WO2018230866A1 - 이동 its 스테이션 및 상기 이동 its 스테이션의 동작 방법 - Google Patents

이동 its 스테이션 및 상기 이동 its 스테이션의 동작 방법 Download PDF

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WO2018230866A1
WO2018230866A1 PCT/KR2018/006138 KR2018006138W WO2018230866A1 WO 2018230866 A1 WO2018230866 A1 WO 2018230866A1 KR 2018006138 W KR2018006138 W KR 2018006138W WO 2018230866 A1 WO2018230866 A1 WO 2018230866A1
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mobile
station
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scm
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PCT/KR2018/006138
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김소영
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • This document relates to the operation of a mobile intelligent transport system (ITS) station, and more particularly, a hybrid V2X (Vehicle to Everything) capable of simultaneously supporting a first interface according to a first communication method and a second interface according to a second communication method.
  • ITS mobile intelligent transport system
  • a method of operating a mobile intelligent transport system (ITS) station including a control system.
  • the vehicle traditionally functions as a user's means of transportation, but for the convenience of the user, the vehicle is provided with various sensors, electronic devices, and the like, to provide driving convenience for the user.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • autonomous vehicles Autonomous Vehicle
  • V2X vehicle-to-everything
  • V2X is a technology that includes vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle-to-infrastructure (V2I), vehicle-to-pedestrian (V2P), etc. and is being developed through the standardization process in IEEE and 3GPP as follows.
  • IEEE developed WAVE (Wireless Access for the Vehicular Environment) in 2010, which is technical standard for physical layer and MAC layer for vehicle communication in the form of IEEE 802.11p, and security and network management in the form of IEEE 1609. It is a concept including describing the back.
  • DSRC Dedicated Short-Range Communication
  • ITS Intelligent Transport System
  • ETSI developed ITS-G5 based on this technology. ITS-G5 is a higher layer technology for vehicle-to-vehicle communication, and the lower layer uses existing IEEE 802.11p technology.
  • NR New RAT
  • V2X systems In conventional V2X systems, only V2X systems are used depending on whether they are V2V or V2I.
  • the IEEE 802.11p-based DRRC interface or ITS-G5 interface is used for V2V
  • the 3GPP-based LTE-Uu interface is used for V2I.
  • This conventional V2X system has the following problems.
  • V2V communication is defined only as the level that the self-signed message attached to the CAM (Cooperative Awareness Message) and DENM (Decentralized Environmental Notification Message) are delivered to V2I and I2V.
  • the communication of these signed messages is preferably distinguished from the communication of a service application that sends and receives traffic information related to the actual safety.
  • an embodiment of the present invention includes a mobile ITS including a hybrid vehicle to everything (V2X) control system capable of simultaneously supporting a first interface according to a first communication method and a second interface according to a second communication method.
  • V2X vehicle to everything
  • Intelligent Transport System Provides a method of operating a station.
  • a method of operating a mobile ITS station transmits a transmission signal of the mobile ITS station through a first interface in a first traffic state, depending on a traffic congestion state and an emergency situation.
  • the second traffic state may be classified into a second traffic state, and in the second traffic state, a security credential message (SCM) of the transmission signals of the mobile ITS station may be transmitted through the second interface, and the transmission signal of the mobile ITS station may be transmitted. And transmitting a signal other than an SCM through the first interface.
  • SCM security credential message
  • the SCM is a signal related to issuance, cancellation, or reactivation of one or more of an EC (Enrolment Certificate) and an AT (Authorization Ticket).
  • the signal excluding the SCM of the transmission signal of the mobile ITS station includes a vehicle-to-vehicle (V2V) signal.
  • V2V vehicle-to-vehicle
  • the second interface according to the second communication scheme is an interface between the mobile ITS station and a network node
  • the hybrid V2X control system is the mobile ITS station according to the second communication scheme.
  • a third interface which is an interface between and the other mobile ITS.
  • the method may further include dividing the vehicle into a third traffic state separated from the first traffic state and the second traffic state according to traffic congestion and an emergency situation.
  • the V2V signal is divided and transmitted to the first interface and the third interface according to the quality of service (QoS) of the V2X signal, and the SCM signal of the transmission signals is transmitted to the second interface. Including sending through.
  • QoS quality of service
  • the mobile ITS station further includes previously transmitting to the network node a first message including an SCM signal associated with a specific expected point in consideration of a mobile anticipated path.
  • the first message includes location information of the specific expected point, time information that the mobile ITS station is expected to reach the specific expected point, and AT.
  • the mobile ITS station further includes receiving a second message from the network node, wherein the second message is generated in consideration of a first message of a plurality of mobile ITS stations. It features.
  • the first communication method is an IEEE 802.11 based communication method
  • the second communication method is characterized in that the 3GPP based communication method.
  • the first interface is an ITS-G5 interface
  • the second interface is a 3GPP-based Uu interface
  • the third interface is a 3GPP-based PC5 interface.
  • V2X Vehicle to Everything
  • SCM Security Credential message
  • the V2V signal of the mobile ITS station is processed separately from the ITS-G5 interface and the LTE-PC5 interface according to QoS (Quality of Service) such as delay time and signal priority. It is possible to do
  • QoS Quality of Service
  • the coverage that enables V2V communication can be widened by variably applying the ITS-G5 interface and the LTE-Uu interface according to the presence of infrastructure in a specific region.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a V2X system structure based on a DSRC interface.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a V2X system structure based on the ITS-G5 interface.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a V2X system based on 3GPP LTE-A.
  • FIG. 4 is a view for explaining in more detail the message associated with the V2V signal of the transmission signal of the mobile ITS station according to an embodiment of the present invention.
  • SCM security credential message
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a concentration of a transmission signal of a mobile ITS station in a network node in a method of operating a mobile ITS station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a hybrid V2X control system proposed by the present invention, and an operation flow of the V2X application message and the SCM according to the present invention.
  • FIGS. 9 to 10 are diagrams for explaining message-by-message and context-specific communication for providing a hybrid V2X (Vehicle to Everything) control system according to an embodiment of the present invention.
  • V2X Vehicle to Everything
  • 11 to 12 are diagrams for describing a method of mitigating message processing burden of a network node through a hybrid vehicle to everything (V2X) control system according to another embodiment of the present invention.
  • V2X vehicle to everything
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a V2X system structure based on a DSRC interface.
  • the Dedicated Short Range Communications (DSRC) interface consists of a set of standard protocols.
  • the DSRC interface is a standard of a lower layer, a physical layer and a MAC layer, and uses IEEE 802.11p based on WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment).
  • WAVE Wireless Access for Vehicular Environment
  • IEEE1609.4 standard is used as a MAC layer extension for channel switching.
  • V2V communication on the DSRC interface is based on the exchange of safety messages and certificate exchange messages.
