WO2019031625A1 - V2x 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법 - Google Patents

V2x 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법 Download PDF

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WO2019031625A1
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geo
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forwarder
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백서영
고우석
백종섭
황재호
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엘지전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a device for V2X communication and a geo-networking transmission method thereof, and more particularly, to a forwarding algorithm capable of reliably transmitting data outside a transmission range.
  • V2X Vehicle to Everything
  • V2X communication Various services can be provided through V2X communication.
  • a plurality of frequency bands have been used to provide various services.
  • reliable communication and delivery of safety service is very important because of the nature of vehicle communication.
  • a geo-networking transmission method using hopping can be used to transmit data outside the transmission range.
  • packet forwarding algorithms can be used for data hopping and destination delivery. Especially, in the V2X communication environment where the communication environment changes dynamically, the efficiency and reliability of the packet forwarding algorithm must be considered.
  • a geo-networking transmission method for a V2X communication apparatus comprising the steps of: Comprising; Selecting a forwarder candidate among neighbor V2X communication devices included in the location table; Determining a forwarder based on the distance between the forward candidate and the destination, and setting the address of the determined forwarder as the link layer address of the next hop; And transmitting the geo-networking packet based on the link layer address.
  • the location information includes at least one of geo network address information, link layer address information, type information for at least one neighbor V2X communication apparatus from which the V2X communication apparatus has received the geo networking packet, And position vector information.
  • the step of selecting the forwarder candidate is performed based on the number of updates of the position vector of the neighboring V2X communication device.
  • the step of selecting the forwarder candidate includes: estimating a current position of the neighboring V2X communication device; And selecting the forwarder candidate based on the estimated current position of the neighboring V2X communication device, the effective communication range, and the distance to the destination.
  • the step of selecting the forwarder candidate may include: obtaining a reliability value of the neighbor V2X communication device; And selecting the forwarder candidate based on the reliability value.
  • the confidence value may be obtained based on a number of updates of a position vector for the neighboring V2X communication device, a change in distance between the V2X communication device and the neighboring V2X communication device have.
  • the geo-networking packet includes forwarder-level information indicating whether the geo-networking packet is forwarded to a router that is most forwardable or forwarded to a routable router can do.
  • a V2X communication apparatus including: a memory for storing data; A communication unit for transmitting and receiving a radio signal including geo-networking packets; And a processor for controlling the memory and the communication unit, wherein the processor comprises location information, and the location information includes information about a V2X communication device executing a geo-networking protocol, Selecting a forwarder candidate among neighboring V2X communication devices, determining a forwarder based on the distance between the forward candidate and the destination, setting the address of the determined forwarder as the link layer address of the next hop, Thereby transmitting the geo-networking packet.
  • the location information includes at least one of a geo network address information, a link layer address information, a type information, and a geographical location information for at least one neighboring V2X communication apparatus from which the V2X communication apparatus has received a geo networking packet. And position vector information.
  • the selection of the forwarder candidate may be performed based on the update number of the position vector of the neighboring V2X communication apparatus.
  • the selection of the forwarder candidate may be performed by obtaining the reliability value of the neighboring V2X communication apparatus, and selecting the forwarder candidate based on the reliability value.
  • the reliability value can be obtained based on the number of update of the position vector for the neighboring V2X communication apparatus, the variation of the distance between the V2X communication apparatus and the neighboring V2X communication apparatus have.
  • the geo-networking packet includes forwarder-level information indicating whether the geo-networking packet is forwarded to a router that is most forwardable or is forwarded to a second forwardable router can do.
  • reliable geo-networking transmission can be provided for a dynamic communication environment.
  • the greedy forwarding algorithm that determines and forwards a forwarder without the use of buffers and timers has a fast transmission speed, but transmission may be impossible if the forwarder temporarily disappears in the communication range.
  • the present invention can remarkably improve the transmission reliability by not only determining the router closest to the destination among the routers within the communication range but also based on the number of update of the position information, the estimated current position, and the reliability. That is, according to the present invention, the risk of delivery failure can be significantly reduced while maintaining the advantage of rapid delivery of greedy forwarding.
  • FIG. 1 shows a protocol structure of an ITS system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a header structure of a geo-networking packet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a geo-networking type and header structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a configuration of an LS (Location Service) request and an LS response type packet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows position vector information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows a packet forwarding method of a greedy forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows a greedy forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a numerical code showing a greedy forwarding algorithm using the update count of location information according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a numeric code showing a greedy forwarding algorithm using the number of updates of location information according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 shows the update time of LocTE for each router for estimating the movement position of the router according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a method of estimating a position of a router according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a numerical code showing a greedy forwarding algorithm using the position estimation of a router according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 19 shows the location and number of updates of neighboring routers over time T, based on a sander router, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 shows updated position vector and updated number of routers in a location table according to an embodiment of the present invention.
  • 21 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 24 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to the embodiment of Fig. 23.
  • 25 shows a packet transmission method using an RSF according to an embodiment of the present invention.
  • 26 and 27 illustrate a geo-networking packet header according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 shows a configuration of a V2X communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 29 is a flowchart illustrating a geo-networking transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a V2X communication device, wherein the V2X communication device is included in an Intelligent Transport System (ITS) system to perform all or some of the functions of the ITS system.
  • V2X communication devices can communicate with vehicles and vehicles, vehicles and infrastructure, vehicles and bicycles, and mobile devices.
  • the V2X communication device may be abbreviated as a V2X device.
  • the V2X device may correspond to an on-board unit (OBU) of a vehicle or may be included in an OBU.
  • the OBU may also be referred to as OBE (On Board Equipment).
  • the V2X communication device may correspond to an infrastructure's road side unit (RSU) or may be included in an RSU.
  • RSU road side unit
  • the RSU may also be referred to as RSE (RoadSide Equipment).
  • the V2X communication device may correspond to an ITS station or may be included in an ITS station. Any OBU, RSU, mobile device, etc. performing V2X communication may be referred to as an ITS station or a V2X communication device.
  • a V2X communications device may be referred to as a router.
  • the V2X communication device can communicate based on various communication protocols.
  • the V2X communication device can implement IEEE 1609.1 ⁇ 4 Wireless In Vehicular Environments (WAVE) protocols.
  • WAVE Wireless In Vehicular Environments
  • the V2X communication device may be referred to as a WAVE device or a WAVE communication device.
  • the V2X communication device can transmit a Cooperative Awareness Message (CAM) or a Decentralized Environmental Notification Message (DENM).
  • CAM Cooperative Awareness Message
  • DENM Decentralized Environmental Notification Message
  • the CAM is distributed in the ITS network and provides information about at least one of the presence, location, communication state, or operating state of the ITS station.
  • DENM provides information about detected events.
  • the DENM may provide information about any driving situation or event detected by the ITS station.
  • DENM can provide information on situations such as emergency electronic brakes, vehicle accidents, vehicle problems, traffic conditions, and so on.
  • FIG. 1 shows a protocol structure of an ITS system according to an embodiment of the present invention.
  • the application layer can implement and support various use cases.
  • the application may provide road safety, Efficient Traffic Information, and other application information.
  • the facilities layer can support various applications defined at the application layer effectively.
  • the facility layer can perform application support, information support, and session / communication support.
  • the access layer can transmit the message / data received from the upper layer through the physical channel.
  • the access layer may include an ITS-G5 wireless communication technology based on IEEE 802.11 and / or 802.11p standards based communication technology, a physical transmission technology of the IEEE 802.11 and / or 802.11p standard, a satellite / And can perform / support data communication based on 2G / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology and IEEE 1609 WAVE technology.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G wireless cellular communication technology broadband terrestrial digital broadcasting technology
  • DVB-T / T2 / ATSC GPS technology
  • IEEE 1609 WAVE technology IEEE 1609 WAVE technology.
  • the network / transport layer can configure a network for vehicle communication between homogenous and heterogeneous networks by using various transport protocols and network protocols.
  • the transport layer is the link layer between the services provided by the upper layer (session layer, presentation layer, application layer) and lower layer (network layer, data link layer, physical layer).
  • the transport layer can manage the transmission data to arrive at the destination exactly.
  • the transport layer processes the data into packets of reasonable size for efficient data transmission, and at the receiving end, the transport layer can perform processing to recover the received packets back to the original file.
  • protocols such as Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), and Basic Transport Protocol (BTP) may be used as the transport protocol.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • BTP Basic Transport Protocol
  • the network layer manages the logical address and can determine the delivery path of the packet.
  • the network layer can receive the packet generated at the transport layer and add the logical address of the destination to the network layer header.
  • the packet path may be considered for unicast / broadcast between vehicles, between vehicle and fixed stations, and between fixed stations.
  • Geo-Networking, IPv6 support with mobility support, and IPv6 over geo-networking may be considered as networking protocols.
  • the ITS architecture may further include a management layer and a security layer.
  • FIG. 2 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transport layer may generate BTP packets, and the network layer may encapsulate BTP packets to generate geo-networking packets.
  • Geo-networking packets can be encapsulated in LLC packets.
  • the data may comprise a message set, and the message set may be a basic safety message.
  • the BTP header is a protocol for transmitting messages such as CAM and DENM generated by the facility layer to the lower layer.
  • the BTP header consists of A type and B type.
  • the A-type BTP header may include a destination / destination port and a source port required for transmission / reception for interactive packet transmission.
  • the B type header may include destination and destination port information required for transmission for non-interactive packet transmission.
  • the fields / information included in the header are as follows.
  • the destination port identifies a facility entity corresponding to the destination of the data (BTP-PDU) contained in the BTP packet.
  • Source Port A field created in the case of the BTP-A type, indicating the port of the protocol entity of the facility layer at the source from which the packet is transmitted. This field may have a size of 16 bits.
  • Destination Port Info This field is created for the BTP-B type. It can provide additional information if the destination port is the best known port. This field may have a size of 16 bits.
  • a geonetworking packet includes a basic header and a common header according to a protocol of a network layer, and optionally includes an extension header according to a geo networking mode.
  • the geo-networking header is described below again.
  • An LLC header is added to the geo-networking packet to generate an LLC packet.
  • the LLC header provides a function to distinguish and transmit IP data from geo-networking data.
  • IP data and geo-networking data can be distinguished by SNAP's Ethertype.
  • Ether type when IP data is transmitted, the Ether type may be set to 0x86DD and included in the LLC header.
  • geo-networking data if geo-networking data is transmitted, the Ether type may be set to 0x86DC and included in the LLC header.
  • the receiver can identify the Ethertype field of the LLC packet header and forward and process the packet to the IP data path or the geo networking path according to the value.
  • FIG. 3 illustrates a header structure of a geo-networking packet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) shows the basic header of the geo-networking packet header shown in Fig. 2, and Fig. 3 (b) shows the common header of the geo-networking packet header shown in Fig.
  • the basic header can be 32 bits (4 bytes).
  • the basic header may include at least one of a version field, an NH field (Next Header), a LT (LifeTime) field, and a Remaining Hop Limit (RHL) field. Fields included in the basic header are described below. The bit size constituting each field is only an embodiment and may be changed.
  • Version (4-bit) The version field indicates the version of the geo-networking protocol.
  • NH (4 bits): NH (Next Header) field indicates the type of the following header / field. If the field value is 1, a common header is followed. If the field value is 2, a secured packet can be followed.
  • the LT (LifeTime) field indicates the maximum lifetime of the packet.
  • RHL 8 bits: The Remaining Hop Limit (RHL) field indicates the residual hop limit.
  • the RHL field value can be reduced by one for each forwarding on the GeoAdhoc router. When the RHL field value reaches 0, the packet is no longer forwarded.
  • the common header can be 64 bits (8 bytes).
  • the common header includes a Next Header (NH) field, an HT (HeaderType) field, a HST (Header Sub-Type) field, a TC (Traffic Class) field, a Flags field, a PayloadLength Or the like.
  • NH Next Header
  • HST Header Sub-Type
  • TC Traffic Class
  • NH (4 bits): NH (Next Header) field indicates the type of the following header / field. If the field value is 0, it indicates an undefined "ANY" type, 1 indicates a BTP-A type packet, 2 indicates a BTP-B type packet, and 3 indicates an IP diagram of IPv6.
  • Geo-networking types include Beacon, GeoUnicast, GeoAnycast, GeoBroadcast, Topologically-Scoped Broadcast (TSB), and Location Service (LS).
  • the header subtype field indicates the header type as well as the detailed type. As an example, when the HT type is set to TSB, a single hop is indicated when the HST value is '0', and a multi-hop can be designated when the HST value is '1'.
  • the traffic class field may include Store-Carry-Forward (SCF), Channel Offload (Channel Offload), and TC ID.
  • SCF Store-Carry-Forward
  • Channel Offload Channel Offload
  • TC ID TC ID
  • the SCF field indicates whether to store the packet if there is no neighbor to which to transmit the packet.
  • the channel offload field indicates that a packet can be delivered to another channel in the case of a multi-channel operation.
  • the TC ID field is a value assigned at the time of packet forwarding in the facility layer and can be used to set the contention window value at the physical layer.
  • the flag field indicates whether the ITS device is mobile or stationary, and may be the last one bit as an example.
  • the payload length field indicates the length of data, in bytes, following the geo-networking header.
  • the PL field may indicate the length of the BTP header and the CAM.
  • MHL 8 bits
  • the Maximum Hop Limit (MHL) field can indicate the maximum number of hops.
  • the geo-networking header includes the above-described basic header, common header, and extended header.
  • the configuration of the extension header differs depending on the geo-networking type.
  • a header configuration according to each geo networking type will be described.
  • a V2X communication device that performs geo-networking may be referred to as a router or a geo ad-hoc router.
  • a V2X communication device that transmits geo-networking packets may be referred to as a source router or a sender.
  • a V2X communication device that receives and forwards a geo-networking packet from a source router to a sander can be referred to as a forwarding router or forwarder.
  • the V2X communication device, which is the final destination of the geo-networking packet, or the V2X communication device of the final destination area, may be referred to as a destination or destination router.
  • FIG. 4 illustrates a geo-networking type and header structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (a) shows a GUC (Geographically-Scoped Unicast) type data transmission method
  • FIG. 4 (b) shows a GUC header structure.
  • GUC is a method of transferring data from a specific source router to a destination router.
  • the source router S can transmit data to the destination router N8 via the multi-hop in the GUC type.
  • the source router must have information about the destination router in its location table. If there is no information about the destination router, the source router can use the " LS request and LS reply " procedures to find the desired destination.
  • the GUC packet header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header indicates GUC
  • the extension header includes an SN field, an SO PV (Source Position Vector) field, and a DE PV (Destination Position Vector) field.
  • SO PV Source Position Vector
  • DE PV Destination Position Vector
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used for checking packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by one when transmitting packets from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether or not to receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is the value used for multi-hop transmission.
  • SO PV Indicates the position of the source and can be a long position vector format.
