WO2020022526A1 - V2x 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법 - Google Patents

V2x 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법 Download PDF

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WO2020022526A1
WO2020022526A1 PCT/KR2018/008309 KR2018008309W WO2020022526A1 WO 2020022526 A1 WO2020022526 A1 WO 2020022526A1 KR 2018008309 W KR2018008309 W KR 2018008309W WO 2020022526 A1 WO2020022526 A1 WO 2020022526A1
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WO
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algorithm
forwarding
communication
packet
sender
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PCT/KR2018/008309
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English (en)
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양승률
고우석
백서영
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/20—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on geographic position or location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/22—Processing or transfer of terminal data, e.g. status or physical capabilities
    • H04W8/24—Transfer of terminal data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/005—Moving wireless networks

Definitions

  • the present invention relates to a V2X communication device and a geonetworking transmission method, and more particularly, to a geonetworking transmission method using hybrid communication including direct communication and cellular communication.
  • 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. Even in this environment, reliable delivery and provision of safety services is a very important issue due to the characteristics of vehicle communication.
  • a geonetworking transmission method using hopping may be used to transfer data out of the transmission range.
  • packet forwarding algorithms may be used for data hopping and destination delivery. Especially in a V2X communication environment in which the communication environment is dynamically changed, the packet forwarding algorithm must consider efficiency and reliability.
  • a method for transmitting a geonetworking using a hybrid communication including direct communication and cellular communication, receiving a message from at least one neighboring vehicle; And transmitting a geonetworking packet to the at least one neighboring vehicle, wherein the geonetworking packet transmission is based on at least one forwarding algorithm of a greedy based forwarding algorithm, a sender managed forwarding algorithm, and a contention based forwarding algorithm.
  • a greedy based forwarding algorithm a sender managed forwarding algorithm
  • a contention based forwarding algorithm based on at least one forwarding algorithm of a greedy based forwarding algorithm, a sender managed forwarding algorithm, and a contention based forwarding algorithm.
  • the received message may include hybrid performance information of the neighboring vehicle, and the hybrid performance information may indicate whether the neighboring vehicle is capable of hybrid communication.
  • the received message includes cellular range information, and the cellular range information is always indicative of whether the neighboring vehicle is within the coverage of a cellular base station. Can be.
  • the geonetworking packet includes forwarding algorithm type information, and the forwarding algorithm type information may identify a type of a forwarding algorithm through which the geonetworking packet is transmitted.
  • the greedy-based forwarding algorithm includes at least one of an Enhanced Greedy Forwarding 1 (EFG1) algorithm and an Enhanced Greedy Forwarding 2 (EFG2) algorithm.
  • the sender managed forwarding algorithm includes at least one type of a Sender Managed Forwarding 1 (SMF1) algorithm or a Sender Managed Forwarding 1 (SMF2) algorithm, and the contention-based forwarding algorithm includes an Enhanced Contension-Based Forward 1 (ECBF1) algorithm.
  • ECBF2 Enhanced Contension-Based Forward 1
  • CSCF Combined Sender-based and Contention-based Forwarding
  • ECSCF1 Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1
  • Enhanced Combined Sender-ECSCF2 based and Contention-based Forwarding 2 may include at least one type of algorithm.
  • the buffering time of the timer for packet forwarding may include receiving the geo-networking packet. It may be determined based on at least one of the hybrid communication performance of the receiver or whether it is within the cellular coverage of the receiver.
  • V2X communication apparatus for performing a hybrid communication including direct communication and cellular communication according to an embodiment of the present invention, a memory for storing data; A communication unit for transmitting and receiving a radio signal including a geonetworking packet; And a processor controlling the memory and the communication unit, the processor receiving a message from at least one neighboring vehicle, transmitting a geonetworking packet to the at least one neighboring vehicle, and transmitting the geonetworking packet. It may be performed based on at least one forwarding algorithm of a greedy-based forwarding algorithm, a sender managed forwarding algorithm, and a contention-based forwarding algorithm.
  • the present invention reduces the number of hops needed and solves the problem of geonetworking by using cellular technology. As the number of hops required is reduced, transmission reliability, overall delivery delay, and network traffic are improved. Reducing the hop count can alleviate the problem of geonetworking protocols.
  • FIG 1 illustrates an intelligent transport system (ITS) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a V2X transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a configuration of a V2X system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a configuration of a V2X system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a WSMP packet configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a conceptual internal architecture of a MAC sublayer for performing MCO (Multi-channel Operation) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a geonetworking transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a geonetworking transmission method using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a basic forwarding algorithm using hydride communication when a destination exists in the direct communication range of the sender.
  • FIG. 14 illustrates a basic forwarding algorithm using hydride communication when the sender is in coverage of the cellular base station.
  • 15 illustrates a basic forwarding algorithm using hybrid communication when the destination is within the coverage of the cellular base station.
  • FIG. 16 illustrates a usage scenario of the first embodiment (EGF1) of the enhanced greedy forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 shows a configuration of a CAM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 shows a configuration of a BSM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows a usage scenario of the second embodiment (EGF2) of the enhanced greedy forwarding algorithm according to another embodiment of the present invention.
  • 20 shows a configuration of a CAM according to an embodiment of the present invention. 20 illustrates an embodiment in which cellular range information is included in an HF container. 20 is an embodiment, the cellular range field may be included in a container / field different from FIG. 20.
  • FIG. 21 shows a configuration of a BSM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 shows a flowchart of a forwarding algorithm of EGF1 and / or EFG2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 shows a usage scenario of the first embodiment SMF1 of the sender managed forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 illustrates a usage scenario of the second embodiment SMF2 of the sender managed forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • 25 shows a usage scenario of a first embodiment EFBF1 of an enhanced contention-based forwarding algorithm for hybrid communication.
  • FIG. 26 illustrates an operation of an ECVF1 algorithm according to the embodiment of FIG. 25.
  • FIG. 27 shows a usage scenario of a second embodiment (EFBF2) of an enhanced contention-based forwarding algorithm for hybrid communication.
  • FIG. 28 illustrates an operation of an ECVF2 algorithm according to the embodiment of FIG. 26.
  • 29 illustrates a usage scenario of a combined sender-based and contention-based forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an execution operation of a CSCF algorithm according to the embodiment of FIG. 29.
  • FIG. 31 illustrates a first embodiment of an enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm (ECSCF) using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • ECSCF enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm
  • ECSCF enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm
  • 33 illustrates a common header configuration of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 illustrates a common header configuration of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention.
  • 35 illustrates propagation of forwarding type information according to an embodiment of the present invention.
  • 36 illustrates an information flow when a cellular network is not available according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 illustrates information flow when a cellular network is available, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • 39 illustrates a geonetworking transmission method using hybrid communications, including direct communications and cellular communications, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a V2X communication device, and the V2X communication device may be included in an intelligent transport system (ITS) system to perform all or some functions of the ITS system.
  • the V2X communication device may 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 onboard unit (OBU) of a vehicle or may be included in an OBU.
  • OBU On Board Equipment
  • OBU On Board Equipment
  • the V2X device may correspond to a road side unit (RSU) of the infrastructure or may be included in the RSU.
  • the RSU may be referred to as RoadSide Equipment (RSE).
  • the V2X communication device may correspond to or be included in an ITS station. Any OBU, RSU, mobile equipment, etc. that perform V2X communication may all be referred to as ITS stations or V2X communication devices.
  • FIG 1 illustrates an intelligent transport system (ITS) according to an embodiment of the present invention.
  • Intelligent transportation system provides efficient and safe transportation service by applying information and communication technology such as electronic control and communication devices to transportation facilities such as cars, buses and trains and traffic facilities around roads such as traffic lights and billboards. Means providing a system.
  • V2X Vehicle to everything
  • V2X communication technology refers to a communication technology between a vehicle and a vehicle or a vehicle and a peripheral device.
  • V2X communications are equipped with OBUs, which include dedicated short-range communication (DSRC) communication modems.
  • Infrastructure including V2X modules installed around roads, such as traffic lights, may be referred to as RSUs.
  • VRU Vehicleable Road Users
  • the VRU may be capable of V2X communication.
  • V2V Vehicle to Vehicle
  • V2I Vehicle to Infra-structure
  • V2O communication between the vehicle and the traffic weak
  • I2O communication between the infrastructure and the traffic weak
  • FIG. 2 shows a V2X transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X transmission and reception system is classified according to the role of transmitting and receiving data between the V2X transmitter 2100 and the V2X receiver 2200, and there is no difference in configuration of the apparatus.
  • the V2X transmitter 2100 and the V2X receiver 2200 both correspond to V2X communication devices.
  • the V2X transmitter 2100 includes a Global Navigation Satellite System (GNSS Receiver) 2110, a DSRC Radio 2120, a DSRC device processor 2130, and an Application Electronic Control Unit (ECU).
  • GNSS Receiver Global Navigation Satellite System
  • DSRC Radio 2120 a DSRC Radio 2120
  • DSRC device processor 2130 a DSRC device processor 2130
  • ECU Application Electronic Control Unit
  • the ECU 2140 includes a sensor 2150 and a human interface 2160.
  • the DSRC radio 2120 may perform communication based on a wireless local area network (WLAN) -based IEEE 802.11 standard and / or the Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) standard of the Society of Automotive Engineers (SAE). have.
  • the DSRC radio 2120 may perform operations of the physical layer and the MAC layer.
  • the DSRC device processor 2130 may decode the message received by the DSRC radio 2120 or decode the message to be transmitted.
  • the GNSS receiver 2110 processes the GNSS and may acquire location information and time information.
  • the GNSS receiver 2110 may be a Global Positioning System (GPS) device.
  • GPS Global Positioning System
  • the application ECU 2140 may be a microprocessor for providing a specific application service.
  • the application ECU may generate an action / message based on sensor information and user input to provide a service, and send and receive messages using a DSRC device processor.
  • the sensor 2150 may acquire vehicle status and ambient sensor information.
  • the human interface 2160 may receive a user input or display / provide a message through an interface such as an input button or a monitor.
  • the V2X receiver 2200 may include a Global Navigation Satellite System (GNSS Receiver) 2210, a DSRC Radio 2220, a DSRC device processor 2230, and an Application Electronic Control Unit (ECU). ECU 2240, Sensor 2250, and Human Interface 2260. The above description of the configuration of the V2X transmitter 2100 is applied to the configuration 2200 of the V2X receiver.
  • GNSS Receiver Global Navigation Satellite System
  • DSRC Radio 2220 a DSRC Radio 2220
  • ECU Application Electronic Control Unit
  • Sensor 2250 Sensor 2250
  • Human Interface 2260 Human Interface
  • the DSRC radio and the DSRC device processor correspond to one embodiment of a communication unit.
  • the communication unit may communicate based on cellular communication technology such as 3GPP, Long Term Evolution (LTE).
  • FIG. 3 shows a configuration of a V2X system according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X system of FIG. 3 may correspond to the ITS station reference architecture as defined in ISO 21217 / EN302 665.
  • 3 shows an example of an ITS station in which the ITS station is based on a reference architecture.
  • 3 illustrates a hierarchical architecture for end-to-end communication.
  • the application layer may implement and support various use cases.
  • the application may provide road safety, efficient traffic information, and other application information.
  • the application layer can classify and define ITS applications and provide services to end vehicles / users / infrastructures through lower layers.
  • the application may be defined / applied by use-case, or may be defined / applied by grouping the use-case such as road-safety, traffic efficiency, local service, infotainment have.
  • application classification, use-case, etc. may be updated when new application scenarios occur.
  • Layer management can manage and service information related to the operation and security of the application layer. Information and services are communicated and shared in both directions through the interface between management entity and application layer (MAMA) and the interface between security entity and ITS-S applications (SA) or Service Access Points (eg MA-SAP, SA-SAP). Can be.
  • MAMA management entity and application layer
  • SA security entity and ITS-S applications
  • SA-SAP Service Access Points
  • the request from the application layer to the facility layer or the transfer of information from the facility layer to the application layer may be performed through an interface between facilities layer and ITS-S applications (FA) (or FA
  • the facility layer can support the effective realization of the various uses defined in the application layer.
  • the facility layer may perform application support, information support, and session / communication support.
  • the facility layer may natively support the top three layers of the OSI model: session layer, presentation layer, and application layer.
  • the facility layer may additionally provide advanced facilities such as application support, information support, and session / communication support for the ITS system.
  • a facility refers to a component that provides functionality, information, and data.
  • the facility may be classified into a common facility and a domain facility.
  • Common facilities can provide the basic set of applications of ITS and the core services or functions required to operate the ITS station. For example, time management, position management, service management, and the like may be provided.
  • Domain facilities may provide special services or functions to a basic set of applications of one or more ITS.
  • the domain facility may provide decentralized notification messages (DENM) management for Road Hazard Warning applications (RHW).
  • DENM decentralized notification messages
  • RHW Road Hazard Warning applications
  • the network / transport layer can form a network for vehicle communication between homogeneous / heterogenous networks by using various transport protocols and network protocols.
  • the network / transport layer can provide Internet access and routing using Internet protocols such as TCP / UDP + IPv6.
  • the network / transport layer may configure a vehicle network using a geographical position based protocol such as BTP / GeoNetworking.
  • the transport layer corresponds to a connection layer between services provided by upper layers (session layer, presentation layer, application layer) and lower layers (network layer, data link layer, physical layer).
  • the transport layer manages the data sent by the user to arrive at the destination exactly.
  • the transport layer may serve to divide data into packets of a size suitable for transmission for efficient data transmission.
  • the transport layer may serve to reassemble the received packets into the original file.
  • the transport protocol may be TCP / UDP, and a transport protocol for ITS such as VTS may be used.
  • the network layer can assign logical addresses and determine packet forwarding paths.
  • the network layer may receive a packet generated at the transport layer and add a network header including a logical address of a destination.
  • packet path design unicast / broadcast between vehicles, between vehicles and fixed stations, and between fixed stations may be considered.
  • protocols such as geo-networking, with movility support IPv6 networking, IPv6 over geo-networking, and the like may be considered.
  • the access layer may transmit a message / data received from a higher layer through a physical channel.
  • the access layer may include 2G including IEEE 802.11 and / or 802.11p standard based communication technology, ITS-G5 wireless communication technology based on the physical transmission technology of IEEE 802.11 and / or 802.11p standard, satellite / wideband wireless mobile communication. It can perform / support data communication based on / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology, 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.
  • ITS systems for vehicle communication and networking can be organically designed in consideration of various connection technologies, network protocols, and communication interfaces to provide a variety of use-cases.
  • the role and function of each layer may be augmented or augmented.
  • FIG. 4 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transport layer may generate a BTP packet
  • the network layer may generate a geo-networking packet.
  • the geonetworking packet corresponds to data of a logical link control (LLC) packet and may be included in the LLC packet.
  • Geo-networking packets may be encapsulated into LLC packets.
  • the data includes a message set, which may be a basic safety message.
  • the BTP header is a protocol for transmitting messages such as CAM and DENM generated in the facility layer to the lower layer.
  • the BTP header consists of A type and B type.
  • the type A BTP header may include a destination / destination port and a source port, which are required for transmission and reception for interactive packet transmission.
  • the B type header may include destination port and destination port information, which is required for transmission for non-interactive packet transmission. Descriptions of the fields / information included in the header are as follows.
  • the destination port identifies the facility entity corresponding to the destination of the data (BTP-PDU) included in the BTP packet.
  • Source Port A field generated in the case of a BTP-A type, indicating a port of a protocol entity of a facility layer in a source through which a corresponding packet is transmitted. This field may have a size of 16 bits.
  • Destination Port Info This field is generated in the case of a BTP-B type, and may provide additional information when the destination port is the best known port. This field may have a size of 16 bits.
  • the geonetworking packet includes a basic header and a common header according to the protocol of the network layer, and optionally includes an extension header according to the geonetworking mode.
  • 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), an LT (LifeTime) field, and a Remaining Hop Limit (RHL) field.
  • the 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 geonetworking protocol.
  • NH Next Header
  • the NH (Next Header) field indicates the type of the next header / field. If the field value is 1, the common header is followed. If the field value is 2, the secured secure packet may be followed.
  • the LT (LifeTime) field indicates the maximum survival time of the packet.
  • RHL 8 bits: The Remaining Hop Limit (RHL) field indicates the remaining hop limit.
  • the RHL field value can be decremented by 1 each time it is forwarded by a GeoAdhoc router. If the RHL field value is 0, the packet is no longer forwarded.
  • the common header can be 64 bits (8 bytes).
  • Common headers include NH (NextHeader) field, HT (HeaderType) field, HST (Header Sub-Type) field, TC (Traffic Class) field, Flags (Flags) field, Payload Length field, PL (Maximum Hop Limit) field It may include at least one of. Description of each field is as follows.
  • the NH (Next Header) field indicates the type of the next header / field.
  • a field value of 0 may indicate an undefined “ANY” type, 1 indicates a BTP-A type packet, 2 indicates a BTP-B type packet, and 3 indicates an IPv6 IP diagram.
  • Geo-networking types include Beacon, GeoUnicast, GeoAnycast, GeoBroadcast, Topologically-Scoped Broadcast, and Location Service (LS).
  • HST (4-bit): The header subtype field indicates the detailed type along with the header type.
  • a single hop may be indicated, and when it is '1', a multi hop may be designated.
  • the traffic class field may include Store-Carry-Forward (SCF), Channel Offload, and TC ID.
  • SCF Store-Carry-Forward
  • the channel offload field indicates that a packet can be delivered to another channel in the case of a multichannel operation.
  • the TC ID field is a value assigned when a packet is delivered in the facility layer and may be used to set a contention window value in the physical layer.
  • the flag field indicates whether the ITS device is mobile or stationary, and may be the last 1 bit as an embodiment.
  • the Payload Length field indicates the data length following the geonetworking header in bytes.
  • the PL field may indicate the length of the BTP header and the CAM.
  • MHL 8-bit
  • MHL The Maximum Hop Limit (MHL) field may indicate the maximum number of hops.
  • the LLC header is added to the geonetworking packet to generate an LLC packet.
  • the LLC header provides the function of distinguishing IP data and geonetworking data. IP data and geonetworking data can be distinguished by the Ethertype of SNAP.
  • the ether type may be set to 0x86DD and included in the LLC header.
  • the Ethertype may be set to 0x86DC and included in the LLC header.
  • the receiver may check the Ethertype field of the LLC packet header and forward and process the packet to the IP data path or the geonetworking path according to the value.
  • FIG. 5 shows a configuration of a V2X system according to another embodiment of the present invention.
  • the North American V2X system uses the PHY technology and MAC technology of IEEE 802.11, and may further use the MAC technology of IEEE 1609.4.
  • the technology of the IEEE802.2 standard is applied to the LLC block, and the IEEE 1609.3 technology may be applied to the WAVE short message protocol (WSMP).
  • the facility layer can use message sets from SAE's J2735 standard, and the application layer can use applications defined for V2V, V2I, and V2O in the J2945 standard.
