside or outside the processor 1501 and may be connected to the processor 1501 by various well-known means.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), FPGAs ( Field Programmable Gate Arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the present invention can be applied to a vehicle network supporting V2X communication.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

차량 네트워크에서 IPv6 이웃 탐색 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 차량 네트워크 내에서 제1 노드가 이웃 노드인 제2 노드를 탐색하기 위한 방법에 있어서, 상기 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 제2 노드에게 전송하는 단계, 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 유니캐스트로 수신하는 단계 및 상기 제1 VSI와 상기 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 이웃 노드와 송수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량 네트워크에서 IPV6 이웃 탐색 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 차량 네트워크 내 프리픽스(Prefix) 및 서비스 탐색(Discovery)를 위한 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol version 6) 이웃 탐색(Neighbor Discovery)를 위한 방법 및 시스템, 이를 위한 장치에 관한 것이다.
최근 가장 활발한 연구 중 하나로서, 진보된 차량 애드-혹 네트워크(VANETs: Vehicular Ad hoc Networks)는 여러 차량 내 장치 또는 호스트를 가지는 이동 네트워크(MN: Moving Network)로서 차량이 상호 연결되고(Inter-Connected), 또한 차량 내 다양한 서비스가 차량 내부뿐만 아니라 차량 외부에 있는 다른 서비스와 상호 작용한다. 이러한 환경에서 프리픽스 탐색 및 서비스 탐색은 패킷 교환을 위한 가장 중요한 2가지 기술이다. 프리픽스 탐색은 호스트가 빠른 패킷 교환을 위해 네트워크 내 주소 프리픽스(들)의 모든 세트를 탐색하는 과정을 의미한다. 서비스 탐색은 서비스 요청자(Service Querier)(예를 들어, 호스트)가 또 다른 호스트 내 설치된 서비스를 탐색하기 위한 과정을 의미한다. 차량 간에 빠른 프리픽스 및 서비스 탐색은 빠른 이동성을 가진 VANETs 환경에서 중요하다.
현재 IPv6 이웃 탐색(ND: Neighbor Discovery)에서 정의된 프리픽스 탐색과 멀티캐스트 DNS(mDNS: multicast DNS)를 이용하는 DNS 기반 서비스 탐색에서 정의된 서비스 탐색은 각각 개별적인 프로세스에서 수행된다. 빠른 이동성의 변화를 수반하는 차량 환경에 있어서, 개별적인 프로세스는 서로 다른 차량 내 위치한 호스트들 간의 서비스 상호 작용을 상당히 지연시킨다는 문제가 있다.
새로운 VANET 시나리오가 부각되면서, 그러한 환경에서 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 새로운 메커니즘을 찾기 위한 연구가 진행되고 있다.
더욱이, mDNS를 이용하는 기존의 서비스 탐색을 위한 논리(Logic)는 서비스 요청자(Service Querier)가 서비스 쿼리(Service Query)를 개시하고, 응답자(Responder)가 쿼리에 응답한다. 개개의 호스트가 서비스를 탐색하도록 하는 기존의 서비스 탐색 프로세스는 시간이 오래 걸린다.
다만, 차량 환경에 있어서, MN(들)은 안전한 주행을 위한 공통의 서비스(예를 들어, 협력적이고 적응적인 순항 제어(Cooperative Adaptive Cruise Control), 협력적인 대쉬 카메라 공유(Cooperative Dash Camera Sharing))를 가질 수 있으며, 빠른 이동성으로 인한 서비스 프로파일(예를 들어, IP 주소 및 포트 번호)을 즉시 알아야 할 필요가 있을 수 있다.
따라서, 요구-기반 서비스 탐색을 능동적인 서비스 탐색으로 전환하는 것이 타당하며 필요적이다. MN(들)은 통신 범위 내 있는 한 상호 간에 통신을 수행할 수 있어야 한다.
반면, 도로 네트워크 내에서 VANETs를 가능하게 하기 위하여, 전용된 근-범위 통신(DSRC: Dedicated Short-Range Communications)가 IEEE 802.11p로 표준화되었다. 802.11p는 빠른 속도의 이동성과 네트워크 세분화(Fragmentation)과 같은 차량 네트워크의 특성을 고려한 802.11a의 확장이고, 현재 IEEE 802.11-2012로 통합되었다. 차량 환경 내 무선 액세스(WAVE: Wireless Access in Vehicular Environments)를 위해, IEEE는 IEEE 1609.3 and 1609.4와 같이 IEEE 1609 패밀리 표준을 표준화하였다. IEEE 1609 표준은 네트워크-계층(Network-Layer) 프로토콜로서 IPv6를 명시한다.
이러한 추세에 맞추어, 운영되는 다양한 인터넷-기반 어플리케이션이 TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 및 SCTP(Stream Control Transmission Protocol)와 같은 전송-계층(Transport-Layer)의 상위에서 동작되도록 하기 위하여 IPv6를 이용하여 차량 네트워킹(Networking)을 가능하게 할 시기이다.
IPv6는 풍부한 주소 공간, 자동-설정(Autoconfiguration) 특성 및 확장 헤더(Extension Header)를 통한 프로토콜 확장 능력을 가진 프로토콜인 차량 네트워크 내 네트워크 계층에 적합하다.
본 발명은 차량 네트워크 내 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 새로운 방법을 제안한다.
본 발명은 차량 네트워크 내에서 빠른 네트워크 프리픽스(Prefix)와 서비스 탐색을 위한 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol version 6) 이웃 탐색(ND: Neighbor Discovery)의 확장된 방법을 제안한다. 즉, 본 발명에서는 차량 네트워크에서 프리픽스 탐색과 서비스 탐색을 결합하기 위한 새로운 IPv6 ND 확장을 제안한다.
또한, 본 발명에서는 송신자의 프리픽스 및 서비스 정보를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지 및 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 전송함으로써, MN 또는 FN의 프리픽스 및 서비스 정보의 빠른 교환을 통해 IPv6 ND 내 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 새로운 옵션을 정의한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상은, 차량 네트워크 내에서 제1 노드가 이웃 노드인 제2 노드를 탐색하기 위한 방법에 있어서, 상기 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 제2 노드에게 전송하는 단계, 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 유니캐스트로 수신하는 단계 및 상기 제1 VSI와 상기 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 이웃 노드와 송수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 차량 네트워크 내에서 이웃 노드인 제2 노드를 탐색하기 위한 제1 노드에 있어서, 유/무선 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(Communication Module) 및 상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서(Processor)를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 멀티캐스트로 방송하고, 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 유니캐스트로 수신하고, 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 제1 VSI와 상기 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 이웃 노드와 송수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 VPI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스 길이를 지시하는 프리픽스 길이(Prefix Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스를 방송(Announce)하는 서브넷과 상기 VPI 내 프리픽스에 상응하는 서브넷 간의 거리를 지시하는 거리(Distance) 필드, 상기 VPI가 포함된 메시지를 전송하는 호스트의 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol Version 6) 주소의 프리픽스를 지시하는 프리픽스(Prefix) 필드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 VSI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상위 계층 프로토콜을 지시하기 위한 프로토콜(Protocol) 필드, VSI가 포함된 메시지 전송 프로토콜을 위한 포트 번호를 지시하기 위한 포트 번호(Port Number) 필드, VSI가 포함된 메시지를 전송하는 노드 내 서비스의 128 비트 IPv6 주소를 지시하는 서비스 주소(Service Address) 필드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 NS 메시지는 주기적으로 멀티캐스트로 전송되고, 상기 NA 메시지는 상기 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 하나인 상기 제2 노드로부터 유니캐스트로 전송될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 노드 내 서비스를 제공하는 하나 이상의 호스트, 다른 노드와 외부 인터페이스를 통해 통신을 수행하는 하나 이상의 라우터를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 호스트는 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지를 상기 라우터에게 전송함으로써, 상기 호스트가 제공하는 서비스를 상기 라우터에 등록할 수 있다.