  • An embodiment of the present invention proposes an effective hybrid V2X communication by distinguishing a V2V signal from a Security Credential message (SCM).
  • SCM Security Credential message
  • safety messages in the DSRC interface are used to support the safety application (SAE J2735, see FIG. 1), and certificate exchange messages are used to ensure that the source of safety messages is reliable.
  • Safety messages are sent in a standardized format so that all other vehicles in the network can read the safety messages.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a V2X system structure based on the ITS-G5 interface.
  • ITS-G5 was developed by ETSI based on IEEE802.11p and 1609.x for C-ITS. ITS-G5 is a higher layer technology for vehicle-to-vehicle communication, and the existing IEEE 802.11p technology is used as it is in the lower layer.
  • the access layer of the ITS-G5 uses various access technologies that support the PHY layer and the MAC layer, such as ITS-G5 and 802.11.
  • the security layer of ITS-G5 provides services such as firewall, intrusion and response, authentication and profile management.
  • the management layer of ITS-G5 defines the Management Information Base (MIB) for data sets and variables.
  • MIB Management Information Base
  • Existing network / transport protocols such as IPV6, TCP and UDP can support ITS related protocols.
  • the protocol of the ITS-G5 interface enables inter-vehicle communication without the use of a centralized infrastructure.
  • GeoNetworking protocol one of the protocols of the ITS-G5 interface, can route packets according to the geographic location of each vehicle. Geo-Unicast and Geo-Broadcast services are supported in the GeoNetworking protocol.
  • Basic transport protocol (BTP) is a lightweight protocol that can provide transport services without end-to-end connectivity. The BTP serves as a bridge for transferring control information between the ITS facility layer and the GeoNetworking protocol.
  • the CAM at the facilities layer of the ITS-G5 interface provides information about surrounding vehicles or network nodes (eg roadside devices), and DENM provides information about surrounding hazards.
  • each mobile ITS station should support Local Dynamic Map (LDM), which provides both static and dynamic information based on the data model.
  • LDM Local Dynamic Map
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a V2X system based on 3GPP LTE-A.
  • the same system may be applied even when using the NR-based interface.
  • the 3GPP-based cellular system defines the interface between the user equipment (UE) and the E-UTRAN through the eNB / gNB as a Uu interface, uplinks the link from the UE to the E-UTRAN, and downlinks the link from the E-UTRAM to the UE. It is prescribed by link.
  • the 3GPP-based cellular system defines a link between UEs as a PC5 interface as shown in FIG. 3 and defines it as a sidelink in a lower layer.
  • an eNB / gNB of an E-UTRAN may operate as an RSU or a specific UE may operate as an RSU.
  • One embodiment of the present invention is a mobile intelligent transport system (ITS) station including a hybrid vehicle to everything (V2X) control system capable of simultaneously supporting a first interface according to a first communication method and a second interface according to a second communication method.
  • V2X vehicle to everything
  • a method of operating a mobile ITS station transmits a transmission signal of the mobile ITS station in a first traffic state through the first interface, depending on traffic congestion and an emergency situation.
  • the second traffic state is classified into a second traffic state, and the second traffic state transmits a security credential message (SCM) of the transmission signals of the mobile ITS station through the second interface, and among the transmission signals of the mobile ITS station. And transmitting the signal excluding the SCM through the first interface.
  • SCM security credential message
  • the second interface according to the second communication method is an interface between the mobile ITS station and a network node
  • the hybrid V2X control system is an interface between the mobile ITS station and another mobile ITS according to the second communication method. It further comprises a third interface.
  • the network node refers to respective network entities in the IEEE 802.11p based DSRC interface, the 3GPP based LTE-Uu interface, and the LTE-PC5 interface.
  • the RSU of the DSRC interface is used as an example. Listen and explain.
  • the first communication method may be an IEEE 802.11 based communication method
  • the second communication method may mean a 3GPP based communication method.
  • the first interface may mean an ITS-G5 interface or a DSRC interface
  • the second interface may mean a 3GPP-based Uu interface
  • the third interface may mean a 3GPP-based PC5 interface.
  • FIG. 4 is a view for explaining in more detail the message associated with the V2V signal of the transmission signal of the mobile ITS station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating that mobile ITS stations transmit and receive a V2V signal through an ITS-G5 interface or a DSRC interface.
  • the mobile ITS station At the first interface (eg, the ITS-G5 interface), the mobile ITS station generates CAM and DENM.
  • the mobile ITS station may generate a CAM that includes information about its presence, location and basic status for communication, and provide it to neighboring mobile ITS stations within a single hop distance.
  • the DENM may include information about road hazards, unusual traffic conditions and their types and locations.
  • the generated CAM and DENM can be used for V2V communication between mobile ITS stations.
  • CAM and DENM in the ITS-G5 interface may be defined based on ETSI EN 302 637-2 and ETSI EN 302 637-3.
  • safety messages defined in SAE J2735 may be used as a concept corresponding to CAM and DENM of the ITS-G5 interface.
  • 5 to 6 are views for explaining in more detail the SCM of the transmission signal of the mobile ITS station according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission signal of the mobile ITS station includes not only the V2V signal described in FIG. 4 but also other kinds of messages, for example, SCM.
  • SCM is a message for authentication of messages sent and received over a communication interface between mobile ITS stations or between a mobile ITS station and a network node.
  • a public key infrastructure may be understood as an entity managing a certificate associated with an SCM.
  • SCM refers to a signal associated with issuance, cancellation, or reactivation of one or more of an Enrollment Certificate (EC) and an Authorization Ticket (AT).
  • EC Enrollment Certificate
  • AT Authorization Ticket
  • PC Pseudonym certificate
  • An Enrollment Certificate is like a passport of mobile ITS stations and network nodes, and is a certificate for authenticating end-entities such as mobile ITS stations and network nodes.
  • the EC corresponds to a long-term certificate, and an institution such as Enrollment Authorities (EA) can issue the EC to end-entities such as mobile ITS stations and network nodes.
  • EA Enrollment Authority
  • the EC is used only for communication with the Security Credential Management System (SCMS) and is not recommended for communication with other end-entities.
  • SCMS Security Credential Management System
  • An Authorization Ticket is used to authorize messages sent and received between mobile ITS stations.
  • a message transmitted and received between mobile ITS stations may be CAM or DENM included in the above-described V2V signal.
  • PC Pseudonym certificate
  • BSM Basic Safety Message
  • misbehavior reporting does not have an encryption key.
  • one mobile ITS station has a plurality of valid PCs. As such, the PC can be changed as needed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a V2V scenario related to security of an ITS-G5 interface or a DSRC interface according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission signal of the mobile ITS station is composed of a vehicle-to-vehicle (V2V) signal and a security credential message (SCM).