  • DE PV Indicates the location of the destination and can be a short position vector format.
  • FIG. 5 illustrates a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • TSB Topicologically Scoped Broadcast
  • Fig. 5 (b) shows a TSB header configuration
  • the TSB is a broadcast scheme that adjusts the distance that data is transmitted by the number of hops. Location-based information is not used. Since the number of hops only determines the delivery of data, the location address of the destination or the area information to which the data is delivered is not used. Data can be forwarded from the source router (s) to all routers in the n-hop.
  • the TSB packet header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header indicates the TSB
  • the extension header includes an SN field and an SO PV (Source Position Vector) field.
  • SO PV Source Position Vector
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used for checking packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by one when transmitting packets from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether or not to receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is the value used for multi-hop transmission.
  • SO PV Indicates the position of the source and can be a long position vector format.
  • the number of transmissions is limited by the number of hops, so the destination address may be omitted.
  • FIG. 6 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A shows a data transmission method of SHB (Single Hop Broadcast) type
  • FIG. 5B shows a SHB header configuration
  • SHB packets are transmitted only to routers within the source router transmission range. Since data can be transmitted with the lowest latency, the SHB can be used for transmission of security messages such as CAM. Packets are transmitted only to the one-hop range routers N1, N2 and N3 of the source S as shown in FIG. 6 (a).
  • the SHB packet header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header points to the TSB, and the extension header contains an SO PV (Source Position Vector) field.
  • SO PV Source Position Vector
  • SO PV Indicates the position of the source and can be a long position vector format.
  • the destination address can be omitted because the number of times of transmission is limited by the number of hops. Since the multi-hop transmission is not performed, the SN field for redundancy check can also be omitted.
  • FIG. 7 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A shows a GBC (Geographically-Scope Broadcast) / GAC (Geographically-Scoped Anycast) type data transmission method
  • FIG. 4B shows a GBC / GAC header configuration.
  • GeoBroadcast / GBC is a transmission method that broadcasts packets to all routers in a certain area.
  • GeoAnycast / GAC transmits packets to only one router that receives the first packet in a specific area. Transmission method.
  • the packet In the GBC, when the data transferred from the source router is delivered to a specific destination area, the packet is broadcast in a predetermined area.
  • the packet In the GAC, when a packet is delivered to one router in a specific destination area, the packet is no longer transmitted.
  • the GBC / GAC header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header indicates the GBC or the GAC
  • the extension header includes an SN field, an SO PV (Source Position Vector) field, and destination area information.
  • the destination area information includes a GeoAreaPosLatitude field, a GeoAreaPosLongitude field and a distance field (Distance a, b) and an angle field for indicating a range of the area.
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used for checking packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by one when transmitting packets from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether or not to receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is the value used for multi-hop transmission.
  • SO PV Indicates the position of the source and can be a long position vector format.
  • DE PV Indicates the location of the destination and can be a short position vector format.
  • FIG. 8 shows a geo-networking type and a header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • the beacon packet header includes a basic header, a common header, and an extension header, and the extension header may include SO PV information.
  • the beacon packet may be configured similar to the SHB packet header described above. The difference is that the SHB packet is used to carry data such as a CAM after which a message can be appended, and a beacon is used for the header itself without data being appended.
  • CAM using SHB or beacon can be transmitted periodically. By transmitting and receiving the CAM or the beacon, the router obtains the location information of neighboring routers, and can perform routing using this location information. As an example, if the CAM is transmitted, the beacon may not be transmitted.
  • FIG. 9 shows a configuration of an LS (Location Service) request and an LS response type packet according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 9 (a) shows the LS request packet header
  • Fig. 9 (b) shows the LS response packet header.
  • the source router can request geo-networking address information (GN_ADDR) for the destination in the vicinity.
  • This address information request can be performed by transmitting an LS request packet (LS request) to the LS request packet.
  • LS request LS request packet
  • the router can transmit LS response information (LS_reply).
  • the router at the destination can transmit the LS response information to the LS request information.
  • the LS response information includes position vector information of GN_ADDR.
  • the source router may update the location table via the LS response information.
  • the source router can perform the GUC transmission by using the received geo-networking address information in response.
  • the configuration of the LS request packet header is similar to the GUC header.
  • a geo networking address request field (RequestGN_ADDR) is included in place of the destination address field of the GUC header.
  • the LS response packet header configuration is the same as the GUC packet header.
  • the SO PV field includes the position vector information of the router
  • the DE PV field includes the position vector information of the router that transmitted the request.
  • FIG. 10 shows position vector information according to an embodiment of the present invention.
  • the geo-networking packet header includes a position vector (PV) field associated with a location.
  • the types of position vectors include long PV and short PV. 10 (a) shows long position vector information, and FIG. 10 (b) shows short position vector information.
  • the long position vector information includes the following subfields.
  • the geo-networking address field can consist of a total of 64 bits.
  • a geo ad-hoc router with geo-networking transport has a unique geo-networking address value.
  • the geo-networking address field may include the following sub-fields.
  • M Field to distinguish between geo networking address and manually set value. As an example, if the value is '1', it may be a manually set value.
  • the ITS-S type field indicates the type of ITS station.
  • the ITS-S type can be used for pedestrians, bicycle cyclists, mopeds, motorcycles, passenger cars, buses, light trucks, heavy trucks, trailers, special vehicles, , Trams, RSUs.
  • MAC address As the V2X device identification information, the MAC address can be used.
  • TST TimeSTamp: The Type Stamp field indicates the time at which the ITS station obtained the latitude / longitude value on the geo ad-hoc router. As a millisecond unit, a Universal Time Coordinated (UTC) value may be used.
  • UTC Universal Time Coordinated
  • LAT Long
  • Long Long
  • Long Long
  • the latitude and longitude fields indicate latitude and longitude values of the geo ad-hoc routers.
  • PAI Part Accuracy Indicator
  • H Indicates the direction of the geo ad hoc router.
  • the short position vector information includes a GN_ADDR field, a TST field, a LAT field, and a Long field. The description of each field is as described above for the long position vector.
  • Various packet forwarding methods can be used for geo-networking transport. For example, a greedy forwarding algorithm, a contention-based forwarding algorithm, a non-area contention-based forwarding algorithm, an area contention-based forwarding algorithm, an area advanced forwarding Algorithm or the like may be used.
  • the forwarding algorithm is used to effectively transfer and distribute the data to the desired area.
  • the source router determines the forwarding router, and in the case of the contention-based forwarding algorithm, the receiving router determines whether to forward the packet using the contention.
  • a V2X device / router that processes geo-networking algorithms may be referred to as an ego router.
  • each V2X device performs the function of a router and can use an ad hoc method to determine the routing of the packet.
  • Each V2X device transmits location information, speed information, and heading direction information of the vehicle around, and using this information, each V2X device can determine the routing of the packet.
  • the information received periodically is stored in the LocT (Location Table) of the network & transport layer, and the stored information can be timed out after a certain period of time.
  • LocT may be stored in a LocTE (Location Table Entry).
  • each ad hoc router must have information about the other ad hoc routers.
  • Information about the neighboring routers may be received via SHB or beacon packets.
  • Routers can update LocT when new information is received.
  • the transmission period of the SHB or the beacon packet may be changed according to the channel state.
  • the location / location table may also be referred to as LocT.
  • Information about the neighboring routers is stored in the LocT, and the stored information may include at least one of the following information.
  • the information stored in the LocT may be deleted from the list when the lifetime set in the soft-state state has expired.
  • GN_ADDR Geo-network address of ITS station
  • Type of ITS-S Indicates the type of ITS station, for example, vehicle or RSU.
  • Position vector PV The position vector information includes geographical position information, velocity information, heading information, time stamp information indicating the position information measurement time, position accuracy indicator (PAI) information indicating the accuracy of the position providing information Or the like.
  • PAI position accuracy indicator
  • LS_PENDING flag A flag indicating when a location service request is in progress because the current LocT does not have an address for the destination
  • FLAG IS_NEIGHBOUR A flag indicating whether there is a geo ad-hoc router capable of communicating within communication range
  • DPL Duplicate Packet List for source GN_ADDR
  • Type Stamp The time stamp of the last packet indicating the end of duplication
  • PDR Packet Data Rate
  • FIG. 11 shows a packet forwarding method of a greedy forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • the greedy forwarding algorithm determines which of the neighbor routers the sander will know about to forward the packet to.
  • the LocT (Locator Table) of the sander can be updated to the latest value through a periodically distributed SHB or beacon packet.
  • the sander selects the router closest to the destination from the LocT, which allows the packet to be delivered to the destination with the least number of hops.
  • routers 1 to 5 exist in the communication range of the source router.
  • the source router transmits the packet by setting the MAC address of the router 2 closest to the destination to the link layer destination address.
  • the Greedy Forwarding Algorithm does not use buffering, and can forward a packet to its destination as fast as it can without breaking the connection between routers. However, if the connection between the routers is lost, that is, if the router to which the next hop is to be transmitted deviates from the transmission range or disappears, the reliability of the packet can not be transmitted.
  • EPV ego position vector
  • PV_P Destination position vector included in geo-networking packet
  • PV_I Position vector of i-th LocTE
  • MFR Progress according to the most forward with radius (MFR) policy. It can be set to the distance between the router itself and the destination.
  • Forwarding packet buffer (may be US forwarding buffer or BC forwarding forwarder depending on packet type)
  • TC Field of the traffic class of GN-Data.request (source operation) or the receiving common header (forwarder operation).
  • source operation source operation
  • forwarder operation the traffic class
  • the back-off time may be determined at the access layer.
  • the router can set the distance between itself and the destination to MFR.
  • the router obtains the distance between the neighboring routers stored in LocTE and the i-th router, and searches for a router with a minimum distance to the routers destination stored in LocTE.
  • the router sets the MAC address of the router with the minimum distance to the destination to NH_LL_ADDR.
  • the router determines that there are no neighboring routers to deliver.
  • the router sets the destination address of the MAC to BCAST and broadcasts the packet.
  • FIG. 13 shows a greedy forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • the ego router sets its MFR using its own position vector (EPV) and the destination's position vector (PV_P).
  • the ego router obtains the distance between the destination vector and the position vector (PV_1 ⁇ PV_5) for the routers stored in the LocTE, and sets the obtained distance to the MFR when the distance is smaller than the MFR. The router performs all this for the routers stored in LocTE, and finally the distance of the router with the minimum distance becomes the final MFR (final_MFR).
  • the source router sets the MAC address of the PV_1 router corresponding to the final MFR to the destination address of the MAC header of the transport packet. Therefore, packets are transmitted to the PV_1 router.
  • the present invention further proposes a method of selecting a forwarder / forwarder.
  • the following four methods are proposed for selecting a forwarder, and the following four methods can be used separately or in combination with other methods.
  • FIG. 14 is a numerical code showing a greedy forwarding algorithm using the update count of location information according to an embodiment of the present invention.
  • the position information is received at regular intervals through the SHB / beacon, stored in LocTE, and updated.
  • the location information received from the ITS-station at the communication coverage boundary may not be updated at the same period.
  • the location information of the router located close to the source router can be updated ten times per second, and the location information of the router near the coverage can be updated three to five times per second.
  • the location information stored in LocTE disappears after a certain time, which is irrelevant to the update period.
  • Routers with the highest number of updates over a period of time can be the most reliable forwarders.
  • the router can determine at least one of the router with the highest update and the router with the next highest update for a certain period of time as a forwarder.
  • the router may determine, as a forwarder, a router closest to the destination among routers that have been updated more than a predetermined number of times for a predetermined time.
  • Threshold value indicating the number of updates of the positioning vector over a period of time
  • NUM Number of updates of the positioning vector over a period of time
  • the router counts the number of updates over a period of time, and only routers whose update count is greater than the threshold value determine a forwarder candidate for the greedy forwarding algorithm. For example, only routers that have been updated more than 10 times in one second may be selected as forwarders, and the router among the forwarders candidates may be selected as the forwarder.
  • the number information NUM may indicate the number of times or the frequency with which the position value is updated for a predetermined time.
  • the threshold value (TH) information indicates the minimum value at which the update count can be considered to be reliable.
  • the threshold value (TH) information may be set by various criteria and methods.
  • 15 is a numeric code showing a greedy forwarding algorithm using the number of updates of location information according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 15 shows a method for determining a reliable forwarder by giving a weight to each of the number of times the position information is updated and the distance between the i-th router and the destination of the LocT.
  • MFRR Indicates progress according to MFRR policy
  • NUM Number of updates of the positioning vector over a period of time
  • set the MFRR, and the MFRR can be obtained by multiplying the distance between the router and the destination by a.
  • ⁇ and ⁇ are values for giving weights to the respective variables, and can be determined as values for enhancing geo-networking performance as arbitrary experiment values.
  • the router applies the weights alpha and beta to the distance to the destination and the number of updates to all routers in the transmission range, respectively, to find the smallest MFRR value.
  • a router having the smallest MFRR value can be determined as a forwarder. According to this embodiment, it is possible to find a local optimal forwarder, and to improve the transmission reliability by reflecting the number of updates additionally without considering only the distance to the destination.
  • FIG. 16 shows the update time of LocTE for each router for estimating the movement position of the router according to the embodiment of the present invention.
  • the router can estimate the location of another router using at least one of location information included in the LocTE, timestamp information of the location information, moving speed information, or moving direction information. The router can then select a forwarder based on the estimated location.
  • FIG. 16 shows the time and period of updating each router.
  • LocTE stores the position and other information at the indicated time. That is, the information of LocTE can be updated at time t_1, time t2, time t3, time t4, time t_4, and time t_5, respectively.
  • the source router can use the past time information to estimate the current location of the external router and select a forwarder based on the estimated location.
  • FIG. 17 illustrates a method of estimating a position of a router according to an embodiment of the present invention.
  • the source router s estimates the movement distance of the i-th (i-th) router. If the speed vector of the i-th router is represented by SV_I, the estimated travel distance is SV_I * (T - t_i).
  • the speed vector SV_I is the speed of the i-th router, and the head direction can be the direction value of the vector.
  • T denotes the current time to make an estimate
  • t_i denotes a time stamp value of the position vector.
  • the source router can estimate the end point of the acquired vector as the movement position of the router. Then, the source router can determine that only the router whose estimated movement position is within the maximum communication range R is a valid router.
  • the maximum communication range is an embodiment, and this value may be set in the specification describing the ITS access technology (for example, ETSI TS 102 636-4-2, the specification of GeoNetworking media dependent functionality) Base ')' itsGnDefaultMaxCommunicationRange 'can be used.
  • the source router can measure the distance between the router and the destination for all the estimated valid routers.
  • the source router can select a router having the shortest distance among the available routers as a forwarder.
  • FIG. 18 is a numerical code showing a greedy forwarding algorithm using the position estimation of a router according to an embodiment of the present invention.