바람직하게, 상기 라우터는 동일한 노드에 속한 호스트로부터 내부 네트워크를 경유하여 수신된 상기 NS 메시지, 상기 NA 메시지 또는 상기 서비스 메시지를 외부 인터페이스를 통해 상기 다른 노드로 전달하고, 상기 다른 노드로부터 수신한 상기 NS 메시지, 상기 NA 메시지 또는 상기 서비스 메시지를 내부 네트워크를 경유하여 상기 동일한 노드에 속한 호스트에게 전달할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 노드 및/또는 상기 제2 노드는 차량 또는 노변 장치(RSU: Road-Side Unit)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에서 제안되는 방법은 프리픽스 탐색과 서비스 탐색의 대기 시간을 줄일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 환경에서 향상된 지능형 교통 서비스(Intelligent Transportation Services)(예를 들어, 충돌 회피를 위한 협력적이고 적응적인 순항 제어(Cooperative Adaptive Cruise Control))를 제공하기 위한 프리픽스 및 서비스 탐색의 지연을 줄일 수 있다.
프리픽스 탐색과 서비스 탐색을 구분하는 기존의 방법과 비교하는 이론적인 분석을 통해, 본 발명에서 제안하는 방법은 더욱 지능적인 교통 서비스(Intelligent Transportation Services)(예를 들어, 충돌 방지를 위한 협력적이고 적응적인 순항 제어)를 제공하기 위한 프리픽스 및 서비스 탐색의 지연을 줄일 수 있다.
또한, 이웃 탐색 프로토콜의 보안 이슈에 있어서, 가능한 보안 공격으로부터 ND를 보호하기 위하여 본 발명에서 제안된 방법에 보안 이웃 탐색(SEND: Secure Neighbor Discovery)를 적용할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 캡슐화(Encapsulation)을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 라우터 요청(Router Solicitation) 메시지를 예시한다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 라우터 광고(Router Advertisement) 메시지를 예시한다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 이웃 요청(Neighbor Solicitation) 메시지를 예시한다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 이웃 광고(Neighbor Advertisement) 메시지를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 네트워크 간에 상호 동작(Interworking)을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 네트워크와 고정 네트워크 간에 상호 동작(Interworking)을 예시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신에서의 다양한 시나리오를 예시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 네트워킹을 위한 서비스 탐색 절차를 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 빠른 서비스 탐색을 위한 IPv6 ND 프로토콜의 확장을 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 프리픽스 정보(Vehicular Prefix Information) 옵션 포맷을 예시한다.
도 12는 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서비스 정보(Vehicular Service Information) 옵션 포맷을 예시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리픽스 및 서비스 탐색의 지연 분석을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 탐색 방법을 예시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 탐색 방법을 수행하는 장치의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
본 발명은 차량 네트워크 내에서 빠른 네트워크 프리픽스(Prefix)와 서비스 탐색을 위한 IPv6 이웃 탐색(ND)의 확장된 방법을 제안한다.
이동하는 네트워크(MN: Moving Network)로서의 차량 또는 고정된 네트워크(FN: Fixed Network)로서의 노변 장치(RSU: Road-Side Unit)가 외부 네트워크 인터페이스를 가지고, MN 내에서 호스트(Host)는 자신의 로컬(Local) 도메인 명칭 서버(DNS: Domain Name Server)(MN의 순환 DSN 서버(RDNSS: Recursive DNS Server)라고 지칭됨)에게 자신의 서비스를 주기적으로 방송(Announce)한다.
다시 말해, 본 발명에서는 송신자의 프리픽스와 서비스 정보를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지 및 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 전송함으로써 프리픽스와 서비스 정보를 빠르게 교환할 수 있는 MN 또는 FN을 통한 IPv6 ND 내 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 방법을 제안한다.
차량 간 또는 차량과 RSU 간의 상호 동작을 지원하기 위하여, 본 발명에서는 새로운 ND 옵션을 이용하여 차량 네트워크 내에서 빠른 네트워크 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 IPv6 ND의 확장을 제안한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서 아래와 같은 방법을 제안한다:
- 이동 네트워크 및 고정 네트워크 내에서 프리픽스 교환 및 서비스 탐색의 상호 작용 시나리오
- 차량 네트워크를 위한 향상된 이웃 탐색 프로세스
- IPv6 ND 내 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 새로운 옵션
VANET은 지난 십 년간 널리 연구되었다. VANET 내 차량은 호스트(들), 이동 서버(들), 라우터(들)을 포함하는 이동 네트워크가 될 것으로 예상된다. 물리 계층 및 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control) 계층을 명시하는 관련 표준 및 프로토콜이 만들어졌으므로, 인터넷 계층 및 전송 계층(Transport Layer)과 같은 상위 계층이 많은 주목을 끌고 있다. 국제 인터넷 표준화 기구(IETF: Internet Engineering Task Force)의 최근 회의에서, VANET 내 네트워크 서비스를 고려하는 인터넷 초안들이 제안되었다. IP 주소 자동-처리(Autoconfiguration), 아키텍처, 라우팅 및 이동성 관리를 처리하는 IP-기반 차량 네트워크를 위한 작업이 논의되고 있다. 협력적이고 적응적인 순항 제어(Cooperative Adaptive Cruise Control), 군집 주행(Platooning) 및 현재 IPv4 기반에서 발생 가능한 문제들과 같은 IP를 요구하는 2가지 활용 케이스가 논의되고 있다.
RFC(Request For Comments) 4861은 호스트의 링크 계층(Link Layer) 주소, 캐시된 값 제거(Purge Cached Values), 이웃 라우터 탐색, 접근 가능한(Reachable) 이웃 추적 및 링크 계층 추소 내 변화 감지를 결정하기 위하여 IPv6의 이웃 탐색(IPv6 ND: Neighbor Discovery of IPv6) 내에서 상세한 옵션을 명시한다.
이웃 탐색 프로토콜(NDP: Neighbor Discovery Protocol)는 IPv6에서 중요한 프로토콜 중 하나이다. NDP는 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMPv6: Internet Control Message Protocol version 6)에 기반하고, IPv6 네트워크에서 서로 다른 이웃 장치 간에 관계를 식별하기 위하여 사용된다. 현재 IPv6 주소의 MAC 주소의 분해(Resolving), 라우터 탐색(Router Discovery) 등과 같은 IPv6의 많은 주요 기능이 NDP를 사용하여 수행된다.
NDP의 주요 기능은 다음과 같다.
- 라우터 탐색(Discovering Routers): NDP는 라우터 요청(RS: Router Solicitation) 및 라우터 광고(RA: Router Advertisement) 메시지를 이용하여 IPv6 네트워크 내에서 라우터를 탐색하기 위해 사용된다.
- 네트워크 프리픽스 탐색(Discovering Network Prefixes): NDP는 라우터 요청(RS) 및 라우터 광고(RA) 메시지를 이용하여 호스트(Host)가 속한 IPv6 네트워크 프리픽스(IPv6 Network Prefix)를 탐색하기 위해 사용된다.