  • V2V vehicle-to-vehicle
  • SCM security credential message
  • FIG. 6 an SCM and SCMS trust model structure, which is a message for authenticating a message related to a V2V signal, will be described.
  • SCM refers to a signal related to issuance, revocation, or reactivation of one or more of EC and AT.
  • EC is issued by Enrollment Authorities (EA) and AT is issued by an Authorization Authority (AA).
  • EA Enrollment Authority
  • AA Authorization Authority
  • a misbehavior of a mobile ITS station or network node can cause a fatal accident, a list of certificates that are no longer trusted, that is, a Certificate Revocation List (CRL) of the mobile ITS station or network node, Can be created and distributed.
  • CTL Certificate Revocation List
  • the Policy Authority specifies the Trust List Manager (TLM), approves the Root Credential Authority (RCA) operation, and the TLM can confirm the RCAs to be trusted.
  • TLM issues an European Certificate Trust List (ECTL), which can provide a list of approved RCAs.
  • approved RCAs can issue certificates to Enrollment Authority (EA) and Authorization Authority (AA).
  • EA Enrollment Authority
  • AA Authorization Authority
  • the EA may deliver an Enrollment Certificate (EC) to the End-Entity (EE) or Mobile ITS station.
  • AA may issue an Authorization Ticket (AT) to EE or mobile ITS stations trusted by the EA.
  • one mobile ITS station can trust another mobile ITS station because ATs were issued by AA, which AA was certified by RCA, and RCA was This is because it is certified by the PA.
  • FIG. 7 is a view illustrating a congestion situation in which a transmission signal of a mobile ITS station is concentrated in a network node in a method of operating a mobile ITS station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 to FIG. 6 the operation method of the mobile ITS station using the first interface has been described using two mobile ITS stations as an example. Meanwhile, as shown in FIG. 7, it may be assumed that a message (eg, CAM or DENM) and SCM related to V2V signals from a plurality of mobile ITS stations are concentrated in a network node.
  • a message eg, CAM or DENM
  • SCM related to V2V signals from a plurality of mobile ITS stations are concentrated in a network node.
  • V2V signals and SCMs are concentrated to network nodes from multiple mobile ITS stations, there may be a problem that the network nodes do not adequately provide services to the mobile ITS stations. Accordingly, hereinafter, a method in which a mobile ITS station processes a V2V signal and an SCM signal using separate communication interfaces will be described.
  • V2X vehicle to everything
  • An embodiment of the present invention includes a mobile Intelligent ITS (Hybrid ITS) including a hybrid V2X control system 800 capable of simultaneously supporting a first interface 810 according to a first communication method and a second interface 820 according to a second communication method.
  • Hybrid ITS Mobile Intelligent ITS
  • a method of operating a mobile ITS station transmits a transmission signal of the mobile ITS station in a first traffic state through the first interface 810, depending on traffic congestion and emergency conditions.
  • the second traffic state divided into a second traffic state separated from a first traffic state, the second traffic state transmits a security credential message (SCM) of the transmission signals of the mobile ITS station through the second interface 820, and moves Transmitting a signal other than the SCM among the transmission signals of the ITS station through the first interface 810.
  • SCM security credential message
  • the second interface 820 according to the second communication method is an interface between the mobile ITS station and the network node, and the hybrid V2X control system 800 is between the mobile ITS station and the other mobile ITS according to the second communication method. It may further include a third interface that is an interface of.
  • the first communication method may be an IEEE 802.11 based communication method
  • the second communication method may mean a 3GPP based communication method
  • the first interface 810 may include the DSRC interface described with reference to FIG. 1 or the ITS-G5 interface described with reference to FIG. 2.
  • the second interface 820 may include the 3GPP based Uu interface described with reference to FIG. 3, and the third interface may include the 3GPP based PC5 interface.
  • V2X vehicle to everything
  • both the V2V signal and the SCM may be transmitted through the first interface 1001.
  • both the V2V signal and the SCM may be transmitted through an IEEE 802.11 based ITS-G5 interface or a DSRC interface.
  • the mobile ITS station transmits the SCM through the second interface 1002.
  • Signals other than the SCM are transmitted through the first interface 1001.
  • the second interface 1002 corresponds to the 3GPP based LTE-Uu interface.
  • the SCM is processed through a separate communication interface to alleviate the message processing burden of the network node.
  • a third traffic state 1030 corresponding to a serious emergency (eg, a traffic accident) or a high congestion degree maintained for a predetermined time or more may be defined.
  • the mobile ITS station splits and transmits the V2V signal among the transmission signals of the mobile ITS station to the first interface 1001 and the third interface 1003 according to the quality of service (QoS) of the V2X signal. do.
  • the third interface 1003 corresponds to the 3GPP based LTE-PC5 interface.
  • the SCM is transmitted through the second interface 1002 as in the second traffic state 1020.
  • 11 to 12 are diagrams for describing a method of mitigating message processing burden of a network node through a hybrid vehicle to everything (V2X) control system according to another embodiment of the present invention.
  • V2X vehicle to everything
  • the present invention allows mobile ITS stations to send in advance a first message to the network node that includes an SCM signal associated with a particular expected point, taking into account the expected movement path, and to predict the movement of other mobile ITS stations from the network node.
  • a method of operating a mobile ITS station for receiving a second message regarding a path in advance is proposed.
  • a first mobile ITS station including OBU # 1, a second mobile ITS station including OBU # 2, and a third mobile ITS station including OBU # 3 may have a predetermined time (eg, about 5 minutes) is expected to reach near RSU 4.
  • the mobile ITS station transmits to the network node a first message including an SCM signal related to a specific expected point in advance in consideration of a mobile anticipated path.
  • the first to third mobile ITS stations send first messages to RSU 1 to RSU 3, respectively.
  • the first message includes location information of the specific expected point, time information that the mobile ITS station is expected to reach the specific expected point, and AT.
  • the first message corresponds to an Adaptive Certificate Pre-Distribution (ACPD) message, and information (location information) of RSU 4 to be reached by the mobile ITS station and mobile ITS station to reach RSU 4.
  • ACPD Adaptive Certificate Pre-Distribution
  • the mobile ITS station further includes receiving a second message from the network node.
  • the second message is generated in consideration of a first message of a plurality of mobile ITS stations.
  • the RSUs 1 to RSU 3 forward the first messages received from the first to third mobile ITS stations, respectively, to the RSU 4. Furthermore, RSU 4 generates a second message using the received first message.
  • the second message consists of groups of authenticated ATs including the effective time of the AT. Finally, when the valid time of the AT arrives, RSU 4 broadcasts a second message and the mobile ITS station receives the second message.
  • a hybrid V2X (Vehicle to Everything) control system that distinguishes SCM and V2V signals among mobile ITS station transmission signals and processes them through a separate communication interface can reduce the latency of actual V2V safety. In case of congestion, hybrid communication is more flexible.