  • MFRR Indicates progress according to MFRR policy
  • PV_I (t_i) is the position vector of the packet received from the i-th router
  • t_i is the timestamp value contained in the packet.
  • SV_I represents the velocity vector of the i-th router. The size of this vector becomes the speed S, and the direction can be the automobile head direction H.
  • the distance vector moving up to the current time T can be estimated as (T-t_i) * SV_I (T-i). Therefore, the estimated position of the current i-th router can be obtained by adding the estimated travel distance (T-t_i) * SV_I (T-i) to the past position vector PV_I (t_i).
  • routers whose estimated locations are within the maximum communication range of the ego router are determined as candidate routers. That is, further processing is performed on the routers whose distance (DIST (PV_P, EST_PV_I) between the echo router and the estimated position is within the maximum communication range R).
  • a router with a minimum distance from the destination of routers whose estimated position is within the maximum communication range R of the ego router is determined as a forwarder.
  • the neighboring router can use PAI with "TRUE” indicating the accuracy of speed and head direction.
  • Moving position measurement methods are performed under several assumptions.
  • the speed recorded in LocTE is assumed to be the instantaneous speed or the instantaneous speed is the average speed.
  • the maximum communication range may differ from the theoretical value.
  • the maximum communication range may not be the theoretical circle, it may be changed by external conditions such as weather, or it may be elliptical due to the bias of the antenna. Therefore, a method of using the reliability function will be described below.
  • the RSF (Relatively Stable Function) is a function of how much the neighboring router selected as a forwarder can trust as a forwarder.
  • the RSF is obtained by considering the following three points.
  • a router with a small degree of change in distance from the sander for a certain period of time and a large number of updates of location information can be estimated as a stable router.
  • the ego router can determine the router to be the most distant from the destination among these routers.
  • the reliability function can be expressed by the following equation (2).
  • 'number_of_position_update' indicates the number of updates of the position vector for the i-th router for a predetermined time
  • 'variance_of_location' indicates the degree of relative distance change between the sander router and the i-th router.
  • 'distance_from_destination' indicates the distance between the i-th router and the destination.
  • the parameters ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) before each variable are arbitrary values to give a weight to each variable.
  • the function can be constructed more simply by limiting the number of variables.
  • the router may be determined to be a trusted router if the number of updates of location information exceeds a certain threshold value.
  • the operation of the RSF can be performed as follows.
  • the ego router searches for a router whose update number of location information exceeds the threshold value for a certain period of time.
  • the ego router measures the average of the variation distance between the router and the sander router for the routers found in the course of 1).
  • the ego router measures the distance to the destination based on the latest updated location.
  • Equation (3) The RSF for reliability calculation is expressed by Equation (3).
  • Equation (3) ? And? Are values for giving weights to variables, respectively, and may be set in consideration of the number of nearby routers, the moving speed, and the like.
  • Figure 19 shows the location and number of updates of neighboring routers over time T, based on a sander router, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Fig. 19 (a) shows a position where neighboring routers are observed for T time based on the sander router S.
  • the white circles represent the changed positions of the updated routers for a predetermined time
  • the black circles represent the locations of the most updated routers.
  • the ego router can exclude the router 4 from the reliability function operation. If the number of updates is less than the threshold, such a router may be in a communication boundary range and thus be determined as a router with low reliability. In other words, these routers are excluded from the reliability function calculation, and the ego router can calculate the RSF using a stable position change and a distance close to the destination. The lower the RSF value, the more stable the router can be determined.
  • FIG. 20 shows updated position vector and updated number of routers in a location table according to an embodiment of the present invention.
  • Each router-specific position vector updated to LocT for a fixed time (T) for the i-th router is denoted PV-ij.
  • Router 3 has been updated six times during observation time T, and each updated position vector is equal to PV_31, PV_32, PV_33, PV_34, PV_35 and PV_36.
  • 21 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to an embodiment of the present invention.
  • NUM Number of position vectors updated over a period of time
  • NUM_TH Threshold indicating the minimum number of updates of the location vector over a period of time
  • DIFFSUM sum of differences between updated position vectors over a period of time
  • EPV_ij the ego position vector of the ij-th LocTE at the same time
  • PV_I echo position vector of i th LocTE at the same time
  • PV_F The last position vector of the potential selected forwarder
  • PV_ij Position vector of ij-th LocTE
  • RSF Progress according to RSF policy, RFG can be a reliability function of Equation (3).
  • the ego router computes the sum of relative position differences (i.DIFFSUM) with the sander for all i routers included in LocT.
  • the ego router computes a relative distance variation (i.VARIANCE) only for routers whose number of updates (i.NUM) of the position vector exceeds a certain value (NUM_TH) over a period of time. If the number of updates (i.NUM) of the position vector does not exceed a certain value (NUM_TH) for a certain period of time as in lines 29 to 30, it is assumed that the relative distance change is a MAX value. This is to judge that the update count is unstable when the update count is small.
  • a relative distance variation i.VARIANCE
  • the relative distance change value is calculated from the difference between the position vector (PV_ij) at j time and the position vector (EPV_ij) of the sander router at the i th router and the position vector (PV_i (j + 1)) at (j + Is the absolute value obtained by subtracting the difference of the position vector (EPV_i (j + 1)) of the sander router from the absolute value of the position vector If the total change amount is divided by the update number, an average relative distance variation can be obtained for each i-th router.
  • the i-th router having the smallest RSF value is identified using the average relative distance variation obtained for each router, and the router can be determined as a forwarder candidate.
  • the potential (NextHeader) is determined by using information about the determined routers, and the latest updated position vector of this router is stored as PV_F.
  • the candidate is determined as the final forwarder.
  • FIG. 22 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to another embodiment of the present invention.
  • the embodiment of FIG. 22 is a method of adding a weight to recent position information when measuring a distance change relative to a sander router.
  • position information there is a high probability that the latest position information is closest to the current position. Therefore, a weight is added to the latest update position information that is close to the current measurement time, and the weight may be a value that varies with time.
  • a coefficient, y (j), may be added to the relative distance difference, which is a weighted average of the difference in distance relative to the recently obtained EPV relative to the distance difference relative to the previously obtained EPV .
  • (j) may be a value varying according to the value of j.
  • the ego router can calculate the difference between the estimated position and the actual position for a predetermined time, and determine the stable router as the variation is small. The ego router can determine the next router as the closest router to the destination from among these routers.
  • the ego router can estimate the position of the next update moment as PV_32 'based on the current updated position information PV_32 of the router 3. And in the next update, the ego router can calculate the position difference between PV_32 'and PV_33. By performing this operation for T time, the router having a small average change amount of the difference between the estimated position and the actual updated position can be determined as a stable router.
  • the router updated only once for a predetermined time as in the case of the router 4 can not be compared with the estimated value and the current value, and thus can be excluded from the calculation.
  • the ego router can determine a router that is close to the destination of the stable router as the next forwarder by applying the RSF method described above.
  • the ego router can apply the appropriate weighting to the stability and the distance to the destination as in the RSF method of Fig. 21 described above, or apply the weight to the recently calculated stability information, such as the RSF method of Fig. 22, The next forwarder can be determined.
  • Fig. 24 shows a numeric code representing a greedy forwarding algorithm using a reliability function, according to the embodiment of Fig. 23.
  • the ego router computes an estimated position vector based on past updated information each time the position information is updated for each router.
  • a value obtained by multiplying the past velocity vector SV_ij by the time difference t_i (j + 1) -t_ij) becomes the estimated movement distance vector.
  • the ego router can obtain the DIFFSUM by obtaining the difference (DIFF) between the estimated travel distance vector and the actual updated value, and adding this value for a certain period of time.
  • the smaller the difference between the estimated position vector value and the actual updated value, that is, the smaller the DIFFSUM value can be determined as a reliable router in the sander.
  • the reliability of the latest value can be increased by adding the weight y (j) to the difference value.
  • the RSF value is determined by a combination of the distance to the destination and the DIFFSUM value, and weight values? And? Can be added to each value.
  • the position vector of the router having the smallest RSF value is PV_F.
  • a router having a small RSF value and a router having a distance smaller than the distance between the router and the destination may be determined as the next forwarder. If a router with a larger distance is a router that is located further from the destination than the destination based on the sander, it is not selected as a forwarder.
  • the reliability of each router can be expressed as a value, and the obtained reliability can be reflected in the forwarder determination.
  • the router can perform communication based on different reliability on a packet-by-packet basis.
  • the router can increase the transmission reliability by transmitting the same packet a plurality of times.
  • the router can further increase the reliability by using the RSF even when transmitting the packet a plurality of times.
  • 25 shows a packet transmission method using an RSF according to an embodiment of the present invention.
  • a router can find and forward one packet to the most routable router, and another packet to find and transmit a second routable router. That is, as shown in FIG. 25, one packet is transmitted by routers closest to the destination in the transmission range based on the Greedy Forwarding Algorithm. And other packets may be delivered by routers closer to the destination but more reliable in the second half of the transmission range based on the Reliable Greedy Forwarding Algorithm.
  • two paths are set based on the distance between the router and the destination.
  • the two paths can be set based on the distance to the destination.
  • an odd-numbered packet can be multi-hop transmitted by a routable router closest to a destination
  • an even-numbered packet can be multi-hop transmitted by a routable router that is closest to a destination.
  • whether the packet is to be transmitted based on a greedy forwarding algorithm or a reliable greedy forwarding algorithm should be forwarded to the next router.
  • 26 and 27 illustrate a geo-networking packet header according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 shows a geo unicast header
  • FIG. 27 shows a header of a Geographically-Scope Broadcast (GBC) / Geographically-Scoped Anycast (GAC) type.
  • GBC Geographically-Scope Broadcast
  • GAC Geographically-Scoped Anycast
  • an RFL field may be added to the geo-networking header.
  • the RFL field may be included in the same row as the SN field.
  • the Reliable Forwarder Level (RFL) field can indicate to what degree the reliability is to be transmitted.
  • the router that received the packet can forward the packet to the router that is most forwardable. That is, the router can forward packets to the router closest to the destination in the transmission range. If the RFL value is 2, the router that received the packet can forward the packet to the router that is the second closest to the destination.
  • Packets can be delivered in multiple paths according to the RFL value. Based on the RFL value, since the packet is delivered in the fastest path and the more reliable path, the packet transmission reliability can be greatly improved.
  • FIG. 28 shows a configuration of a V2X communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device 28000 may include a communication unit 28010, a processor 28020, and a memory 28030.
  • the communication unit 28010 may be connected to the processor 28020 to transmit / receive radio signals.
  • the communication unit 28010 can upconvert the data received from the processor 28020 to the transmission / reception band and transmit the signal or downconvert the reception signal.
  • the communication unit 28010 may implement the operation of at least one of a physical layer and an access layer.
  • Communication unit 28010 may comprise a plurality of sub-RF units for communicating in accordance with a plurality of communication protocols.
  • communication unit 28010 may be an ITS-G5 wireless communication technology based on physical transmission techniques of the DSRC (Dedicated Short Range Communication), IEEE 802.11 and / or 802.11p standards, IEEE 802.11 and / or 802.11p standards, Data communication based on 2G / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology including broadband wireless mobile communication, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology and IEEE 1609 WAVE technology Can be performed.
  • Communication unit 28010 may comprise a plurality of transceivers implementing each communication technology.
  • the processor 28020 may be coupled to the RF unit 28030 to implement the operation of the layers according to the ITS system or the WAVE system.
  • Processor 28020 may be configured to perform operations in accordance with various embodiments of the present invention in accordance with the above figures and description. Also, at least one of the modules, data, programs, or software that implement the operation of the V2X communications device 28000 according to various embodiments of the invention described above may be stored in memory 28010 and executed by processor 28020 have.
  • the memory 28010 is connected to the processor 28020 and stores various information for driving the processor 28020.
  • Memory 28010 may be internal to processor 28020 or may be external to processor 28020 and coupled to processor 28020 by known means.
  • the processor 28020 of the V2X communication device 28000 can perform geo-networking packet transmission by performing the forwarding algorithm described in the present invention.
  • the geo-networking packet transmission method of the V2X communication device 28000 will be described below.
  • 29 is a flowchart illustrating a geo-networking transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device configures the location information (S29010).
  • the location information is a local data structure maintained by the V2X communication device, and includes information about V2X communication devices executing the geo-networking protocol. As described above, the location information includes at least one of geo-network address information, link-layer address information, type information, and position vector information for at least one neighboring V2X communication apparatus from which the V2X communication apparatus has received the geo-networking packet. The above description applies to LocT.
  • the V2X communication apparatus selects a forwarder candidate among neighbor V2X communication apparatuses included in the location table (S29020).
  • the V2X communication device can determine a forwarder candidate according to various embodiments.
  • the step of selecting the forwarder candidate may be performed based on the number of updates of the position vector of the neighboring V2X communication device.
  • selecting a forwarder candidate may include estimating the current location of the neighboring V2X communication device and estimating the current location of the estimated neighbor V2X communication device, And selecting a forwarder candidate based on the range and the distance to the destination.
  • selecting a forwarder candidate may include obtaining a confidence value of a neighboring V2X communication device and selecting a forwarder candidate based on the confidence value
  • the method comprising the steps of: The confidence value can be obtained based on the number of updates of the position vector for the neighboring V2X communication device, and the amount of change in the distance between the V2X communication device and the neighboring V2X communication device.
  • the V2X communication apparatus determines the forwarder based on the distance to the destination of the forwarder candidate, and sets the address of the determined forwarder to the link layer address of the next hop (S29030).
  • the V2X communication apparatus can set the link layer address of the forwarder candidate as the next hop link layer address. That is, if the distance between the forwarder candidate and the destination is smaller than the distance between itself and the destination, this forwarder candidate may be determined as a forwarder, and the determined forwarder address may be set to the next hop link layer address of the packet.
  • the V2X communication device transmits the geo-networking packet based on the set link layer address (29040).
  • the V2X communication device can broadcast a geo-networking packet with the next hop link layer address set. V2X communication devices that do not match the link layer address among adjacent V2X communication devices that have received the geo-networking packet can discard this packet.
  • a V2X communication device that is, a forwarder having a matching link layer address among adjacent V2X communication devices that have received the geo-networking packet, can forward the received packet. The forwarder can determine the next forwarder based on the greedy forwarding algorithm described above and forward the packet to the destination.
  • the link layer address may be set and transmitted to the destination address of the geo-networking packet.
  • the geo-networking packet includes forwarder-level information indicating whether the geo-networking packet is forwarded to the most routable or second forwardable router .
  • the geo-networking packet can be delivered to a plurality of paths.
  • reliable geo-networking transmission can be provided for a dynamic communication environment.
  • the greedy forwarding algorithm that determines and forwards a forwarder without the use of buffers and timers has a fast transmission speed, but transmission may be impossible if the forwarder temporarily disappears in the communication range.