- MAC 주소 분해(Resolving MAC Address): 통신을 위해서는 IP 주소를 사용하지만, 이더넷(Ethernet) 프레임을 목적지 장치에게 전달하기 위한 LAN 스위치(Local Area Network Switch)에 의해 사용되는 주소는 MAC 주소이다. IPv4에서는, 주소 분해 프로토콜(ARP: Address Resolution Protocol)이 IPv4 주소를 MAC 주소로 분해하기 위하여 사용된다. IPv4 내 ARP의 역할은 IPv6 내 NDP에 의해 수행된다.
- IPv6 주소의 자동설정(Autoconfiguration of IPv6 Addresses):
NDP 라우터 요청(RS) 및 라우터 광고(RA) 메시지를 이용하여 IPv6 네트워크 프리픽스를 학습(Learning)한 후, IPv6 장치는 EUI-64(Extended Unique Identifier-64) 방법을 이용하여 IPv6 주소의 호스트 부분을 스스로 생성함으로써 IPv6 주소를 자동설정한다.
- 복제된 주소 검출(DAD: Duplicate Address Detection): DAD는 IPv6 네트워크 내 복제된 IPv6 주소가 존재하는지 여부를 검출하기 위한 NDP 메커니즘이다. IPv6는 주소 자동설정 메커니즘을 가지기 때문에 DAD가 유용하다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 캡슐화(Encapsulation)을 예시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, IPv6 패킷은 IPv6 헤더(Header)와 IPv6 페이로드(Payload)로 구성된다. IPv6 페이로드는 ICMPv6 메시지를 포함하며, ICMPv6 메시지는 ICMPv6 헤더와 NDP 메시지를 포함한다.
NDP는 133 내지 137의 ICMPv6 타입 필드 값을 사용한다.
표 1은 NDP와 관련된 ICMPv6 타입 필드 값과 그에 대한 설명을 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000001
i) NDP RS 및 RA 메시지를 이용한 라우터, 네트워크 프리픽스 및 프리픽스 길이의 동적 탐색
상술한 바와 같이, IPv6 NDP는 IP 라우터를 동적으로 탐색하기 위한 중요한 기능 중 하나이다. NDP는 IPv6 라우터를 동적으로 탐색하기 위하여 RS 및 RA 메시지를 이용한다.
- NDP RS(Router Solicitation) 메시지
IPv6 호스트는 기본 게이트웨이, IPv6 프리픽스 및 프리픽스 길이 등과 같은 주요 IPv6 설정 정보를 전달을 위해 ICMPv6 메시지를 멀티캐스트한다(즉, 목적지모든 라우터 멀티캐스트 IPv6 주소 FF02::2로). IPv6 호스트가 기본 라우터, IPv6 프리픽스 및 프리픽스 길이를 요청하기 위해 IPv6 호스트가 멀티캐스트하는 ICMPv6 메시지를 RS 메시지라고 지칭한다. RS 메시지에 대한 ICMPv6 타입 값은 133이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 라우터 요청(Router Solicitation) 메시지를 예시한다.
도 2를 참조하면, RS 메시지는 타입(Type) 필드, 코드(Code) 필드, 체크섬(Checksum) 필드, 예비(Reserved) 필드 및 옵션(Options) 필드(즉, 소스 링크-계층 주소(Source Link-Layer Address) 필드)를 포함한다.
표 2는 NDP RS 메시지 필드에 대한 설명을 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000002
- NDP RA(Router Advertisement) 메시지
IPv6 라우터는 (즉, 목적지 IPv6 모든 노드 멀티캐스트 주소 FF02::1에서) IPv6 호스트로부터 RS 메시지에 대하여 ICMPv6 RA 메시지로 응답한다. RA 메시지는 기본 라우터, IPv6 프리픽스, 프리픽스 길이, 링크 MTU 등과 같은 주요 IPv6 설정 정보를 포함한다. RA 메시지에 대한 ICMPv6 타입 값은 134이다.
IPv6 라우터는 (즉, 목적지 모든 노드 멀티캐스트 주소 FF02::1에서) 자신들의 존재를 알리기 위해 RA 메시지를 주기적으로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 라우터 광고(Router Advertisement) 메시지를 예시한다.
도 3을 참조하면, RA 메시지는 타입(Type) 필드, 코드(Code) 필드, 체크섬(Checksum) 필드, 홉 제한(Hop Limit) 필드, 플래그(Flags) 필드, 예비(Reserved) 필드, 라우터 수명(Router Lifetime) 필드, 접근가능한 시간(Reachable Time) 필드, 재전송 타이머(Retransmission Timer) 필드, 옵션(Options) 필드(즉, 소스 링크-계층 주소(Source Link-Layer Address) 필드, 최대 전송 단위(MTU: Maximum Transmission Unit)) 필드, 프리픽스 정보(Prefix Information) 필드)를 포함한다.
표 3은 NDP RA 메시지 필드에 대한 설명을 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000003
Figure PCTKR2017007798-appb-I000001
ii) NDP NA 및 NA 메시지를 이용한 링크-계층 주소(MAC 주소)의 동적 분해
IPv6 장치가 로컬 링크(Local Link) 내 또 다른 인터페이스의 IPv6 주소의 MAC 주소를 탐색할 필요가 있을 때, 해당 IPv6 장치는 NDP NS 메시지를 전송한다. NS 메시지는 요청된 노드 멀티캐스트 IPv6 주소(Solicited Node Multicast IPv6 Address)에게 전송되고, NA 메시지는 유니캐스로 전송된다(즉, NS 메시지가 발생된 인터페이스의 유니캐스트 주소로 응답된다). NS 메시지 및 NA 메시지의 ICMPv6 타입 필드 값은 각각 135, 136이다.
- NDP NS(Neighbor Solicitation) 메시지
NDP NSA 메시지는 IPv6 장치에 의해 또 다른 IPv6 장치의 링크-계층 주소(MAC 주소)를 분해(resolve)하기 위하여 전송된다. NDP NS 메시지 내 소스 IPv6 주소 로컬-링크 내 해당 인터페이스의 IPv6 주소이다. NDP NS 메시지 내 목적지 주소는 요청된 노드 IPv6 멀티캐스트 주소(Solicited-Node IPv6 Multicast Address)이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 이웃 요청(Neighbor Solicitation) 메시지를 예시한다.
도 4를 참조하면, NS 메시지는 타입(Type) 필드, 코드(Code) 필드, 체크섬(Checksum) 필드, 예비(Reserved) 필드 및 옵션(Options) 필드(즉, 소스 링크-계층 주소(Source Link-Layer Address) 필드)를 포함한다.
표 4는 NDP NS 메시지 필드에 대한 설명을 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000004
- NDP NA(Neighbor Advertisement) 메시지
NDP NA 메시지는 요청될(solicited) 수도 있으며, 요청되지 않을(unsolicited) 수도 있다. Solicited NA 메시지는 또 다른 IPv6 장치로부터 전송된 NS 메시지에 대한 응답 메시지이다. Unsolicited NA 메시지는 인터페이스의 링크-계층 주소가 변경될 때 IPv6 장치로부터 전송되며, 모든-노드 IPv6 멀티캐스트 주소(All-Nodes IPv6 Multicast Address) FF02::1로서 목적지 주소를 가진다. 모든 IPv6 장치는 이 메시지를 처리하고,
링크 내 모든 IPv6 장치는 모든-노드 IPv6 멀티캐스트 주소(All-Nodes IPv6 Multicast Address)에 조인되기 때문에, 모든 IPv6 장치는 이 메시지를 처리한다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 네트워크에서 이웃 탐색 프로토콜 이웃 광고(Neighbor Advertisement) 메시지를 예시한다.