  • a V2V signal of a mobile ITS station may be separately processed into an ITS-G5 interface and an LTE-PC5 interface according to QoS (Quality of Service) such as delay time and signal priority. Do.
  • QoS Quality of Service
  • the coverage that enables V2V communication can be widened by variably applying the ITS-G5 interface and the LTE-Uu interface according to the presence of infrastructure in a specific region.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), 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.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

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Abstract

제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법을 제안한다. 상기 이동 ITS 스테이션은 제1 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하되, 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태와 구분되는 제2 교통 상태로 구분하여, 상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하고, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하는 것을 제안한다.

Description

이동 ITS 스테이션 및 상기 이동 ITS 스테이션의 동작 방법
본 문서는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법에 대한 것이다.
차량은 전통적으로 사용자의 이동 수단으로 기능하지만, 사용자의 편의를 위해 각종 센서와 전자 장치 등을 구비하여 사용자의 운전 편의를 제공하고 있다. 특히 사용자의 운전 편의를 위한 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System) 및 더 나아가 자율주행차량(Autonomous Vehicle)에 대한 개발이 활발하게 이루어 지고 있다.
상술한 ADAS 및 자율주행차량에 대한 기술은 초기 센싱 기반 기술에서부터 시작되어, 더 나아가 V2X (Vehicle-to-Everything) 통신 기반으로 그 서비스 범위를 넓혀 나아가고 있다.
V2X는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), V2I(Vehicle-to-Infrastructure), V2P(Vehicle-to-Pedestrian) 등을 포함하는 기술로서 IEEE 및 3GPP에서 아래와 같이 표준화 과정을 통해 발전되고 있다.
먼저, IEEE에서는 2010년 WAVE (Wireless Access for the Vehicular Environment)를 개발하였으며, 이는 IEEE 802.11p의 형태로 차량통신을 위한 물리계층과 MAC계층에 대한 기술 규정과, IEEE 1609의 형태로 보안, 네트워크 관리 등을 기술하는 것을 포함하는 개념이다. 한편, 이러한 기술에 기반하여 최근 DSRC (Dedicated Short-Range Communication) 기술은 도로 안전과 관련된 ITS (Intelligent Transport System)에 대한 어플리케이션 기술이다. 최근 ETSI는 이러한 기술에 기반하여 ITS-G5를 개발하였으며, ITS-G5는 차량간 통신을 위한 상위계층 기술로 하위계층은 기존 IEEE 802.11p 기술을 그대로 이용하고 있다.
한편, 차량 통신을 위해 3GPP에서는 기 규정된 Sidelink에 대한 기술을 확장하여, LTE Release 14에서는 V2X를 위한 모드로서 모드 3/4를 규정하였다. 아울러, 5세대 통신인 NR (New RAT)에서는 eV2X라는 이름으로 차량간 통신을 위한 기술에 대해 연구하고 있다.
종래 V2X 시스템에서는, V2V 또는 V2I 여부에 따라 어떠한 V2X 시스템이 사용되는 지에 대해서만 논의되어 왔다. 예를 들면, V2V에는 IEEE 802.11p 기반의 DRRC 인터페이스 또는 ITS-G5 인터페이스가 사용되고, V2I에는 3GPP 기반의 LTE-Uu 인터페이스가 사용된다. 이러한 종래 V2X 시스템은 다음과 같은 문제점을 갖는다.
첫 째, V2X, V2I, 및 I2V의 use case에서, 서로의 메시지 인증을 위해 필요한 추가적인 메시지들의 통신에 대한 구분되는 명칭이 고려되고 있지 않다. 다만, V2V 통신에서 CAM (Cooperative Awareness Message), DENM (Decentralized Environmental Notification Message) 에 붙는 자기 자신의 사인된(signed) 메시지가 V2I, I2V로 전달된다는 수준으로만 정의되어 있을 뿐이다. 이러한 사인된(signed) 메시지들의 통신은 실제 안전(safety)과 관련된 교통 정보를 주고 받는 서비스 애플리케이션 (application)의 통신과 구별 되는 것이 바람직하다.
둘 째, V2V Message Communication에 이용되는 메시지라 하더라도, 얼마나 자주 보내야 하는 지 등은 해당 메시지의 중요도 또는 우선순위에 따라 달라지며, 그러한 중요도 또는 우선순위에 대한 값은 사전에 정의될 수 있다. 그러나, 종래 V2X 시스템에는 이러한 정보들을 가지고 어떻게 Hybrid Communication에서 효과적으로 통신 인터페이스를 선택할지에 대한 솔루션이 없다.
셋 째, 여러 개의 통신 모듈에서 송수신 되는 모든 메시지들을 효과적으로 관리하고, 분석하기 위한 Hybrid Message Control System이 존재하지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예는 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법은 제1 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하되, 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태와 구분되는 제2 교통 상태로 구분하여, 상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하고, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 SCM은 EC (Enrolment Certificate) 및 AT (Authorization Ticket) 중 하나 이상의 발행, 취소, 또는 재활성화와 관련된 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호는 V2V (Vehicle-to-Vehicle) 신호를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 제2 인터페이스는 상기 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이의 인터페이스이며, 상기 하이브리드 V2X 제어 시스템은 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 이동 ITS 스테이션과 다른 이동 ITS 사이의 인터페이스인 제3 인터페이스를 추가적으로 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태 및 상기 제2 교통 상태와 구분되는 제3 교통 상태로 구분하는 것을 추가적으로 포함하며, 상기 제3 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 V2V 신호를 상기 V2X 신호의 QoS(Quality of Service)에 따라 상기 제1 인터페이스 및 상기 제3 인터페이스로 분할 전송하고, 상기 전송 신호 중 상기 SCM 신호를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 이동 ITS 스테이션은 이동예상 경로를 고려하여 특정 예상 지점과 관련된 SCM 신호를 포함하는 제1 메시지를 네트워크 노드에 미리 전송하는 것을 추가적으로 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 메시지는, 상기 특정 예상 지점의 위치 정보, 상기 이동 ITS 스테이션이 상기 특정 예상 지점에 도달할 것으로 예측되는 시간 정보 및 AT를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 이동 ITS 스테이션은 상기 네트워크 노드로부터 제2 메시지를 수신하는 것을 추가적으로 포함하며, 상기 제2 메시지는, 복수의 이동 ITS 스테이션들의 제1 메시지를 고려되어 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 통신 방식은 IEEE 802.11 기반 통신 방식이며, 상기 제2 통신 방식은 3GPP 기반 통신 방식인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 인터페이스는 ITS - G5 인터페이스, 상기 제2 인터페이스는 3GPP 기반 Uu 인터페이스, 그리고 상기 제3 인터페이스는 3GPP 기반 PC5 인터페이스인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서는 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM(Security Credential message)과 V2V 신호를 구별하여 별도의 통신 인터페이스를 통해 처리하는 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 제안한다. 이를 통해, 실제 V2V Safety에 대한 지연(latency)을 줄일 수 있으며, 혼잡 상황 발생 시 Hybrid 통신을 통한 보다 유연한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에서는 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 V2V 신호에 대해서도 지연 시간, 신호 우선순위와 같은 QoS(Quality of Service)에 따라 ITS-G5 인터페이스와 LTE-PC5 인터페이스 등으로 분리하여 처리하는 것이 가능하다. 또한, SCM의 경우에도 특정 지역에 인프라 (Infrastructure)의 유무에 따라 ITS-G5 인터페이스와 LTE-Uu 인터페이스가 가변적으로 적용됨으로써 V2V 통신이 가능한 커버리지 (Coverage)가 넓어질 수 있다.