  • the present invention can remarkably improve the transmission reliability by not only determining the router closest to the destination among the routers within the communication range but also based on the number of update of the position information, the estimated current position, and the reliability. That is, according to the present invention, the risk of delivery failure can be significantly reduced while maintaining the advantage of rapid delivery of greedy forwarding.
  • Embodiments in accordance with 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) 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
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, a function, or the like for performing the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory is located inside or outside the processor and can exchange data with the processor by various means already known.
  • the present invention is used in a range of vehicle communications.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

V2X 통신 장치의 지오네트워킹 전송 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송방법은, 로케이션 정보를 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치에 대한 정보를 포함하도록 구성하는 단계; 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택하는 단계; 포워더 후보와 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정하는 단계; 및 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

V2X 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법
본 발명은 V2X 통신을 위한 장치 및 그의 지오네트워킹 전송 방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 전송 범위 밖으로 데이터를 신뢰도있게 전달할 수 있는 포워딩 알고리즘에 대한 것이다.
최근 차량(vehicle)은 기계 공학 중심에서 전기, 전자, 통신 기술이 융합된 복합적인 산업 기술의 결과물이 되어 가고 있으며, 이러한 면에서 차량은 스마트카라고도 불린다. 스마트카는 운전자, 차량, 교통 인프라 등을 연결하여 교통 안전/복잡 해소와 같은 전통적인 의미의 차량 기술뿐 아니라 다양한 사용자 맞춤형 이동 서비스를 제공하게 되었다. 이러한 연결성은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 기술을 사용하여 구현될 수 있다.
V2X 통신을 통해 다양한 서비스가 제공될 수 있다. 또한, 다양한 서비스를 제공하기 위해 복수의 주파수 대역을 사용하게 되었다. 이러한 환경에서도 차량 통신의 특성상 안전 서비스의 신뢰도 높은 전달 및 제공은 매우 중요한 문제이다.
V2X 통신에 있어서, 데이터를 전송 범위 밖으로 전송하기 위해, 호핑을 사용한 지오네트워킹 전송 방법을 사용할 수 있다. 지오네트워킹 전송에서, 데이터 호핑 및 목적지 전달을 위해 패킷 포워딩 알고리즘이 사용될 수 있다. 특히 통신 환경이 다이나믹하게 변화하는 V2X 통신 환경에 있어서, 패킷 포워딩 알고리즘은 효율성 및 신뢰도가 고려되어야만 한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 지오네트워킹 전송 방법은, 로케이션 정보 구성하는 단계로서, 상기 로케이션 정보를 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치에 대한 정보를 포함하는, 구성 단계; 상기 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택하는 단계; 상기 포워도 후보와 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정하는 단계; 및 상기 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 로케이션 정보는 상기 V2X 통신 장치가 지오네트워킹 패킷을 수신한 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 포워더 후보를 선택하는 단계는, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 포지션 벡터의 업데이트 수에 기초하여 수행되는, 지오네트워킹 전송 방법.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 포워더 후보를 선택하는 단계는, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치, 유효 통신 범위 및 목적지와의 거리에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 포워더 후보를 선택하는 단계는, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 신뢰도 값을 획득하는 단계; 및 상기 신뢰도 값에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 신뢰도 값은 상기 이웃 V2X 통신 장치에 대한 포지션 벡터의 업데이트 수, 상기 V2X 통신 장치와 상기 이웃 V2X 통신 장치 간의 거리의 변화량에 기초하여 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 방법에 있어서, 상기 지오네트워킹 패킷은 상기 지오네트워킹 패킷이 가장 전달가능한(forwardable) 라우터로 전송되는지 또는 2번째로 전달가능한 라우터로 전송되는지를 나타내는 포워더 레벨 정보를 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치는, 데이터를 저장하는 메모리; 지오네트워킹 패킷을 포함하는 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및 상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 로케이션 정보 구성하며, 상기 로케이션 정보를 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치에 대한 정보를 포함하고, 상기 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택하고, 상기 포워도 후보와 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정하고, 상기 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 로케이션 정보는 상기 V2X 통신 장치가 지오네트워킹 패킷을 수신한 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 포워더 후보의 선택은, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 포지션 벡터의 업데이트 수에 기초하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 포워더 후보의 선택은, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치를 추정하고, 상기 추정된 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치, 유효 통신 범위 및 목적지와의 거리에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 포워더 후보의 선택은, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 신뢰도 값을 획득하고, 및 상기 신뢰도 값에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 신뢰도 값은 상기 이웃 V2X 통신 장치에 대한 포지션 벡터의 업데이트 수, 상기 V2X 통신 장치와 상기 이웃 V2X 통신 장치 간의 거리의 변화량에 기초하여 획득될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치에 있어서, 상기 지오네트워킹 패킷은 상기 지오네트워킹 패킷이 가장 전달가능한(forwardable) 라우터로 전송되는지 또는 2번째로 전달가능한 라우터로 전송되는지를 나타내는 포워더 레벨 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 다이나믹한 통신 환경에 대해 신뢰도 높은 지오네트워킹 전송을 제공할 수 있다. 버퍼와 타이머의 사용이 없이 포워더를 결정하여 전송하는 그리디 포워딩 알고리즘은 전송 속도가 빠르지만 포워더가 통신 범위에서 일시적으로 사라지는 경우 전송이 아예 불가능해질 수 있다. 본 발명은 통신 범위 내의 라우터들 중 단순히 가장 목적지에 가까운 라우터를 결정하는 것이 아니라, 위치 정보의 업데이트 수, 추정된 현재 위치, 신뢰도에 기초함으로써 전송 신뢰도를 현저하게 개선할 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 그리디 포워딩의 신속한 전달의 장점을 유지하면서도 전달 실패의 위험을 현저하게 낮출 수 있다.
본 발명에 대해 더욱 이해하기 위해 포함되며 본 출원에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ITS 시스템의 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 헤더 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 6는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LS(Location Service) 요청 및 LS 응답 타입 패킷의 구성을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 포지션 벡터 정보를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 그리디(greedy) 포워딩 알고리즘의 패킷 전달 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 그리디(greedy) 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도(pseudo) 코드를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 그리디 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 위치 정보의 업데이트 횟수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 위치 정보의 업데이트 수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 이동 위치 추정을 위한, 각 라우터에 대한 LocTE의 업데이트 시간을 나타낸다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 위치 추정 방법을 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 위치 추정을 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른, 샌더 라우터를 기준으로 주변 라우터들이 T시간 동안 관찰되는 위치 및 업데이트 회수를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른, 로케이션 테이블에 업데이트된 라우터 별 포지션 벡터와 업데이트 횟수를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 23는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 전송 방법을 나타낸다.
도 24는 도 23의 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 RSF를 사용하는 패킷 전송 방법을 나타낸다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 페킷 헤더를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하며, 그 예는 첨부된 도면에 나타낸다. 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명은 본 발명의 실시예에 따라 구현될 수 있는 실시예만을 나타내기보다는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것이다. 다음의 상세한 설명은 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 세부 사항을 포함하지만, 본 발명이 이러한 세부 사항을 모두 필요로 하는 것은 아니다. 본 발명은 이하에서 설명되는 실시예들은 각각 따로 사용되어야 하는 것은 아니다. 복수의 실시예 또는 모든 실시예들이 함께 사용될 수 있으며, 특정 실시예들은 조합으로서 사용될 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 대부분의 용어는 해당 분야에서 널리 사용되는 일반적인 것들에서 선택되지만, 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선택되며 그 의미는 필요에 따라 다음 설명에서 자세히 서술한다. 따라서 본 발명은 용어의 단순한 명칭이나 의미가 아닌 용어의 의도된 의미에 근거하여 이해되어야 한다.
본 발명은 V2X 통신 장치에 대한 것으로, V2X 통신 장치는 ITS(Intelligent Transport System) 시스템에 포함되어, ITS 시스템의 전체 또는 일부 기능들을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치는 차량과 차량, 차량과 인프라, 차량과 자전거, 모바일 기기 등과의 통신을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치는 V2X 장치라고 약칭될 수도 있다. 실시예로서 V2X 장치는 차량의 온보드유닛(OBU; On Board Unit)에 해당하거나, OBU에 포함될 수도 있다. OBU는 OBE(On Board Equipment)라고 치칭될 수도 있다. V2X 통신 장치는 인프라스트럭처의 RSU(Road Side Unit)에 해당하거나, RSU에 포함될 수도 있다. RSU는 RSE(RoadSide Equipment)라고 지칭될 수도 있다. 또는, V2X 통신 장치는 ITS 스테이션에 해당하거나, ITS 스테이션에 포함될 수 있다. V2X 통신을 수행하는 임의의 OBU, RSU 및 모바일 장비 등을 모두 ITS 스테이션 또는 V2X 통신 장치라고 지칭될 수도 있다. 지오네트워킹 통신에서, V2X 통신 장치는 라우터로 지칭될 수도 있다.
V2X 통신 장치는 다양한 통신 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있다. V2X 통신 장치가 IEEE 1609.1~4의 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 프로토콜을 구현할 수 있다. 이러한 경우 V2X 통신 장치는 WAVE 장치 또는 WAVE 통신 장치라고 지칭할 수도 있다.
V2X 통신 장치는 CAM(Cooperative Awareness Message) 또는 DENM(Decentralized Environmental Notification Message)를 전송할 수 있다. CAM은 ITS 네트워크에서 분배(distribute)되며, ITS 스테이션의 존재(presence), 위치, 통신 상태, 또는 운행 상태 중 적어도 하나에 대한 정보를 제공한다. DENM은 감지된 이벤트에 대한 정보를 제공한다. DENM은 ITS 스테이션이 감지한 임의의 주행 상황 또는 이벤트에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, DENM은 비상 전자 브레이크 등, 차량 사고, 차량 문제, 교통 컨디션, 등과 같은 상황에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ITS 시스템의 프로토콜 구조를 나타낸다.
어플리케이션(application) 레이어: 어플리케이션 레이어는 다양한 사용예(use case)를 구현 및 지원할 수 있다. 예를 들면, 어플리케이션은 도로 안전(Road Safety), 효율적 교통 정보(Efficient Traffic Information), 기타 애플리케이션 정보(Other application)를 제공할 수 있다.
퍼실리티(facilities) 레이어: 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 레이어에서 정의된 다양한 사용예를 효과적으로 실현할 수 있도록 지원할 수 있다. 예를 들면, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 지원(application support), 정보 지원(information support), 세션/통신 지원(session/communication support)을 수행할 수 있다.
액세스(Access) 레이어: 액세스 레이어는 상위 레이어에서 수신한 메세지/데이터를 물리적 채널을 통해 전송할 수 있다. 예를 들면, 액세스 레이어는 IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준 기반 통신 기술, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행/지원할 수 있다.
네트워크 및 트랜스포트(Networking & Transport) 레이어: 네트워크/트랜스포트 레이어는 다양한 트랜스포트 프로토콜 및 네트워크 프로토콜을 사용함으로써 동종(homogenous)/이종(heterogeneous) 네트워크 간의 차량 통신을 위한 네트워크를 구성할 수 있다.
트랜스포트 레이어는 상위 레이어(세션(session) 레이어, 프리젠테이션(presentation) 레이어, 어플리케이션 레이어)와 하위 레이어(네트워크 레이어, 데이터 링크 레이어, 피지컬 레이어)에서 제공하는 서비스들 간의 연결 계층이다. 트랜스포트 레이어는 전송 데이터가 목적지에 정확히 도착하도록 관리할 수 있다. 송신측에서, 트랜스포트 레이어는 효율적인 데이터 전송을 위해 데이터를 적당한 크기의 패킷으로 프로세싱하고, 수신측에서, 트랜스포트 레이어는 수신된 패킷들을 원래의 파일로 복구하는 프로세싱을 수행할 수 있다. 실시예로서, 트랜스포트 프로토콜로서 TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol), BTP(Basic Transport Protocol)과 같은 프로토콜이 사용될 수 있다.
네트워크 레이어는 논리적인 주소를 매니징하고, 패킷의 전달 경로를 결정할 수 있다. 네트워크 레이어는 트랜스포트 레이어에서 생성된 패킷을 수신하여 목적지의 논리적인 주소를 네트워크 계층 헤더에 추가할 수 있다. 실시예로서, 패킷 경로는 차량들간, 차량과 고정 스테이션간, 고정 스테이션들 간의 유니캐스트/브로드캐스트가 고려될 수 있다. 실시예로서, 지오-네트워킹(Geo-Networking), 모바일 지원(with mobility support) IPv6 네트워킹, 지오-네트워킹을 거치는(over) IPv6 등이 네트워킹 프로토콜로서 고려될 수 있다.
ITS 아키텍처는 추가로 매니지먼트(Management) 레이어 및 시큐리티(security) 레이어를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
트랜스포트 레이어는 BTP 패킷을 생성하고, 네트워크 레이어는 BTP 패킷을 인캡슐레이팅하여 지오-네트워킹 패킷을 생성할 수 있다. 지오-네트워킹 패킷은 LLC 패킷으로 인캡슐레이션될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 데이터는 메세지 세트를 포함하고, 메세지 세트는 베이직 세이프티 메세지가 될 수 있다.
BTP는 퍼실리티 레이어에서 생성한 CAM, DENM과 같은 메세지를 하위(lower) 레이어로 전송하기 위한 프로토콜이다. BTP 헤더는 A타입, B타입으로 구성된다. A 타입 BTP 헤더는 인터랙티브(interactive) 패킷 전송을 위해 송수신에 필요한, 목적지/데스티네이션(destination) 포트 및 소스 포트를 포함할 수 있다. B 타입 헤더는 비-인터랙티브(non-interactive) 패킷 전송을 위해 송신에 필요한, 데스티네이션 포트 및 데스티테이션 포트 정보를 포함할 수 있다. 헤더에 포함된 필드/정보에 대한 설명은 아래와 같다.
데스티네이션 포트(Destination Port): 데스티네이션 포트는 BTP 패킷에 포함된 데이터(BTP-PDU)의 목적지에 해당하는 퍼실리티 엔터티를 식별한다.
소스 포트(Source Port): BTP-A 타입의 경우 생성되는 필드로서, 해당 패킷이 전송되는 소스에서의 퍼실리티 레이어의 프로토콜 엔터티의 포트를 지시한다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
데스티네이션 포트 정보(Destination Port Info): BTP-B 타입의 경우 생성되는 필드로서, 데스티네이션 포트가 가장 잘 알려진 포트인 경우 추가 정보를 제공할 수 있다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
지오네트워킹 패킷(Geonetworking packet)은 네트워크 계층의 프로토콜에 따라서 베이직 헤더 및 커먼 헤더를 포함하고, 지오네트워킹 모드에 따라서 익스텐션(Extension) 헤더를 선택적으로(optional) 포함한다. 지오네트워킹 헤더에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.