  • the application layer may perform a function by implementing a use-case.
  • the application can optionally be used depending on the use-case.
  • the system requirements for each use-case can be defined in the J2945 standard.
  • J2945 / 1 defines applications for V2V technology such as V2V safety communications.
  • FCW technology is a V2V safety communication technology that warns of a collision with a preceding vehicle. If a vehicle with a V2X communication device stops suddenly or stops in an accident, it can send an FCW safety message to prevent subsequent vehicle collisions. Subsequent vehicles may receive FCW messages and warn the driver or perform controls such as speed deceleration or lane change. In particular, even when there is another vehicle between the stopped vehicle and the driving vehicle, there is an advantage that the state of the stopped vehicle can be broken through the FCW.
  • FCW safety messages may include vehicle location information (latitude, longitude, lane), vehicle information (vehicle type, length, direction, speed) and event information (stop, sudden stop, slow motion), which may be included in the facility layer. Can be generated by request
  • the facility layer may correspond to OSI layer 5 (session layer), layer 6 (presentation layer), and layer 7 (application layer).
  • the facility layer may generate a set of contextual messages to support the application. Message sets are defined in the J2735 standard and can be described / decrypted via ASN.1.
  • the message set may include BasicSafetyMessage message, MapData message, SPAT message, CommonSafetyRequest message, EmergencyVehicleAlert message, IntersectionCollision message, ProbeVehicleData message, RoadSideAlert message, PersonalSafetyMessag message.
  • the facility layer may generate a message set by collecting information to be transmitted from a higher layer.
  • the message set may be indicated in an Abstract Syntax Notation 1 (ASN.1) manner.
  • ASN.1 is a notation used to describe data structures. It can also specify encoding / decoding rules.
  • ASN.1 is not dependent on specific devices, data representations, programming languages, hardware platforms, etc.
  • ASN.1 is a language that describes data regardless of platform. It is a joint standard of the International Committee for Internationalization (ISO. 8824) and the International Committee for International Circuity and Telephony (CITT).
  • a message set is a collection of messages related to V2X operations. There is a message set for the context of the parent application.
  • the message set is represented in the form of a data frame and may include at least one element. Each element may comprise a data frame or data element.
  • Data frames represent two or more data sequences.
  • the data frame may be an enumeration structure of data elements or an enumeration structure of data frames.
  • the DV_vehicleData is a data frame structure representing information of a vehicle and may include a plurality of data elements (eg, Height, Bumbers, mass, trailerweight).
  • the data element defines a description of the data element.
  • an element called Height used in the data frame is defined in DE_VehicleHeight and may represent the height of the vehicle.
  • the height of the vehicle may be expressed from 0 to 127, and the LBS unit may be increased in units of 5 cm and may be expressed up to 6.35 meters.
  • a Basic Safety Message may be sent.
  • BasicSafetyMessage is the most basic and important message of the message set and is used to transmit basic information of the vehicle periodically.
  • the message may include coreData defined as BSMcoreData, and optional PartII and regional data.
  • coreData may include data elements such as msgCnt, id, lat, long, elev, speed, deading, break, size, and the like.
  • coreData uses data elements to display message count, ID, latitude, longitude, altitude, speed, direction, brake, vehicle size, and so on.
  • the BSM can generally transmit information corresponding to coreData in a cycle of 100 msec (10 times per second).
  • the network / transport layer may correspond to OSI layer 3 (network layer) and layer 4 (transport layer).
  • a WAVE short message protocol (WSMP) may be used to transmit a WAVE short message (WSM) delivered from an upper layer.
  • WSM WAVE short message
  • the IPv6 / TCP protocol may be used to process conventional IP signals.
  • the LLC block uses the IEEE802.2 standard and can distinguish an IP diagram from a WSM packet.
  • the access layer may correspond to OSI layer 1 (physical layer) and layer 2 (data link layer).
  • the access layer may use the IEEE 802.11 PHY technology and MAC technology, and in addition, the MAC technology of IEEE 1609.4 may be used to support vehicle communication.
  • the security entity and the management entity may be connected and operated in all sections.
  • FIG. 6 shows a WSMP packet configuration according to an embodiment of the present invention.
  • the network / transport layer of FIG. 5 may send a vehicle safety message, such as a BSM, via WSMP.
  • vehicle safety message such as a BSM
  • WSMP vehicle safety message
  • the WSMP protocol is described in the IEEE 1609.3 document.
  • IPv6 and TCP / UDP can also be supported to transport IP data.
  • the WSMP packet includes WSM data including a WSMP header and a message.
  • the WSMP header includes a version field, a PSID field, an extension field, a WSM WAVE element ID field, and a length field.
  • the version field may be defined as a WsmpVersion field indicating a real WSMP version of 4 bits and a reserved field of 4 bits.
  • the PSID field is a provider service identifier and may be allocated according to an application in a higher layer. The PSID field helps the receiver determine the appropriate higher layer.
  • the extension field is a field for extending the WSMP header, and may include information such as channel number, data rate, and transmit power used.
  • the WSMP WAVE Element ID field may specify the type of WAVE short message to be transmitted.
  • the length field may specify the length of the WSM data transmitted in octets transmitted through the 12-bit WSMLemgth field.
  • the LLC header provides the function of distinguishing and transmitting IP data and WSMP data.
  • IP data and WSMP data can be distinguished by Ethertype of SNAP.
  • the LLC header and SNAP header structure may be defined in a document of IEEE 802.2.
  • the ether type may be set to 0x86DD and included in the LLC header.
  • the Ethertype may be set to 0x86DC and included in the LLC header.
  • the receiver may check the Ethertype field of the LLC packet header and forward and process the packet to the IP data path or WSMP path according to the value.
  • FIG. 7 illustrates a conceptual internal architecture of a MAC sublayer that performs MCO (Multi-channel Operation) according to an embodiment of the present invention.
  • MCO Multi-channel Operation
  • the architecture of FIG. 7 may be included in the access layer of FIG. 5 or may be included in the MAC layer of the access layer.
  • the MCO structure of FIG. 7 includes channel coordination in which channel access is defined, overall data between PHY-MAC layers, and channel routing defining an operation process of a management frame, and an EDCA (Enhanced) that determines and defines a priority of a transmission frame. Dedicated Channel Access), and a data buffer (or queue) storing a frame received from a higher layer.
  • the channel coordination block is not shown in FIG. 7, and channel coordination may be performed by the entire MAC sublayer of FIG. 5.
  • Channel Coordination In an embodiment, channel access to a control channel (CCH) and a service channel (SCH) may be controlled. Channel access coordination will be described later.
  • a WSM Wive Short Message
  • CCH control channel
  • SCH service channel
  • WSM Wive Short Message
  • the data buffer may store a data frame received from a higher layer according to a defined access category (AC).
  • AC access category
  • a data buffer may be provided for each AC.
  • the channel routing block can deliver data input from the upper layer to the data buffer.
  • the transmission request parameters such as channel coordination and channel number, transmission power, and data rate for the frame transmission may be called for the transmission request of the upper layer.
  • EDCA As a method to guarantee QoS in the existing IEEE 802.11e MAC layer, it is divided into four access categories (ACs) according to traffic types, and differentiated priorities are assigned to each category, and different parameters are assigned to each AC. It is a contention-based medium access scheme that gives more traffic for priority traffic. For data transmission including priorities, the EDCA block can assign 8 priorities from 0-7 and map the data arriving at the MAC layer to 4 ACs according to the priorities.
  • Control Channel represents a radio channel used for management frame and / or WAVE message exchange.
  • the WAVE message may be a WAVE short message (WSM).
  • the control channel (CCH) may represent a radio channel primarily used for management messages or basic safety message exchanges.
  • the service channel (SCH) is a radio channel used for providing a service and represents any channel other than the control channel.
  • the control channel may be used for communication of Wave Short Message Protocol (WSMP) messages or system management messages such as WAVE Service Advertisement (WSA).
  • WSA WAVE Service Advertisement
  • the control channel may be used for communication of system management messages such as Wave Service Message (WSA) of WSMP (WAVE Service Advertisement) or Basic Transport Protocol (BTP) / GeoNetworking of Service Announcement Message (SAM).
  • the SCH may be used for general-purpose application data communication, and the communication of such general application data may be coordinated by service related information such as WSA.
  • the WSA may also be referred to as service propagation information below.
  • the WSA may provide information that includes an announcement of the availability of an application-service.
  • the WSA message may identify and describe the application service and the channel to which the service is accessible.
  • the WSA may include headers, service information, channel information, and WAVE routing propagation information.
  • the service propagation information for the service connection may be a periodic message.
  • Co-operative Awareness Messages CAMs
  • CAMs Co-operative Awareness Messages
  • the V2X communication device may broadcast a Cooperative Awareness Message (CAM), a Decentralized Environmental Notification Message (DENM), or a Basic Safety Message (BSM).
  • CAM Cooperative Awareness Message
  • DENM Decentralized Environmental Notification Message
  • BSM Basic Safety Message
  • the CAM is distributed in the ITS network and provides information about at least one of the presence, location or communication status of the ITS station.
  • DENM provides information about detected events.
  • the DENM can provide information about any driving situation or event detected by the ITS station.
  • the DENM can provide information about situations such as vehicle accidents, vehicle problems, traffic conditions, and the like, such as emergency electronic brakes.
  • CAMs may be broadcast periodically by the facility layer.
  • the WSA or SAM may be a periodic message.
  • the WSA or SAM may be broadcast periodically by the facility layer.
  • Decentralized Environmental Notification Messages can be event messages. Event messages can be triggered and sent by the detection of an event.
  • the service message may be sent to manage the session.
  • the event message may include a safety message / information.
  • the service message may include non-safety messages / information.
  • a Basic Safety Message can be transmitted and received.
  • the BSM message is the most basic message among the messages defined in the SAE J2735 standard and provides information on vehicle safety. These BSM messages can be used in a variety of applications that exchange safety data about vehicle status.
  • the BSM message may also be referred to as a basic safety message or a vehicle safety message.
  • ad-hoc / direct / P2P communication technology includes DSRC / 802.11 access technology and / or LTE-sidelink technology, and these communication technologies may be used in each hop.
  • an ad hoc communication technology based on 802.11p or cellular technology may be referred to as direct communication. That is, direct communication may refer to communication between terminals without intervention of a base station.
  • Geonetworking communication has room for improvement in reliability, delay and efficiency. Since geonetworking communication is based on multi-hop relay, communication failure of a single hop constituting the multi-hop can cause total communication failure. In addition, as the number of hops increases, the channel usage and delay required may increase.
  • Hybrid communication may refer to a communication method using both a direct communication technology and a cellular communication technology.
  • Direct communication technology may include DSRC / 802.11p access technology and / or LTE-sidelink access communication technology.
  • Cellular communication technologies include cellular based access technologies defined in 3GPP, such as 3G, 4G, LTE, NR access technologies. If hybrid communication is used, the number of hops needed for geonetworking communication can be reduced.
  • FIG. 8 illustrates a geonetworking transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • each hop constitutes a full multihop route.
  • a destination may indicate a geographical area or may indicate a specific vehicle / V2X communication device / ITS station / router.
  • FIG. 8 (a) shows a network architecture for geounicast
  • FIG. 8 (b) shows a network architecture for geobroadcast
  • FIG. 8 (c) shows a network architecture for geounicast.
  • FIG 9 illustrates a geonetworking transmission method using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • each hop is a full multihop Construct a route.
  • FIG. 9 (a) shows a network architecture for geounicast using hybrid communication
  • FIG. 9 (b) shows a network architecture for geobroadcast using hybrid communication
  • FIG. 9 (c) shows hybrid communication.
  • some of the multihops may be relayed by base stations of cellular communication.
  • FIG. 10 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • the multihop communication consists of ad hoc communications.
  • FIG. 11 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates geonetworking using hybrid communications, illustrating the case where vehicles are all within the coverage of a cellular base station.
  • multihop communication may be performed by cellular communication or replaced by cellular communication.
  • FIG. 11A illustrates a case where both the transmitting vehicle and the destination vehicle are included in one cellular base station coverage.
  • Multihop communication may not be performed by a plurality of vehicles, but may be relayed by a base station.
  • FIG. 11B shows a case where the transmitting vehicle and the destination vehicle are each included in different cellular base station coverage.
  • Multihop communication may not be performed by a plurality of vehicles, but may be relayed by a base station. That is, multihop communication can be relayed by a plurality of base stations.
  • FIG. 12 illustrates a usage scenario for geonetworking using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • Multihop communication can be relayed by a plurality of vehicles and a cellular base station.
  • a plurality of forwarding algorithms may be used.
  • a brief description of the forwarding algorithms follows.
  • Non-area Greedy Forwarding Algorithm A sander uses the location of a destination and its neighbors. The sender may select, as the forwarder, the receiver having the smallest distance to the destination among the peripheral receivers stored in the location table. The sender unicasts a GN (GeoNetwork) packet to the selected forwarder.
  • GN GeoNetwork
  • Non-area Contention based Forwarding Algorithm The sender does not use the location of the destination.
  • the sender broadcasts the GN packet.
  • Receivers set a timer.
  • the timer is inversely proportional to the length of forward progress. Forward progress is defined as the difference between the sender's distance to the destination and the receiver's distance.
  • a receiver whose timer has expired broadcasts a received GN packet, and other receivers receiving this broadcast stop the timer and discard the stored GN packet.
  • Simple GeoBroadcast Forwarding Algorithm Used for geobroadcasting.
  • the sender broadcasts the GN packet.
  • Receivers located within or at the boundary of the target area broadcast the received GN packet without duplicate detection. This algorithm can be considered as a rule for a particular case.
  • Area Contention-based Forwarding Algorithm Used for geobroadcast or geoanycast. Same as non-regional contention-based forwarding, except that forward progress is defined as the distance between the receiver and the sender, and receivers located within or at the boundary of the target area broadcast the received GN packet without duplicate detection . This algorithm can be considered as a rule for a particular case.
  • Area Advanced Forwarding Algorithm An improved area CBF where greedy forwarding and area CBF are used simultaneously. CBF applies only to receivers located outside of the sectorial area. The receiver by greedy forwarding forwards the GN packet by greedy forwarding, and the receiver by the CBF algorithm forwards the GN packet by the CBF algorithm.
  • FIG. 13 illustrates a basic forwarding algorithm using hydride communication when a destination exists in the direct communication range of the sender.
  • the sender may send the GN packet directly to the destination.
  • the inter-vehicle communication may be performed by direct ad-hoc communication.
  • FIG. 14 illustrates a basic forwarding algorithm using hydride communication when the sender is in coverage of the cellular base station.
  • the sender may send the GN packet to the base station.
  • cellular communication techniques can be used.
  • the GN packet may be forwarded directly or indirectly by the base station at the smallest distance to the destination of the GN packet.
  • 15 illustrates a basic forwarding algorithm using hybrid communication when the destination is within the coverage of the cellular base station.
  • the destination may be within the coverage of the cellular base station that received the GN packet.
  • the base station can send packets directly to the destination without additional relay. If the transport type of the GN packet is geounicast, the base station may unicast the GN packet to the target ITS station. If the transport type of the GN packet is geobroadcast, the base station may broadcast the GN packet to the target region. If the transport type of the GN packet is geoanycast, the base station may unicast the GN packet to any ITS station in the target area.
  • FIG. 16 illustrates a usage scenario of the first embodiment (EGF1) of the enhanced greedy forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • the sender may send a packet by using information about the location of the destination and neighbors and whether the neighbors are capable of hybrid communication.
  • the capability of hybrid communication indicates whether the neighboring V2X communication device can communicate with the mobile cellular base station as well as direct communication.
  • hybrid communication capability is the ability to utilize an LTE-Uu interface or any other cellular communication technology (3GPP defined cellular-based access technologies including 3G, 4G, LTE, NR access technologies). It may mean.
  • the sender may select, as a forwarder, the receiver having the smallest geographical distance to the destination among the receivers capable of hybrid communication. If no receiver capable of hybrid communication exists in the vicinity, this algorithm may operate according to the original greedy forwarding algorithm.
  • the sender unicasts the GN packet to the selected forwarder.
  • This algorithm can be implemented with minimal modifications to the original greedy algorithm.
  • the performance of hybrid communication can be collected by CAM or BSM.
  • the required fields of CAM and BSM for conveying hybrid communication performance information may be defined as follows.
  • Hybrid performance information may identify the performance / availability of hybrid communication.
  • HybridCapability :: Boolean Definition This DE (Data Element) identifies the capability of hybrid communication. "1" means that the vehicle is capable of hybrid communication, and "0" means that the vehicle is not capable of hybrid communication. Unit N / A
  • Table 2 shows a data element of "cellularCommunicationCapability" as an example of hybrid performance information according to an embodiment of the present invention.
  • the cellular communication performance information may identify the performance / availability of cellular communication.
  • Table 3 shows a data element of "equippedAccessTechnologies" as an embodiment of hybrid performance information according to an embodiment of the present invention.
  • the equipped access technology information may identify the access layer technology equipped in the vehicle / V2X communication device.
  • FIG. 17 illustrates a configuration of a CAM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 (a) illustrates an embodiment in which a basic container of a CAM includes a “hybridCapability” field corresponding to hybrid capability information.
  • FIG. 17B illustrates an embodiment in which the "hybridCapability" field corresponding to hybrid capability information is included in the LF container of the CAM.
  • FIG. 17 is an embodiment, and the hybrid performance field may be included in a container / field different from FIG. 17.
  • headers and containers included in the CAM are as follows.
  • ITS PDU header common_message header for application layer messages and facility layer messages. It is included as a message header at the beginning of an ITS message.
  • a data frame (DF) may include the following information.
  • protocolVersion indicates the version of the ITS message and / or communication protocol.
  • messageID (message ID information): indicates the type of the ITS message (eg, CAM, DENM).
  • the Basic Container provides basic information about the ITS-S.
  • the basic container may exist for the CAM created by all ITS stations implementing the CA basic service.
  • the basic container may include the following information.
  • referencePostion in the CAM generation, the latest geographical position of the ITS-S obtained by the CA basic service. Or indicates the geographic position of the ITS-S at the time of creation of the CAM.
  • the HF container may contain dynamic status information of the ITS station vehicle, such as heading or speed.
  • An HF container can contain all fast changing state information. Some items in the HF container may be optional for the CAM and may be included as needed.
  • the LF container may contain static or slow-changing vehicle data, such as the state of the exterior light.
  • LF container items may be optional for CAM and may be included as needed.
  • the special vehicle container can provide additional status information.
  • a vehicle ITS-S that plays a special role such as public transport, can provide additional status information through a special vehicle container.
  • Special vehicle container items may be optional for CAM and may be included as needed.
  • FIG. 18 shows a configuration of a BSM according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A illustrates an embodiment in which a "hybridCapability" field corresponding to hybrid capability information is included in a core data container of a BSM.