도 5를 참조하면, NA 메시지는 타입(Type) 필드, 코드(Code) 필드, 체크섬(Checksum) 필드, 플래그(Flags) 필드, 예비(Reserved) 필드, 타겟 주소(Target Address) 필드 및 옵션(Options) 필드(즉, 소스 링크-계층 주소(Source Link-Layer Address) 필드))를 포함한다.
표 5는 NDP NA 메시지 필드에 대한 설명을 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000005
앞서 설명한 바와 같이, IPv6 ND를 이용하여, IP 주소에 기반하여 이웃의 링크 계층 주소를 결정하기 위하여, 라우터는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 멀티캐스트하고, 이웃들로부터 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 수신한다. 온-링크(on-link)(즉, 서브넷 내 IP 패킷의 전달)에 존재하는 프리픽스를 탐색하기 위하여, 호스트는 라우터 요청(RS: Router Solicitation) 메시지를 멀티캐스트하고, 이웃 라우터로부터 라우터 광고(RA: Router Advertisement) 메시지를 수신한다. 오프-링크(off-link)(서브넷 간 IP 패킷의 전달) 이웃을 탐색하기 위하여, 이웃 접근 불가능성 탐색(NUD: Neighbor Unreachability Detection)은 2가지의 방법으로 수행된다: 상위 계층으로부터의 힌트(hint) 또는 NA 메시지의 수신. 차량 환경의 고도로 동적인 토폴로지(topology)에서 NUD는 많은 트래픽을 필요로 하고 지연을 증가시킬 수 있다. 이는 안전 애플리케이션을 구동하는 데 필요한 낮은 대기 시간 요건에 위배된다.
WAVE 내 IP의 성능을 연구하기 위하여, IEEE WAVE 표준에서 IP의 실현 가능성과 성능을 연구하기 위해 WAVE 내 차량 IP(VIP-WAVE: Vehicular IP in WAVE) 프레임 워크가 제안되었다. VIP-WAVE는 IPv6 전역(global) 주소의 할당, 유지 관리 및 중복 감지를 포함하여 차량-대-인프라 IP 서비스의 IP 설정을 정의한다. VIP-WAVE는 또한 주문형 이웃 탐색을 기반으로 연속적인(seamless) 인프라-기반 통신을 지원하는 프록시 모바일 IPv6(Proxy Mobile IPv6)을 기반으로 하는 이동성 관리 체계를 설계한다. 더욱이, VIP-WAVE는 IP 패킷을 전달하기 위해 릴레이 감지 및 라우팅 메커니즘을 설계한다. 다만, 주문형 이웃 탐색은 실제 데이터 전송 전에 여러 차례의 메시지 교환이 필요하기 때문에, 차량 환경에서의 높은 이동성에 부적합 할 수 있다. IP 패킷을 목적지(destination)에게 전달하기 위해 많은 많은 라우팅 프로토콜이 제안된다. 동적 목적지-순차 거리-벡터(DSDV: Destination-Sequenced Distance-Vector) 라우팅 프로토콜은 모바일 애드-혹 네트워크(MANET: Mobile Ad hoc Networks)를 위한 테이블-구동(tabledriven) 라우팅 기법을 제안한다. DSDV는 벨먼-포드(Bellman-Ford) 알고리즘과 같은 거리-벡터 라우팅 알고리즘과 라우팅 루프 및 무한대 설정(counting-to-infinity) 문제를 해결하기 위한 목적지 시퀀스 메커니즘을 결합한다. DSDV에 의해, 모바일 호스트는 자신의 라우팅 테이블을 이웃한 호스트들에 주기적으로 알린다. 라우팅 테이블은 각 목적지에 대한 시퀀스 번호를 포함한다. 새로운 시퀀스 번호를 갖는 엔트리를 갖는 라우팅 테이블을 수신 할 때에만, 호스트는 자신의 라우팅 테이블에서 해당 라우팅 엔트리를 업데이트한다.
서비스 탐색을 위해, 도메인 네임 시스템 기반 서비스 탐색(DNS-SD: Domain Name System based Service Discovery) 메커니즘은 서비스 탐색을 용이하게 하기 위해 제안된다. DNS-SD는 기존 DNS 서비스 레코드(SRV: Service Records) 및 DNS TXT와 호환되는 서비스 레코드를 명명하는 규칙을 명시한다. 서비스 타입과 서비스 도메인을 조회하여, 클라이언트는 표준 DNS 쿼리를 통해 서비스 인스턴스의 리스트를 검색할 수 있다. 기존의 관리되는 DNS 서버가 없는 시나리오에서, 사용 가능한 서비스를 찾기 위해 DNS와 비슷한 작업을 수행하기 위해 mDNS 프로토콜이 제안되었다. mDNS는 클라이언트가 IP 멀티캐스트로 DNS와 유사한 쿼리를 보내고 응답자가 해당 쿼리에 응답하는 일련의 메커니즘을 정의한다. mDNS는 클라이언트에 의해 시작되는 주문형 서비스 검색이지만, 차량 환경에서는 mDNS의 쿼리 및 응답 프로세스가 클라이언트에 의한 개입 없이 빠른 액세스가 필요한 많은 안전 서비스에 적합하지 않을 수 있다. 프리픽스 검색 및 서비스 검색을 향상 시키기 위해, 차량 사이에 프리픽스 정보 및 사용 가능한 서비스를 빠르게 획득하는 능동적인 메커니즘이 필요하다.
이에 따라, 본 발명에서는 차량 네트워크에서 프리픽스 탐색과 서비스 탐색을 결합하기 위한 새로운 IPv6 ND 확장을 제안한다. 본 발명에서 제안되는 방법은 프리픽스 탐색과 서비스 탐색의 대기 시간을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명에서 제안하는 차량용 네트워크에서 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 새로운 IPv6 이웃 탐색을 위한 방법에 대하여 상세히 살펴본다.
특히, 본 발명에서는 차량-대-차량(V2V: Vehicle-to-Vehicle) 또는 차량-대-인프라(V2I: Vehicle-to-Infrastructure) 네트워킹을 위한 IPv6 ND 확장 방법을 제안한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 네트워크 간에 상호 동작(interworking)을 예시한다.
도 6에서는 내부의 네트워크가 각각 이동 네트워크1(Moving Network1) 및 이동 네트워크2(Moving Network2)인 2개의 차량(즉, Vehicle1 및 Vehicle2)의 V2V 네트워킹을 예시한다.
Vehicle1은 DNS 서버(RDNSS1), 2개의 호스트(Host1 및 Host2) 및 2개의 라우터(Router1 및 Router2)를 가질 수 있다. 차량2(Vehicle2)는 DNS 서버(RDNSS2), 2개의 호스트(Host3 및 Host4) 및 2개의 라우터(Router3 및 Router4)를 가질 수 있다.
여기서, Host1 및 Host3은 물리적인 충돌 방지를 위해 협력적 적응적 순항 제어(CACC: Cooperative Adaptive Cruise Control) 프로그램을 구동시킨다고 가정한다. 또한, Host2 및 Host4는 도로 사고를 방지하기 위하여 도로 위험 또는 장애물을 공유하기 위한 협력적 대쉬 카메라 공유(CDCS: Cooperative Dash Camera Sharing) 프로그램을 구동시킨다고 가정한다.
Vehicle1의 Router1 및 Vehicle2의 Router3는 다양한 차량 서비스를 위한 V2V 네트워킹을 위해 외부 링크(예를 들어, DSRC)에 대해 2001:DB8:1:1::/64를 사용할 수 있다. CACC 및 CDCS와 같은 차량 애플리케이션은 IPv6 ND DNS 옵션과 함께 DNS 명칭 자동설정(DNSNA: DNS Name Autoconfiguration) 프로토콜을 통해 DNS 서버(즉, RDNSS)에 등록 될 수 있다.