지오네트워킹 패킷에 LLC 헤더가 부가되어 LLC 패킷이 생성된다. LLC 헤더는 IP 데이터와 지오네트워킹 데이터를 구별하여 전송하는 기능을 제공한다. IP 데이터와 지오네트워킹 데이터는 SNAP의 이더타입(Ethertype)에 의해 구별될 수 있다. 실시예로서, IP 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DD로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 실시예로서, 지오네트워킹 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DC로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 수신기는 LLC 패킷 헤더의 이더타입 필드를 확인하고, 그 값에 따라서 패킷을 IP 데이터 경로 또는 지오네트워킹 경로로 포워딩 및 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 헤더 구조를 나타낸다.
도 3(a)는 도 2에서 나타낸 지오네트워킹 패킷 헤더의 베이직 헤더를, 도 3(b)는 도 2에서 나타낸 지오네트워킹 패킷 헤더의 커먼 헤더를 나타낸다.
베이직 헤더는 32비트(4바이트)가 될 수 있다. 베이직 헤더는 버전 필드, NH 필드(Next Header), LT(LifeTime) 필드, RHL(Remaining Hop Limit) 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 베이직 헤더에 포함된 필드들에 대한 설명은 아래와 같다. 각 필드를 구성하는 비트 사이즈는 실시예에 불과한 것으로, 변경될 수도 있다.
Version(4비트): 버전(version) 필드는 지오네트워킹 프로토콜을 버전을 지시한다.
NH(4비트): NH(Next Header) 필드는 후속 헤더/필드의 타입을 지시한다. 필드 값이 1이면 커먼 헤더가 이어지고, 2이면 보안 설정된 보안(secured) 패킷이 이어질 수 있다.
LT(8비트): LT(LifeTime) 필드는 해당 패킷의 최대 생존 시간을 지시한다.
RHL(8비트): RHL(Remaining Hop Limit) 필드는 잔여 홉 제한을 지시한다. RHL 필드값은 지오애드혹(GeoAdhoc) 라우터에서 포워딩할 때마다 1씩 줄어들 수 있다. RHL 필드값이 0이 되면 해당 패킷은 더 이상 포워딩되지 않는다.
커먼 헤더는 64비트(8바이트)가 될 수 있다. 커먼 헤더는 NH(NextHeader) 필드, HT(HeaderType) 필드, HST(Header Sub-Type) 필드, TC(Traffic Class) 필드, 플래그(Flags) 필드, PL(PayloadLength) 필드, MHL(Maximum Hop Limit) 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각 필드들에 대한 설명은 아래와 같다.
NH(4비트): NH(Next Header) 필드는 후속 헤더/필드의 타입을 지시한다. 필드 값이 0이면 정의되지 않은 "ANY" 타입을 지시하고, 1이면 BTP-A 타입 패킷을, 2이면 BTP-B 타입 패킷을, 3이면 IPv6의 IP 다이어그램을 각각 지시할 수 있다.
HT(4비트): 헤더 타입 필드는 지오네트워킹 타입을 지시한다. 지오네트워킹 타입은 비콘(Beacon), 지오유니캐스트(GeoUnicast), 지오애니캐스트(GeoAnycast), 지오브로드캐스트(GeoBroadcast), TSB(Topologically-Scoped Broadcast), LS(Location Service)을 포함한다.
HST(4비트): 헤더 서브 타입 필드는 헤더 타입과 함께 세부적인 타입을 지시한다. 실시예로서, HT 타입이 TSB로 설정되면 HST값이 '0'인 경우는 싱글 홉을 지시하고, '1'인 경우에는 멀티 홉을 지정할 수 있다.
TC(8비트): 트래픽 클래스 필드는 SCF(Store-Carry-Forward), 채널 오프로드(Channel Offload), TC ID를 포함할 수 있다. SCF 필드는 패킷을 전달할 이웃이 없는 경우 패킷 저장 여부를 지시한다. 채널 오프로드 필드는 멀티채널 오퍼레이션의 경우 다른 채널로 패킷이 전달될 수 있음을 지시한다. TC ID 필드는 퍼실리티 레이어에서 패킷 전달 시 할당되는 값으로, 피지컬 레이어에서 컨탠션(contention) 윈도우 값 설정에 사용될 수 있다.
플래그(8비트): 플래그 필드는 ITS 장치가 이동형(mobile)인지 고정형(stationary)인지를 지시하고, 실시예로서 마지막 1비트가 될 수 있다.
PL(8비트): 페이로드 길이 필드는 지오네트워킹 헤더에 후속하는 데이터 길이를 바이트 단위로 지시한다. 예를 들면, CAM을 운반(carry)하는 지오-네트워킹 패킷의 경우, PL 필드는 BTP 헤더와 CAM의 길이를 지시할 수 있다.
MHL(8비트): MHL(Maximum Hop Limit) 필드는 최대 호핑 수를 지시할 수 있다.
지오네트워킹 헤더는 상술한 베이직 헤더와 커먼 헤더 및 확장(extended) 헤더를 포함한다. 확장 헤더는 지오네트워킹 타입에 따라서 구성이 달라진다. 이하에서는 각 지오네트워킹 타입에 따른 헤더 구성을 설명한다.
본 명세서에서, 지오네트워킹을 수행하는 V2X 통신 장치를 라우터 또는 지오애드혹 라우터라고 지칭할 수 있다. 지오네트워킹 패킷을 전송하는 V2X 통신 장치를 소스 라우터 또는 샌더(sender)라고 지칭할 수 있다. 소스 라우터로부터 지오네트워킹 패킷을 수신하여 샌더로 릴레이(relay)/포워딩하는 V2X 통신 장치를 포워딩 라우터 또는 포워더(forwarder)라고 지칭할 수 있다. 그리고 지오네트워킹 패킷의 최종 목적지인 V2X 통신 장치 또는 최종 목적지 영역의 V2X 통신 장치를 목적지(destination) 또는 목적지 라우터라고 지칭할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 4(a)는 GUC(Geographically-Scoped Unicast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 4(b)는 GUC 헤더 구성을 나타낸다.
GUC는 특정 소스 라우터에서 목적지 라우터까지 데이터를 전달하는 방법이다. 도 4(a)에서와 같이, 소스 라우터(S)는 멀티 홉을 경유하여 목적지 라우터(N8)까지 데이터를 GUC 타입으로 전송할 수 있다. 소스 라우터는 위치(location) 테이블에 목적지 라우터에 대한 정보를 갖고 있어야 한다. 목적지 라우터에 대한 정보가 없는 경우, 소스 라우터는 "LS 요청(request) 및 LS 응답(reply)" 과정을 사용하여 원하는 목적지를 찾을 수 있다.
도 4(b)에서, GUC 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 GUC를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드, DE PV(Destination Position Vector)필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
DE PV: 목적지의 위치를 나타내며, 숏(short) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 5(a)는 TSB(Topologically Scoped Broadcast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 5(b)는 TSB 헤더 구성을 나타낸다.
TSB는 홉의 개수로 데이터가 전달되는 거리를 조절하는 브로드캐스트 방식이다. 위치에 기반한 정보는 사용되지 않는다. 홉의 개수만으로 데이터의 전달 여부가 결정되므로, 목적지의 위치 주소나 데이터가 전달되는 지역 정보는 사용되지 않는다. 소스 라우터(s)로부터 n홉 내의 모든 라우터로 데이터가 포워딩될 수 있다.
도 5(a)는 n-2인 TSB 방식의 데이터 전송을 나타낸다. 소스 라우터는 n=2로 설정하여 신호를 브로드캐스트하고, 소스 라우터의 전송 범위 내의 라우터들은 이 신호를 수신한다. N=2이므로, 1홉으로 데이터를 수신한 포워딩 라우터들(N1, N2, N3)은 수신 패킷을 다시(re)-브로드캐스트한다. N=2 이므로 다시-브로드캐스트된 신호를 수신한 라우터들은 수신 패킷을 다시-브로드캐스트하지 않는다. 이러한 TSB 전송 방법에서, 단일 홉(n=1)인 경우는 SHB(Single Hop Broadcast)로 지칭할 수 있다.
도 5(b)에서, TSB 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 TSB를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
TSB 헤더의 경우 홉수로 전송 회수를 제한하므로, 목적지 주소가 생략될 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 6(a)는 SHB(Single Hop Broadcast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 5(b)는 SHB 헤더 구성을 나타낸다.
SHB는 상술한 TSB에서 홉수가 1(n=1)인 경우에 해당한다. SHB 패킷은 소스 라우터 전송 범위 내의 라우터들에게만 전송된다. 가장 적은 레이턴시(Latency)로 데이터가 전송될 수 있으므로, SHB는 CAM과 같은 안전 메세지 전송에 사용될 수 있다. 도 6(a)에서와 같이 소스(S)의 1홉 범위 라우터들(N1, N2, N3)에게만 패킷이 전송된다.
도 6(b)에서, SHB 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 TSB를 지시하고, 확장 헤더는 SO PV(Source Position Vector) 필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
SHB 패킷의 경우 홉수로 전송 회수를 제한하므로, 목적지 주소가 생략될 수 있다. 멀티홉 전송되지 않으므로, 중복 검사를 위한 SN 필드도 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 7(a)는 GBC(Geographically-Scope Broadcast)/GAC(Geographically-Scoped Anycast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 4(b)는 GBC/GAC 헤더 구성을 나타낸다.
지오브로드캐스트(GeoBroadcast)/GBC는 특정 지역의 모든 라우터로 패킷을 브로트캐스트하는 전송 방식이고, 지오애니캐스트(GeoAnycast)/GAC는 특정 지역 내에서 처음 패킷을 수신하는 하나의 라우터에게만 패킷을 전송하는 전송 방식이다. GBC에서, 소스 라우터로부터 전달된 데이터가 특정 목적지(destination) 영역에 전달되면, 패킷은 정해진 영역 내에서 브로드캐스트된다. GAC에서, 특정 목적지 영역 내의 하나의 라우터로 패킷이 전달되면, 패킷은 더이상 전송되지 않는다.
도 7(b)에서, GBC/GAC 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 GBC 또는 GAC를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드, 목적지 영역 정보를 포함한다. 목적지 영역 정보는 목적지 영역 중심의 위도(GeoAreaPosLatitude) 필드, 경도(GeoAreaPosLongitude) 필드 및 영역의 범위를 알려주기 위한 거리 필드들(Distance a, b) 및 각도(angle) 필드를 포함한다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
DE PV: 목적지의 위치를 나타내며, 숏(short) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 지오네트워킹 타입 및 그에 따른 헤더 구성을 나타낸다.
도 8은 비콘 패킷의 헤더 구성을 나타낸다. 비콘 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함하고, 확장 헤더는 SO PV 정보를 포함할 수 있다.
비콘 패킷은 상술한 SHB 패킷 헤더와 유사하게 구성될 수 있다. 차이점은, SHB 패킷은 뒤에 메시지가 부가될 수 있어 CAM과 같은 데이터를 전달하는데 사용되고, 비콘은 데이터가 부가되지 않고 헤더 자체로 사용되는 것이다. SHB를 사용한 CAM 또는 비콘은 주기적으로 전송될 수 있다. CAM 또는 비콘을 전송 및 수신함으로써 라우터는 주변 라우터들의 위치 정보를 획득하고, 이 위치 정보를 사용하여 라우팅을 수행할 수 있다. 실시예로서, CAM이 전송되면 비콘은 전송되지 않을 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LS(Location Service) 요청 및 LS 응답 타입 패킷의 구성을 나타낸다.
도 9(a)는 LS 요청 패킷 헤더를, 도 9(b)는 LS 응답 패킷 헤더를 나타낸다.
소스 라우터는 자신의 위치 테이블에 목적지 정보가 없는 경우, 주변에 목적지에 대한 지오네트워킹 어드레스 정보(GN_ADDR)를 요청할 수 있다. 이러한 주소 정보 요청은 LS 요청 패킷은 LS 요청 정보(LS_request)를 전송함으로써 수행될 수 있다. LS 요청 패킷을 수신한 라우터의 로케이션 테이블에 소스 라우터가 요청한 정보가 포함되어 있는 경우, 해당 라우터는 LS 응답 정보(LS_reply)를 전송할 수 있다. 또한, 목적지의 라우터가 LS 요청 정보에 대해 LS 응답 정보를 전송할 수 있다.
LS 응답 정보는 GN_ADDR의 포지션 벡터 정보를 포함한다. 소스 라우터는 LS 응답 정보를 통해 위치 테이블을 업데이트할 수 있다. 소스 라우터는 응답으로 수신한 지오네트워킹 어드레스 정보를 사용함으로써 GUC 전송을 수행할 수 있다.
도 9(a)에서, LS 요청 패킷 헤더의 구성은 GUC 헤더와 유사하다. LS 요청 패킷 헤더에서, GUC 헤더의 목적지 어드레스 필드 대신 지오네트워킹 어드레스 요청 필드(RequestGN_ADDR)가 포함된다.
도 9(b)에서, LS 응답 패킷 헤더 구성은 GUC 패킷 헤더와 동일하다. 다만, SO PV 필드는 라우터의 포지션 벡터 정보를 포함하고, DE PV 필드는 요청을 전송한 라우터의 포지션 벡터 정보를 포함한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 포지션 벡터 정보를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 지오네트워킹 패킷 헤더는 위치와 관련된 포지션 벡터(PV) 필드를 포함한다. 포지션 벡터의 타입은 롱(long) PV와 숏(short) PV를 포함한다. 도 10(a)는 롱 포지션 벡터 정보를, 도 10(b)는 숏 포지션 벡터 정보를 나타낸다.
도 10(a)와 같이, 롱 포지션 벡터 정보는 아래와 같은 하위 필드들을 포함한다.
GN_ADDR: 지오네트워킹 어드레스 필드는 총 64 비트로 구성될 수 있다. 지오네트워킹 전송을 하는 지오애드혹 라우터는 하나의 유일한 지오네트워킹 어드레스 값을 갖는다. 지오네트워킹 어드레스 필드는 아래와 같은 하위 필드들을 포함할 수 있다.
a) M: 지오네트워킹 어드레스인지 메뉴얼하게 설정된 값인지 구별하기 위한 필드. 실시예로서, 값이 '1'이면 매뉴얼하게 설정된 값이 될 수 있음.
b) ST: ITS-S 타입 필드는 ITS 스테이션의 타입을 지시한다. ITS-S 타입은 보행자(pedestrian), 자전거 주행자(cyclist), 모페드(moped), 모터사이클(motorcycle), 승용차(passenger car), 버스, 경트럭, 중트럭, 트레일러, 특별 차량(special vehicle), 트램, RSU를 포함할 수 있다.
c) MID: V2X 장치 식별 정보로서, MAC 어드레스가 사용될 수 있다.
TST(TimeSTamp): 타입 스탬프 필드는 ITS 스테이션이 지오애드혹 라우터에서 위도/경도 값을 획득한 시간을 지시한다. 밀리초(millisecond) 단위로서, UTC(Universal Time Coordinated) 값이 사용될 수 있다.