  • FIG. 18B illustrates an embodiment in which a "hybridCapability" field corresponding to hybrid capability information is included in a partII container of the BSM.
  • the hybrid performance field may be included in a container / field different from FIG. 18.
  • This data frame may contain the critical core data elements required each time a BSM is issued.
  • the core data container may include a message count, a message ID, basic information of the vehicle, position and kinetic information, and the like. Some items of the core data container may be optional for the BSM and may be included as needed.
  • Part2 data items may be optional for the BSM and may be included as needed.
  • the Part 2 container may include extension information for vehicle safety, special vehicles, and supplemental vehicles.
  • Regional Containers can include region-specific extension information.
  • the above-mentioned hybrid communication performance information is broadcasted regularly and may be shared with neighbors. If the sender begins sending GN packets to geonetworking, the vehicle may already know the hybrid communication capabilities of the neighbors.
  • FIG. 19 shows a usage scenario of the second embodiment (EGF2) of the enhanced greedy forwarding algorithm according to another embodiment of the present invention.
  • the sender may send a packet by using information about the location of the destination and neighbors and the hybrid communication performance of the neighbors.
  • the sender may transmit a packet by using information on whether there is a neighboring vehicle capable of hybrid communication within a range of cellular communication.
  • the sender may select, as a forwarder, the receiver having the smallest geographical distance to the destination among the receivers capable of hybrid communication. Also, the sender may select, as a forwarder, the receiver having the smallest geographical distance to the destination, among the receivers capable of hybrid communication, within the range of cellular communication. If the receiver capable of hybrid communication is not within the cellular communication range, this algorithm may operate according to the original greedy forwarding algorithm.
  • Whether the vehicle capable of hybrid communication is within the cellular communication range may be collected by the CAM or the BSM.
  • the required fields of CAM and BSM for this may be defined as follows.
  • Table 4 is an embodiment of information indicating whether or not it is within a cellular communication range according to an embodiment of the present invention, and shows a data element of "cellularInRange".
  • the cellular in range information indicates whether the hybrid communication capable vehicle is within the cellular communication range.
  • FIG. 20 shows a configuration of a CAM according to an embodiment of the present invention.
  • 20 illustrates an embodiment in which cellular range information is included in an HF container.
  • FIG. 20 is an embodiment, and the cellular range field may be included in a container / field different from that of FIG. 20.
  • FIG. 21 illustrates a configuration of a BSM according to an embodiment of the present invention. 21 illustrates an embodiment in which cellular range information of a BSM is included in a part 2 container.
  • FIG. 21 is an embodiment, the cellular range field may be included in a different container / field from FIG. 21.
  • the above-mentioned hybrid communication performance information is regularly broadcast and can be shared with neighbors. If the sender begins sending GN packets to geonetworking, the vehicle may already know the hybrid communication capabilities of the neighbors.
  • FIG. 22 shows a flowchart of a forwarding algorithm of EGF1 and / or EFG2 according to an embodiment of the present invention.
  • the sender 22010 may receive a CAM or BSM from neighboring vehicles 2220 and 22030.
  • the CAM or BSM may include at least one of location information, hybrid performance information, or cellular range information, as in the embodiment of FIGS. 16 to 21.
  • the sender has at least one of current, location information of neighboring vehicles, hybrid performance information, or cellular range information.
  • the sender transmits a packet based on at least one of location information, hybrid performance information, or cellular range information of neighboring vehicles.
  • the sender sends the GN packet based on the EFG1 or EGF2 algorithm.
  • FIG. 23 shows a usage scenario of the first embodiment SMF1 of the sender managed forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • the sender uses the location information of the destination and neighbors, and uses information about whether the neighbors are capable of hybrid communication.
  • the sender selects as the forwarder the receiver having the most reliable communication link with the sender among the hybrid communication capable receivers. If it is difficult or impossible to determine the quality of the communication link with the receiver, the receiver closest to the sender may be selected as the forwarder. This algorithm may be performed as the original greedy forwarding algorithm when there is no hybrid communicable receiver.
  • the sender may unicast the GN packet to the selected forwarder.
  • the SMF1 algorithm can improve the reliability of greedy forwarding.
  • communication reliability may be improved as compared with the case where a receiver far from the sender is selected. Since close receivers are selected, more hops are needed over the same distance, resulting in increased latency. However, since the cellular network is used in the present invention, the hop count and latency increase can be ignored.
  • FIG. 24 illustrates a usage scenario of the second embodiment SMF2 of the sender managed forwarding algorithm according to the embodiment of the present invention.
  • the sender uses the location information of the destination and neighbors, and uses information about whether the neighbors are capable of hybrid communication. In addition, the sender may use information on whether the neighbors capable of hybrid communication are within the cellular communication range.
  • the sender selects as the forwarder the receiver with the most reliable communication link with the sender among the hybrid communication capable receivers within the cellular communication range. If it is difficult or impossible to determine the quality of the communication link with the receiver, the receiver closest to the sender may be selected as the forwarder. In the absence of a hybrid communicable receiver, this algorithm may be performed as the original greedy forwarding algorithm.
  • the sender may unicast the GN packet to the selected forwarder.
  • the sender may collect the required information of neighboring vehicles as in the embodiment of EGF1 and EFG2 described above.
  • 25 shows a usage scenario of a first embodiment EFBF1 of an enhanced contention-based forwarding algorithm for hybrid communication.
  • the sender does not use the location information of the destination and the neighbors, nor the information on whether the neighbors are capable of hybrid communication.
  • the sender broadcasts the GN packet.
  • the receiver sets a timer.
  • the length of time of the timer may be a value based on the capability of hybrid communication.
  • the time length of the timer is a value depending on the capability of hybrid communication plus another value inversely proportional to the forward progress.
  • Forward progress is defined as the difference between the sender's distance to the destination and the receiver's distance. Broadcast the GN packet received by the receiver whose timer has expired. Other receivers that receive this GN packet may stop the timer and discard the GN packet.
  • the timer time at which the packet is buffered in the buffer may be determined as in Equation 1.
  • TO_CBF_MIN Minimum duration that the CBF packet buffer is buffered
  • PROG Indicates forwarding progress. For example, it can be the difference between the sender's distance to the destination and the receiver's distance.
  • the value of PROG is over 0 and can be under DIST_MAX.
  • DIST_MAX Theoretical maximum range for non-cellular V2V direct communication
  • WT_HYB_CAPA A value for wait time that depends on the capability of hybrid communication. If the receiver is capable of hybrid communication, the hybrid communication idle time value may be set to zero. If the receiver is not capable of hybrid communication, the hybrid communication idle time value may be set to TO_CBF_MAX.
  • the timer time length may be determined as follows.
  • TO_CBF_MIN 500ms
  • TO_CBF_MAX 3s
  • DIST_MAX 100m.
  • sender 200m
  • vehicle 1 180m
  • vehicle 2 150m
  • vehicle 3 120m
  • vehicle 4 160m
  • vehicle 5 190m.
  • the timer time length for each vehicle may be determined as shown in Table 5.
  • FIG. 26 illustrates an operation of an ECVF1 algorithm according to the embodiment of FIG. 25.
  • the sender vehicle 2610 broadcasts a GN packet and deletes the transmitted GN packet.
  • Each of the neighboring vehicles 2520 to 26060 sets a timer.
  • the timer wait time is shown in Table 5.
  • the neighbor vehicle 3 (26040) broadcasts the GN packet 1s after the timer wait time.
  • Other neighboring vehicles that set the timer such as the neighboring vehicle 3, upon receiving the packet transmitted by the neighboring vehicle 3, delete the same packet and stop the timer.
  • the vehicle 26070 that needs to perform the next hop may set a timer and perform forwarding.
  • FIG. 27 shows a usage scenario of a second embodiment (EFBF2) of an enhanced contention-based forwarding algorithm for hybrid communication.
  • the sender does not use the location information of the destination and the neighbors, nor the information on whether the neighbors are capable of hybrid communication.
  • the sender broadcasts the GN packet.
  • the receiver sets a timer.
  • the length of time of the timer may be a value based on the capability of hybrid communication and the current availability of hybrid communication.
  • the time length of the timer is a value depending on the capability and current availability of hybrid communication, in addition to other values inversely proportional to forward progress. plus another value inversely proportional to the forward progress.)
  • Forward progress is defined as the difference between the sender's distance to the destination and the receiver's distance. Broadcast the GN packet received by the receiver whose timer has expired. Other receivers that receive this GN packet may stop the timer and discard the GN packet.
  • the timer time at which the packet is buffered in the buffer may be determined as in Equation 2.
  • TO_CBF_MIN Minimum duration at which the CBF packet buffers are buffered
  • TO_CBF_MAX The maximum duration in which the CBF packet buffers are buffered
  • PROG Indicates forwarding progress. For example, it can be the difference between the sender's distance to the destination and the receiver's distance.
  • the value of PROG is over 0 and can be under DIST_MAX.
  • DIST_MAX Theoretical maximum range for non-cellular V2V direct communication
  • WT_HYB_CAPA A value for latency that depends on the capability of hybrid communication. If the receiver is capable of hybrid communication, the hybrid communication idle time value may be set to zero. If the receiver is not capable of hybrid communication, the hybrid communication idle time value may be set to TO_CBF_MAX.
  • WT_HYB_Coverage A value for wait time based on the current availability of hybrid communication. If the receiver is within the coverage of the cellular base station, the hybrid coverage latency value may be set to zero. If the receiver is not within the coverage of the cellular base station, the hybrid coverage latency value may be set to TO_CBF_MAX.
  • the timer time length may be determined as follows.
  • TO_CBF_MIN 500ms
  • TO_CBF_MAX 3s
  • DIST_MAX 100m.
  • sender 200m
  • vehicle 1 180m
  • vehicle 2 150m
  • vehicle 3 120m
  • vehicle 4 160m
  • vehicle 5 190m.
  • the timer time length for each vehicle may be determined as shown in Table 6.
  • FIG. 28 illustrates an operation of an ECVF2 algorithm according to the embodiment of FIG. 26.
  • the sender vehicle 2810 broadcasts a GN packet and deletes the transmitted GN packet.
  • Each of the neighboring vehicles 28020 to 2280 sets a timer.
  • the timer wait time is shown in Table 6.
  • Neighbor vehicle 4 (22050) broadcasts the GN packet after a timer wait time 2s.
  • the vehicle 22070 that needs to perform the next hop may set a timer and perform forwarding.
  • 29 illustrates a usage scenario of a combined sender-based and contention-based forwarding algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • the sender uses the destination and the location of its neighbors.
  • the sender may select at least one receiver with the smallest distance to the destination as a forwarder.
  • the sender may unicast or multicast the GN packet with the selected at least one forwarder.
  • the receiver sets a timer.
  • the length of the timer may be inversely proportional to the forwarding progress corresponding to the difference between the distance of the sender and the distance of the receiver from the destination.
  • the receiver broadcasts the received GN packet when the timer expires, and the other receivers stop the timer and discard the GN packet.
  • the timer time length may be determined as follows.
  • TO_CBF_MIN 500ms
  • TO_CBF_MAX 3s
  • DIST_MAX 100m.
  • sender 200m
  • vehicle 1 180m
  • vehicle 2 150m
  • vehicle 3 120m
  • vehicle 4 160m
  • vehicle 5 190m.
  • the timer time length for each vehicle may be determined as shown in Table 7.
  • the vehicle 3 is closest to the destination among the receivers in direct ad-hoc communication coverage.
  • the vehicle 3 thus has a minimum wait time for GN packet forwarding.
  • 30 is a diagram illustrating an execution operation of a CSCF algorithm according to the embodiment of FIG. 29.
  • the sender vehicle 30010 broadcasts the GN packet and deletes the transmitted GN packet.
  • Each neighboring vehicle 30020 to 30060 sets a timer.
  • the timer wait time is shown in Table 7.
  • Neighbor vehicle 3 (22040) broadcasts the GN packet after a timer wait time 1s.
  • Other neighboring vehicles which set the timer together with the neighboring vehicle 3, upon receiving the packet transmitted by the neighboring vehicle 3, delete the same packet and stop the timer.
  • the vehicle 30070 that needs to perform the next hop may set a timer and perform forwarding.
  • FIG. 31 illustrates a first embodiment of an enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm (ECSCF) using hybrid communication according to an embodiment of the present invention.
  • ECSCF enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm
  • the sender uses the destination and the location of its neighbors.
  • the sender may select at least one receiver with the smallest distance to the destination as a forwarder.
  • the sender may unicast or multicast the GN packet with the selected at least one forwarder.
  • the receiver sets a timer.
  • the length of the timer may be inversely proportional to the forwarding progress corresponding to the difference between the distance of the sender and the distance of the receiver from the destination.
  • the length of the timer may be based on the capability of the hybrid communication.
  • the receiver broadcasts the received GN packet when the timer expires, and the other receivers stop the timer and discard the GN packet.
  • the vehicle 2 is closest to the destination among the receivers capable of cellular communication. Thus, the vehicle 2 has a minimum waiting time for GN packet forwarding.
  • the flowchart for the embodiment of FIG. 31 is similar to ECBF1 and / or CSCF described above.
  • ECSCF enhanced combined sender-based and contention-based forwarding algorithm
  • the sender uses the destination and the location of its neighbors.
  • the sender may select at least one receiver with the smallest distance to the destination as a forwarder.
  • the sender may unicast or multicast the GN packet with the selected at least one forwarder.
  • the receiver sets a timer.
  • the length of the timer may be inversely proportional to the forwarding progress corresponding to the difference between the distance of the sender and the distance of the receiver from the destination.
  • the length of the timer may be based on the capability of the hybrid communication and the availability of the current communication.
  • the receiver broadcasts the received GN packet when the timer expires, and the other receivers stop the timer and discard the GN packet.
  • the timer time length may be determined as follows.
  • TO_CBF_MIN 500ms
  • TO_CBF_MAX 3s
  • DIST_MAX 100m.
  • sender 200m
  • vehicle 1 180m
  • vehicle 2 150m
  • vehicle 3 120m
  • vehicle 4 160m
  • vehicle 5 190m.
  • the timer time length for each vehicle may be determined as shown in Table 9.
  • the vehicle 4 is capable of cellular communication and is closest to the destination among the receivers within the scope of the cellular communication.
  • the vehicle 4 thus has a minimum waiting time for GN packet forwarding.
  • the flowchart for the embodiment of FIG. 32 is similar to ECBF1 and / or CSCF described above.
  • the receivers can only know whether the received GN packet was delivered in unicast or broadcast. Based on this knowledge, the forwarder forwards the GN packet to unicast if the received packet is received unicast (e.g., greedy forwarding), and broadcasts the GN packet to broadcast if the received cappet is received broadcast. Forwarding (eg, contention-based forwarding).
  • a forwarding algorithm such as the embodiment described above
  • a method may be needed to maintain the original intended algorithm for the entire multihop routing. This is because the first sender selects an optimal forwarding algorithm in consideration of network traffic, priority or importance of GN packets.
  • Table 10 shows the forwarding algorithm proposed in the present invention.
  • 33 illustrates a common header configuration of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention.
  • the network header field identifies the type of geonetworking header immediately following the geonetworking header.
  • the HT: Header Type field identifies the type of geonetworking header.
  • the type of geonetworking header may include at least one of ANY, BEOCON, GEOUNICAST, GEOANYCAST, GEOBROADCAST, TSB, or LS.
  • the HST Header Subtype field identifies the subtype of the geonetworking header.
  • the subtype of the geonetworking header includes at least one of GEOANYCAST_CIRCLE, GEOANYCAST_RECT, GEOANYCAST_ELIP, GEOBROADCAST_CIRCLE, GEOBROADCAST_RECT, GEOBROADCAST_ELIP, SINGLE_HOP, MULTI_HOP, LS_REQUEST, or UNSPECIFY.
  • the TC Traffic Class field indicates a traffic class indicating a facility-layer requirement for a packet transport.
  • Bit 0 may indicate whether the ITS-S is mobile or stationary (GN protocol constant itsGnlsMobile). Bits 1 through 7 are reserved.
  • the payload length field indicates the length of the geonetworking payload.
  • MHL The maximum hop limit field indicates the maximum hop limit.
  • FIG. 34 illustrates a common header configuration of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention.
  • the FT: Forwarding Algorithm Type field identifies the type of forwarding algorithm.
  • the forwarding algorithm type may include at least one of EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1 or ECSCF2.
  • the SFT Subforwarding Type field identifies the sub-type of the forwarding algorithm.
  • the subinput may comprise at least one of UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, an integer (2..255) for CSCF, ECSCF1, or ECSCF2 indicating the number of receivers per sender.
  • At least one of the FT information or the SFT information may be included in any position of the packet.
  • at least one of the FT information or the SFT information may be included in a reserved field of the geonetworking common header.
  • 35 illustrates propagation of forwarding type information according to an embodiment of the present invention.
  • Sender 35010 forwards the GN packet with forwarding algorithm A.
  • the type of forwarding algorithm may be included in the packet as described above.
  • Forwarder 1 35020 finds it difficult to find an optical forwarding algorithm, or does not try to find another forwarding algorithm.
  • Forwarder 1 305020 forwards the GN packet using forwarding algorithm A applied to the received packet.
  • the type of forwarding algorithm may be included in the packet as described above.
  • Forwarder 2 35030 may find an optimal forwarding algorithm, and may find another forwarding algorithm. Forwarder 2 35030 may forward the GN packet with the new forwarding algorithm B. The type of forwarding algorithm may be included in the packet as described above.
  • the following describes a geonetworking related SAP (Service Access Point).
  • the packet structure of FIG. 35 may be configured by the geonetworking protocol layer.
  • GN-DATA.request for obtaining the forwarding algorithm type and the forwarding algorithm subtype may be configured as follows.
  • GN-DATA.request (primitive requesting to deliver data from BTP to GeoNetworking protocol layer)
  • Upper protocol entity (identifies upper protocol, BTP or GN6ASL)
  • Packet transport type (identifies packet transport type: GeoUnicast, SHB, TSB, etc.)
  • Forwarding algorithm type (Identifies the type of forwarding algorithm. The allowed values are: EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1, ECSCF2)-> devised
  • Forwarding algorithm subtype (Identifies the sub-type of forwarding algorithm. The allowed values are: UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, INTEGER (2..255) for CSCF, ECSCF1, and ECSCF2)-> devised
  • Security profile (security service profile / level to be applied)
  • ITS-AID length length of ITS-AID field's value
  • ITS-AID ID of application which is the destination of data to be delivered
  • Security context information information for selecting Security protocol's property
  • Security target ID list length length of Security target ID list field's value
  • Security target ID list (list of target ID used by security entity)
  • Traffic class Packet's traffic class
  • the forwarding algorithm must be informed by the facility layer to the BTP layer via the NF-SAP layer before being informed via the GN-SAP to the geonetworking protocol layer.