Vehicle1의 Router1과 Vehicle2의 Router3은 DNSNA 프로토콜을 통해 자신의 RDNSS를 참조하여 내부 네트워크에 어떤 차량용 애플리케이션이 있는지 알 수 있다.
또한, 개방 최단 경로 우선(OSFP: Open Shortest Path First) 등과 같은 내부-도메인 라우팅 프로토콜을 통해 내부 네트워크에 존재하는 네트워크 프리픽스를 알 수 있다.
그리고, 각 차량은 아래에 정의 된 ND 옵션을 통해 네트워크 프리픽스 및 서비스를 방송(announce)한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 네트워크와 고정 네트워크 간에 상호 동작(interworking)을 예시한다.
도 7에서는 내부 네트워크가 각각 이동 네트워크1(Moving Network1) 및 고정 네트워크1(Fixed Network1)인 차량(Vehicle1) 및 RSU(RSU1)의 V2I 네트워킹을 예시한다.
Vehicle1은 DNS 서버(RDNSS1), 2개의 호스트 (Host1 및 Host2) 및 2개의 라우터(Router1 및 Router2)를 가질 수 있다. RSU1은 DNS 서버(RDNSS2), 하나의 호스트(Host3), 2개의 라우터(Router3 및 Router4)를 가질 수 있다.
RSU1은 도로 긴급 통지(Road Emergency Notification) 및 네비게이션 서비스와 같은 도로 네트워크의 다양한 서비스를 위한 서버들의 집합(Server1 ~ ServerN)을 가지고 있다고 가정한다.
Vehicle1의 Router1 및 RSU1의 Router3은 다양한 차량 서비스를 위한 I2V 네트워킹을 위한 외부 링크(예를 들어, DSRC)에 대하여 2001:DB8:1:1::/64를 사용할 수 있다. 도로 비상 통지 및 네비게이션 서비스와 같은 차량 애플리케이션은 IPv6 ND DNS 옵션과 함께 DNSNA 프로토콜을 통해 DNS 서버 (즉, RDNSS)에 등록 될 수 있다. Vehicle1의 Router1과 RSU1의 Router3은 DNSNA 프로토콜을 통해 자신의 RDNSS를 참조하여 내부 네트워크에 어떤 차량용 애플리케이션이 존재하는지 알 수 있다. 또한,
Vehicle1의 Router1과 RSU1의 Router3은 OSFP 등과 같은 내부 도메인 라우팅 프로토콜을 통해 내부 네트워크에 존재하는 네트워크 프리픽스를 알 수 있다.
그리고, 각 차량 및 각 RSU는 아래 정의 된 ND 옵션을 통해 네트워크 프리픽스 및 서비스를 방송(announce)한다.
A. 차량 통신 내 시나리오
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신에서의 다양한 시나리오를 예시한다.
도 8(a)는 내부 서비스 학습(Internal Service Learning)을 예시하고, 도 8(b)는 차량 통신에서의 시나리오를 예시한다.
도 8(a)는 참조하면, 차량 내부 모듈(Internal Module)(도 8에서는 엔진(Engine), 순항 제어(Cruise Control), GPS(Global Positioning System), 카메라(Camera))은 자신의 서비스를 개방(open)하고, 서비스 제공을 준비한다.
선행학습(Pre-Learning Internal Module) 내부 모듈은 내부 통신을 통해 각 차량 내부 모듈에 제공하는 내부 서비스 정보를 학습한다. 예를 들어, 차량의 외부 모듈(External Module)이 이러한 선행학습 내부 모듈에 해당할 수도 있다.
차량의 외부 모듈은 차량 내부의 네트워크 프리픽스 및 서비스를 광고한다. 이에 대하여 아래 도 8(b)를 참조하여 보다 상세히 살펴본다. 이후, 다른 차량으로부터 연결 시도를 수신할 수 있다.
도 8(b)를 참조하면, 차량 간 통신(V2V Communication)은 다음과 같은 3가지의 시나리오가 고려될 수 있다:
1) 일-대-일(One to One) 통신: 차량 간의 일-대-일 통신 시나리오가 고려될 수 있다.
상술한 바와 같이, 송신자 차량(송신자라고 지칭함)이 수신자 차량(수신자라고 지칭함)과 통신하기 전에, 송신자는 내부 네트워크에 존재하는 서비스 목록을 가지는 서비스 카탈로그를 수집한 다음, 자신의 외부 인터페이스(예를 들어, DSRC 및 3G/4G-LTE)를 사용하는 외부 모듈이 사용 가능한 서비스를 광고하게 한다.
도 8(b)와 같이, 차량 2(송신자)는 차량 3(수신자)과 통신을 수행할 수 있다.
수신자가 무선 통신을 위해 송신자에 가까이 접근하면, 수신자는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 브로드캐스트한다. 이 메시지는 송신자로서 이웃 차량에 의해 제공되는 서비스를 문의하는 메시지이다.
차량이 NS를 수신하면, 차량은 NS 발신자에게 서비스를 알리기 위해 IPv6 주소, 프로토콜 및 포트 번호와 같은 서비스 정보를 가지는 IPv6 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 생성한다.
2) 일-대-다(One to Many) 통신: 차량 간의 일-대-다 통신 시나리오가 고려될 수 있다. 일-대-다 통신은 일-대-일의 경우와 비슷한 방식으로 수행된다.
다만, 하나의 차이점은 일-대-다 통신이 하나의 차량의 전송 패킷이 멀티 캐스팅 방식으로 이웃 차량에 전달된다는 점이다. 서비스 정보를 효율적으로 브로드캐스트하며 또한 연결된 VANET 내에서 서비스를 위한 데이터를 교환하기 위하여 최대의 서비스 연결 횟수와 논리(logic)가 고려될 필요가 있다.
도 8(b)와 같이, 차량 2(송신자)는 차량 3과 1(수신자)과 통신을 수행할 수 있다.
3) 다-대-다(Many to Many) 통신: 다-대-다 통신은 일-대-다 통신의 다중 인스턴스로 볼 수 있다. 즉, 연결된 VANET 내 차량들 중 각 차량이 차례대로 서비스 정보를 브로드캐스팅 할 수 있다.
도 8(b)와 같이 차량 1(송신자)는 차량 2(수신자)와 통신을 수행하고, 이와 동시에 차량 2(송신자)는 차량 3(수신자)과 통신을 수행할 수 있다.
B. 차량 네트워킹을 위한 서비스 탐색의 절차
차량 간의 차량 네트워킹을 위한 서비스 탐색은 (i) 서비스 탐색을 위한 등록 단계 (DNSNA 사용), (ii) 차량의 서비스 광고, (iii) 차량 내 모듈로의 서비스 보급(dissemination)의 3 단계로 구성된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 네트워킹을 위한 서비스 탐색 절차를 예시한다.
1) 서비스 탐색을 위한 등록(registration) 단계
차량들은 서로 간의 통신을 위해 NS 패킷을 전송하기에 충분히 가까워졌을 때 자신들의 프리픽스 정보를 교환한다. 프리픽스 정보를 전달하기 위하여, 차량의 내부 모듈(Internal Module)의 정보를 학습하고 주기적으로 각 내부 모듈(Internal Module)의 상태를 체크하기 위한 차량의 외부 모듈(External Module)이 필요하다.