LAT(Latitude), Long(Longitude): 위도 필드 및 경도 필드는 지오애드혹 라우터의 위도 값, 경도 값을 지시한다.
PAI(Position Accuracy Indicator): 지오애드혹 라우터 위치의 정확도를 지시한다.
S(Speed): 지오애드혹 라우터의 속도를 지시한다.
H(Heading): 지오애드혹 라우터의 방향을 지시한다.
도 10(b)와 같이, 숏 포지션 벡터 정보는 GN_ADDR 필드, TST 필드, LAT 필드, Long 필드를 포함한다. 각 필드에 대한 설명은 롱 포지션 벡터에 대해 상술한 바와 같다.
지오네트워킹 전송을 위해 다양한 패킷 포워딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 그리디(greedy) 포워딩 알고리즘, 컨텐션-기반(contention-based) 포워딩 알고리즘, 비-영역(non-area) 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘, 영역 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘, 영역 어드밴스드 포워딩 알고리즘 등이 사용될 수 있다. 포워딩 알고리즘은 데이터를 목적하는 영역에 효과적으로 전달 및 분산시키기 위해 사용된다. 그리디 포워딩 알고리즘의 경우는 소스 라우터가 포워딩 라우터를 결정하고, 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘의 경우는 수신 라우터가 패킷을 포워딩할지 여부를 컨텐션을 이용하여 결정한다. 이하에서, 지오네트워킹 알고리즘을 프로세싱하는 V2X 장치/라우터를 에고 라우터라고 지칭할 수도 있다.
지오네트워킹에 있어서, 각 V2X 장치는 라우터의 기능을 수행하며, 패킷의 라우팅을 결정하는 애드혹(ad hoc) 방법을 사용할 수 있다. 각 V2X 장치가 차량의 위치 정보, 속도 정보, 헤드 방향 정보를 주변에 전송하고, 이러한 정보를 사용하여 각 V2X 장치는 패킷의 라우팅을 결정할 수 있다. 주기적으로 전달받은 정보는 네트워크&트랜스포트 레이어의 LocT(로케이션 테이블, Location Table)에 저장되고, 저장된 정보는 일정 시간이 지나면 타임 아웃될 수 있다. LocT는 LocTE(Location Table Entry)에 저장될 수도 있다.
지오네트워킹 프로토콜 동작을 위해서, 각각의 애드혹 라우터가 다른 애드혹 라우터에 대한 정보를 갖고 있어야 한다. 주변 라우터에 대한 정보는 SHB 또는 비콘 패킷을 통해 수신될 수 있다. 라우터는 새로운 정보가 수신되면 LocT를 업데이트할 수 있다. SHB 또는 비콘 패킷의 전송 주기는 채널 상태에 따라서 바뀔 수 있다. 위치/로케이션 테이블은 LocT로 지칭할 수도 있다.
주변 라우터에 대한 정보는 LocT에 저장되며, 저장되는 정보는 아래와 같은 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. LocT에 저장된 정보는 소프트-스테이트 상태로 설정된 수명(lifetime)이 만료되면 리스트에서 삭제될 수 있다.
GN_ADDR: ITS 스테이션의 지오-네트워크 주소
Type of ITS-S: ITS 스테이션의 타입으로, 예를 들면 차량인지 RSU 인지를 지시함.
Version: ITS 스테이션에 사용된 지오-네트워킹 버전
Position vector PV: 포지션 벡터 정보는 지리적(geographical) 포지션 정보, 속도 정보, 헤드 방향(Heading) 정보, 위치 정보 측정 시간을 알려주는 타임 스탬프 정보, 제공 위치의 정확도를 지시하는 PAI(Position accuracy indicator) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Flag LS_PENDING(LS_PENDING 플래그): 현재 LocT에 목적지에 대한 주소가 없어서 위치(location) 서비스 리퀘스트가 진행되는 경우 이를 지시하는 플래그
FLAG IS_NEIGHBOUR(IS_NEIGHBOUR 플래그): 통신 범위 내에 통신 가능한 지오애드혹 라우터가 존재하는지를 지시하는 플래그
DPL: 소스 GN_ADDR에 대한 중복 패킷 리스트(Duplicate Packet List)
타입스탬프: 중복의 마지막임을 알리는 마지막 패킷의 타임 스탬프
PDR(Packet Data Rate): 지오애드혹 라우터에서 유지해야하는 패킷 전송율
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 그리디(greedy) 포워딩 알고리즘의 패킷 전달 방법을 나타낸다.
그리디 포워딩 알고리즘은 샌더가 자신이 알고 있는 이웃 라우터들 중 누구에게 패킷을 전달할지를 결정한다. 샌더의 LocT(Location Table)는 주기적으로 분포되는 SHB 또는 비콘 패킷을 통해 최신 값으로 업데이트될 수 있다. 샌더는 LocT로부터 목적지에 가장 가까운 라우터를 선택하고, 이를 통해 가장 적은 홉으로 목적지까지 패킷이 전달될 수 있다.
도 11에서, 소스 라우터의 통신 범위 내에 라우터 1~5가 존재한다. 소스라우터는 목적지에 가장 가까운 라우터 2의 MAC 어드레스를 링크 레이어 목적지 주소로 설정하여 패킷을 전송한다.
그리디 포워딩 알고리즘은 버퍼링을 사용하지 않고, 라우터 간의 연결이 끊어지지 않는 한 패킷을 목적지까지 빠르게 전달할 수 있다. 그러나 라우터 간의 연결이 끊기는 경우 즉 다음 홉을 전송할 라우터가 전송 범위에서 벗어나거나 사라지는 경우, 패킷을 전달할 수 없어 신뢰도가 떨어질 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 그리디(greedy) 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도(pseudo) 코드를 나타낸다.
본 명세서의 수도-코드에 있어서, 엘레멘트들에 대한 정의는 아래와 같다.
P: 포워딩 될 GN 패킷
i: i-번째 LctTE
NH: 다음 홉으로서 식별되는 LocTE. NH_LL_ADDR은 그의 링크 레이어 어드레스
NH_LL_ADDR: 다음 홉의 링크 레이어 어드레스
EPV: 에고(ego) 포지션 벡터
PV_P: 지오네트워킹 패킷에 포함된 목적지 포지션 벡터
PV_I: i-번째 LocTE의 포지션 벡터
MFR: MFR(most forward with radius) 정책(policy)에 따른 프로그레스(progress). 라우터 자신과 목적지 사이의 거리로 설정될 수 있음.
B: 포워딩 패킷 버퍼 (패킷 타입에 따라서 US 포워딩 버퍼 또는 BC 포워딩 퍼버가 될 수 있음)
TC: GN-Data.request(소스 동작)의 트래픽 클래스 또는 수신 커먼 헤더(포워더 동작)의 필드. 트래픽 클래스에 따라 액세스 레이어에서 백-오프 타임이 결정될 수도 있다.
라인 13에서, 라우터는 자신과 목적지 사이의 거리를 MFR로 설정할 수 있다.
라인 14~21에서와 같이, 라우터는 LocTE에 저장된 주변 라우터와 i번째 라우터의 거리를 획득하고, LocTE에 저장된 라우터들 목적지까지의 거리가 최소인 라우터를 검색한다.
라인 22~23에서와 같이, 라우터는 목적지까지의 거리가 최소인 라우터의 MAC 어드레스를 NH_LL_ADDR로 설정한다.
라인 24에서와 같이, 만약 MFR 값이 자신과 목적지와의 거리보다 크면, 라우터는 전달할 이웃 라우터가 없는 것으로 판단한다.
라인 25~26에서와 같이, SCF(Store Carry & Forward)가 인에이블된 경우이면, 일정 시간 동안 "포워딩 패킷 버퍼"에 값을 저장하고, 애드혹 라우터가 감지되면 포워딩을 실행한다.
라인 28~29에서와 같이, SCF가 디스에이블인 경우, 라우터는 MAC의 목적지 주소를 BCAST로 설정하고 패킷을 브로드캐스팅한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 그리디 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 13에서, 에고 라우터는 자신의 위치 벡터(EPV)와 목적지의 위치 벡터(PV_P)를 사용하여 MFR을 설정한다.
도 13에서와 같이, 에고 라우터는 LocTE에 저장된 라우터들에 대한 포지션 벡터(PV_1~PV_5)와 목적지 간의 거리를 획득하고, 거리가 MFR보다 작으면 획득된 거리를 MFR로 설정한다. 라우터는 LocTE에 저장된 라우터들에 대해 이 과정을 모두 수행하고, 결국 최소 거리를 갖는 라우터의 거리가 최종 MFR(final_MFR)이 된다.
소스 라우터는 최종 MFR에 해당하는 PV_1 라우터의 MAC 어드레스를 전송 패킷의 MAC 헤더의 목적지 주소로 설정한다. 따라서 PV_1 라우터로 패킷이 전송된다.
이하에서는 다이나믹 환경에서 신뢰도를 향상시키기 위한 그리디 포워딩 알고리즘에 대해 설명한다. 더 신뢰도있는 그리디 포워딩 알고리즘을 위해, 본 발명은 전달자/포워더(forwarder)를 선정하는 방법을 추가로 제안한다. 전달자를 선정하는 방법은 아래의 4가지 방법들이 제안되며, 아래의 4가지의 방법들은 따로 사용되거나, 다른 방법들과 조합되어 사용될 수 있다.
(1) 위치 정보의 업데이트 횟수를 사용하는 방법
(2) 이동 위치를 추정하는 방법
(3) 신뢰도 함수(Reliability function/Relatively Stable Function) 사용 방법
(4) 이중 경로를 통한 신뢰가능(reliable) 멀티-홉 전송 방법
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 위치 정보의 업데이트 횟수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
상술한 바와 같이, 위치 정보는 SHB/비콘을 통해 일정 주기로 수신되어 LocTE에 저장되고, 업데이트된다. 그러나 통신 커버리지 경계의 ITS-스테이션으로부터 수신되는 위치 정보는 동일한 주기로 업데이트되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 소스 라우터와 가까운 위치의 라우터의 위치 정보는 1초 10번 업데이트 될 수 있고, 커버리지 근처의 라우터의 위치 정보는 1초에 3~5번 업데이트될 수 있다. LocTE에 저장된 위치 정보는 일정 시간이 지나면 사라지는데, 이는 업데이트 주기와는 무관하다.
일정 시간동안 가장 많은 업데이트 횟수를 갖는 라우터가 가장 신뢰가능한 포워더가 될 수 있다. 따라서 라우터는 일정 시간 동안 업데이트가 제일 많은 라우터 및 그 다음으로 업데이트가 제일 많은 라우터 중 적어도 하나를 포워더로 결정할 수 있다. 또는, 라우터는 일정 시간 동안 일정 횟수 이상 업데이트가 된 라우터들 중 목적지에 가장 가까운 라우터를 포워더로 결정할 수도 있다.
도 14에서, 본 발명의 실시를 위한 추가적인 엘레멘트들은 아래와 같다.
TH: 일정 기간 동안 포지셔닝 벡터의 업데이트 수를 지시하는 스레스홀드 값
NUM: 일정 기간 동안 포지셔닝 벡터의 업데이트 수
라인 18에서와 같이, 라우터는 일정 시간 동안 업데이트 수를 카운트하고, 업데이트 수가 스레스홀드 값보다 큰 라우터들만 그리디 포워딩 알고리즘의 포워더 후보로 결정한다. 예를 들면, 1초 동안 10번 이상 업데이트가 된 라우터들만 전달자 후보로 결정하고, 전달자 후보들 중 목적지에 가장 라우터를 전달자로 선정할 수 있다.
숫자 정보(NUM)는 일정 시간 동안 위치 값이 업데이트된 횟수 또는 빈도를 지시할 수 있다. 스레스홀드 값(TH) 정보는 업데이트 회수가 신뢰가능하다고 볼 수 있는 최소 값을 지시한다. 스레스홀드 값(TH) 정보는 다양한 기준 및 방법에 의해 설정될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 위치 정보의 업데이트 수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
도 15는 위치 정보가 업데이트되는 회수 및 LocT의 i-번째 라우터와 목적지 간의 거리 각각에 가중치(weight)를 부여함으로써 신뢰가능한 포워더를 결정하는 방법을 나타낸다.
도 15에서, 본 발명의 실시를 위한 추가적인 엘레멘트들은 아래와 같다.
MFRR: MFRR 정책에 따른 프로그레스를 지시함
α: 거리 계수
β: 업데이트 수 계수
NUM: 일정 기간에 대한 포지셔닝 벡터의 업데이트 수
라인 15에서와 같이, MFRR을 설정하며, MFRR은 라우터와 목적지 사이의 거리에 α를 곱함으로써 획득될 수 있다.
라인 18에서와 같이, MFRR은 아래 수학식 1과 같이 획득될 수 있다.
Figure PCTKR2017008613-appb-M000001
MFRR은 작은 값을 가질 수록 더 포워딩가능(forwardable)한 값으로 판단할 수 있다. α 및 β는 각 변수에 가중치를 주기 위한 값으로, 임의의 실험 값으로 지오네트워킹 성능을 향상 값들로서 결정될 수 있다.
라인 15~18에서와 같이, 라우터는 전송 범위 내의 모든 라우터에 대해 목적지까지의 거리 및 업데이트 회수에 각각 가중치 α 및 β를 적용하여, 가장 작은 MFRR 값을 찾는다. 그리고 가장 작은 MFRR 값을 갖는 라우터가 포워더로 결정될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 지역적인 최적의 포워더를 찾되, 목적지와의 거리만을 고려하지 않고 추가로 업데이트 회수를 반영함으로써 전송 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 이동 위치 추정을 위한, 각 라우터에 대한 LocTE의 업데이트 시간을 나타낸다.
라우터는 LocTE에 포함된 위치 정보, 위치 정보가 측정된 시간(timestamp) 정보, 이동 속도 정보, 또는 이동 방향 정보 중 적어도 하나를 사용하여 다른 라우터의 위치를 추정할 수 있다. 그리고 라우터는 추정된 위치에 기초하여 포워더를 선택할 수 있다.
도 16은 라우터 별로 업데이트되는 시간 및 주기를 나타낸다. 도 16에서, LocTE에는 표시된 시간에서의 위치 및 기타 정보가 저장된다. 즉, 라우터1은 t_1 시간에, 라우터 2는 t_2 시간에, 라우터 3은 t_3 시간에, 라우터 4는 t_4 시간에, 라우터5는 t_5 시간에 LocTE의 정보가 업데이트될 수 있다. 소스 라우터는 과거 시점의 정보를 사용하여 외부 라우터의 현재 위치를 추정하고, 추정 위치에 기초하여 포워더를 선택할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 위치 추정 방법을 나타낸다.