  • the forwarding algorithm type is needed to be informed by the facilities layer via the NF-SAP to BTP layer before informed to GeoNetworking protocol layer via GN-SAP.
  • BTP-DATA.request for obtaining the forwarding algorithm type and the forwarding algorithm subtype may be configured as follows.
  • BTP-DATA.request (primitive requesting to deliver data from facilities to BTP layer)
  • BTP type (identifies interactive (BTP-A) or non-interactive (BTP-B))
  • Destination port info (additional information for well-known Destination port)
  • GN Packet transport type (identifies packet transport type: GeoUnicast, SHB, TSB, etc.)
  • GN Forwarding algorithm type (Identifies the type of forwarding algorithm. The allowed values are: EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1, ECSCF2)-> devised
  • GN Forwarding algorithm subtype (Identifies the sub-type of forwarding algorithm. The allowed values are: UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, INTEGER (2..255) for CSCF, ECSCF1, and ECSCF2)-> devised
  • GN Communication profile (identifies whether or not ITS-G5)
  • 36 illustrates an information flow when a cellular network is not available according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 illustrates information flow when a cellular network is available, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the present invention reduces the number of hops needed and solves the problem of geonetworking by using cellular technology. As the number of hops required is reduced, transmission reliability, overall delivery delay, and network traffic are improved. Reducing the hop count can alleviate the problem of geonetworking protocols.
  • V2X communication device 38 shows a block diagram of a hybrid V2X communication device according to an embodiment of the present invention, in which the hybrid V2X communication device may be referred to as a V2X communication device.
  • the V2X communication device 38000 may include a communication unit 3810, a processor 3820, and a memory 3830. As described above, the V2X communication device may correspond to an On Board Unit (OBU) or a Road Side Unit (RSU) or may be included in an OBU or RSU. The V2X communication device may be included in the ITS station or may correspond to the ITS station.
  • OBU On Board Unit
  • RSU Road Side Unit
  • the V2X communication device may be included in the ITS station or may correspond to the ITS station.
  • the communication unit 3810 may be connected to the processor 3820 to transmit / receive a wireless signal or a wired signal.
  • the communication unit 3810 may upconvert data received from the processor 3820 to a transmit / receive band to transmit a signal.
  • the communication unit may implement the operation of the access layer.
  • the communication unit may implement the operation of the physical layer included in the access layer, or may further implement the operation of the MAC layer.
  • the communication unit may comprise a plurality of sub communication units for communicating according to a plurality of communication protocols.
  • the processor 3820 may be connected to the communication unit 3810 to implement operations of layers according to the ITS system or the WAVE system.
  • the processor 3820 may be configured to perform operations according to various embodiments of the present disclosure according to the above-described drawings and descriptions.
  • at least one of a module, data, a program, or software for implementing an operation of the V2X communication device 38000 according to various embodiments of the present disclosure may be stored in the memory 3830 and executed by the processor 3820. have.
  • the memory 3830 is connected to the processor 3820, and stores various data / information for driving the processor 3820.
  • the memory 3830 may be included in the processor 38020 or may be installed outside the processor 38020 and connected to the processor 38020 by known means.
  • the memory may include secure / non-secure storage, or may be included in secure / non-secure storage. Depending on the embodiment, the memory may be referred to as secure / non-secure storage.
  • V2X communication device 38000 of FIG. 38 may be implemented such that the above-described various embodiments of the present invention are applied independently or two or more embodiments are applied together.
  • the communication unit may comprise at least two transceivers.
  • the communication unit includes a transceiver that performs communication according to a WLAN V2X communication protocol based on Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11, and 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Evolved Universal Terrestrial Access (LTE / E-UTRA) or 5G.
  • a transceiver that communicates according to the WLAN V2X communication protocol, such as ITS-G5 may be referred to as a WLAN transceiver.
  • a transceiver that communicates in accordance with a cellular communication protocol such as NR may be referred to as a cellular transceiver.
  • 39 illustrates a geonetworking transmission method using hybrid communications, including direct communications and cellular communications, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device may receive a message from at least one neighboring vehicle (S39010).
  • the message may correspond to a CAM, a DANM, or a BSM.
  • the message may include a geonetworking packet.
  • the V2X communication device may transmit a geonetworking packet to at least one neighboring vehicle (S39020).
  • Geonetworking packet transmission may be performed based on at least one forwarding algorithm of a greedy-based forwarding algorithm, a sender managed forwarding algorithm, and a contention-based forwarding algorithm.
  • the received message may include hybrid performance information of a neighbor vehicle.
  • the hybrid performance information may indicate whether the neighbor vehicle is capable of hybrid communication.
  • the received message may include cellular in range information.
  • the cellular range information may indicate whether the neighboring vehicle is within coverage of the cellular base station.
  • the transmitted geonetworking packet may include forwarding algorithm type information.
  • the forwarding algorithm type information may indicate the type of forwarding algorithm in which the geonetworking packet is transmitted.
  • the geonetworking packet may further include forwarding algorithm subtype information.
  • the greedy-based forwarding algorithm may include at least one type of an Enhanced Greedy Forwarding 1 (EFG1) algorithm or an Enhanced Greedy Forwarding 2 (EFG2) algorithm.
  • the sender managed forwarding algorithm may include at least one type of a Sender Managed Forwarding 1 (SMF1) algorithm or a Sender Managed Forwarding 1 (SMF2) algorithm.
  • Contention-based forwarding algorithms include: Enhanced Contension-Based Forward 1 (ECBF1) algorithm, Enhanced Contension-Based Forward 1 (ECBF2) algorithm, Combined Sender-based and Contention-based Forwarding (CSCF) algorithm, Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1) algorithm or ECSCF2 (Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 2) algorithm.
  • the above-described forwarding algorithm type information may indicate at least one of the above-described forwarding algorithms described herein.
  • Geonetworking packet transmission may be performed by a contention based forwarding algorithm.
  • the buffering time of the timer for packet forwarding may be determined based on the hybrid communication capability of the receiver.
  • the buffering time of the timer for packet forwarding may be determined based on the hybrid communication capability of the receiver and whether the receiver is within cellular coverage.
  • the buffering time of the timer for packet forwarding may be determined based on at least one of the hybrid communication capability of the receiver receiving the geonetworking packet or whether within the cellular coverage of the receiver.
  • a hybrid communicable receiver may set a smaller buffering time than a receiver capable of hybrid communication.
  • receivers in cellular coverage may set a smaller buffering time than receivers outside cellular coverage.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the present invention is used in the field of vehicle communications.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

V2X 통신 장치의 지오네트워킹 전송 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른, 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법은, 적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

V2X 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법
본 발명은 V2X 통신 장치 및 지오네트워킹 전송 방법에 관한 것으로, 특히 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법에 관한 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 방법이 사용될 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 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법은, 적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 지오네트워킹 패킷 전송은 그리디 기반 포워딩 알고리즘, 센더 매니지드 포워딩 알고리즘, 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나의 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 있어서, 상기 수신 메세지는 상기 이웃 차량의 하이브리드 성능 정보를 포함하고, 상기 하이브리드 성능 정보는 상기 이웃 차량이 상기 하이브리드 통신 가능한지 여부를 지시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 있어서, 상기 수신 메세지는 셀룰러 범위(cellular in range) 정보를 포함하고, 상시 셀룰러 범위 정보는 상기 이웃 차량이 셀룰러 기지국의 커버지리 내인지 여부를 지시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 있어서, 상기 지오네트워킹 패킷은 포워딩 알고리즘 타입 정보를 포함하고, 상기 포워딩 알고리즘 타입 정보는 상기 지오네트워킹 패킷이 전송되는 포워딩 알고리즘의 타입을 식별할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 있어서, 상기 그리디 기반 포워딩 알고리즘은, EFG1(Enhanced Greedy Forwarding 1) 알고리즘, 또는 EFG2(Enhanced Greedy Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고, 상기 센더 매니지드 포워딩 알고리즘은, SMF1(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘, 또는 SMF2(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고, 상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘은, ECBF1(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, ECBF2(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, CSCF(Combined Sender-based and Contention-based Forwarding) 알고리즘, ECSCF1(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1) 알고리즘, 또는 ECSCF2(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법에 있어서, 상기 지오네트워킹 패킷 전송이 상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행되는 경우, 패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은, 상기 지오네트워킹 패킷을 수신하는 수신기의 하이브리드 통신 성능 또는 상기 수신기의 셀룰러 커버리지 내인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 수행하는 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, 적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신하고, 상기 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송하며, 상기 지오네트워킹 패킷 전송은 그리디 기반 포워딩 알고리즘, 센더 매니지드 포워딩 알고리즘, 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나의 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행될 수 있다.
본 발명은 셀룰러 기술을 사용함으로써 필요한 홉의 수를 감소시키고 지오네트워킹의 문제점을 해결할 수 있다. 요구되는 홉의 수가 줄어들게 되므로, 전송 신뢰도, 전체 딜리버리 딜레이 및 네트워크 트래픽이 개선된다. 홉 수의 감소는 지오네트워킹 프로토콜의 문제를 완화할 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 지능형 교통 시스템(ITS; Intelligent Transport System)을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 송수신 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 시스템의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 V2X 시스템의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 WSMP 패킷 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MCO(다중채널 운용, Multi-channel Operation)를 수행하는 MAC 서브레이어의 컨셉적인(conceptual) 내부 아키택처를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 13은 센더의 다이렉트 통신 범위에 목적지가 존재하는 경우, 하이드리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 14는 센더가 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 존재하는 경우, 하이드리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 15는 목적지가 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 존재하는 경우, 하이브리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 인핸스드(Enhanced) 그리디 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(EGF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 CAM의 구성을 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 BSM의 구성을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인핸스드(Enhanced) 그리디 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(EGF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 CAM의 구성을 나타낸다. 도 20은 셀룰러 범위 정보가 HF 컨테이너에 포함된 실시예를 나타낸다. 도 20은 실시예로서, 셀룰러 범위 필드는 도 20과 다른 컨테이너/필드에 포함될 수도 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 BSM의 구성을 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 EGF1 및/또는 EFG2의 포워딩 알고리즘에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 센더 매니지드 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(SMF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 센더 매니지드 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(SMF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 25는 하이브리드 통신을 위한 인핸스드 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(EFBF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 26은 도 25의 실시예에 따른 ECVF1 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 27은 하이브리드 통신을 위한 인핸스드 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(EFBF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 28은 도 26의 실시예에 따른 ECVF2 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩(CSCF; Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 알고리즘의 사용 시나리오를 나타낸다.
도 30은 도 29의 실시예에 따른 CSCF 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 인핸스 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding; ECSCF)의 제 1 실시예를 나타낸다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 인핸스 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding; ECSCF)의 제 2 실시예를 나타낸다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 커먼 헤더 구성을 나타낸다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 커먼 헤더 구성을 나타낸다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 포워딩 타입 정보의 전파를 나타낸다.
도 36은 본 발명의 실시예에 따른, 셀룰러 네트워크가 가용하지 않은 경우의 정보 흐름을 나타낸다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른, 셀룰러 네트워크가 가용한 경우의 정보 흐름을 나타낸다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X 통신 장치를 나타낸다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른, 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법을 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 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 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 교통 시스템(ITS; Intelligent Transport System)을 나타낸다.
지능형 교통 시스템은 자동차, 버스, 기차 등의 교통 수단과 신호등, 전광판 등의 도로 주변에 설치된 교통 시설에 전자 제어 및 통신 장치와 같은 정보 통신 기술(information and communication technology)을 적용함으로써 효율적이고 안전한 교통 서비스를 제공하는 시스템을 의미한다. ITS를 지원하기 위해, V2X(Vehicle to everything) 기술이 사용될 수 있다. V2X 통신 기술은 차량과 차량 또는 차량과 주변 기기와의 통신 기술을 나타낸다.
V2X 통신을 지원하는 차량은 OBU를 장착하고 있으며, OBU는 DSRC(Dedicated Short-Range Communication) 통신 모뎀을 포함한다. 신호등과 같이 도로 주변에 설치된 V2X 모듈을 포함하는 인프라 스트럭처는 RSU라고 지칭될 수 있다. VRU(Vulnerable Road Users)는 교통 약자로서, 보행자, 자전거, 휠체어 등이 VRU에 해당할 수 있다. VRU는 V2X 통신 가능할 수 있다.
V2V(Vehicle to Vehicle)는 V2X 통신 장치를 포함하는 차량 간의 통신 또는 통신 기술을 지칭한다. V2I(Vehicle to Infra-structure)는 V2X 통신 장치를 포함하는 챠랑과 인프라 스트럭처 간의 통신 또는 통신 기술을 지칭한다. 그 외에, 차량과 교통 약자 간의 통신은 V2O라고 지칭될 수 있으며, 인프라 스트럭처와 교통 약자 간의 통신은 I2O라고 지칭될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 송수신 시스템을 나타낸다.
V2X 송수신 시스템은 V2X 송신기(2100) 및 V2X 수신기(2200) 송신기와 수신기는 데이터를 송신 및 수신하는 역할에 따라 구분한 것으로, 장치의 구성 차이는 없다. V2X 송신기(2100) 및 V2X 수신기(2200)는 모두 V2X 통신 장치에 해당한다.
V2X 송신기(2100)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기(GNSS Receiver; 2110), DSRC 라디오(DSRC Radio; 2120), DSRC 디바이스 프로세서(DSRC device processor; 2130), 어플리케이션 ECU(Electronic Control Unit)(Application ECU; 2140), 센서(Sensor; 2150), 휴먼 인터페이스(Human Interface(2160)을 포함한다.
DSRC 라디오(2120)는 WLAN(Wireless Local Area Network) 기반의 IEEE 802.11 표준 및/또는 미국 자동차 기술학회인 SAE(Society of AutomotiveEngineer)의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 표준에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. DSRC 라디오(2120)는 피지컬 레이어와 MAC 레이어의 동작을 수행할 수 있다.
DSRC 디바이스 프로세서(2130)는 DSRC 라디오(2120)가 수신한 메세지를 디코딩하거나 송신할 메세지를 디코딩할 수 있다. GNSS 리시버(2110)는 GNSS를 처리하며, 위치 정보 및 시간 정보를 획득할 수 있다. 실시예로서, GNSS 리시버(2110)는 GPS(Global Positioning System) 장치가 될 수 있다.
어플리케이션 ECU(2140)는 특정 어플리케이션 서비스를 제공하기 위한 마이크로 프로세서가 될 수 있다. 어플리케이션 ECU는 서비스를 제공하기 위해 센서 정보 및 사용자 입력에 기초하여 동작/메세지를 생성하고, DSRC 디바이스 프로세서를 사용하여 메세지를 송수신할 수 있다. 센서(2150)는 차량 상태 및 주변 센서 정보를 획득할 수 있다. 휴먼 인터페이스(2160)는 입력 버튼이나 모니터 등의 인터페이스를 통해 사용자의 입력을 수신하거나 메세지를 표시/제공할 수 있다.
V2X 수신기(2200)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기(GNSS Receiver; 2210), DSRC 라디오(DSRC Radio; 2220), DSRC 디바이스 프로세서(DSRC device processor; 2230), 어플리케이션 ECU(Electronic Control Unit)(Application ECU; 2240), 센서(Sensor; 2250), 휴먼 인터페이스(Human Interface(2260)을 포함한다. V2X 수신기의 구성(2200)에 대해서는 V2X 송신기(2100)의 구성에 대한 상술한 설명이 적용된다.
DSRC 라디오와 DSRC 디바이스 프로세서는 통신 유닛의 하나의 실시예에 해당한다. 통신 유닛은 3GPP, LTE(Long Term Evolution)와 같은 셀룰러 통신 기술에 기초하여 통신할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 시스템의 구성을 나타낸다.
실시예로서, 도 3의 V2X 시스템은 ISO 21217/EN302 665에서 정의하는 ITS 스테이션 참조 아키텍처에 해당할 수 있다. 도 3은 ITS 스테이션이 참조 아키텍처에 기반하는 ITS 스테이션의 예시를 나타낸다. 도 3은 종단간 통신을 위한 계층적 아키텍처를 나타낸다. 차량 간 메세지가 통신되는 경우, 송신 차량/ITS 시스템에서 한 레이어씩 아래로 각 레이어를 통과하여 메시지가 전달되고, 수신 차량/ITS 시스템에서 한 레이어씩 위로 메세지가 상위 레이어로 전달된다. 각 레이어에 대한 설명은 아래와 같다.
어플리케이션(application) 레이어: 어플리케이션 레이어는 다양한 사용예(usecase)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.
어플리케이션 레이어는 ITS 어플리케이션을 분류 및 정의하고, 하위 레이어들을 통해 종단 차량/이용자/인프라에게 서비스를 제공할 수 있다. 어플리케이션은 사용-케이스(use-case)별로 정의/적용될 수 있고, 또는 사용-케이스를 도로-안전(road-safety), 트래픽 효율(traffic efficiency), 로컬 서비스, 인포테인먼트와 같이 그루핑되어 정의/적용될 수도 있다. 실시예로서, 어플리케이션 분류(classification), 사용-케이스 등은 새로운 어플리케이션 시나리오가 발생되면 업데이트될 수 있다. 레이어 매니지먼트는 어플리케이션 레이어의 운영 및 보안과 관련된 정보를 관리 및 서비스해줄 수 있다. 정보 및 서비스는 MAMA (interface between management entity and application 계층) 와 SA (interface between security entity and ITS-S applications) 또는 SAP(Service Access Point, 예 MA-SAP, SA-SAP)를 통해 양방향으로 전달 및 공유될 수 있다. 어플리케이션 레이어에서 퍼실리티 레이어로의 요청 또는 퍼실리티 레이어에서 어플리케이션 레이어로의 정보 전달은 FA((interface between facilities layer and ITS-S applications) (또는 FA-SAP)를 통해 수행될 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.
퍼실리티 레이어는 기본적으로 OSI 모델의 상위 3개 레이어인, 세션 레이어, 프리젠테이션 레이어, 어플리케이션 레이어 기능을 지원할 수도 있다. 퍼실리티 레이어는 추가적으로 ITS 시스템을 위해 어플리케이션 지원(application support),정보 지원(information support),세션/통신 지원(session/communication support)과 같은 진화된 퍼실리티를 제공할 수 있다. 퍼실리티는 기능(functionality), 정보(information), 데이터(data)를 제공하는 컴포넌트를 의미한다.
퍼실리티는 커먼 퍼실리티와 도메인 퍼실리티로 분류될 수 있다. 커먼 퍼실리티는 ITS의 기본적인 어플리케이션 세트와 ITS 스테이션 동작에 필요한 코어 서비스 또는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 시간 매니지먼트(management), 포지션 매니지먼트, 서비스 매니지먼트 등이 제공될 수 있다. 도메인 퍼실리티는 하나 또는 복수의 ITS의 기본적인 어플리케이션 세트에 특별한 서비스나 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 도메인 퍼실리티는 Road Hazard Warning applications (RHW)를 위한 DENM(DEcentralized Notification Messages) 매니지먼트를 제공할 수 있다. 도메인 퍼실리티는 옵셔널한 기능로서 ITS 스테이션에 의해 지원되지 않으면 사용되지 않을 수도 있다.