도 9를 참조하면, 차량1의 차량 내부 모듈(Vehicle Internal Module)인 호스트2(예를 들어, 엔진, 순항 제어, GPS, 카메라 등)는 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지(또는 패킷)를 차량 내부 모듈인 라우터2에게 전송함으로써 자신이 제공하는 서비스를 라우터2에게 알리고(S901), 라우터2는 차량 외부 모듈(Vehicle External Module)인 라우터1에게 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지(또는 패킷)를 전송함으로써 호스트2가 제공하는 서비스를 라우터1에게 전달한다(S902).
마찬가지로, 차량2의 차량 내부 모듈(Vehicle Internal Module)인 호스트4(예를 들어, 엔진, 순항 제어, GPS, 카메라 등)는 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지(또는 패킷)를 차량 내부 모듈인 라우터4에게 전송함으로써 자신이 제공하는 서비스를 라우터4에게 알리고(S903), 라우터4는 차량 외부 모듈(Vehicle External Module)인 라우터3에게 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지(또는 패킷)를 전송함으로써 호스트4가 제공하는 서비스를 라우터 3에게 전달한다(S904).
IPv6 이웃 탐색(ND)의 확장은 2개의 차량 간에 추가적인 탐색 프로토콜을 사용하지 않고도 통신을 셋업하기에 지연을 줄일 수 있다.
2) 차량의 서비스 광고(Service Advertisement)
수신된 프리픽스 정보에 기반하여, 수신자는 자신의 이용 가능한 서비스 정보를 포함하는 NA 패킷을 전송한다. 이 정보는 서비스 모듈의 IPv6 주소, 서비스 프로토콜(예를 들어, TCP 또는 UDP), 서비스 포트를 포함한다. 이 정보가 송신자의 활성화된 서비스와 매칭되면, 송신자 및 수신자는 즉시 공통된 서비스를 통해 서로 간에 통신을 시작한다.
수신자는 패킷 내 내부 모듈을 포함하는 송신자의 프리픽스 정보를 획득하고, 송신자는 NA 패킷 내 내부 모듈을 포함하는 수신자의 프리픽스의 정보를 획득한다.
도 9를 참조하면, 차량 1(즉, 송신자)은 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 서비스 광고(Service Advertisement) 메시지(또는 패킷)(또는, 이웃 요청(NS) 메시지(또는 패킷))를 차량 2에게 전송(즉, 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 또는 유니캐스트)한다(S905).
서비스 광고 메시지(또는 패킷)(또는, 이웃 요청(NS) 메시지(또는 패킷))를 수신하면, 차량 2는 서비스 광고 메시지(또는 패킷)(또는, 이웃 요청(NS) 메시지(또는 패킷))에 응답하여 차량 프리픽스 정보(VPI) 및 차량 서비스 정보(VSI)를 포함하는 서비스 응답 메시지(또는 패킷)(또는 이웃 광고(NA) 메시지(또는 패킷))를 차량 1에게 전송(즉, 멀티캐스트 또는 유니캐스트)한다(S906).
3) 차량 내(in-vehicle) 모듈을 향한 서비스 전파(Service Dissemination)
다른 차량에 의해 광고된 서비스를 차량 내 모듈에게 전파(disseminate)하기 위하여, 외부 무선 통신 장치를 포함하는 외부 모듈은 차량 내부 네트워크에게 NS 패킷을 전달하는 ND 프록시(ND Proxy) 역할을 담당한다.
도 9를 참조하면, 차량1의 라우터1은 차량 2로부터 수신한 서비스 응답 메시지(또는 패킷)(또는 이웃 광고(NA) 메시지(또는 패킷))를 라우터2에게 전달하고(S907), 라우터2는 라우터1로부터 수신한 서비스 응답 메시지(또는 패킷)(또는 이웃 광고(NA) 메시지(또는 패킷))를 호스트2에게 전달한다(S908).
마찬가지로, 차량2의 라우터3은 차량 1로부터 수신한 서비스 광고 메시지(또는 패킷)(또는 이웃 요청(NS) 메시지(또는 패킷))를 라우터4에게 전달하고(S909), 라우터4는 라우터3로부터 수신한 서비스 응답 메시지(또는 패킷)(또는 이웃 광고(NA) 메시지(또는 패킷))를 호스트4에게 전달한다(S910).
이 ND 프록시는 차량이 기존의 SDP 프로토콜에 비하여 더 빠른 탐색을 수행하며 프리픽스(들) 및 서비스(들)의 교환할 수 있도록 한다.
차량 2(수신자)의 내부 모듈인 호스트4에서 제공되는(활성화된) 서비스가 차량 1(송신자)의 내부 모듈인 호스트2에서 제공되는(활성화된) 서비스와 매칭되면, 차량 1(즉, 호스트2)와 차량 2(즉, 호스트4)는 공통된 서비스를 통해 상호 간에 통신을 시작한다.
도 9를 참조하면, 차량 1 내에서, 호스트2는 서비스 메시지를 라우터2에게 전송하고(S911), 라우터2는 수신한 서비스 메시지를 라우터1에게 전달한다(S912). 차량1의 라우터 1은 외부 인터페이스를 통해 수신한 서비스 메시지를 차량 2의 라우터 3에게 전달한다(S913). 차량 2 내에서, 라우터3은 수신한 서비스 메시지를 라우터4에게 전달하고(S914), 라우터4는 수신한 서비스 메시지를 호스트4에게 전달한다(S915).
마찬가지로, 차량 2 내에서, 호스트4는 서비스 메시지를 라우터4에게 전송하고(S916), 라우터4는 수신한 서비스 메시지를 라우터3에게 전달한다(S917). 차량2의 라우터 3은 외부 인터페이스를 통해 수신한 서비스 메시지를 차량 1의 라우터 1에게 전달한다(S918). 차량 1 내에서, 라우터1은 수신한 서비스 메시지를 라우터2에게 전달하고(S919), 라우터2는 수신한 서비스 메시지를 호스트2에게 전달한다(S920).
이하, 본 발명에서는 IPv6 NS/NA 내 프리픽스 교환 및 서비스 탐색 프로토콜을 제안한다.
프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 2가지 새로운 ND 옵션이 정의될 수 있다: (i) 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 옵션, (ii) 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information) 옵션.
이하, 이러한 프리픽스 및 서비스 탐색을 위한 ND 프로토콜에 대하여 상세히 살펴본다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 빠른 서비스 탐색을 위한 IPv6 ND 프로토콜의 확장을 예시한다.
도 10을 참조하면, IPv6 NS 패킷은 IPv6 NS 헤더 및 IPv6 NS 페이로드를 포함한다. IPv6 NS 헤더는 타입 필드를 포함하며, 타입 값은 135일 수 있다. IPv6 페이로드는 옵션(Op) 필드와 서비스(예를 들어, sv1 ~ sv3) 필드를 포함한다. 옵션 필드는 후술하는 차량 프리픽스 정보(VPI) 옵션 및 차량 서비스 정보(VSI) 옵션을 포함할 수 있다. 서비스 필드의 일례로, 서비스 필드1(sv1)은 내부 모듈1(예를 들어, ECU(Electronic Control Unit))의 서비스 정보를 포함할 수 있으며, 서비스 필드2(sv2)는 내부 모듈2(예를 들어, 네비게이션)의 서비스 정보를 포함할 수 있으며, 서비스 필드3(sv3)은 내부 모듈 3(예를 들어, 핸들)의 서비스 정보를 포함할 수 있다.
상위 계층으로부터 전달된 IPv6 NS 패킷은 MAC 계층에 의해 MAC 헤더가 부착되어 물리(Physical) 계층으로 전달되고, 물리 계층은 무선 인터페이스를 통해 해당 패킷을 전송할 수 있다.