도 1은 DSRC 인터페이스 기반의 V2X 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 ITS-G5 인터페이스 기반의 V2X 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 3GPP LTE-A 기반의 V2X 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 V2V 신호와 관련된 메시지를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법에 있어서, 네트워크 노드에 이동 ITS 스테이션의 전송 신호가 집중되는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템과 그에 따른 V2X Application Message와 SCM의 동작 플로우를 나타낸다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 제공하기 위한 메시지 별, 상황 별 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 통해 네트워크 노드의 메시지 처리 부담을 완화시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 1은 DSRC 인터페이스 기반의 V2X 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, DSRC (Dedicated Short Range Communications) 인터페이스는 표준 프로토콜의 세트로 구성됨을 알 수 있다. DSRC 인터페이스는 하위 계층인 물리 계층(Physical layer) 및 MAC 계층(MAC layer)의 표준으로서, WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment) 기반의 IEEE802.11p를 이용한다. 또한, IEEE1609.4 표준이 채널 스위칭을 위한 MAC 계층 확장(MAC layer extension)으로 이용된다.
DSRC 인터페이스에서 V2V 통신은 safety messages 및 certificate exchange messages의 교환을 기초로 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 V2V 신호와 SCM (Security Credential message)을 구별하여 효과적 hybrid V2X 통신을 제안한다. 본 실시예에서 제안하는 hybrid V2X 통신을 이용하면, V2V safety에 대한 지연(latency)을 줄일 수 있으며, 혼잡 상황 발생 시 보다 유연한 대처가 가능하다.
한편, DSRC 인터페이스에서 safety messages는 Safety application (SAE J2735, 도 1 참조)를 지원하는 데 이용되고, certificate exchange messages는 safety messages의 출처가 신뢰할 수 있는 것임을 인증(ensure)하는 데 이용된다. safety messages는 표준화된 포맷으로 전송되므로 네트워크에 속해있는 다른 모든 차량들은 safety messages를 읽을 수 있다.
도 2는 ITS-G5 인터페이스 기반의 V2X 시스템 구조를 나타낸 도면이다.
ITS-G5는 C-ITS를 위해 IEEE802.11p 및 1609.x 기반으로 ETSI에 의해 개발되었다. ITS-G5는 차량간 통신을 위한 상위계층 기술로서, 하위계층에는 기존 IEEE 802.11p 기술이 그대로 이용되고 있다.
도 2를 참조하면, ITS-G5의 엑세스 레이어는 ITS-G5, 802.11 등과 같이 PHY 계층 및 MAC 계층을 지원하는 여러 엑세스 기술을 이용한다. ITS-G5의 시큐리티 레이어는 방화벽, 침입 및 대응, 인증 및 프로파일 관리 등의 서비스를 제공한다. ITS-G5의 매니지먼트 레이어는 데이터 세트 및 변수에 대한 Management Information Base (MIB)를 정의한다. IPV6, TCP 및 UDP와 같은 기존의 네트워크/전송 프로토콜이 ITS 관련 프로토콜을 지원할 수 있다.
ITS-G5 인터페이스의 프로토콜을 사용하면 중앙 집중식 인프라를 사용하지 않고도 차량간 통신을 수행 할 수 있다. ITS-G5 인터페이스의 프로토콜의 하나인 GeoNetworking 프로토콜은 각 차량의 지리적 위치에 따라 패킷을 라우팅할 수 있다. Geo-Unicast 및 Geo-Broadcast 서비스가 상기 GeoNetworking 프로토콜에서 지원된다. 한편, 기본 전송 프로토콜 (BTP)은 엔드-투-엔드 연결 없이 전송 서비스를 제공할 수 있는 경량 프로토콜이다. 상기 BTP는 ITS 설비 계층 (facilities layer)과 GeoNetworking 프로토콜간에 제어 정보를 전달하는 브리지 역할을 한다.
ITS-G5 인터페이스의 설비 계층 (facilities layer)에서의 CAM은 주변의 차량 또는 네트워크 노드(예를 들면, 노변 장치)에 대한 정보를 제공하고, DENM은 주변의 위험에 대한 정보를 제공한다. 이 때, 각 이동 ITS 스테이션은 Local Dynamic Map (LDM)을 지원해야 하는데, 상기 LDM은 데이터 모델을 기반으로 정적 정보와 동적 정보를 모두 제공한다.
도 3은 3GPP LTE-A 기반의 V2X 시스템을 나타낸 도면이다.
다만, NR 기반 인터페이스를 이용하는 경우에도 동일한 시스템이 적용될 수 있다.
3GPP 기반 셀룰러 시스템은 UE (User Equipment)와 eNB/gNB을 통한 E-UTRAN 사이의 인터페이스를 Uu 인터페이스로 규정하고, UE로부터 E-UTRAN으로의 링크를 상향링크, E-UTRAM으로부터 UE로의 링크를 하향링크로 규정하고 있다. 또한, 3GPP 기반 셀룰러 시스템은 UE 사이의 링크를 도 3에 도시된 바와 같이 PC5 인터페이스로 규정하고, 이를 하위계층에서 Sidelink로 규정하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 경우에 따라 E-UTRAN의 eNB/gNB가 RSU로 동작할 수도, 특정 UE가 RSU로 동작할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법을 제안한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법은 제1 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하되, 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태와 구분되는 제2 교통 상태로 구분하여, 상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하고, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하는 것을 포함한다. 이와 관련하여 이하 도 7-10에서 구체적으로 설명하도록 한다.
한편, 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 제2 인터페이스는 상기 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이의 인터페이스이며, 상기 하이브리드 V2X 제어 시스템은 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 이동 ITS 스테이션과 다른 이동 ITS 사이의 인터페이스인 제3 인터페이스를 추가적으로 포함한다.
네트워크 노드란 IEEE 802.11p 기반의 DSRC 인터페이스, 3GPP 기반의 LTE-Uu 인터페이스, LTE-PC5 인터페이스에서 각각의 네트워크 엔티티들 (network entities)을 지칭하는 것이고, 본 명세서에서는 설명의 편의상 DSRC 인터페이스의 RSU를 예로 들어 설명하도록 한다.