네트워크 및 트랜스포트(Networking & Transport) 레이어: 네트워크/트랜스포트 레이어는 다양한 트랜스포트 프로토콜 및 네트워크 프로토콜을 사용함으로써 동종(homogenous)/이종(heterogenous) 네트워크 간의 차량 통신을 위한 네트워크를 구성할 수 있다. 예를 들면, 네트워크/트랜스포트 레이어는 TCP/UDP+IPv6 등 인터넷 프로토콜을 사용한 인터넷 접속과 라우팅을 제공할 수 있다. 또는, 네트워크/트랜스포트 레이어는 BTP(Basic Transport Protocol)/지오네트워킹(GeoNetworking) 등 지정학적 위치 정보(Geographical position) 기반 프로토콜을 사용하여 차량 네트워크를 구성할 수 있다.
트랜스포트 레이어는 상위 레이어(세션 레이어, 프리젠테이션 레이어, 어플리케이션 레이어)와 하위 레이어(네트워크 레이어, 데이터 링크 레이어, 피지컬 레이어)에서 제공하는 서비스들 간의 연결 레이어에 해당한다. 트랜스포트 레이어는 사용자가 보낸 데이터가 목적지에 정확히 도착하도록 관리하는 역할을 수행한다. 송신 쪽에서, 트랜스포트 레이어는 효율적인 데이터 전송을 위해 데이터를 전송에 적당한 사이즈의 패킷으로 분할하는 역할을 수행할 수 있다. 수신 쪽에서, 트랜스포트 레이어는 수신된 패킷들을 원래의 파일로 재결합하는 역할을 수행할 수 있다. 실시예로서, 트랜스포트 프로토콜은 TCP/UDP가 사용될 수 있고, VTS와 같은 ITS를 위한 트랜스포트 프로토콜이 사용될 수도 있다.
네트워크 레이어는 논리적인 주소를 할당하고 패킷 전달 경로를 결정할 수 있다. 네트워크 레이어는 트랜스포트 레이어에서 생성된 패킷을 수신하고, 목적지의 논리적인 주소를 포함하는 네트워크 헤더를 부가할 수 있다. 패킷 경로 설계의 예로서, 차량 간, 차량과 고정 스케이션 간, 고정 스테이션 간의 유니캐스트/브로드캐스트가 고려될 수 있다. 실시예로서, ITS를 위한 네트워크 프로토콜로서, 지오-네트워킹(Geo-Networking), 이동성 지원을 갖는(with movility support)IPv6 네트워킹, IPv6 over 지오-네트워킹 등의 프로토콜이 고려될 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 기반한 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.
차량 통신 및 네트워킹을 위한 ITS 시스템은 다양한 사용-케이스(use-case)제공을 위해 다양한 접속 기술, 네트워크 프로토콜, 통신 인터페이스를 고려하여 유기적으로 설계될 수 있다. 또한, 각 레이어의 역할 및 기능은 증강 또는 보강될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
도 4는 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타내며, 트랜스포트 레이어는 BTP 패킷을 생성하고, 네트워크 레이어는 지오-네트워킹 패킷을 생성할 수 있다. 지오네트워킹 패킷은 LLC(logical link control) 패킷의 데이터에 해당하여, LLC 패킷에 포함될 수 있다. 지오-네트워킹 패킷은 LLC 패킷으로 인캡슐레이션될 수 있다. 도 4의 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.
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 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 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 V2X 시스템의 구성을 나타낸다.
도 5는 도 3의 V2X 시스템의 다른 실시예에 해당하는 계층 아키텍처를 나타낸다. 실시예로서, 북미 V2X 시스템은 IEEE 802.11의 PHY 기술과 MAC 기술을 사용하며, 추가로 IEEE 1609.4의 MAC 기술을 사용할 수 있다. 네트워크/트랜스포트 레이어 기술에서, LLC 블록에는 IEEE802.2 표준의 기술이 적용되고, WSMP(WAVE short message protocol)에는 IEEE 1609.3 기술이 적용될 수 있다. 퍼실리티 레이어는 SAE의 J2735 표준의 메세지 세트를 사용할 수 있으며, 어플리케이션 레이어는 J2945 표준에서 V2V, V2I, V2O 용으로 정의된 어플리케이션을 사용할 수 있다.
어플리케이션 레이어는 사용-케이스를 구현하여 지원하는 기능을 수행할 수 있다. 어플리케이션은 사용-케이스에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 각 사용-케이스의 시스템 요구(requirement)는 J2945 표준에서 정의될 수 있다. J2945/1은 V2V 안전 통신과 같은 V2V 기술의 어플리케이션을 정의한다.
J2945/1 문서는 EEBL(emergency electronic brake lights), FCW(forward crash warning), BSW(blind spot warning), LCW(lane change warning), IMA(intersection movement assist), CLW(control loss warning)와 같은 어플리케이션을 정의한다. 실시예로서, FCW 기술은 선행 차량과의 충돌을 경고하는 V2V 안전 통신 기술이다. V2X 통신 장치를 구비한 차량이 급 정거를 하거나 사고로 멈춘 경우, 후속 차량의 충돌을 방지하기 위해 FCW 안전 메세지를 전송할 수 있다. 후속 차량은 FCW 메세지를 수신하고 운전자에게 경고를 하거나 속도 감속 또는 차선 변경과 같은 제어를 수행할 수 있다. 특히 정차한 차량과 운전 차량 사이에 다른 차량이 있는 경우에도 FCW를 통해 정차한 차량의 상태를 파아갈 수 있는 장점이 있다. FCW 안전 메세지는 차량의 위치 정보(위도, 경도, 차선), 차량 정보(차량 종류, 길이, 방향, 속도), 이벤트 정보(정지, 급정지, 서행)를 포함할 수 있으며, 이러한 정보는 퍼실리티 레이어의 요청에 의해 생성될 수 있다.
퍼실리티 레이어는 OSI 레이어 5(세션 레이어), 레이어 6(프리젠테이션 레이어), 레이어7(어플리케이션 레이어)에 해당할 수 있다. 퍼실리티 레이어는 어플리케이션을 지원하기 위해 상황에 따른 메세지 세트를 생성할 수 있다. 메세지 세트는 J2735 표준에서 정의되며, ASN.1을 통해 기술/복호될 수 있다. 메세지 세트는 BasicSafetyMessage 메시지, MapData 메시지, SPAT 메시지, CommonSafetyRequest 메시지, EmergencyVehicleAlert 메시지, IntersectionCollision 메시지, ProbeVehicleData 메시지, RoadSideAlert 메시지, PersonalSafetyMessag 메시지를 포함할 수 있다.
퍼실리티 레이어는 상위 레이어에서 전송하려는 정보를 취합하여 메세지 세트를 생성할 수 있다. 메세지 세트는 ASN.1(Abstract Syntax Notation 1) 방식으로 표시될 수 있다. ASN.1은 데이터 구조를 기술하는데 사용하는 표기법으로, 인코딩/디코딩 규칙도 정할 수 있다. ASN.1은 특정 장치, 데이터 표현 방식, 프로그래밍 언어, 하드웨어 플랫폼 등에 종속되지 않는다. ASN.1은 플랫폼에 상관없이 데이터를 기술하는 언어로서, CCITT (Consultative Committee on International Telegraphy and Telephony, X.208)와 ISO(international Organization for Standardization, ISO 8824)의 공동 표준이다.
메세지 세트는 V2X 동작과 관련된 메세지의 모음으로, 상위 어플리케이션의 상황에 맞는 메세지 세트가 존재한다. 메세지 세트는 데이터 프레임의 형식으로 표현되며, 적어도 하나의 엘레먼트를 포함할 수 있다. 각 엘레먼트는 데이터 프레임 또는 데이터 엘레먼트를 포함할 수 있다.
데이터 프레임은 2개 이상의 데이터 나열을 표시한다. 데이터 프레임은 데이터 엘레먼트의 나열 구조 또는 데이터 프레임의 나열 구조가 될 수 있다. 실시예로서, DV_vehicleData는 자동차의 정보를 나타내는 데이터 프레임 구조로서, 복수의 데이터 엘레먼트(예를 들면, Height, Bumbers, mass, trailerweight)를 포함할 수 있다. 데이터 엘레먼트는 데이터 요소에 대한 설명을 정의한다. 실시예로서, 데이터 프레임에서 사용하는 Height라는 엘레먼트는 DE_VehicleHeight에 정의되며, 차량의 높이를 표현할 수 있다. 실시예로서 차량의 높이는 0~127까지 표현될 수 있으며, LBS 단위는 5cm 단위로 증가되며 최대 6.35미터까지 표현될 수 있다.
실시예로서, 베이직 안전 메세지(BasicSafetyMessage)가 전송될 수 있다. BasicSafetyMessage는 메세지 세트 중 가장 기본적이고 중요한 메세지로서, 차량의 기본 정보를 주기적으로 전송하는데 사용된다. 해당 메시지는 BSMcoreData로 정의 된 coreData 와 Optional 인 PartII 와 regional 데이터를 포함할 수 있다. coreData는 msgCnt, id, lat, long, elev, speed, deading, break, size 등과 같은 데이터 엘레먼트를 포함할 수 있다. coreData는 데이터 엘레먼트들을 사용함으로써, 메시지 카운트, ID, 위도, 경도, 고도, 속도, 방향, 브레이크, 차량 사이즈 등을 표시하게 된다. 해당 BSM 은 coreData에 해당하는 정보를 일반적으로 100msec(1초에 10번) 주기로 전송할 수 있다.
네트워크/트랜스포트 레이어는 OSI 레이어 3(네트워크 레이어), 레이어 4(트랜스포트 레이어)에 해당할 수 있다. 상위 레이어에서 전달되는 WSM(WAVE Short Message)를 전송하기 위해 WSMP(WAVE short message protocol)가 사용될 수 있다. 추가로 종래의 IP 신호를 처리하기 위해 IPv6/TCP 프로토콜이 사용될 수 있다. LLC 블록은 IEEE802.2 표준이 사용되며, IP 다이어그램과 WSM 패킷을 구별할 수 있다.
액세스 레이어는 OSI 레이어 1(피지컬 레이어), 레이어 2(데이터 링크 레이어)에 해당할 수 있다. 액세스 레이어는 IEEE 802.11의 PHY 기술과 MAC 기술을 사용할 수 있으며, 추가로 차량 통신을 지원하기 위해 IEEE 1609.4의 MAC 기술이 사용될 수 있다.
시큐리티 엔터티(security entity)와 매니지먼트 엔터티는 전 구간에서 연결되어 동작될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 WSMP 패킷 구성을 나타낸다.
도 5의 네트워크/트랜스포트 레이어는 BSM과 같은 차량 안전 메세지를 WSMP를 통해 전송할 수 있다. WSMP 프로토콜은 IEEE 1609.3 문서에 기술되며, 추가로 IP 데이터를 전송하기 위해 IPv6과 TCP/UDP도 지원될 수 있다.
WSMP는 퍼실리티 레이어에서 ASN.1 방식으로 생성한 WAVE 쇼트 메세지를 하위 레이어로 전달하기 위한 프로토콜이다. 도 6에서와 같이, WSMP 패킷은 WSMP 헤더와 메세지가 포함되는 WSM 데이터를 포함한다. WSMP 헤더는 버전(version) 필드, PSID 필드, 익스텐션 필드(extension field), WSM WAVE 엘레먼트 ID 필드, 길이(length) 필드를 포함한다.
버전 필드는 4bits 의 실제 WSMP 버전을 나타내는 WsmpVersion 필드와 4bits 의 reserved 필드로 정의될 수 있다. PSID 필드는 프로바이더 서비스 식별자(provider service identifier)로서, 상위 레이어에서 어플리케이션에 따라 할당될 수 있다. PSID 필드는 수신기 측에서 적절한 상위 계층을 결정하는데 도움을 준다. 익스텐션 필드는 WSMP 헤더를 확장하기 위한 필드로 채널 넘버(channel number),데이터 레이트(data-rate), 사용 전송 전력(transmit power used)와 같은 정보들이 삽입될 수 있다. WSMP WAVE 엘레먼트 ID 필드는 전송되는 WAVE short message 의 타입을 지정할 수 있다. 길이 필드는 12bits의 WSMLemgth 필드를 통해 송되는 WSM 데이터의 길이를 옥텟(octets) 단위로 지정할 수 있다.
LLC 헤더는 IP 데이터와 WSMP 데이터를 구별하여 전송하는 기능을 제공한다. IP 데이터와 WSMP 데이터는 SNAP의 이더타입(Ethertype)에 의해 구별될 수 있다. 실시예로서, LLC 헤더와 SNAP 헤더 구조는 IEEE 802.2의 문서에서 정의될 수 있다. IP 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DD로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 실시예로서, WSMP 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 WSMP 경로로 포워딩 및 처리할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MCO(다중채널 운용, Multi-channelOperation)를 수행하는 MAC 서브레이어의 컨셉적인(conceptual) 내부 아키택처를 나타낸다.
실시예로서, 도 7의 아키택처는 도 5의 엑세스 레이어에 포함되거나, 액세스 레이어의 MAC 레이어에 포함될 수 있다. 도 7의 MCO 구조는 채널 액세스가 정의되는 채널 코디네이션, PHY-MAC 레이어들 간의 전반적인 데이터 및 매니지먼트 프레임의 동작 과정을 정의하는 채널 라우팅, 전송 프레임의 우선순위(priority)를 결정 및 정의하는 EDCA(Enhanced Dedicated Channel Access), 상위 계층에서 수신한 프레임을 저장하는 데이터 버퍼(또는 큐(queue))를 포함할 수 있다. 채널 코디네이션 블록은 도 7에서는 도시되지 않으며, 채널 코디네이션은 도 5의 MAC 서브레이어 전체에 의해 수행될 수도 있다.
채널 코디네이션: 실시예로서 CCH(Control Channel)와 SCH(Service Channel)에 대한 채널 액세스가 컨트롤될 수 있다. 채널 액세스 코디네이션에 대해서는 후술한다. 실시예로서, CCH로(via)는 WSM(Wave Short Message) 및 이 전송될 수 있으며, SCH로는 WSM 및/또는 IP 데이터가 전송될 수 있다.
데이터 버퍼(큐): 데이터 버퍼는 상위 계층으로부터 수신되는 데이터 프레임을 정의된 AC(Access Category)에 따라 저장할 수 있다. 도 3의 실시예에서, AC 별로 데이터 버퍼가 구비될 수 있다.
채널 라우팅(Channel routing): 채널 라우팅 블록은 상위 계층에서 입력되는 데이터를 데이터 버퍼에 전달할 수 있다. 상위 계층의 송신 요구에 대하여 상술한 채널 코디네이션(Channel Coordination) 및 프레임 전송을 위한 채널 번호, 송신 전력 및 데이터율 등의 전송 동작 파라미터를 호출할 수 있다.
EDCA: 기존 IEEE 802.11e MAC 레이어에서 QoS를 보장하기 위한 방식으로 트래픽의 종류에 따라 4개의 AC(Access Category)로 구분해 각 카테고리 마다 차별화된 우선순위를 두고, AC 별로 차별화된 파라미터를 할당하여 높은 우선순위의 트래픽에는 더 많은 전송 기회를 주도록 하는 경쟁(contention) 기반 미디엄 액세스 방식이다. 우선순위를 포함하는 데이터 전송을 위해서 EDCA 블록은 0-7까지 8개의 우선순위를 지정하고 우선순위에 따라 MAC 계층에 도착하는 데이터를 4개의 AC로 매핑할 수 있다.
##컨트롤 채널(CCH)은 매니지먼트 프레임 및/또는 WAVE 메세지 교환에 사용되는 라디오 채널을 나타낸다. WAVE 메세지는 WSM(WAVE short message)가 될 수 있다. 컨트롤 채널(CCH)은 주로 매니지먼트 용 메시지나 기본적인 Safety 메시지 교환에 사용되는 라디오 채널을 나타낼 수도 있다. 서비스 채널(SCH)은 서비스 제공에 사용되는 라디오 채널로, 컨트롤 채널이 아닌 임의의 채널을 나타낸다. 실시예로서, 컨트롤 채널은 WSMP(Wave Short Message Protocol) 메세지의 통신 또는 WSA(WAVE Service Advertisement)와 같은 시스템 매니지먼트 메세지의 통신에 사용될 수 있다. 컨트롤 채널은 WSMP(Wave Short Message Protocol)의 WSA(WAVE Service Advertisement) 혹은 BTP(Basic Transport Protocol)/GeoNetworking의 SAM(Service Announcement Message)와 같은 시스템 매니지먼트 메세지의 통신에 사용될 수도 있다. SCH는 범용(general-purpose) 애플리케이션 데이터 통신에 사용될 수 있으며, 이러한 범용 애플리케이션 데이터의 통신은 WSA와 같은 서비스 관련 정보에 의해 코디네이트될 수 있다.
WSA는 이하에서 서비스 선전 정보로 지칭할 수도 있다. WSA는 애플리케이션-서비스의 가용성의 선언(announcement)를 포함하는 정보를 제공할 수 있다. WSA 메세지는 애플리케이션 서비스 및 서비스가 접속가능한(accessible) 채널을 식별(identify) 및 기술(describe)할 수 있다. 실시예로서, WSA는 헤더, 서비스 정보, 채널 정보 및 WAVE 라우팅 선전 정보를 포함할 수 있다.
서비스 접속을 위한 서비스 선전 정보는 주기적(periodic) 메세지가 될 수 있다. 실시예로서, CAM(Co-operative Awareness Messages)는 주기적 메세지가 될 수 있다.
V2X 통신 디바이스는 CAM(Cooperative Awareness Message), DENM(Decentralized Environmental Notification Message) 또는 또는 BSM(Basic Safety Message)을 방송할 수 있다.
CAM은 ITS 네트워크에서 분배(distribute)되며, ITS 스테이션의 존재(presence), 위치 또는 통신 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. CAM들은 퍼실리티 레이어에 의해 주기적으로 방송될 수 있다. 실시예로서, WSA나 SAM은 주기적 메시지가 될 수 있다. WSA나 SAM은 퍼실리티 레이어에 의해 주기적으로 방송될 수 있다.
DENM(Decentralized Environmental Notification Messages)은 이벤트 메세지가 될 수 있다. 이벤트 메세지는 이벤트의 발견(detection)에 의해 트리거링되어 전송될 수 있다. 서비스 메세지는 세션을 매니징하기 위해 전송될 수 있다. 이하의 실시예에서, 이벤트 메세지는 안전 메세지/정보를 포함할 수 있다. 그리고 서비스 메세지는 비-안전 메세지/정보를 포함할 수 있다.