도 10에서는 ND 프로토콜 포맷(즉, NS, NA 메시지 포맷)을 간략히 나타낸 것이며, 앞서 도 4(NS 메시지), 도 5(NA 메시지) 포맷에서 설명된 필드들도 포함할 수 있다.
A. 차량 프리픽스 정보(VPI) 옵션
VPI 옵션은 내부 네트워크 내 하나의 IPv6 프리픽스를 포함한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 프리픽스 정보(Vehicular Prefix Information) 옵션 포맷을 예시한다.
도 11을 참조하면, VPI 옵션은 8비트의 타입(Type) 필드, 8비트의 길이(Length) 필드, 8비트의 프리픽스 길이(Prefix Length) 필드, 8비트의 거리(Distance) 필드, 32비트의 예비(Reserved) 필드, 128 비트의 프리픽스(Prefix) 필드를 포함할 수 있다.
표 6은 도 11에 예시된 포맷에서 각 필드를 설명한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000006
B. 차량 서비스 정보(VSI) 옵션
VSI 옵션은 내부 네트워크 내 하나의 차량 서비스를 포함한다.
도 12는 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서비스 정보(Vehicular Service Information) 옵션 포맷을 예시한다.
도 12를 참조하면, VPI 옵션은 8비트의 타입(Type) 필드, 8비트의 길이(Length) 필드, 16 비트의 예비1(Reserved1) 필드, 8비트의 프로토콜(Protocol) 필드, 8 비트의 예비2(Reserved1) 필드, 16비트의 포트 번호(Port Number) 필드, 128 비트의 서비스 주소(Service Address) 필드를 포함할 수 있다.
표 7은 도 12에 예시된 포맷에서 각 필드를 설명한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000007
C. 차량 이웃 탐색
VPI 및 VSI 옵션을 이용하여, 노드(예를 들어, 차량 또는 RSU)는 자신의 서비스 및 내부 네트워크 내 네트워크 프리픽스를 ND 메시지(예를 들어, NS 메시지 또는 NA 메시지)를 통해 방송할 수 있다.
노드는 모든 이웃 노드에게 도달하기 위하여 모든 노드의 멀티캐스트 주소로 프리픽스 및 서비스를 가지는 VPI 및 VSI 옵션을 포함하는 NS 메시지를 주기적으로 방송(announce)한다.
또 다른 이웃 노드가 이 NS 메시지를 수신할 때, 해당 노드는 NS를 전송한 노드를 향하여 유니캐스트로 자신의 프리픽스 및 서비스를 가지는 VPI 및 VSI 옵션을 포함하는 NA 메시지를 전송함으로써, 이 NS 메시지에 응답한다.
이 절차를 통해, 차량(들) 및 RSU(들)은 추가적인 서비스 탐색 프로토콜 없이 다른 노드의 네트워크 프리픽스 및 서비스를 빠르게 탐색할 수 있다.
이하, 라우팅 프로토콜(예를 들어, DSDV, 라우팅 정보 프로토콜(RIP: Routing Information Protocol) 또는 최단 경로 우선 프로토콜(OSPF: Open Shortest Path First))를 이용하는 프리픽스 탐색과 차량 환경에서 mDNS를 이용하는 서비스 탐색의 지연과 비교하여, 본 발명에 따른 IPv6 ND 확장에 기반한 프리픽스 및 서비스 탐색의 지연을 분석한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리픽스 및 서비스 탐색의 지연 분석을 예시하는 도면이다.
도 13에서는 2개의 이동 네트워크(MN)(예를 들어, 2개의 차량)이 주행 안전 정보를 교환하기 위하여 서로 통신하는 시나리오를 고려한다.
표 8은 지연 분석을 위한 파라미터를 예시한다.
Figure PCTKR2017007798-appb-T000008
도 13과 같이, MN1 및 MN2의 깊이(즉, 홉 카운트)는 각각 m 및 n이라고 가정한다.
기존의 방법(즉, RS와 RA의 교환)에 있어서 최악의 경우의 프리픽스 탐색 지연은 아래 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2017007798-appb-M000001
도 13에서 mDNS를 이용한 서비스 탐색에 있어서, 2개의 MN이 로컬 영역(local domain) 내 속한다고 가정한다(모든 서비스의 명칭이 ".local"로 끝나며, 즉 링크-로컬(link-local)). 또한, 차량 내 MN 내 1 홉의 일방향(one-way) 링크 지연은 α이고, 2개의 MN의 외부 인터페이스 간 단-대-단(E2E: End-to-End) 지연은 d_e라고 가정한다. 서비스 탐색의 지연을 계산하기 위하여, 도 13과 같이 MN1 내 호스트의 프로그램(즉, 네비게이션)은 지능형 교통 서비스(Intelligent Transportation Service)(예를 들어, 협력적인 네비게이션 서비스)를 위해 또 다른 호스트의 프로그램(예를 들어, 네비게이션)과 통신이 필요한 시나리오가 고려된다. MN1 내 호스트(서비스 요청자)로부터 외부 모듈로의 홉 카운트는 h_1, MN2 내 외부 모듈로부터 또 다른 호스트(서비스 요청자)로의 홉 카운트는 h_2라고 가정한다.
각 호스트의 서비스 탐색은 연속하여(sequentially) 수행되고, mDNS를 이용하는 모든 서비스를 탐색하기 위한 지연은 아래 수학식 2와 같이 획득된다.
Figure PCTKR2017007798-appb-M000002
여기서, e는 MN1 내 호스트의 개수이다.
기존에는, 프리픽스 탐색 및 서비스 탐색은 각각 수행되며, 그러므로 총 지연은 다음과 같이 근사된다.
Figure PCTKR2017007798-appb-M000003
본 발명에서 제안된 방법은 차량 환경에서 지연을 감소시키기 위하여 2가지의 탐색 프로세스를 확장된 IPv6 ND로 결합한다. 도 13에서 예시된 바와 같이, MN1 내 설치된 호스트는 DNSNA 프로토콜을 이용함으로써 자신의 서비스를 RDNSS1에 등록할 수 있다. 그리고, R1은 RDNSS1에 의해 관리되는 DNS 존(zone) 파일로부터 등록된 서비스 및 프리픽스 정보를 획득할 수 있다. 도 13에서 예시된 바와 같이, MN2가 MN1의 통신 범위(range) 내로 진입할 때, R1은 NS 메시지를 MN2의 외부 모듈(R2)에게 전송한다. R2는 프리픽스 정보 및 MN2 내 등록된 서비스를 포함하는 NA 메시지를 전송함으로써, NS 메시지에 응답한다. 그리고, ND 프록시(proxy)로서 R1 및 R2는 수신된 프리픽스 정보 및 서비스 정보를 자신의 MN의 다른 노드들에게 전파(disseminate)한다. 본 발명에서 제안된 방법에서 프리픽스 및 서비스 탐색의 총 지연은 아래 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2017007798-appb-M000004
확실하게, 능동적인 방법(Proactive Fashion)으로 프리픽스 탐색 및 서비스 탐색을 확장된 IPv6 ND로 결합함으로써 D_n은 D_o 보다 훨씬 작게 된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 탐색 방법을 예시한다.
도 14를 참조하면, 제1 노드는 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 제2 노드에게 전송한다(S1401).
여기서, VPI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, VPI 내 프리픽스 길이를 지시하는 프리픽스 길이(Prefix Length) 필드, VPI 내 프리픽스를 방송(announce)하는 서브넷과 VPI 내 프리픽스에 상응하는 서브넷 간의 거리를 지시하는 거리(Distance) 필드, VPI가 포함된 메시지를 전송하는 호스트의 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol Version 6) 주소의 프리픽스를 지시하는 프리픽스(Prefix) 필드를 포함할 수 있다.