한편, 상기 제1 통신 방식은 IEEE 802.11 기반 통신 방식이며, 상기 제2 통신 방식은 3GPP 기반 통신 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 제1 인터페이스는 ITS - G5 인터페이스 또는 DSRC 인터페이스, 상기 제2 인터페이스는 3GPP 기반 Uu 인터페이스, 그리고 상기 제3 인터페이스는 3GPP 기반 PC5 인터페이스를 의미할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 V2V 신호와 관련된 메시지를 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 4는 이동 ITS 스테이션들이 ITS-G5 인터페이스 또는 DSRC 인터페이스를 통해 V2V 신호를 송수신하는 것을 도시한 도면이다.
제1 인터페이스 (예를 들면, ITS-G5 인터페이스)에서, 이동 ITS 스테이션은 CAM 및 DENM 을 생성한다. 이동 ITS 스테이션은 자신의 존재, 위치 및 통신을 위한 기본적인 상태에 관한 정보를 포함하는 CAM 을 생성하고, 싱글 홉(single hop) 거리 내에서 이웃한 이동 ITS 스테이션들에게 제공할 수 있다. DENM 은 도로의 위험 요소, 비정상적인 교통 상황 및 그 종류와 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 생성된 CAM 및 DENM은 이동 ITS 스테이션간의 V2V 통신에 이용될 수 있다. 한편, ITS-G5 인터페이스에서 CAM 및 DENM은 ETSI EN 302 637-2, ETSI EN 302 637-3에 기초하여 정의될 수 있다. 한편, DSRC 인터페이스에서는 ITS-G5 인터페이스의 CAM 및 DENM에 대응하는 개념으로 SAE J2735에서 정의되는 safety messages가 이용될 수 있다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM 을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에서 이동 ITS 스테이션의 전송 신호는 도 4에서 설명한 V2V 신호뿐만 아니라 다른 종류의 메시지, 예를 들면 SCM 을 포함한다. SCM은 이동 ITS 스테이션들 사이 또는 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이에서 통신 인터페이스를 통해 송수신되는 메시지들의 인증을 위한 메시지이다.
도 5에서, PKI (Public Key Infrastructure)는 SCM과 관련된 인증서를 관리하는 엔티티(entity)로 이해될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, SCM은 EC (Enrolment Certificate) 및 AT (Authorization Ticket) 중 하나 이상의 발행, 취소, 또는 재활성화와 관련된 신호를 의미한다. 여기서는 SCM과 관련된 EC (Enrolment Certificate), AT (Authorization Ticket)및 PC (Pseudonym certificate)에 대해 설명하도록 한다.
EC(Enrolment Certificate)는 이동 ITS 스테이션 및 네트워크 노드의 패스포트(passport)와 같은 것으로, 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드와 같은 엔드-엔티티 (end-entities)를 인증하기 위한 인증서이다. EC는 long-term certificate에 해당하고, EA (Enrollment Authorities)와 같은 기관이 이동 ITS 스테이션 및 네트워크 노드와 같은 엔드-엔티티 (end-entities)에게 EC를 발행할 수 있다. EC는 SCMS (Security Credential Management System)와의 통신에만 사용되며 다른 엔드-엔티티 (end-entities)와의 통신에는 사용되지 않는 것이 바람직하다.
AT(Authorization Ticket)는 이동 ITS 스테이션들 사이에서 송수신되는 메시지를 인증(authorize)하기 위해 사용된다. 예를 들면, 이동 ITS 스테이션들 사이에서 송수신되는 메시지는 앞서 설명한 V2V 신호에 포함되는 CAM 또는 DENM일 수 있다.
PC(Pseudonym certificate)는 BSM (Basic Safety Message)의 인증과 misbehavior reporting 에 주로 사용되고, encryption key를 가지지 않는다. 프라이버시(Privacy)의 이유로, 하나의 이동 ITS 스테이션은 복수 개의 유효한 PC를 갖는다. 그에 따라, PC는 필요한 경우 바뀔 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ITS-G5 인터페이스 또는 DSRC 인터페이스의 security와 관련된 V2V 시나리오의 일 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 전송 신호는 V2V (Vehicle-to-Vehicle) 신호와 SCM (Security Credential Message)으로 구성된다. 도 6에서는 V2V 신호와 관련된 메시지의 인증을 위한 메시지인 SCM 과 SCMS 신뢰 모델 구조에 대하여 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이 SCM은 EC 및 AT 중 하나 이상의 발행(Issuance), 취소(Revocation), 또는 재활성화(Reactivation)와 관련된 신호를 의미한다. EC는 EA (Enrollment Authorities)가 발행하고, AT는 AA(Authorization Authority)가 발행한다. 이동 ITS 스테이션 또는 네트워크 노드의 오작동(misbehavior)은 치명적인 사고를 야기할 수 있기 때문에, 이동 ITS 스테이션 또는 네트워크 노드의 더 이상 신뢰할 수 없는 인증서(certificate) 리스트, 즉 CRL (Certificate Revocation List)이 관련 기관에 의해 작성 및 배포될 수 있다.
ITS-G5 인터페이스의 SCMS 신뢰 모델 구조에서, PA(Policy Authority)는 TLM(Trust List Manager)를 지정하고, RCA(Root Credential Authority) 동작을 승인하며, TLM은 RCA들을 신뢰할 수 있도록 컨펌할 수 있다. 한편, TLM은 ECTL(European Certificate Trust List)을 발행하는데, ECTL은 승인된 RCA들의 리스트를 제공할 수 있다. 다음으로, 승인된 RCA들은 EA(Enrollment Authority)와 AA(Authorization Authority)에게 인증서를 발행할 수 있다. 다음으로, EA는 EE(End-Entity) 혹은 이동 ITS 스테이션에게 EC(Enrollment Certificate)를 전달할 수 있다. AA는 EA로부터 신뢰받은 EE 혹은 이동 ITS 스테이션들에게 AT(Authorization Ticket)를 발행할 수 있다.
앞서 설명한 SCMS 신뢰 모델 구조를 통해, 하나의 이동 ITS 스테이션은 다른 이동 ITS 스테이션을 신뢰할 수 있는데, 그 이유는 AT들이 AA에 의해 발급되었고, 해당 AA는 RCA에 의해 신뢰성을 인증 받았으며, RCA는 TLM과 PA에 의해 인증 받았기 때문이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법에 있어서, 혼잡 상황이 발생하여 네트워크 노드에 이동 ITS 스테이션의 전송 신호가 집중되는 것을 나타낸 도면이다.