실시예로서, BSM(Basic Safety Message)가 송수신될 수 있다. BSM 메시지는 SAE J2735 표준에 정의된 메시지들 중 가장 기본적으로 사용되는 메시지로서, 차량안전 관련 정보를 제공하는 메시지이다. 이러한, BSM 메시지는 차량 상태에 관한 안전 데이터를 교환하는 다양한 어플리케이션에서 사용될 수 있다. BSM 메시지는 기본 안전 메시지 또는 차량 안전 메시지 등으로 지칭될 수도 있다.
이하에서는, 하이브리드 통신을 위한 지오네트워킹 통신 방법에 대해 설명한다.
현재 V2X 통신 기술은, 멀티-홉 릴레이 컨셉에 기초하는 장거리(long range) 데이터 전달을 위한 지오네트워킹 통신을 수행할 수 있다. 본 명세서에서, 애드-혹/다이렉트(direct)/P2P 통신 기술은 DSRC/802.11 액세스 기술 및/또는 LTE-사이드링크 기술을 포함하며, 이러한 통신 기술들이 각 홉에서 사용될 수 있다. 본 명세서에서, 802.11p 또는 셀룰러 기술에 기초하는 애드혹 통신 기술을 다이렉트 통신으로 지칭할 수 있다. 즉, 다이렉트 통신은 기지국의 개입이 없이 단말간 통신을 지칭할 수 있다.
지오네트워킹 통신은 신뢰도, 딜레이, 효율성에 대한 개선의 여지가 남아있다. 지오네트워킹 통신은 멀티홉 릴레이에 기반하므로, 멀티홉을 구성하는 단일 홉의 통신 실패가 전체 통신 실패를 야기할 수 있다. 추가로, 홉의 수가 증가할수록, 요구되는 채널 사용 및 딜레이가 증가할 수 있다.
하이드리드 통신은 다이렉트 통신 기술과 셀룰러 통신 기술을 함께 사용하는 통신 방식을 지칭할 수 있다. 다이렉트 통신 기술은 DSRC/802.11p 액세스 기술 및/또는 LTE-사이드링크 액세스 통신 기술을 포함할 수 있다. 셀룰러 통신 기술은 3G, 4G, LTE, NR 액세스 기술들과 같은 3GPP에서 정의된 셀룰러 기반 액세스 기술을 포함한다. 하이브리드 통신이 사용되면, 지오네트워킹 통신에 필요한 홉의 수가 감소할 수 있다.
지오네트워킹 프로토콜에 셀룰러 통신 기술을 활용하기 위해, 추가적인 기술이 필요할 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 네트워크 구조, 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오, 포워딩 알고리즘 타입의 전파(propagation), 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹을 위한 새로운 패킷 스트럭처 및 SAP 구성(composition)과 같은 기술이 제안될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
도 8은 하이브리드 통신을 사용하지 않는 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다. 하이브리드 통신을 사용하지 않는 경우, 802.11p, LTE 사이드링크를 포함하는 애드혹/다이렉트/P2P 통신 기술들을 사용함으로써, 각각의 홉들이 전체 멀티홉 경로(route)를 구성한다.
본 명세서에서, 목적지(destination)는 지리적인 영역(geographical area)을 나타낼 수도 있고, 특정 차량/V2X 통신 장치/ITS 스테이션/라우터를 나타낼 수도 있다.
도 8(a)는 지오유니캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타내고, 도 8(b)는 지오브로드캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타내고, 도 8(c)는 지오애니캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
도 9는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다. 하이브리드 통신을 사용하는 경우, 802.11p, LTE 사이드링크를 포함하는 애드혹/다이렉트/P2P 통신 기술들에 추가로, LTE 업링크/다운링크를 포함하는 셀룰러 기술을 사용함으로써, 각각의 홉들이 전체 멀티홉 경로(route)를 구성한다.
도 9(a)는 하이브리드 통신을 사용하는 지오유니캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타내고, 도 9(b)는 하이브리드 통신을 사용하는 지오브로드캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타내고, 도 9(c)는 하이브리드 통신을 사용하는 지오애니캐스트를 위한 네트워크 아키텍처를 나타낸다.
도 9에서, 멀티홉의 일부는 셀룰러 통신의 기지국들에 의해 릴레이될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 10은 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹 또는 하이브리드 통신을 사용하지 않는 지오네트워킹을 나타내며, 차량들이 모두 셀룰러 기지국의 커버리지 외에 있는 경우를 나타낸다. 도 10의 실시예에서, 멀티홉 통신은 애드혹 통신들로 구성된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 11은 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 나타내며, 차량들이 모두 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 있는 경우를 나타낸다. 도 11의 실시예에서, 멀티홉 통신은 셀룰러 통신으로 수행되거나, 셀룰러 통신에 의해 대체될 수 있다.
도 11(a)는 전송 차량과 목적 차량이 모두 하나의 셀룰러 기지국 커버리지에 포함된 경우를 나타낸다. 멀티홉 통신은 복수의 차량들에 의해 수행되지 않고, 기지국에 의해 릴레이될 수 있다.
도 11(b)는 전송 차량과 목적지 차량이 각각 상이한 셀룰러 기지국 커버리지에 포함된 경우를 나타낸다. 멀티홉 통신은 복수의 차량들에 의해 수행되지 않고, 기지국에 의해 릴레이될 수 있다. 즉, 멀티홉 통신은 복수의 기지국에 의해 릴레이될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹을 위한 사용 시나리오를 나타낸다.
도 12는 멀티홉 통신을 수행하는 차량 들 중 일부가 셀룰러 기지국 커버리지에 포함된 경우를 나타낸다. 멀티홉 통신은 복수의 차량들 및 셀룰러 기지국에 의해 릴레이될 수 있다.
하이브리드 통신을 사용한 지오네트워킹 전송 방법을 위해, 복수의 포워딩 알고리즘이 사용될 수 있다. 포워딩 알고리즘들에 대한 간략한 설명은 아래와 같다.
(비-지역) 그리디 포워딩 알고리즘 (Non-area) Greedy Forwarding Algorithm (GF): 샌더(sender)는 목적지 및 이웃의 위치를 사용한다. 센더는 로케이션 테이블에 저장된 주변 수신기들 중 목적지(destination)로의 거리가 가장 작은 수신기를 포워더로 선택할 수 있다. 센더는 선택된 포워더에게 GN(GeoNetwork) 패킷을 유니캐스트한다.
(비-지역) 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘((Non-area) Contention based Forwarding Algorithm (CBF)): 센더는 목적지의 위치를 사용하지 않는다. 센더는 GN 패킷을 방송한다. 수신기들은 타이머를 세팅한다. 타이머는 시간 길이는 포워드 프로그레스(forward progress)에 반비례한다. 포워드 프로그레스는 목적지에 대한 센더의 거리 및 수신기 거리 간의 차이로서 정의된다. 타이머가 만료된 수신기가 수신 GN 패킷을 방송하고, 이 방송을 수신한 다른 수신기들은 타이머를 중단하고 저장된 GN 패킷을 삭제한다.
심플 지오브로드캐스트 포워딩 알고리즘(Simple GeoBroadcast Forwarding Algorithm): 지오브로드캐스트를 위해 사용된다. 센더는 GN 패킷을 방송한다. 타겟 지역의 내부 또는 경계에 위치하는 수신기들은 중복 검출(duplicate detection) 없이 수신 GN 패킷을 방송한다. 이 알고리즘은 특별한 케이스를 위한 규칙으로 고려될 수 있다.
지역 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Area Contention-based Forwarding Algorithm): 지오브로드캐스트 또는 지오애니캐스트를 위해 사용된다. 비-지역 컨텐션-기반 포워딩과 동일하나, 다만 포워드 프로그레스가 수신기와 센더 간의 거리로 정의되며, 타겟 지역의 내부 또는 경계에 위치하는 수신기들은 중복 검출(duplicate detection) 없이 수신 GN 패킷을 방송한다. 이 알고리즘은 특별한 케이스를 위한 규칙으로 고려될 수 있다.
지역 어드밴스드 포워딩 알고리즘(Area Advanced Forwarding Algorithm): 그리디 포워딩 및 지역 CBF가 동시에 사용되는 개선된 지역 CBF이다. CBF는 부채꼴의(sectorial) 지역의 외부에 위치하는 수신기에 대해서만 적용된다. 그리디 포워딩에 의한 수신기는 그리디 포워딩에 의해 GN 패킷을 포워딩하고, CBF 알고리즘에 의한 수신기는 CBF 알고리즘에 의해 GN 패킷을 포워딩한다.
이하에서는, 하이브리드 통신을 사용하는 수정된 포워딩 알고리즘에 대해 설명한다.
도 13은 센더의 다이렉트 통신 범위에 목적지가 존재하는 경우, 하이드리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
목적지가 센더의 다이렉트 통신 범위 내에 있는 경우, 센더는 GN 패킷을 목적지로 직접 전송할 수 있다. 이 경우, 센더 차량 및 목적지 차량이 모두 셀룰러 기지국의 통신 커버리지 내에 있더라도, 차량간 통신은 다이렉트 애드-혹 통신에 의해 수행될 수 있다.
도 14는 센더가 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 존재하는 경우, 하이드리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
센더가 셀룰러 기지국의 통신 범위 내에 존재하는 경우, 센더는 GN 패킷을 기지국으로 전송할 수 있다. 이 경우, 셀룰러 통신 기술이 사용될 수 있다. GN 패킷은, GN 패킷의 목적지에 대해 가장 작은 거리에 있는 기지국에 의해 직접 또는 간접적으로 포워딩될 수 있다.
도 15는 목적지가 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 존재하는 경우, 하이브리드 통신을 사용한 베이직 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
목적지가 GN 패킷을 수신한 셀룰러 기지국의 커버리지 내에 존재할 수 있다. 기지구은 추가적인 릴레이 없이 직접적으로 목적지로 패킷을 전송할 수 있다. GN 패킷의 트랜스포트 타입이 지오유니캐스트인 경우, 기지국은 GN 패킷을 타겟 ITS 스테이션으로 유니캐스트할 수 있다. GN 패킷의 트랜스포트 타입이 지오브로드캐스트인 경우, 기지국은 GN 패킷을 타겟 지역으로 브로드캐스트할 수 있다. GN 패킷의 트랜스포트 타입이 지오애니캐스트인 경우, 기지국은 GN 패킷을 타겟 지역 내의 임의의 ITS 스테이션에게 유니캐스트할 수 있다.
이하에서는, 하이브리드 통신을 사용하는 인핸스드(Enhanced) 그리디 포워딩 알고리즘에 대해 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 인핸스드(Enhanced) 그리디 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(EGF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
센더는 목적지 및 이웃(neighbors)들의 위치 및 이웃들의 하이브리드 통신 가능 여부에 대한 정보를 사용함으로써, 패킷을 전송할 수 있다. 하이브리드 통신의 성능(capability)는, 이웃 V2X 통신 장치가 다이렉트 통신 뿐 아니라, 모바일 셀룰러 기지국과 통신할 수 있는지를 나타낸다. 예를 들면, 하이브리드 통신 성능capability)은, LTE-Uu 인터페이스 또는 임의의 다른 셀룰러 통신 기술(3G, 4G, LTE, NR 액세스 기술들을 포함하는 3GPP 정의된 셀룰러-기반 액세스 기술들)을 활용할 수 있는 능력을 의미할 수 있다.
센더는, 하이브리드 통신이 가능한(capable) 수신기들 중에서 목적지로의 지리적 거리가 가장 작은 수신기를 포워더로서 선택할 수 있다. 하이브리드 통신이 가능한 수신기가 주변에 존재하지 않는 경우, 이 알고리즘은 오리지널 그리디 포워딩 알고리즘에 따라서 동작할 수 있다.
센더는 GN 패킷을 선택된 포워더에게 유니캐스트한다. 이 알고리즘은 오리지널 그리디 알고리즘에 대해 최소 수정(modification)을 갖고 구현될 수 있다.
하이브리드 통신의 성능은 CAM 또는 BSM에 의해 수집될 수 있다. 하이브리드 통신 성능 정보를 전달하기 위한 CAM 및 BSM의 요구되는 필드는 이하와 같이 정의될 수 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 성능 정보의 실시예로서, "hybridCapability"의 데이터 엘레먼트를 나타낸다. 하이브리드 성능 정보는 하이브리드 통신의 성능/가능여부를 식별할 수 있다.
Descriptive Name hybridCapability
Identifier DataType_xxx
ASN.1 representation HybridCapability ::= Boolean
Definition This DE (Data Element) identifies the capability of hybrid communication. "1" means that the vehicle is capable of hybrid communication, and "0" means that the vehicle is not capable of hybrid communication.
Unit N/A
표 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 성능 정보의 실시예로서, "cellularCommunicationCapability"의 데이터 엘레먼트를 나타낸다. 셀룰러 통신 성능 정보는 셀룰러 통신의 성능/가능여부를 식별할 수 있다.
Descriptive Name cellularCommunicationCapability
Identifier DataType_xxx
ASN.1 representation cellularCommunicationCapability ::= Boolean
Definition This DE (Data Element) identifies the capability of cellular communication. "1" means that the vehicle is capable of cellular communication, and "0" means that the vehicle is not capable of cellular communication.
Unit N/A
표 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 성능 정보의 실시예로서, "equippedAccessTechnologies"의 데이터 엘레먼트를 나타낸다. 장비된 액세스 기술 정보는 차량/V2X 통신 장치에 장비된 액세스 레이어 기술을 식별할 수 있다.
Descriptive Name equippedAccessTechnologies
Identifier DataType_xxx
ASN.1 representation equippedAccessTechnologies ::= ENUMERATED {DSRC (0),LTE_PC5 (1),LTE_Uu (2),...}
Definition This DE (Data Element) identifies the access layer technologies that the vehicle is equipped with.
Unit N/A
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 CAM의 구성을 나타낸다.도 17(a)는 CAM의 베이직 컨테이너에 하이브리드 성능 정보에 해당하는 "hybridCapability" 필드가 포함된 실시예를 나타낸다. 도 17(b)는 CAM의 LF 컨테이너에 하이브리드 성능 정보에 해당하는 "hybridCapability" 필드가 포함된 실시예를 나타낸다. 도 17은 실시예로서, 하이브리드 성능 필드는 도 17과 다른 컨테이너/필드에 포함될 수도 있다.
도 17에서, CAM에 포함된 헤더 및 컨테이너들에 대한 설명은 아래와 같다.
ITS PDU 헤더: 어플리케이션 레이어 메세지 및 퍼실리티 레이어 메세지를 위한 커먼(common_ 메세지 헤더이다. ITS 메세지의 시작 부분에 메세지 헤더로서 포함된다. DF(data frame)는 아래의 정보를 포함할 수 있다.
- protocolVersion(프로토콜 버전 정보): ITS 메세지 및/또는 통신 프로토콜의 버전을 지시함.
- messageID(메세지 ID 정보): ITS 메세지의 타입(예를 들면, CAM, DENM)을 지시함.
- stationID(스테이션 ID 정보): ITS 메세지를 생성하는 ITS 스테이션의 식별자.
베이직 컨테이너(Basic Container): 베이직 컨테이너는 ITS-S에 대한 베이직 정보를 제공한다. 베이직 컨테이너는 CA 베이직 서비스를 구현하는 모든 ITS 스테이션들에 의해 생성되는 CAM에 대해 존재할 수 있다. 베이직 컨테이너는 아래 정보를 포함할 수 있다.
- stationType(스테이션 타입 정보): ITS-S의 타입
- referencePostion(레퍼런스 포지션 정보): CAM 생성에 있어서, CA 베이직 서비스에 의해 획득되는 ITS-S의 최근(latest) 지리적 포지션. 또는, 해당 CAM 생성시의 ITS-S의 지리적 포지션를 지시함.
HF 컨테이너: HF 컨테이너는 목적방향(heading) 또는 속도와 같은 ITS스테이션 차량의 다이나믹 상태(status) 정보를 포함할 수 있다. HF 컨테이너는 모든 빠르게 변하는 상태 정보를 포함할 수 있다. HF 컨테이너의 일부 아이템들은 CAM에 대해 옵셔널일 수 있으며, 필요에 따라서 포함될 수 있다.
LF 컨테이너: LF 컨테이너는 외부 라이트(exterior light)의 상태와 같은, 정적인(static) 또는 천천히 변하는(slow-changing) 차량 데이터를 포함할 수 있다. LF 컨테이너 아이템들은 CAM에 대해 옵셔널일 수 있으며, 필요에 따라서 포함될 수 있다.
특별 차량 컨테이너(special vehicle container): 특별 차량 컨테이너는 추가 상태 정보를 제공할 수 있다. 도로 교통에 있어서, 대중 교통(public transport)과 같이 특별한 역할을 수행하는 차량 ITS-S는 특별 차량 컨테이너를 통해 부가(further) 상태(status) 정보를 제공할 수 있다. 특별 차량 컨테이너 아이템들은 CAM에 대해 옵셔널일 수 있으며, 필요에 따라서 포함될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 BSM의 구성을 나타낸다.
도 18(a)는 BSM의 코어 데이터 컨테이너에 하이브리드 성능 정보에 해당하는 "hybridCapability" 필드가 포함된 실시예를 나타낸다. 도 18(b)는 BSM의 파트2(partII) 컨테이너에 하이브리드 성능 정보에 해당하는 "hybridCapability" 필드가 포함된 실시예를 나타낸다. 도 18은 실시예로서, 하이브리드 성능 필드는 도 18과 다른 컨테이너/필드에 포함될 수도 있다.
도 18에서, BSM에 포함된 컨테이너들에 대한 설명은 아래와 같다.
코어 데이터(coreData) 컨테이너: 이 데이터 프레임은 BSM이 이슈될 때마다 필요한 크리티컬 코어 데이터 엘레먼트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어 데이터 컨테이너는 메세지 카운트, 메세지 ID, 차량의 베이직 정보, 포지션 및 키네틱(kinetic) 정보 등을 포함할 수 있다. 코어 데이터 컨테이너의 일부 아이템들은 BSM에 대해 옵셔널일 수 있으며, 필요에 따라서 포함될 수 있다.
파트 2(partII) 컨테이너: 파트2 데이터 아이템들은 BSM에 대해 옵셔널일 수 있으며, 필요에 따라서 포함될 수 있다. 파트 2 컨테이너는, 차량 안전, 특별 차량, 보충(supplemental) 차량에 대한 확장(extension) 정보를 포함할 수 있다.
리저널(regional) 컨테이너: 리저널 컨테이너는 리전-특정 확장(region-specific extension) 정보를 포함할 수 있다.