NS 메시지는 주기적으로 멀티캐스트로 전송될 수 있다.
제1 노드는 제2 노드로부터 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 유니캐스트로 수신한다(S1402).
여기서, VSI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상위 계층 프로토콜을 지시하기 위한 프로토콜(Protocol) 필드, VSI가 포함된 메시지 전송 프로토콜을 위한 포트 번호를 지시하기 위한 포트 번호(Port Number) 필드, VSI가 포함된 메시지를 전송하는 노드 내 서비스의 128 비트 IPv6 주소를 지시하는 서비스 주소(Service Address) 필드를 포함할 수 있다.
NA 메시지는 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 하나인 제2 노드로부터 유니캐스트로 전송될 수 있다.
상기 제1 노드는 제1 VSI와 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 제2 노드와 송수신한다(S1403).
앞서 제1 노드 및/또는 제2 노드(예를 들어, 차량 또는 RSU)는 노드 내 서비스를 제공하는 하나 이상의 호스트, 다른 노드와 외부 인터페이스를 통해 통신을 수행하는 하나 이상의 라우터를 포함할 수 있다.
여기서, 호스트는 학습 내부 서비스(Learning Internal Service) 메시지를 동일 노드에 속한 라우터에게 전송함으로써, 호스트가 제공하는 서비스를 동일 노드에 속한 라우터에 등록할 수 있다.
또한, 라우터는 동일한 노드에 속한 호스트로부터 내부 네트워크를 경유하여 수신된 NS 메시지, NA 메시지 또는 서비스 메시지를 외부 인터페이스를 통해 다른 노드로 전달할 수 있으며, 다른 노드로부터 수신한 NS 메시지, NA 메시지 또는 서비스 메시지를 내부 네트워크를 경유하여 동일한 노드에 속한 호스트에게 전달할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이웃 탐색 방법을 수행하는 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 15를 참조하면, 이웃 탐색 방법을 수행하는 장치는 프로세서(processor, 1501), 메모리(memory, 1502) 및 통신 모듈(communication module, 1503)을 포함한다.
장치는 앞서 설명한 제1 노드 및 제2 노드(예를 들어, 차량 또는 RSU)에 해당될 수 있다. 또한, 제1 노드 및 제2 노드가 하나 이상의 호스트 및 하나 이상의 라우터를 포함하는 경우, 호스트, 라우터 등에 해당될 수 있다.
프로세서(1501)는 앞서 도 1 내지 도 14에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 메모리(1502)는 프로세서(1501)와 연결되어, 프로세서(1501)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1503)은 프로세서(1501)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(1502)는 프로세서(1501) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1501)와 연결될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 V2X 통신을 지원하는 차량 네트워크에 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량 네트워크 내에서 제1 노드가 이웃 노드인 제2 노드를 탐색하기 위한 방법에 있어서,
    상기 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 상기 제2 노드에게 전송하는 단계;
    제2 노드로부터 상기 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 VSI와 상기 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 제2 노드와 송수신하는 단계를 포함하는 이웃 탐색 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 VPI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스 길이를 지시하는 프리픽스 길이(Prefix Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스를 방송(announce)하는 서브넷과 상기 VPI 내 프리픽스에 상응하는 서브넷 간의 거리를 지시하는 거리(Distance) 필드, 상기 VPI가 포함된 메시지를 전송하는 호스트의 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol Version 6) 주소의 프리픽스를 지시하는 프리픽스(Prefix) 필드를 포함하는 이웃 탐색 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 VSI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상위 계층 프로토콜을 지시하기 위한 프로토콜(Protocol) 필드, VSI가 포함된 메시지 전송 프로토콜을 위한 포트 번호를 지시하기 위한 포트 번호(Port Number) 필드, VSI가 포함된 메시지를 전송하는 노드 내 서비스의 128 비트 IPv6 주소를 지시하는 서비스 주소(Service Address) 필드를 포함하는 이웃 탐색 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 NS 메시지는 주기적으로 멀티캐스트로 전송되고, 상기 NA 메시지는 상기 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 하나인 상기 제2 노드로부터 유니캐스트로 전송되는 이웃 탐색 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 노드 내 서비스를 제공하는 하나 이상의 호스트, 다른 노드와 외부 인터페이스를 통해 통신을 수행하는 하나 이상의 라우터를 포함하는 이웃 탐색 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 호스트는 학습 내부 서비스(learning internal service) 메시지를 상기 라우터에게 전송함으로써, 상기 호스트가 제공하는 서비스를 상기 라우터에 등록하는 이웃 탐색 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 라우터는 동일한 노드에 속한 호스트로부터 내부 네트워크를 경유하여 수신된 상기 NS 메시지, 상기 NA 메시지 또는 상기 서비스 메시지를 외부 인터페이스를 통해 상기 다른 노드로 전달하고,
    상기 다른 노드로부터 수신한 상기 NS 메시지, 상기 NA 메시지 또는 상기 서비스 메시지를 내부 네트워크를 경유하여 상기 동일한 노드에 속한 호스트에게 전달하는 이웃 탐색 방법.
  8. 차량 네트워크 내에서 이웃 노드인 제2 노드를 탐색하기 위한 제1 노드에 있어서,
    유/무선 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈(communication module); 및
    상기 통신 모듈을 제어하는 프로세서(processor)를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 통신 모듈을 이용하여 상기 제1 노드의 차량 프리픽스 정보(VPI: Vehicular Prefix Information) 및 차량 서비스 정보(VSI: Vehicular Service Information)를 포함하는 이웃 요청(NS: Neighbor Solicitation) 메시지를 전송하고,
    상기 통신 모듈을 이용하여 상기 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 제2 노드로부터 상기 제2 노드의 VPI 및 VSI를 포함하는 이웃 광고(NA: Neighbor Advertisement) 메시지를 수신하고,
    상기 통신 모듈을 이용하여 상기 제1 VSI와 상기 제2 VSI 간에 매칭되는 서비스와 관련된 서비스 메시지를 상기 제2 노드와 송수신하도록 구성되는 노드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 VPI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스 길이를 지시하는 프리픽스 길이(Prefix Length) 필드, 상기 VPI 내 프리픽스를 방송(announce)하는 서브넷과 상기 VPI 내 프리픽스에 상응하는 서브넷 간의 거리를 지시하는 거리(Distance) 필드, 상기 VPI가 포함된 메시지를 전송하는 호스트의 IP 버전 6(IPv6: Internet Protocol Version 6) 주소의 프리픽스를 지시하는 프리픽스(Prefix) 필드를 포함하는 노드.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 VSI는 메시지 식별을 위한 타입(Type) 필드, 메시지 길이를 지시하는 길이(Length) 필드, 상위 계층 프로토콜을 지시하기 위한 프로토콜(Protocol) 필드, VSI가 포함된 메시지 전송 프로토콜을 위한 포트 번호를 지시하기 위한 포트 번호(Port Number) 필드, VSI가 포함된 메시지를 전송하는 노드 내 서비스의 128 비트 IPv6 주소를 지시하는 서비스 주소(Service Address) 필드를 포함하는 노드.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 NS 메시지는 주기적으로 멀티캐스트로 전송되고, 상기 NA 메시지는 상기 NS 메시지를 수신한 하나 이상의 이웃 노드 중 하나인 상기 제2 노드로부터 유니캐스트로 전송되는 노드.
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