앞서 도 4 내지 도 6에서는 두 개의 이동 ITS 스테이션을 예로 들어 제1 인터페이스를 이용하는 이동 ITS 스테이션의 동작방법에 대하여 설명하였다. 한편, 도 7과 같이 다수의 이동 ITS 스테이션으로부터 V2V 신호와 관련된 메시지(예를 들면, CAM 또는 DENM) 및 SCM이 네트워크 노드로 집중되는 상황을 가정할 수 있다.
다수의 이동 ITS 스테이션으로부터 V2V 신호 및 SCM이 네트워크 노드로 집중되는 경우, 네트워크 노드가 이동 ITS 스테이션에 서비스를 적절하게 제공하지 못하는 문제가 있을 수 있다. 그에 따라, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션이 V2V 신호와 SCM 신호를 각각 별도의 통신 인터페이스로 처리하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8 내지 도 10을 통해 SCM을 포함한 V2X Application Service, Support Service(예를 들면, SAM, SRM)를 제공하고, SCM burden을 감소시키기 위한 방법을 제안한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템과 그에 따른 V2X Application Message와 SCM의 동작 플로우를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예는 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 (810) 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스 (820)를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X 제어 시스템 (800)을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법은 제1 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스 (810)를 통해 전송하되, 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태와 구분되는 제2 교통 상태로 구분하여, 상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)를 상기 제2 인터페이스 (820)를 통해 전송하고, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스 (810)를 통해 전송하는 것을 포함한다.
한편, 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스 (820)는 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이의 인터페이스이며, 하이브리드 V2X 제어 시스템 (800)은 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 이동 ITS 스테이션과 다른 이동 ITS 사이의 인터페이스인 제3 인터페이스를 추가적으로 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 통신 방식은 IEEE 802.11 기반 통신 방식이며, 상기 제2 통신 방식은 3GPP 기반 통신 방식을 의미할 수 있다. 또한, 상기 제1 인터페이스 (810)는 도 1에서 설명한 DSRC 인터페이스 또는 도 2에서 설명한 ITS - G5 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 제2 인터페이스 (820)는 도 3에서 설명한 3GPP 기반 Uu 인터페이스를 포함할 수 있고, 상기 제3 인터페이스는 3GPP 기반 PC5 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 제공하기 위한 메시지 별, 상황 별 통신을 나타낸다.
도 9 내지 도 10을 참조하면, 제1 교통 상태 (1010)에서는 V2V 신호 및 SCM은 모두 제1 인터페이스 (1001)를 통해 전송될 수 있다. 예를 들면, 교통 혼잡도가 낮거나 긴급 상황이 발생하지 않은 경우에는 V2V 신호 및 SCM은 모두 IEEE 802.11 기반의 ITS-G5 인터페이스 또는 DSRC 인터페이스를 통해 전송될 수 있다.
한편, 도 10의 가운데에 도시된 바와 같이 교통 혼잡도가 높아지거나 긴급상황이 발생한 경우에 해당하는 제2 교통 상태 (1020)에서는, 이동 ITS 스테이션은 SCM을 제2 인터페이스 (1002)를 통해 전송하고, 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스(1001)를 통해 전송한다. 제2 인터페이스 (1002)는 3GPP 기반의 LTE-Uu 인터페이스에 대응한다. 제2 교통 상태 (1020)에서는 네트워크 노드에 메시지가 집중되기 때문에, 네트워크 노드의 메시지 처리 부담을 완화시키기 위해 SCM을 별도의 통신 인터페이스를 통해 처리하는 것이다.
한편, 도 10의 우측에 도시된 바와 같이 심각한 긴급상황 (예를 들면, 교통 사고 발생)이 발생하거나 소정 시간 이상 높은 혼잡도가 유지되는 것에 해당하는 제3 교통 상태 (1030)가 추가적으로 정의될 수 있다. 이동 ITS 스테이션은 제3 교통 상태 (1030)에서, 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 V2V 신호를 V2X 신호의 QoS(Quality of Service)에 따라 제1 인터페이스 (1001)및 제3 인터페이스 (1003)로 분할 전송한다. 제3 인터페이스 (1003)는 3GPP 기반의 LTE-PC5 인터페이스에 대응한다. 한편, 제3 교통 상태 (1030)에서, SCM은 제2 교통 상태 (1020)에서와 마찬가지로 제2 인터페이스 (1002)를 통해 전송된다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 통해 네트워크 노드의 메시지 처리 부담을 완화시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법을 설명하기에 앞서 도 11을 통해 두 가지 전제 조건을 설명한다. 첫 째, 모든 이동 ITS 스테이션들은 자신의 목적지 및 예상 경로를 알고 있음을 전제한다. 둘 째, 모든 이동 ITS 스테이션들은 자신의 EC 및 AT를 갖는다.
두 가지 전제 조건 하에, 본 발명은 이동 ITS 스테이션들이 이동예상 경로를 고려하여 특정 예상 지점과 관련된 SCM 신호를 포함하는 제1 메시지를 네트워크 노드에 미리 전송하고, 네트워크 노드로부터 다른 이동 ITS 스테이션들의 이동예상 경로에 관한 제2 메시지를 미리 수신하는 이동 ITS 스테이션의 동작 방법을 제안한다.
도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션의 동작 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 12를 참조하면, OBU #1을 포함하는 제1 이동 ITS 스테이션, OBU #2를 포함하는 제2 이동 ITS 스테이션 및 OBU #3을 포함하는 제3 이동 ITS 스테이션은 소정 시간(예를 들면, 약 5분) 후에 RSU 4 근처에 도달할 것이 예측된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 ITS 스테이션은 이동예상 경로를 고려하여 특정 예상 지점과 관련된 SCM 신호를 포함하는 제1 메시지를 네트워크 노드에 미리 전송한다. 예를 들면, 제1 이동 ITS 스테이션 내지 제3 이동 ITS 스테이션은 각각 RSU 1 내지 RSU 3에 제1 메시지를 전송한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 메시지는 상기 특정 예상 지점의 위치 정보, 상기 이동 ITS 스테이션이 상기 특정 예상 지점에 도달할 것으로 예측되는 시간 정보 및 AT를 포함한다. 예를 들면, 도 12에서 상기 제1 메시지는 ACPD (Adaptive Certificate Pre-Distribution) 메시지에 대응하고, 이동 ITS 스테이션이 도달할 RSU 4의 정보(위치 정보) 및 이동 ITS 스테이션이 RSU 4에 도달할 것으로 예측되는 시간 정보를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 이동 ITS 스테이션은 상기 네트워크 노드로부터 제2 메시지를 수신하는 것을 추가적으로 포함한다. 상기 제2 메시지는 복수의 이동 ITS 스테이션들의 제1 메시지를 고려되어 생성되는 것을 특징으로 한다.