상술한 하이브리드 통신 성능 정보는 정기적으로(regularly) 방송되며, 이웃들과 공유될 수 있다. 센더가 GN 패킷을 지오네트워킹으로 전송하기 시작하는 경우, 차량은 이웃들의 하이브리드 통신 성능을 이미 알고 있을 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인핸스드(Enhanced) 그리디 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(EGF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
센더는 목적지 및 이웃(neighbors)들의 위치 및 이웃들의 하이브리드 통신 성능에 대한 정보를 사용함으로써, 패킷을 전송할 수 있다. 또한, 센더는 셀룰러 통신의 범위 내에 하이브리드 통신이 가능한 이웃 차량이 있는지 여부에 대한 정보를 사용함으로써, 패킷을 전송할 수 있다.
센더는, 하이브리드 통신이 가능한 수신기들 중에서 목적지로의 지리적 거리가 가장 작은 수신기를 포워더로서 선택할 수 있다. 또한, 센더는 셀룰러 통신의 범위 내에서, 하이브리드 통신이 가능한 수신기들 중에서, 목적지로의 지리적 거리가 가장 작은 수신기를 포워더로서 선택할 수 있다. 하이브리드 통신이 가능한 수신기가 셀룰러 통신 범위 내에 존재하지 않는 경우, 이 알고리즘은 오리지널 그리디 포워딩 알고리즘에 따라서 동작할 수 있다.
하이브리드 통신 가능한 차량이 셀룰러 통신 범위 내에 있는지 여부는 CAM 또는 BSM에 의해 수집될 수 있다. 이를 위한 CAM 및 BSM의 요구되는 필드는 이하와 같이 정의될수 있다.
표 4은 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신 범위 내인지 여부를 나타내는 정보의 실시예로서, "cellularInRange"의 데이터 엘레먼트를 나타낸다. 셀룰러 범위(cellular in range) 정보는 하이드리드 통신 가능 차량이 셀룰러 통신 범위 내인지를 나타낸다.
Descriptive Name cellularInRange
Identifier DataType_xxx
ASN.1 representation CellularInRange ::= Boolean
Definition This DE (Data Element) identifies whether the hybrid communication capable vehicle is in rage. "1" means that the vehicle is in range, and "0" means that the vehicle is not in rage.
Unit N/A
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 CAM의 구성을 나타낸다. 도 20은 셀룰러 범위 정보가 HF 컨테이너에 포함된 실시예를 나타낸다. 도 20은 실시예로서, 셀룰러 범위 필드는 도 20과 다른 컨테이너/필드에 포함될 수도 있다.도 21은 본 발명의 실시예에 따른 BSM의 구성을 나타낸다. 도 21은 BSM의 셀룰러 범위 정보가 파트 2 컨테이너에 포함된 실시예를 나타낸다. 도 21은 실시예로서, 셀룰러 범위 필드는 도 21과 다른 컨테이너/필드에 포함될 수도 있다.
상술한 하이브리드 통신 성능 정보는 정기적으로(regularly) 방송되며, 이웃들과 공유될 수 있다. 센더가 GN 패킷을 지오네트워킹으로 전송하기 시작하는 경우, 차량은 이웃들의 하이브리드 통신 성능을 이미 알고 있을 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 EGF1 및/또는 EFG2의 포워딩 알고리즘에 대한 흐름도를 나타낸다.
센더(22010)는 이웃 차량들(22020, 22030)으로부터 CAM 또는 BSM을 수신할 수 있다. CAM 또는 BSM은 도 16 내지 도 21의 실시예에서와 같이, 위치 정보, 하이브리드 성능 정보 또는 셀룰러 범위 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센더는, 현재의, 이웃 차량들의 위치 정보, 하이브리드 성능 정보 또는 셀룰러 범위 정보 중 적어도 하나를 갖는다. 센더는 이웃 차량들의 위치 정보, 하이브리드 성능 정보 또는 셀룰러 범위 정보 중 적어도 하나에 기초하여 패킷을 전송한다. 센더는 EFG1 또는 EGF2 알고리즘에 기초하여 GN 패킷을 전송한다.
이하에서는, 하이브리드 통신을 사용하는 센더 관리/매니지드(managed) 포워딩 알고리즘에 대해 설명한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 센더 매니지드 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(SMF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
센더는 목적지 및 이웃들의 위치 정보를 사용하고, 이웃들이 하이브리드 통신이 가능한지 여부에 대한 정보를 사용한다.
센더는 하이브리드 통신이 가능한 수신기들 중에서 센더와의 가장 신뢰도있는 통신 링크를 갖는 수신기를 포워더로서 선택한다. 수신기와의 통신 링크의 품질을 확정하기가 어렵거나 불가능한 경우, 센더와 가장 거리가 가까운 수신기가 포워더로서 선택될 수 있다. 하이브리드 통신 가능한 수신기가 존재하지 않는 경우 이 알고리즘은 오리지널 그리디 포워딩 알고리즘으로서 수행될 수 있다.
센더는 선택된 포워더에게 GN 패킷을 유니캐스트할 수 있다.
SMF1 알고리즘은 그리디 포워딩의 신뢰도를 개선할 수 있다. 센더와 가장 가까운 수신기가 선택되는 경우, 센더로부터 먼 수신기가 선택되는 경우에 비해 통신 신뢰도가 향상될 수 있다. 가까운 거리의 수신기가 선택되므로, 동일 거리에 더 많은 홉수가 필요하여 레이턴시가 증가할 수 있다. 하지만 본 발명에서는 셀룰러 네트워크가 사용되므로, 홉수 및 레이턴시 증가는 무시될 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 센더 매니지드 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(SMF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
센더는 목적지 및 이웃들의 위치 정보를 사용하고, 이웃들이 하이브리드 통신이 가능한지 여부에 대한 정보를 사용한다. 또한, 센더는 하이브리드 통신 가능한 이웃들이 셀룰러 통신 범위 내인지 여부에 대한 정보를 사용할 수 있다.
센더는 셀룰러 통신 범위 내의, 하이브리드 통신이 가능한 수신기들 중에서 센더와의 가장 신뢰도있는 통신 링크를 갖는 수신기를 포워더로서 선택한다. 수신기와의 통신 링크의 품질을 확정하기가 어렵거나 불가능한 경우, 센더와 가장 거리가 가까운 수신기가 포워더로서 선택될 수 있다. 하이브리드 통신 가능한 수신기가 존재하지 않는 경위 이 알고리즘은 오리지널 그리디 포워딩 알고리즘으로서 수행될 수 있다.
센더는 선택된 포워더에게 GN 패킷을 유니캐스트할 수 있다.
센더는 SMF1 및 SMF2의 알고리즘을 시작하기 전에, 상술한 EGF1 및 EFG2의 실시예와 같이 이웃 차량들의 필요(required) 정보를 수집할 수 있다.
이하에서는 하이브리드 통신을 위한 인핸스드 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Enhanced Contention-Based Forwarding)에 대해 설명한다.
도 25는 하이브리드 통신을 위한 인핸스드 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘의 제 1 실시예(EFBF1)의 사용 시나리오를 나타낸다.
이 실시예에서, 센더는 목적지 및 이웃들의 위치 정보를 사용하지 않고, 이웃들이 하이브리드 통신이 가능한지 여부에 대한 정보도 사용하지 않는다. 센더는 GN 패킷을 방송한다. 수신기는 타이머를 설정한다.
타이머의 시간 길이는 하이브리드 통신의 능력(capability)에 기초하는 값이 될 수 있다. 또한, 타이머의 시간 길이는 포워드 프로그레스(forward progress)에 반비례하는 다른 값에 추가로 기초하는 값이 될 수 있다.(The time length of the timer is a value depending on the capability of hybrid communication plus another value inversely proportional to the forward progress.) 포워드 프로그레스는 목적지에 대한 센더의 거리 및 수신기 거리 간의 차이로서 정의된다. 타이머가 만료된 수신기가 수신한 GN 패킷을 방송한다. 이 GN 패킷을 수신한 다른 수신기들은 타이머를 정지하고 GN 패킷을 삭제할 수 있다.
패킷이 버퍼에 버퍼링되는 타이머 시간은 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2018008309-appb-M000001
TO_CBF_MIN: CBF 패킷 버퍼가 버퍼링되는 최소 시간주기(duration)
TO_CBF_MAX: CBF 패킷 버퍼가 버퍼링되는 최대 시간주기(duration)
PROG: 포워딩 프로그레스를 나타냄. 예를 들면, 목적지에 대한 센더의 거리와 수신기의 거리 간의 차이가 될 수 있음. PROG의 값은 0 이상이고, DIST_MAX 이하가 될 수 있음.
DIST_MAX: 넌-셀룰러 V2V 다이렉트 통신의 이론적인 최대 범위
WT_HYB_CAPA: 하이브리드 통신의 가부(capability)에 의존하는 대기 시간을 위한 값. 수신기가 하이브리드 통신 가능한 경우, 하이브리드 통신 가부 시간 값은 0으로 설정될 수 있다. 수신기가 하이브리드 통신이 불가능한 경우, 하이브리드 통신 가부 시간 값은 TO_CBF_MAX로 설정될 수 있음.
도 25의 실시예에서, 타이머 시간 길이는 아래와 같이 결정될 수 있다. 도 25의 실시예에서, TO_CBF_MIN=500ms, TO_CBF_MAX=3s, DIST_MAX=100m를 가정한다. 목적지로의 거리는, 센더=200m, 차량(1)=180m, 차량(2)=150m, 차량(3)=120m, 차량(4)=160m, 차량(5)=190m를 가정한다. 이 경우, 각 차량에 대한 타이머 시간 길이는 표 5와 같이 결정될 수 있다.
vehicle PROG WT_HYB_CAPA Time length of timer (TO_CBF)
(1) 20 3 3+(-2.5/100)x20+3 = 5.5 s
(2) 50 3 3+(-2.5/100)x50+3 = 4.75 s
(3) 80 0 3+(-2.5/100)x80+0 = 1 s
(4) 40 0 3+(-2.5/100)x40+0 = 2 s
(5) 10 0 3+(-2.5/100)x10+0 = 2.75 s
차량 (3)이 셀룰러 통신 가능한 수신기들 중에서 목적지에 가장 가깝다. 따라서 차량 (3)이 GN 패킷 포워딩을 위한 최소 대기 시간을 갖는다. 도 26은 도 25의 실시예에 따른 ECVF1 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 26에서, 센더 차량(26010)이 GN 패킷을 방송하고, 전송된 GN 패킷을 삭제한다. 각 이웃 차량들(26020~26060)은 타이머를 설정한다. 타이머 대기시간은 표 5에서 나타낸 바와 같다. 이웃 차량(3)(26040)은 타이머 대기 시간 1s 후에 GN 패킷을 방송한다. 이웃 차량(3)과 같이 타이머를 설정했던 다른 이웃 차량들은, 이웃 차량(3)이 전송한 패킷을 수신하면, 동일 패킷을 삭제하고 타이머를 중단한다. 다음 홉을 수행해야하는 차량(26070)은 타이머를 설정하고, 포워딩을 수행할 수 있다.
도 27은 하이브리드 통신을 위한 인핸스드 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘의 제 2 실시예(EFBF2)의 사용 시나리오를 나타낸다.
이 실시예에서, 센더는 목적지 및 이웃들의 위치 정보를 사용하지 않고, 이웃들이 하이브리드 통신이 가능한지 여부에 대한 정보도 사용하지 않는다. 센더는 GN 패킷을 방송한다. 수신기는 타이머를 설정한다.
타이머의 시간 길이는 하이브리드 통신의 성능(capability) 및 하이브리드 통신의 현재 가능여부(availability)에 기초하는 값이 될 수 있다. 또한, 타이머의 시간 길이는 포워드 프로그레스(forward progress)에 반비례하는 다른 값에 추가로 기초하는 값이 될 수 있다.(The time length of the timer is a value depending on the capability and current availability of hybrid communication plus another value inversely proportional to the forward progress.) 포워드 프로그레스는 목적지에 대한 센더의 거리 및 수신기 거리 간의 차이로서 정의된다. 타이머가 만료된 수신기가 수신한 GN 패킷을 방송한다. 이 GN 패킷을 수신한 다른 수신기들은 타이머를 정지하고 GN 패킷을 삭제할 수 있다.
패킷이 버퍼에 버퍼링되는 타이머 시간은 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2018008309-appb-M000002
TO_CBF_MIN: CBF 패킷 버퍼가 퍼퍼링되는 최소 시간주기(duration)
TO_CBF_MAX: CBF 패킷 버퍼가 퍼퍼링되는 최대 시간주기(duration)
PROG: 포워딩 프로그레스를 나타냄. 예를 들면, 목적지에 대한 센더의 거리와 수신기의 거리 간의 차이가 될 수 있음. PROG의 값은 0 이상이고, DIST_MAX 이하가 될 수 있음.
DIST_MAX: 넌-셀룰러 V2V 다이렉트 통신의 이론적인 최대 범위
WT_HYB_CAPA: 하이브리드 통신의 성능(capability)에 의존하는 대기 시간을 위한 값. 수신기가 하이브리드 통신 가능한 경우, 하이브리드 통신 가부 시간 값은 0으로 설정될 수 있음. 수신기가 하이브리드 통신이 불가능한 경우, 하이브리드 통신 가부 시간 값은 TO_CBF_MAX로 설정될 수 있다.
WT_HYB_Coverage: 하이브리드 통신의 현재 가능여부(current availability)에 기초하는 대기 시간을 위한 값. 수신기가 셀룰러 기지국의 커버리지 내인 경우, 하이브리드 커버리지 대기 시간 값은 0으로 설정될 수 있다. 수신기가 셀룰러 기지국의 커버리지 내가 아닌 경우, 하이브리드 커버리지 대기 시간 값은 TO_CBF_MAX로 설정될 수 있다.
도 27의 실시예에서, 타이머 시간 길이는 아래와 같이 결정될 수 있다. 도 25의 실시예에서, TO_CBF_MIN=500ms, TO_CBF_MAX=3s, DIST_MAX=100m를 가정한다. 목적지로의 거리는, 센더=200m, 차량(1)=180m, 차량(2)=150m, 차량(3)=120m, 차량(4)=160m, 차량(5)=190m를 가정한다. 이 경우, 각 차량에 대한 타이머 시간 길이는 표 6과 같이 결정될 수 있다.
vehicle PROG WT_HYB_CAPA WT_HYB_ Coverage Time length of timer (TO_CBF)
(1) 20 3 3 3+(-2.5/100)x20+3+3 = 8.5 s
(2) 50 3 3 3+(-2.5/100)x50+3+3 = 7.75 s
(3) 80 0 3 3+(-2.5/100)x80+0+3 = 4 s
(4) 40 0 0 3+(-2.5/100)x40+0+0 = 2 s
(5) 10 0 0 3+(-2.5/100)x10+0+0 = 2.75 s
차량 (4)가 셀룰러 통신 커버리지 내의 셀룰러 통신 가능한 수신기들 중에서 목적지에 가장 가깝다. 따라서 차량 (4)이 GN 패킷 포워딩을 위한 최소 대기 시간을 갖는다. 도 28은 도 26의 실시예에 따른 ECVF2 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 28에서, 센더 차량(28010)이 GN 패킷을 방송하고, 전송된 GN 패킷을 삭제한다. 각 이웃 차량들(28020~28060)은 타이머를 설정한다. 타이머 대기시간은 표 6에서 나타낸 바와 같다. 이웃 차량(4)(22050)은 타이머 대기 시간 2s 후에 GN 패킷을 방송한다. 이웃 차량(4)와 같이 타이머를 설정했던 다른 이웃 차량들은, 이웃 차량(4)가 전송한 패킷을 수신하면, 동일 패킷을 삭제하고 타이머를 중단한다. 다음 홉을 수행해야하는 차량(22070)은 타이머를 설정하고, 포워딩을 수행할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩(CSCF; Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 알고리즘의 사용 시나리오를 나타낸다.
센더는 목적지와 이웃들의 위치를 사용한다. 센더는, 목적지로 가장 작은 거리를 갖는 적어도 하나의 수신기들을 포워더로서 선택할 수 있다. 센더는 선택된 적어도 하나의 포워더로 GN 패킷을 유니캐스트 또는 멀티캐스트할 수 있다.
수신기는 타이머를 설정한다. 타이머의 길이는 목적지로부터 센더의 거리 및 수신기의 거리와의 차이에 해당하는 포워딩 프로그래스에 반비례할 수 있다. 수신기는 타이머가 만료되면 수신 GN 패킷을 방송하고, 다른 수신기들은 타이머를 중단하고 GN 패킷을 삭제한다.
도 29의 실시예에서, 타이머 시간 길이는 아래와 같이 결정될 수 있다. 도 25의 실시예에서, TO_CBF_MIN=500ms, TO_CBF_MAX=3s, DIST_MAX=100m를 가정한다. 목적지로의 거리는, 센더=200m, 차량(1)=180m, 차량(2)=150m, 차량(3)=120m, 차량(4)=160m, 차량(5)=190m를 가정한다. 이 경우, 각 차량에 대한 타이머 시간 길이는 표 7과 같이 결정될 수 있다.
vehicle PROG Time length of timer (TO_CBF)
(2) 50 3+(-2.5/100)x50 = 1.75 s
(3) 80 3+(-2.5/100)x80 = 1 s
(4) 40 3+(-2.5/100)x40 = 2 s
차량 (3)이 다이렉트 애드-혹 통신 커버리지 내의 수신기들 중에서 목적지에 가장 가깝다. 따라서 차량 (3)이 GN 패킷 포워딩을 위한 최소 대기 시간을 갖는다. 도 30은 도 29의 실시예에 따른 CSCF 알고리즘의 수행 동작을 나타낸 도면이다.
도 30에서, 센더 차량(30010)이 GN 패킷을 방송하고, 전송된 GN 패킷을 삭제한다. 각 이웃 차량들(30020~30060)은 타이머를 설정한다. 타이머 대기시간은 표 7에서 나타낸 바와 같다. 이웃 차량(3)(22040)은 타이머 대기 시간 1s 후에 GN 패킷을 방송한다. 이웃 차량(3)과 함께 타이머를 설정했던 다른 이웃 차량들은, 이웃 차량(3)이 전송한 패킷을 수신하면, 동일 패킷을 삭제하고 타이머를 중단한다. 다음 홉을 수행해야하는 차량(30070)은 타이머를 설정하고, 포워딩을 수행할 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 인핸스 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding; ECSCF)의 제 1 실시예를 나타낸다.
센더는 목적지와 이웃들의 위치를 사용한다. 센더는, 목적지로 가장 작은 거리를 갖는 적어도 하나의 수신기들을 포워더로서 선택할 수 있다. 센더는 선택된 적어도 하나의 포워더로 GN 패킷을 유니캐스트 또는 멀티캐스트할 수 있다.
수신기는 타이머를 설정한다. 타이머의 길이는 목적지로부터 센더의 거리 및 수신기의 거리와의 차이에 해당하는 포워딩 프로그레스에 반비례할 수 있다. 또한, 상술한 실시예와 같이, 타이머의 길이는 하이브리드 통신의 성능(capability)에 기초할 수 있다. 수신기는 타이머가 만료되면 수신 GN 패킷을 방송하고, 다른 수신기들은 타이머를 중단하고 GN 패킷을 삭제한다.