도 17(a)에서와 같이, 소스 라우터(s)는 i-번째(i-th) 라우터의 이동 거리를 추정한다. i-번째 라우터의 속도 벡터를 SV_I로 나타내면, 추정되는 이동거리는 SV_I*(T - t_i)가 된다. 속도 벡터 SV_I는 i번째 라우터의 속도가 벡터의 크기가 되고, 헤드 방향이 벡터의 방향 값이 될 수 있다. T는 추정을 하는 현재 시간을 지시하고, t_i는 위치 벡터의 타임 스탬프 값을 지시한다.
도 17(b)에서, 소스 라우터는 획득한 벡터의 끝점을 라우터의 이동 위치로 추정할 수 있다. 그리고 소스 라우터는, 추정된 이동 위치가 최대 통신 범위(R) 내에 포함되는 라우터만 유효한 라우터로 판단할 수 있다. 최대 통신 범위는 실시예로서 이 값은 ITS 액세스 기술을 기술하는 스펙에서 정해지거나(예를 들면, ETSI TS 102 636-4-2, the specification of GeoNetworking media dependent functionality) 또는 GN 프로토콜의 MIB(Management Information Base)의'itsGnDefaultMaxCommunicationRange'에 정해진 값이 사용될 수 있다.
도 17(c)에서, 소스 라우터는 추정된 유효한 모든 라우터들에 대해, 라우터와 목적지 간의 거리를 측정할 수 있다.
도 17(d)에서, 소스 라우터는 유효 라우터들 중 목적지 간의 거리가 가장 짧은 라우터를 포워더로 선정할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 위치 추정을 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드이다.
도 18은 이웃 라우터들의 현재 위치를 추정하고, 추정된 현재 위치를 사용하여 포워더를 결정하는 그리디 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 18에서, 본 발명의 실시를 위한 추가적인 엘레멘트들은 아래와 같다.
MFRR: MFRR 정책에 따른 프로그레스를 지시함
R: 이론적인 최대 통신 범위
T: MFR을 연산하는 현재 시간
t_i: i번째 LocTE의 업데이트 시간
ESV: 자신(ego)의 속도 벡터
SV_I: i번째 LocTE의 속도 벡터
EST_PV_I: i번째 LocTE의 추정(estimated) 포지션 벡터
라인 22에서와 같이, PV_I(t_i)는 i번째 라우터로부터 수신된 패킷의 포지션 벡터이며, t_i는 패킷에 포함된 타임 스탬프 값이다. SV_I는 i번째 라우터의 속도 벡터를 나타낸다. 이 벡터의 크기는 속도(S)가 되고, 방향은 자동차 헤드 방향(H)이 될 수 있다. i번째 라우터가 등속도로 움직임을 가정하면, 현재 시간(T)까지 움직인 거리 벡터는 (T-t_i)*SV_I(T-i)로 추정될 수 있다. 따라서 현재 i번째 라우터의 추정 위치는 과거의 위치 벡터(PV_I(t_i))에 추정된 이동 거리((T-t_i)*SV_I(T-i))를 더함으로써 획득될 수 있다.
라인 23에서와 같이, 추정된 위치가 에고 라우터의 최대 통신 범위 내에 위치하는 라우터들이 후보 라우터로 결정된다. 즉, 에고 라우터와 추정 위치와의 거리(DIST(PV_P, EST_PV_I)가 최대 통신 범위(R) 내인 라우터들에 대해 이후의 프로세싱이 수행된다.
라인 24~27에서와 같이, 추정 위치가 에고 라우터의 최대 통신 범위(R) 내인 라우터들 중 목적지와의 거리가 최소인 라우터가 포워더로 결정된다. 위치 추정의 오류를 최소화하기 위해, 이웃 라우터는 속도와 헤드 방향의 정확도를 표시하는 PAI를 "TRUE"로 설정하여 사용할 수 있다.
이동 위치 측정 방법은 몇 가지 가정하에서 수행된다. LocTE에 기록된 속도는 순간 속도이나 순간 속도가 평균 속도로 가정된다. 또한, 최대 통신 범위는 이론치와 차이가 날 수 있다. 최대 통신 범위는 이론적인 원형이 아닐 수도 있으며, 날씨 등 외부 조건에 의해 변경되거나, 안테나의 편향성으로 인해 타원이 될 수도 있다. 따라서 이하에서는 신뢰도 함수를 사용하는 방법에 대해 설명한다.
신뢰도 함수(RSF, Relatively Stable Function)는 포워더로서 선택되는 주변의 라우터가 포워더로서 얼마나 신뢰할 수 있는지를 함수로 나타낸 것이다. RSF는 아래의 세가지를 고려하여 획득된다.
1) 일정 시간 동안 샌더와의 거리 변화 정도
2) 목적지까지의 거리
3) 업데이트되는 위치 정보의 횟수
일정 시간 동안 샌더와의 거리 변화 정도가 작고, 위치 정보의 업데이트 횟수가 많은 라우터일수록 안정된 라우터로 추정할 수 있다. 에고 라우터는 이러한 라우터들 중 목적지와의 거리가 가장 라우터를 전달자로 결정할 수 있다. 신뢰도 함수는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2017008613-appb-M000002
'number_of_position_update'는 일정 시간 동안 i번째 라우터에 대한 위치 벡터의 업데이트 횟수를 지시하고, 'variance_of_location'는 샌더 라우터와 i번째 라우터 간의 상대 거리 변화 정도를 지시한다. 'distance_from_destination'은 i번째 라우터와 목적지 간의 거리를 지시한다. 각 변수 앞의 파라미터들(α,β,γ)은 각 변수에 가중치(weight)를 주기 위한 임의의 값이다.
실시예로서, 변수의 수를 제한하여 함수를 더 간단하게 구성할 수 있다. 이를 위해, 특정 라우터에 대해, 위치 정보의 업데이트 횟수가 일정 스레스홀드 값을 넘으면 그 라우터는 신뢰가능 라우터로 결정될 수도 있다. RSF의 연산은 아래와 같이 수행될 수 있다.
1) 에고 라우터는 일정 시간 동안 위치 정보의 업데이트 수가 스레스홀드 값을 넘는 라우터를 검색한다.
2) 에고 라우터는 1)의 과정에서 발견된 라우터들에 대해, 라우터와 샌더 라우터 간의 변동 거리의 평균을 측정한다.
3) 에고 라우터는 최근 업데이트된 위치를 기준으로 목적지까지의 거리를 측정한다.
4) RSF에 값들을 입력하여 라우터별 신뢰도를 산출한다.
신뢰도 산출을 위한 RSF는 수학식 3과 같다.
Figure PCTKR2017008613-appb-M000003
수학식 3에서, α 및 β는 각각 변수에 가중치를 주기 위한 값으로, 주변 라우터들의 수와 이동 속도 등을 고려하여 설정될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른, 샌더 라우터를 기준으로 주변 라우터들이 T시간 동안 관찰되는 위치 및 업데이트 회수를 나타낸다.
도 19(a)는 샌더 라우터(S)를 기준으로 주변 라우터들이 T시간 동안 관찰되는 위치를 나타낸다. 도 19(a)에서, 흰색 원들은 일정 시간 동안 업데이트된 각 라우터들의 변화된 위치를 나타내고, 검은색 원은 가장 최근 업데이트된 라우터의 위치를 나타낸다.
도 19(a)에서, 라우터 4(n4)는 위치가 3번 업데이트 되었고, 라우터 3(n3)는 위치가 6번 업데이트 되었다. 따라서, 에고 라우터는 라우터 4를 신뢰도 함수 연산에서 제외시킬 수 있다. 업데이트 횟수가 스레스홀드 미만인 경우, 이러한 라우터는 통신 경계 범위에 존재하여 신뢰도가 낮은 라우터로 결정될 수 있다. 즉 이러한 라우터는 신뢰도 함수 연산 대상에서 제외하고, 에고 라우터는 위치 변화가 안정적이고 목적지와 거리가 가까운 정도를 사용하여 RSF를 연산할 수 있다. RSF 값은 낮은 값을 가질 수록 더 안정적(stable)인 라우터로 결정될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른, 로케이션 테이블에 업데이트된 라우터 별 포지션 벡터와 업데이트 횟수를 나타낸다.
관찰 시간(T) 동안 각 라우터들의 업데이트 횟수는, 라우터1은 9(NUM_1=9 for Router1), 라우터2는 9(NUM_2=9 for Router2), 라우터3은 6(NUM_3=6 for Router3), 라우터4는 1(NUM_4=1 for Router4) 및 라우터5는 3(NUM_5=3 for Router5)이다.
i번째 라우터에 대한 일정 시간(T) 동안 LocT에 업데이트 된 각 라우터 별 위치 벡터는 PV-ij로 표시된다. 도 20에서, 라우터 3은 관찰 시간(T)동안 6번 업데이트되었으며, 업데이트된 각각의 위치 벡터는 PV_31, PV_32, PV_33, PV_34, PV_35 및 PV_36과 같다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 21에서, 본 발명의 실시를 위한 추가적인 엘레멘트들은 아래와 같다.
j: 일정 기간 동안(for some period) j번째(j-th) 업데이트된 포지션 벡터
NUM: 일정 기간 동안 업데이트된 포지션 벡터의 수
NUM_TH: 일정 기간 동안 위치 벡터의 최소 업데이트 수를 나타내는 스레스 홀드
DIFFSUM: 일정 기간 동안 업데이트된 포지션 벡터들 간의 차이의 합
VARIANCE: 분산
EPV_ij: ij-번째 LocTE의 동일 시간에서의 에고 포지션 벡터
PV_I: i번째 LocTE의 동일 시간의 에고 포지션 벡터
PV_F: 잠재적인 선택된 포워더의 마지막 포지션 벡터
PV_ij: ij번째 LocTE의 포지션 벡터
RSF: RSF 정책에 따른 프로그래스, RFG는 수학식 3의 신뢰도 함수가 될 수 있음.
α: 거리의 계수
β: 포지션 벡터 분산의 계수
라인 22~32에서와 같이, 에고 라우터는 LocT에 포함된 모든 i개의 라우터들에 대해 샌더와의 상대적인 위치 차이의 합(i.DIFFSUM)을 계산한다.
라인 25~26에서와 같이, 에고 라우터는 일정 시간 동안 위치 벡터의 업데이트 횟수(i.NUM)가 일정 값(NUM_TH)을 초과하는 라우터에 대해서만 상대적인 거리 변화(i.VARIANCE)를 계산한다. 라인 29~30에서와 같이, 일정 시간 동안 위치 벡터의 업데이트 횟수(i.NUM)가 일정 값(NUM_TH)을 초과하지 않는 경우, 상대적인 거리 변화를 MAX 값으로 가정한다. 이는 업데이트 횟수가 작은 경우 안정적이지 않은(unstable) 것으로 판단하기 위함이다.
상대적인 거리 변화 값은 i번째 라우터에서 j시간에서의 위치 벡터(PV_ij)와 샌더 라우터의 위치 벡터(EPV_ij)와의 차이로부터, (j+1) 시간에서의 위치 벡터(PV_i(j+1))와 샌더 라우터의 위치 벡터(EPV_i(j+1)의 차이를 감산한 절대값이 된다. 라인 26에서와 같이, 이 절대값을 일정 시간(T)동안 연산하여 합한 값이 총 변화량이 된다. 라인 28에서와 같이, 총 변화량을 업데이트 횟수로 나누면, 평균 상대 거리 변화량이 각 i번째 라우터별로 획득될 수 있다.
라인 34~43에서와 같이, 각 라우터별로 획득된 평균 상대 거리 변화량을 사용하여, RSF 값이 가장 작은 i번째 라우터를 확인하고, 해당 라우터가 포워더 후보로서 결정될 수 있다. 라인 44에서와 같이, 결정된 라우터에 대한 정보를 사용함으로써 잠재적 (NextHeader)가 결정되고, 이 라우터의 최근 업데이트된 포지션 벡터가 PV_F로 저장된다. 라인 44에서, 저장된 PV_F 값과 목적지와의 거리가 샌더(EPV)와 목적지까지의 거리보다 작은 경우가 샌더에 비해 목적지 방향에 전재하는 라우터이므로, 라인 45에서와 같이 라인 44의 조건을 만족하는 포워더 후보가 최종 포워더로 결정된다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 22에서, 도 21의 수도 코드에 비해 본 발명의 실시를 위한 추가적인 엘레멘트들은 아래와 같다.
γ: EVP로부터 포지션 차이의 계수
도 22의 실시예는 샌더 라우터와 상대적인 거리 변화를 측정할 때 최근 위치 정보에 가중치를 추가하는 방법이다. 위치 정보 중에서도 최근의 위치 정보가 현재의 위치에 가장 가까울 확률이 높다. 따라서 현재 측정 시간에 가까운 최근의 업데이트 위치 정보에 가중치가 부가되며, 가중치는 시간에 따라서 달라지는 값이 될 수 있다.
라인 27에서와 같이, 상대적인 거리 차에 γ(j)라는 계수가 추가될 수 있다, 이 γ(j)는 이전에 획득한 EPV와 상대적인 거리차에 비해 최근에 획득한 EPV와 상대적인 거리차에 가중치를 부여하는 계수이다. γ(j)는 j값에 따라 변화하는 값이 될 수 있다.
도 23는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 전송 방법을 나타낸다.
실시예로서, 에고 라우터는 일정 시간 동안 추정한 위치와 실제 위치와의 차이를 계산하고, 변화량이 작을 수록 안정한 라우터로 결정할 수 있다. 에고 라우터는 이러한 라우터들 중에서 목적지와 가장 가까운 라우터를 다음 포워더로 결정할 수 있다.
도 23에서, 에고 라우터는 라우터3의 현재 업데이트된 위치 정보 PV_32에 기초하여 다음 업데이트 순간의 위치를 PV_32'로 추정할 수 있다. 그리고 다음 업데이트에서, 에고 라우터는 PV_32'와 PV_33의 위치 차이를 계산할 수 있다. 이러한 동작을 T시간 동안 수행하여, 추정 위치와 실제 업데이트 위치의 차이의 평균 변화량이 적은 라우터가 안정적인(stable) 라우터로 결정될 수 있다.
도 23에서, 라우터4의 경우와 같이 일정 시간 동안 한번만 업데이트된 라우터는 추정 값와 현재 값을 비교할 수 없으므로, 연산에서 제외될 수 있다. 에고 라우터는 상술한 RSF 방법을 적용하여 안정적인 라우터들 중 목적지와 거리가 가까운 라우터를 다음 포워더로 결정할 수 있다. 실시예로서, 에고 라우터는, 상술한 도 21의 RSF 방법과 같이 안정성과 목적지까지의 거리에 적절한 가중치를 적용하거나, 상술한 도 22의 RSF 방법과 같이 최근 계산한 안정성 정보에 가중치를 적용함으로써, 다음 포워더를 결정할 수 있다.
도 24는 도 23의 실시예에 따른, 신뢰도 함수를 사용한 그리디 포워딩 알고리즘을 나타내는 수도 코드를 나타낸다.