예를 들면, 도 12에서 RSU 1 내지 RSU 3은 제1 이동 ITS 스테이션 내지 제3 이동 ITS 스테이션으로부터 각각 수신한 제1 메시지를 RSU 4로 전달한다. 나아가, RSU 4는 수신한 제1 메시지를 이용하여 제2 메시지를 생성한다. 제2 메시지는 AT의 유효 시간(effective time)을 포함하는 인증된 AT의 그룹들로 구성된다. 마지막으로, AT의 유효 시간이 도래하면, RSU 4는 제2 메시지를 브로드캐스트 하고, 이동 ITS 스테이션은 제2 메시지를 수신한다.
본 발명을 통하여 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM과 V2V 신호를 구별하여 별도의 통신 인터페이스를 통해 처리하는 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 제안함으로써 실제 V2V Safety에 대한 지연(latency)을 줄일 수 있으며, 혼잡 상황 발생 시 Hybrid 통신을 통한 보다 유연한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명을 통하여 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 V2V 신호에 대해서도 지연 시간, 신호 우선순위와 같은 QoS(Quality of Service)에 따라 ITS-G5 인터페이스와 LTE-PC5 인터페이스 등으로 분리하여 처리하는 것이 가능하다. 또한, SCM의 경우에도 특정 지역에 인프라 (Infrastructure)의 유무에 따라 ITS-G5 인터페이스와 LTE-Uu 인터페이스가 가변적으로 적용됨으로써 V2V 통신이 가능한 커버리지 (Coverage)가 넓어질 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 이상에서는 본 명세서의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 명세서의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
그리고 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양 발명의 설명은 보충적으로 적용될 수 있다.
발명의 실시를 위한 다양한 형태가 상기 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
상기 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 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.
상술된 바와 같이 본 발명의 실시예들은 IEEE/3GPP 기반의 V2X가 활용되는 시스템을 예를 들어 설명되었으나, 동일한 원리가 적용되는 V2X 응용 시스템에 다양하게 활용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션의 동작 방법에 있어서,
    제1 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하되,
    교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태와 구분되는 제2 교통 상태로 구분하여,
    상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 SCM (Security Credential Message)를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하고, 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하는 것을 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 SCM은 EC (Enrolment Certificate) 및 AT (Authorization Ticket) 중 하나 이상의 발행, 취소, 또는 재활성화와 관련된 신호인, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호는 V2V (Vehicle-to-Vehicle) 신호를 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 통신 방식에 따른 상기 제2 인터페이스는 상기 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이의 인터페이스이며,
    상기 하이브리드 V2X 제어 시스템은 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 이동 ITS 스테이션과 다른 이동 ITS 사이의 인터페이스인 제3 인터페이스를 추가적으로 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태 및 상기 제2 교통 상태와 구분되는 제3 교통 상태로 구분하는 것을 추가적으로 포함하며,
    상기 제3 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 V2V 신호를 상기 V2X 신호의 QoS(Quality of Service)에 따라 상기 제1 인터페이스 및 상기 제3 인터페이스로 분할 전송하고, 상기 전송 신호 중 상기 SCM 신호를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하는 것을 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이동 ITS 스테이션은 이동예상 경로를 고려하여 특정 예상 지점과 관련된 SCM 신호를 포함하는 제1 메시지를 네트워크 노드에 미리 전송하는 것을 추가적으로 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 메시지는,
    상기 특정 예상 지점의 위치 정보, 상기 이동 ITS 스테이션이 상기 특정 예상 지점에 도달할 것으로 예측되는 시간 정보 및 AT를 포함하는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 이동 ITS 스테이션은 상기 네트워크 노드로부터 제2 메시지를 수신하는 것을 추가적으로 포함하며,
    상기 제2 메시지는,
    복수의 이동 ITS 스테이션들의 제1 메시지를 고려되어 생성되는, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 통신 방식은 IEEE 802.11 기반 통신 방식이며, 상기 제2 통신 방식은 3GPP 기반 통신 방식인, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스는 ITS - G5 인터페이스, 상기 제2 인터페이스는 3GPP 기반 Uu 인터페이스, 그리고 상기 제3 인터페이스는 3GPP 기반 PC5 인터페이스인, 이동 ITS 스테이션의 동작 방법.
  11. 제1 통신 방식에 따른 제1 인터페이스 및 제2 통신 방식에 따른 제2 인터페이스를 동시에 지원 가능한 하이브리드 V2X (Vehicle to Everything) 제어 시스템을 포함하는 이동 ITS (Intelligent Transport System) 스테이션에 있어서,
    상기 이동 ITS 스테이션의 SCM (Security Credential Message) 신호를 포함하는 전송 신호를 전송하도록 구성되는 송수신기; 및
    교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 제1 교통 상태 및 제2 교통 상태를 구분하여, 상기 제1 교통 상태에서는 상기 송수신기가 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하도록 제어하며; 상기 제2 교통 상태에서는 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM 신호를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하고, 상기 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호를 상기 제1 인터페이스를 통해 전송하도록 제어하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 이동 ITS 스테이션.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 SCM은 EC (Enrolment Certificate) 및 AT (Authorization Ticket) 중 하나 이상의 발행, 취소, 또는 재활성화와 관련된 신호인, 이동 ITS 스테이션.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 SCM을 제외한 신호는 V2V (Vehicle-to-Vehicle) 신호를 포함하는, 이동 ITS 스테이션.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 통신 방식에 따른 상기 제2 인터페이스는 상기 이동 ITS 스테이션과 네트워크 노드 사이의 인터페이스이며,
    상기 하이브리드 V2X 제어 시스템은 상기 제2 통신 방식에 따른 상기 이동 ITS 스테이션과 다른 이동 ITS 사이의 인터페이스인 제3 인터페이스를 추가적으로 포함하는, 이동 ITS 스테이션.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 교통 혼잡도 및 긴급 상황 발생 여부에 따라 상기 제1 교통 상태 및 상기 제2 교통 상태와 구분되는 제3 교통 상태로 추가적으로 구분하며,
    상기 프로세서는 상기 제3 교통 상태에서 상기 이동 ITS 스테이션의 전송 신호 중 상기 V2V 신호를 상기 V2X 신호의 QoS(Quality of Service)에 따라 상기 제1 인터페이스 및 상기 제3 인터페이스로 분할 전송하고, 상기 전송 신호 중 상기 SCM 신호를 상기 제2 인터페이스를 통해 전송하도록 상기 송수신기를 제어하는, 이동 ITS 스테이션.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 통신 방식은 IEEE 802.11 기반 통신 방식이며, 상기 제2 통신 방식은 3GPP 기반 통신 방식인, 이동 ITS 스테이션.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 인터페이스는 ITS - G5 인터페이스, 상기 제2 인터페이스는 3GPP 기반 Uu 인터페이스, 그리고 상기 제3 인터페이스는 3GPP 기반 PC5 인터페이스인, 이동 ITS 스테이션.
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