도 24에서, 도 21의 수도 코드에 비해 본 발명의 실시를 위한 추가적인 동작에 대해 설명한다.
라인 27과 같이, 에고 라우터는 각 라우터에 대해 위치 정보가 업데이트될 때마다 과거 업데이트된 정보에 기반하여 추정한 위치 벡터를 계산한다. 과거의 속도 벡터(SV_ij)에 시간차(t_i(j+1)-t_ij)를 곱한 값이 추정 이동 거리 벡터가 된다. 라인 28~29와 같이, 에고 라우터는 추정 이동 거리 벡터와 실제 업데이트된 값과의 차이(DIFF)를 획득하고, 이 값을 일정시간 동안 더해서 DIFFSUM을 획득할 수 있다. 추정 위치 벡터 값과 실제 업데이트된 값의 차이가 작을수록, 즉 DIFFSUM 값이 작은 라우터가 샌더에서 신뢰할 수 있는 라우터로 결정될 수 있다. 라인 29와 같이, 차이 값에 가중치 γ(j)를 부가하여 최근 값의 신뢰도를 높일 수 있다.
RSF 값은 목적지까지의 거리와 DIFFSUM 값의 조합으로 정해지며, 각각의 값에 가중치 α, β가 부가될 수 있다. RSF 값이 작을 수록 포워더로 선정되기 적합한 라우터이며, 라인 34~43과 같이 모든 라우터에 대해 RSF 값이 계산될 수 있다. 라인 39와 같이, RSF 값이 가장 작은 라우터의 포지션 벡터가 PV_F가 된다. 라인 44~45에서와 같이, RSF 값이 작은 라우터 중 라우터와 목적지의 거리가 샌더와 목적지의 거리보다 작은 라우터가 다음 포워더로 결정될 수 있다. 만약 거리가 더 큰 라우터는 샌더를 기준으로 목적지보다 더 먼 위치에 존재하는 라우터이므로, 포워더로 선택되지 않는다.
상술한 RSF를 사용함으로써 각 라우터들의 신뢰도를 값으로 표현하고, 획득된 신뢰도를 포워더 결정에 반영할 수 있다. 또한, RSF를 사용함으로써 라우터는 패킷별로 상황별로 다른 신뢰도에 기초한 통신을 수행할 수 있다. 실시예로서, 라우터는 동일 패킷을 복수 회 전송함으로써 전송 신뢰도를 높일 수 있다. 라우터는 패킷을 복수 회 전송함에 있어서도 RSF를 사용함으로써 더욱 신뢰도를 높일 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 RSF를 사용하는 패킷 전송 방법을 나타낸다.
전송 신뢰도를 높이기 위해, 라우터는 한 패킷은 가장 전송가능(forwardable)한 라우터를 찾아 전송하고, 다른 패킷은 두 번째로 전송가능한 라우터를 찾아 전송할 수 있다. 즉, 도 25에서와 같이 한 패킷은 그리디 포워딩 알고리즘(Greedy Forward Algorithm)에 기초하여 전송 범위에서 가장 목적지에 가까운 라우터들에 의해 전달된다. 그리고 다른 패킷은 신뢰 그리디 포워딩 알고리즘(Reliable Greedy Forward Algorithm)에 기초하여 전송 범위에서 두 번째로 목적지에 가깝지만 신뢰도가 더 높은 라우터들에 의해 전달될 수 있다.
도 25에서는 라우터와 목적지의 거리에 기초하여 2개의 경로가 설정된다. 2개의 경로는 목적지까지의 거리에 기초하여 설정될 수 있다. 동일 정보 반복 전송 시, 홀수 번째 패킷은 목적지에 가장 가까운 전송가능한 라우터에 의해 멀티-홉 전송되고, 짝수 번째 패킷은 목적지에 두 번째로 가까운 전송가능한 라우터에 의해 멀티-홉 전송될 수 있다. 두 개의 경로를 결정하기 위해, 해당 패킷이 그리디 포워딩 알고리즘에 기초하여 전송될지, 신뢰 그리디 포워딩 알고리즘(Reliable Greedy Forward Algorithm)에 기초하여 전송될지가 다음 라우터로 전달되어야 한다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 페킷 헤더를 나타낸다.
도 26은 지오유니캐스트 헤더를, 도 27은 GBC(Geographically-Scope Broadcast)/GAC(Geographically-Scoped Anycast) 타입의 헤더를 각각 나타낸다. 도 26 및 도 27의 실시예에서와 같이, RFL 필드가 지오네트워킹 헤더에 추가될 수 있다. 실시예로서, RFL 필드는 SN 필드와 같은 줄(raw)에 포함될 수도 있다.
RFL(Reliable Forwarder Level) 필드는 어느 정도의 신뢰성을 갖고 패킷을 전달할지를 지시할 수 있다.
실시예로서, RFL 값이 1이면, 패킷을 수신한 라우터는 가장 전달가능(forwardable)한 라우터에게 패킷을 전달할 수 있다. 즉, 라우터는 전송 범위에서 가장 목적지에 가까운 라우터에게 패킷을 전달할 수 있다. RFL 값이 2이면, 패킷을 수신한 라우터는 두 번째로 목적지에 가까운 라우터에게 패킷을 전달할 수 있다.
RFL 값에 따라서 복수의 경로로 패킷이 전달될 수 있다. RFL 값에 기초하여, 가장 빠른 경로 및 더 신뢰도 있는(reliable)한 경로로 패킷이 전달되므로, 패킷 전송 신뢰도가 크게 향상될 수 있다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 28에서, V2X 통신 장치(28000)는 통신 유닛(28010), 프로세서(28020) 및 메모리(28030)을 포함할 수 있다.
통신 유닛(28010)은 프로세서(28020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(28010)은 프로세서(28020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송하거나, 수신 신호를 다운컨버팅할 수 있다. 통신 유닛(28010)은 피지컬 레이어 또는 액세스 레이어 중 적어도 하나의 동작을 구현할 수 있다.
통신 유닛(28010)은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 RF 유닛을 포함할 수도 있다. 실시예로서, 통신 유닛(28010)은 DSRC(Dedicated Short Range Communication), IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(28010)은 각 통신 기술을 구현하는 복수의 트랜스시버를 포함할 수도 있다.
프로세서(28020)는 RF 유닛(28030)과 연결되어 ITS 시스템 또는 WAVE 시스템에 따른 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(28020)는 상술한 도면 및 설명에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 V2X 통신 장치(28000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(28010)에 저장되고, 프로세서(28020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(28010)는 프로세서(28020)와 연결되어, 프로세서(28020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(28010)는 프로세서(28020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(28020)의 외부에 설치되어 프로세서(28020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
V2X 통신 장치(28000)의 프로세서(28020)는 본 발명에서 설명한 포워딩 알고리즘을 수행함으로써 지오네트워킹 패킷 전송을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치(28000)의 지오네트워킹 패킷 전송 방법에 대해서는 이하에서 설명한다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
V2X 통신 장치는 로케이션 정보를 구성한다(S29010).
로케이션 정보(LocT)는 V2X 통신 장치가 유지(maintain)하는 로컬 데이터 스트럭처로서, 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치들에 대한 정보를 포함한다. 상술한 바와 같이, 로케이션 정보는 V2X 통신 장치가 지오네트워킹 패킷을 수신한 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함한다. LocT에 대해서는 상술한 설명이 적용된다.
V2X 통신 장치는 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택한다(S29020).
상술한 바와 같이 V2X 통신 장치는 다양한 실시예에 따라서 포워더 후보를 결정할 수 있다.
먼저, 도 14~15와 관련하여 상술한 실시예에서와 같이, 포워더 후보를 선택하는 단계는 이웃 V2X 통신 장치의 포지션 벡터의 업데이트 수에 기초하여 수행될 수 있다.
또한, 도 16~18의 실시예와 관련하여 상술한 실시예와 같이, 포워더 후보를 선택하는 단계는 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치를 추정하는 단계 및 추정된 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치, 유효 통신 범위 및 목적지와의 거리에 기초하여 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 19~24 및 신뢰도 함수와 관련하여 상술한의 실시예에서와 같이, 포워더 후보를 선택하는 단계는, 이웃 V2X 통신 장치의 신뢰도 값을 획득하는 단계 및 신뢰도 값에 기초하여 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 신뢰도 값은 이웃 V2X 통신 장치에 대한 포지션 벡터의 업데이트 수, V2X 통신 장치와 이웃 V2X 통신 장치 간의 거리의 변화량에 기초하여 획득될 수 있다.
V2X 통신 장치는 포워더 후보의 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정한다(S29030).
상술한 바와 같이, V2X 통신 장치는 포워더 후보와 목적지와의 거리가 자신과 목적지와의 거리보다 작으면 포워더 후보의 링크 레이어 어드레스를 다음 홉 링크 레이어 어드레스로 설정할 수 있다. 즉, 포워더 후보와 목적지와의 거리가 자신과 목적지와의 거리보다 작은 경우, 이 포워더 후보가 포워더로 결정되고, 결정된 포워더의 어드레스가 패킷의 다음 홉 링크 레이어 어드레스로 설정될 수 있다.
V2X 통신 장치는 설정된 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송한다(29040).
V2X 통신 장치는 다음 홉 링크 레이어 어드레스가 설정된 지오네트워킹 패킷을 방송할 수 있다. 지오네트워킹 패킷을 수신한 인접 V2X 통신 장치들 중 링크 레이어 어드레스가 일치하지 않는 V2X 통신 장치들은 이 패킷을 폐기할 수 있다. 지오네트워킹 패킷을 수신한 인접 V2X 통신 장치들 중 링크 레이어 어드레스가 일치하는 V2X 통신 장치 즉 포워더는 수신 패킷을 포워딩할 수 있다. 포워더는 상술한 그리디 포워딩 알고리즘에 기초하여 다음 포워더를 결정하여 목적지로 패킷을 포워딩할 수 있다. 링크레이어 어드레스는 지오네트워킹 패킷의 목적지 어드레스로 설정되어 전송될 수도 있다.
도 25~27과 관련하여 상술한 실시예와 같이, 지오네트워킹 패킷은 지오네트워킹 패킷이 가장 전달가능한(forwardable) 라우터로 전송되는지 또는 2번째로 전달가능한 라우터로 전송되는지를 나타내는 포워더 레벨 정보를 포함할 수 있다. 따라서 포워더 레벨 정보에 기초하여 지오네트워킹 패킷은 복수의 경로로 전달될 수 있다.
본 발명에 따르면 다이나믹한 통신 환경에 대해 신뢰도 높은 지오네트워킹 전송을 제공할 수 있다. 버퍼와 타이머의 사용이 없이 포워더를 결정하여 전송하는 그리디 포워딩 알고리즘은 전송 속도가 빠르지만 포워더가 통신 범위에서 일시적으로 사라지는 경우 전송이 아예 불가능해질 수 있다. 본 발명은 통신 범위 내의 라우터들 중 단순히 가장 목적지에 가까운 라우터를 결정하는 것이 아니라, 위치 정보의 업데이트 수, 추정된 현재 위치, 신뢰도에 기초함으로써 전송 신뢰도를 현저하게 개선할 수 있다. 즉 본 발명에 따르면 그리디 포워딩의 신속한 전달의 장점을 유지하면서도 전달 실패의 위험을 현저하게 낮출 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 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 이해된다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 장치 및 방법 발명이 모두 언급되고, 장치 및 방법 발명 모두의 설명은 서로 보완하여 적용될 수 있다.
다양한 실시예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명은 일련의 차량 통신 분야에서 이용된다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (14)

  1. V2X 통신 장치의 지오네트워킹 전송 방법에 있어서,
    로케이션 정보 구성하는 단계로서, 상기 로케이션 정보를 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치에 대한 정보를 포함하는, 구성 단계;
    상기 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택하는 단계;
    상기 포워도 후보와 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정하는 단계; 및
    상기 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로케이션 정보는 상기 V2X 통신 장치가 지오네트워킹 패킷을 수신한 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 포워더 후보를 선택하는 단계는, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 포지션 벡터의 업데이트 수에 기초하여 수행되는, 지오네트워킹 전송 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 포워더 후보를 선택하는 단계는,
    상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치, 유효 통신 범위 및 목적지와의 거리에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 포워더 후보를 선택하는 단계는,
    상기 이웃 V2X 통신 장치의 신뢰도 값을 획득하는 단계; 및
    상기 신뢰도 값에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택하는 단계를 더 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신뢰도 값은 상기 이웃 V2X 통신 장치에 대한 포지션 벡터의 업데이트 수, 상기 V2X 통신 장치와 상기 이웃 V2X 통신 장치 간의 거리의 변화량에 기초하여 획득되는, 지오네트워킹 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 상기 지오네트워킹 패킷이 가장 전달가능한(forwardable) 라우터로 전송되는지 또는 2번째로 전달가능한 라우터로 전송되는지를 나타내는 포워더 레벨 정보를 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  8. V2X 통신 장치에 있어서,
    데이터를 저장하는 메모리;
    지오네트워킹 패킷을 포함하는 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및
    상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    로케이션 정보 구성하며, 상기 로케이션 정보를 지오네트워킹 프로토콜을 실행하는 V2X 통신 장치에 대한 정보를 포함하고,
    상기 로케이션 테이블에 포함된 이웃 V2X 통신 장치들 중 포워더 후보를 선택하고,
    상기 포워도 후보와 목적지와의 거리에 기초하여 포워더를 결정하고, 결정된 포워더의 어드레스를 다음 홉의 링크 레이어 어드레스로 설정하고,
    상기 링크 레이어 어드레스에 기초하여 지오네트워킹 패킷을 전송하는, V2X 통신 장치
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 로케이션 정보는 상기 V2X 통신 장치가 지오네트워킹 패킷을 수신한 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함하는, V2X 통신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 포워더 후보의 선택은, 상기 이웃 V2X 통신 장치의 포지션 벡터의 업데이트 수에 기초하여 수행되는, V2X 통신 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 포워더 후보의 선택은,
    상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치를 추정하고,
    상기 추정된 상기 이웃 V2X 통신 장치의 현재 위치, 유효 통신 범위 및 목적지와의 거리에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택함으로써 수행되는, V2X 통신 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 포워더 후보의 선택은,
    상기 이웃 V2X 통신 장치의 신뢰도 값을 획득하고, 및
    상기 신뢰도 값에 기초하여 상기 포워더 후보를 선택함으로써 수행되는, V2X 통신 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 신뢰도 값은 상기 이웃 V2X 통신 장치에 대한 포지션 벡터의 업데이트 수, 상기 V2X 통신 장치와 상기 이웃 V2X 통신 장치 간의 거리의 변화량에 기초하여 획득되는, V2X 통신 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 상기 지오네트워킹 패킷이 가장 전달가능한(forwardable) 라우터로 전송되는지 또는 2번째로 전달가능한 라우터로 전송되는지를 나타내는 포워더 레벨 정보를 포함하는, V2X 통신 장치.
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