도 31의 실시예에서, 타이머 시간 길이는 아래와 같이 결정될 수 있다. 도 31의 실시예에서, TO_CBF_MIN=500ms, TO_CBF_MAX=3s, DIST_MAX=100m를 가정한다. 목적지로의 거리는, 센더=200m, 차량(1)=180m, 차량(2)=150m, 차량(3)=120m, 차량(4)=160m, 차량(5)=190m를 가정한다. 이 경우, 각 차량에 대한 타이머 시간 길이는 표 8과 같이 결정될 수 있다.
vehicle PROG WT_HYB_CAPA Time length of timer (TO_CBF)
(2) 50 0 3+(-2.5/100)x50+0 = 1.75 s
(3) 80 3 3+(-2.5/100)x80+3 = 4 s
(4) 40 0 3+(-2.5/100)x40+0 = 2 s
차량 (2)가 셀룰러 통신이 가능한 수신기들 중에서 목적지에 가장 가깝다. 따라서 차량 (2)가 GN 패킷 포워딩을 위한 최소 대기 시간을 갖는다. 도 31의 실시예에 대한 플로우차트는 상술한 ECBF1 및/또는 CSCF와 유사하다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 통신을 사용한 인핸스 컴바인드 센더-기반 및 컨텐션-기반 포워딩 알고리즘(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding; ECSCF)의 제 2 실시예를 나타낸다.
센더는 목적지와 이웃들의 위치를 사용한다. 센더는, 목적지로 가장 작은 거리를 갖는 적어도 하나의 수신기들을 포워더로서 선택할 수 있다. 센더는 선택된 적어도 하나의 포워더로 GN 패킷을 유니캐스트 또는 멀티캐스트할 수 있다.
수신기는 타이머를 설정한다. 타이머의 길이는 목적지로부터 센더의 거리 및 수신기의 거리와의 차이에 해당하는 포워딩 프로그레스에 반비례할 수 있다. 또한, 상술한 실시예와 같이, 타이머의 길이는 하이브리드 통신의 성능(capability) 및 현재 통신 가능여부(availability)에 기초할 수 있다. 수신기는 타이머가 만료되면 수신 GN 패킷을 방송하고, 다른 수신기들은 타이머를 중단하고 GN 패킷을 삭제한다.
도 32의 실시예에서, 타이머 시간 길이는 아래와 같이 결정될 수 있다. 도 32의 실시예에서, TO_CBF_MIN=500ms, TO_CBF_MAX=3s, DIST_MAX=100m를 가정한다. 목적지로의 거리는, 센더=200m, 차량(1)=180m, 차량(2)=150m, 차량(3)=120m, 차량(4)=160m, 차량(5)=190m를 가정한다. 이 경우, 각 차량에 대한 타이머 시간 길이는 표 9와 같이 결정될 수 있다.
vehicle PROG WT_HYB_CAPA WT_HYB_ Coverage Time length of timer (TO_CBF)
(2) 50 0 3 3+(-2.5/100)x50+0+3 = 4.75 s
(3) 80 3 3 3+(-2.5/100)x80+3+3 = 7 s
(4) 40 0 0 3+(-2.5/100)x40+0+0 = 2 s
차량 (4)가 셀룰러 통신이 가능하고, 셀룰러 통신의 범위 내의 수신기들 중에서 목적지에 가장 가깝다. 따라서 차량 (4)가 GN 패킷 포워딩을 위한 최소 대기 시간을 갖는다. 도 32의 실시예에 대한 플로우차트는 상술한 ECBF1 및/또는 CSCF와 유사하다.
이하에서는 포워딩 알고리즘 타입의 전파(propagation)에 대해 설명한다.
상술한 실시예들에서, 수신기들은 수신 GN 패킷이 유니캐스트 또는 브로드캐스트로 전달되었는지 여부만을 알 수 있다. 이 지식에 기초하여, 포워더는 수신 패킷이 유니캐스트로 수신된 경우 GN 패킷을 유니캐스트로 포워딩(예를 들면, 그리디 포워딩)하고, 수신 캐핏이 브로드캐스트로 수신된 경우 GN 패킷을 브로드캐스트로 포워딩(예를 들면, 컨텐션-기반 포워딩)할 수 있다.
반면에, 상술한 실시예와 같은 포워딩 알고리즘이 사용되는 경우, 전체 멀티홉 라우팅에 대해 원래 의도된 알고리즘을 유지하는 방법이 필요할 수 있다. 최초 센더는 네트워크 트래픽, GN 패킷의 우선순위 또는 중요도 등을 고려하여 최적의 포워딩 알고리즘을 선택하기 때문이다.
표 10은 본 발명에서 제안한 포워딩 알고리즘을 나타낸다.
Unicast Multicast Broadcast
EGF1 CSCF ECBF1
EGF2 ECSCF1 ECBF2
SMF1 ECSCF2
SMF2
표 10에서와 같이, 유니캐스트, 멀티캐스트, 또는 브로드캐스트의 전송 방식을 인식하는 것만으로는 의도된 포워딩 알고리즘을 유지하는데 부족할 수 있다. 다만, 포워더가 최적의 포워딩 알고리즘을 찾는 것이 가능한 경우, 포워더는 포워딩 알고리즘을 변경할 수도 있다. 최초 센더에 의해 의도된 포워딩 알고리즘의 타입이 GN 패킷을 통해 전달될 필요가 있을 수 있다. 포워딩 알고리즘 타입 정보를 전달하기 위한 패킷 스트럭처 및 SAP에 대해 이하에서 설명한다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 커먼 헤더 구성을 나타낸다.
도 33의 커먼 헤더에 포함된 각 필드들에 대한 설명은 아래와 같다.
NH: 네트워크 헤더 필드는 지오네트워킹 헤더를 바로 따라오는(immediately following) 지오네트워킹 헤더의 타입을 식별한다.
HT: 헤더 타입 필드는 지오네트워킹 헤더의 타입을 식별한다. 지오네트워킹 헤더의 타입은 ANY, BEOCON, GEOUNICAST, GEOANYCAST, GEOBROADCAST, TSB, 또는 LS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
HST: 헤더 서브타입 필드는 지오네트워킹 헤더의 서브 타입을 식별한다. 지오네트워킹 헤더의 서브 타입은, GEOANYCAST_CIRCLE, GEOANYCAST_RECT, GEOANYCAST_ELIP, GEOBROADCAST_CIRCLE, GEOBROADCAST_RECT, GEOBROADCAST_ELIP, SINGLE_HOP, MULTI_HOP, LS_REQUEST, LS_REPLY, 또는 UNSPECIFIED 중 적어도 하나를 포함한다.
TC: 트래픽 클래스 필드는 패킷 트랜스포트에 대한 퍼실리티-레이어 요구(requirement)를 나타내는 트래픽 클래스를 나타낸다.
Flags: 비트 0은 ITS-S가 모바일인지 고정형(stationary)(GN 프로토콜 constant itsGnlsMobile)인지 여부를 지시할 수 있다. 비트 1~비트7은 유보되어 있다(reserve).
PL: 페이로드 길이 필드는 지오네트워킹 페이로드의 길이를 나타낸다.
MHL: 최대 홉 제한 필드는 최대 홉 제한(Maximum hop limit)을 나타낸다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 커먼 헤더 구성을 나타낸다.
도 34는 포워딩 알고리즙 타입 필드 및 서브-포워딩 타입 필드를 포함한다. 도 33에서 설명한 필드에 대한 설명은 중복하지 않는다.
FT: 포워딩 알고리즘 타입 필드는, 포워딩 알고리즘의 타입을 식별한다. 포워딩 알고리즘 타입은 EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1 또는 ECSCF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
SFT: 서브 포워딩 타입 필드는 포워딩 알고리즘의 서브-타입을 식별한다. 서브 파입은 UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, 정수 (2..255) for CSCF, ECSCF1, 또는 센더 당 수신기 수를 지시하는 ECSCF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
FT 정보 또는 SFT 정보 중 적어도 하나가 패킷의 임의의 위치에 포함될 수 있다. 예를 들면, FT 정보 또는 SFT 정보 중 적어도 하나는 지오네트워킹 커먼 헤더의 유보(reserved) 필드에 포함될 수도 있다.
도 35는 본 발명의 실시예에 따른 포워딩 타입 정보의 전파를 나타낸다.
센더(35010)는 포워딩 알고리즘 A로 GN 패킷을 포워딩한다. 포워딩 알고리즘의 타입은 상술한 바와 같이 패킷에 포함될 수 있다.
포워더 1(35020)는 옵티멀 포워딩 알고리즘을 찾기 어렵거나, 다른 포워딩 알고리짐을 찾기위해 노력하지 않는다. 포워더 1(305020)은 수신 패킷에 적용된 포워딩 알고리즘 A를 사용하여 GN 패킷을 포워딩한다. 포워딩 알고리즘의 타입은 상술한 바와 같이 패킷에 포함될 수 있다.
포워더 2(35030)은 최적의 포워딩 알고리즘을 찾을 수 있으며, 다른 포워딩 알고리즘을 찾을 수 있다. 포워더 2(35030)는 새로운 포워딩 알고리즘 B로 GN 패킷을 포워딩할 수 있다. 포워딩 알고리즘의 타입은 상술한 바와 같이 패킷에 포함될 수 있다.
이하에서는 지오네트워킹 관련된(related) SAP(Service Access Point)에 대해 설명한다.
포워딩 알고리즘이 지오네트워킹 프로토콜 레이어에 의해 결정되는 경우, 도 35의 패킷 스트럭처는 지오네트워킹 프로토콜 레이어에 의해 구성될 수 있다.
포워딩 알고리즘이 BTP 레이어에 의해 결정되는 경우, 포워딩 알고리즘은 BTP 레이어에서 GN-SAP를 경유하여 인폼(inform)되어야한다. 포워딩 알고리즘 타입 및 포워딩 알고리즘 서브타입을 획득하기 위한 GN-DATA.request는 아래와 같이 구성될 수 있다.
GN-DATA.request { (primitive requesting to deliver data from BTP to GeoNetworking protocol layer)
Upper protocol entity,(identifies upper protocol, BTP or GN6ASL)
Packet transport type, (identifies packet transport type: GeoUnicast, SHB, TSB, etc.)
Forwarding algorithm type (Identifies the type of forwarding algorithm. The allowed values are: EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1, ECSCF2) -> devised
Forwarding algorithm subtype (Identifies the sub-type of forwarding algorithm. The allowed values are: UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, INTEGER (2..255) for CSCF, ECSCF1, and ECSCF2) -> devised
Destination address (Destination's GeoNetworking address)
Communication profile (identifies whether or not ITS-G5)
Security profile (security service profile/level to be applied)
ITS-AID length (length of ITS-AID field's value)
ITS-AID (ID of application which is the destination of data to be delivered)
Security permissions length (length of Security permissions field's value)
Security permissions (Service Specific Permissions associated with ITS-AID)
Security context information (information for selecting Security protocol's property)
Security target ID list length (length of Security target ID list field's value)
Security target ID list (list of target ID used by security entity)
Maximum packet lifetime (maximum time for packet preservation until reaching destination)
Repetition interval (repetition interval for packet transmission)
Maximum repetition time (total time allowed for packet transmission with repetitions)
Maximum hop limit (maximum allowed hops for packet transmission)
Traffic class (packet's traffic class)
Length (size of "Data" field)
Data, (data requested to send by BTP to GeoNetworking layer)
...
}
포워딩 알고리즘이 퍼실리티 레이어에 의해 결정되는 경우, 포워딩 알고리즘은 GN-SAP를 경유하여(via) 지오네트워킹 프로토콜 레이어로 인폼(inform)되기 전에 퍼실리티 레이어에 의해 NF-SAP 레이어를 경유하여 BTP 레이어로 인폼되어야한다(If the forwarding algorithm is determined by the facilities layer, the forwarding algorithm type is needed to be informed by the facilities layer via the NF-SAP to BTP layer before informed to GeoNetworking protocol layer via GN-SAP). 포워딩 알고리즘 타입 및 포워딩 알고리즘 서브타입을 획득하기 위한 BTP-DATA.request는 아래와 같이 구성될 수 있다.
BTP-DATA.request { (primitive requesting to deliver data from facilities to BTP layer)
BTP type, (identifies interactive (BTP-A) or non-interactive (BTP-B))
Source port, (BTP port sending data)
Destination port (BTP port to receive data)
Destination port info (additional information for well-known Destination port)
GN Packet transport type (identifies packet transport type: GeoUnicast, SHB, TSB, etc.)
GN Forwarding algorithm type (Identifies the type of forwarding algorithm. The allowed values are: EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, ECBF2, CSCF, ECSCF1, ECSCF2)-> devised
GN Forwarding algorithm subtype (Identifies the sub-type of forwarding algorithm. The allowed values are: UNSPECIFIED for EGF1, EGF2, SMF1, SMF2, ECBF1, and ECBF2, INTEGER (2..255) for CSCF, ECSCF1, and ECSCF2) -> devised
GN Destination address (GeoNetworking address of destination)
GN Communication profile (identifies whether or not ITS-G5)
GN Security profile (security service profile/level to be applied)
GN Maximum packet lifetime (maximum time for packet preservation until reaching destination)
GN Repetition interval (repetition interval for packet transmission)
GN Maximum repetition time (total time allowed for packet transmission with repetitions)
GN Maximum hop limit (maximum allowed hops for packet transmission)
GN Traffic class (packet's traffic class)
Length, (size of "Data" field)
Data, (data requested to send by facilities to BTP layer)
...
}
도 36은 본 발명의 실시예에 따른, 셀룰러 네트워크가 가용하지 않은 경우의 정보 흐름을 나타낸다.
도 37은 본 발명의 실시예에 따른, 셀룰러 네트워크가 가용한 경우의 정보 흐름을 나타낸다.
본 발명은 셀룰러 기술을 사용함으로써 필요한 홉의 수를 감소시키고 지오네트워킹의 문제점을 해결할 수 있다. 요구되는 홉의 수가 줄어들게 되므로, 전송 신뢰도, 전체 딜리버리 딜레이 및 네트워크 트래픽이 개선된다. 홉 수의 감소는 지오네트워킹 프로토콜의 문제를 완화할 수 있다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X 통신 장치를 나타낸다.
도 38은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 V2X 통신 장치의 블록도를 나타내며, 본 명세서에서 하이브리드 V2X 통신 장치는 V2X 통신 장치로 지칭될 수 있다.
도 38에서, V2X 통신 장치(38000)는 통신 유닛(38010), 프로세서(38020) 및 메모리(38030)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 V2X 통신 장치는 OBU(On Board Unit) 또는 RSU(Road Side Unit)에 해당되거나, OBU 또는 RSU에 포함될 수 있다. V2X 통신 장치는 ITS 스테이션에 포함되거나, ITS 스테이션에 해당할 수도 있다.
통신 유닛(38010)은 프로세서(38020)와 연결되어 무선 신호 또는 유선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(38010)은 프로세서(38020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송할 수 있다. 통신 유닛은 액세스 레이어의 동작을 구현할 수 있다. 실시예로서, 통신 유닛은 액세스 레이어에 포함된 피지컬 레이어의 동작을 구현하거나, 추가로 MAC 레이어의 동작을 구현할 수도 있다. 통신 유닛은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 통신 유닛을 포함할 수도 있다.
프로세서(38020)는 통신 유닛(38010)과 연결되어 ITS 시스템 또는 WAVE 시스템에 따른 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(38020)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(38000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(38030)에 저장되고, 프로세서(38020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(38030)는 프로세서(38020)와 연결되어, 프로세서(38020)를 구동하기 위한 다양한 데이터/정보를 저장한다. 메모리(38030)는 프로세서(38020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(38020)의 외부에 설치되어 프로세서(38020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다. 메모리는 보안/비보안 저장 장치를 포함하거나, 보안/비보안 저장 장치에 포함될 수 있다. 실시예에 따라서, 메모리는 보안/비보안 저장 장치로 지칭될 수도 있다.
도 38의 V2X 통신 장치(38000)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 함께 적용되도록 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 통신 유닛은 적어도 2개의 트랜스시버를 포함할 수도 있다. 통신 유닛은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11에 기초하는 WLAN V2X 통신 프로토콜에 따라서 통신을 수행하는 트랜스시버와, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 LTE/E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Access) 또는 5G NR(New Radio)에 기초하는 셀룰러 V2X 통신 프로토콜에 따라서 통신을 수행하는 트랜스시버를 포함할 수 있다. ITS-G5와 같이 WLAN V2X 통신 프로토콜에 따라서 통신하는 트랜스시버를 WLAN 트랜스시버라고 지칭할 수 있다. NR과 같은 셀룰러 통신 프로토콜에 따라서 통신하는 트랜스시버를 셀룰러 트랜스시버라고 지칭할 수 있다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른, 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
V2X 통신 장치는 적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신할 수 있다(S39010). 메세지는 CAM, DANM, 또는 BSM에 해당할 수 있다. 또는, 메세지는 지오네트워킹 패킷을 포함할 수도 있다.
V2X 통신 장치는 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송할 수 있다(S39020). 지오네트워킹 패킷 전송은 그리디 기반 포워딩 알고리즘, 센더 매니지드 포워딩 알고리즘, 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나의 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행될 수 있다.
도 17 및 도 18의 실시예와 같이, 수신 메세지는 이웃 차량의 하이브리드 성능 정보를 포함할 수 있다. 하이브리드 성능 정보는 이웃 차량이 하이브리드 통신 가능한지 여부를 지시할 수 있다.
도 20 및 도 21의 실시예와 같이, 수신 메세지는 셀룰러 범위(cellular in range) 정보를 포함할 수 있다. 셀룰러 범위 정보는 이웃 차량이 셀룰러 기지국의 커버리지 내인지 여부를 지시할 수 있다.
도 34의 실시예와 같이, 전송되는 지오네트워킹 패킷은 포워딩 알고리즘 타입 정보를 포함할 수 있다. 포워딩 알고리즘 타입 정보는 지오네트워킹 패킷이 전송되는 포워딩 알고리즘의 타입을 지시할 수 있다. 또한, 지오네트워킹 패킷은 포워딩 알고리즘 서브타입 정보를 더 포함할 수도 있다.
그리디 기반 포워딩 알고리즘은, EFG1(Enhanced Greedy Forwarding 1) 알고리즘, 또는 EFG2(Enhanced Greedy Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함할 수 있다. 센더 매니지드 포워딩 알고리즘은, SMF1(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘, 또는 SMF2(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함할 수 있다. 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘은, ECBF1(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, ECBF2(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, CSCF(Combined Sender-based and Contention-based Forwarding) 알고리즘, ECSCF1(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1) 알고리즘, 또는 ECSCF2(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함할 수 있다. 상술한 포워딩 알고리즘 타입 정보는 본 명세서에서 설명하는 상술한 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
지오네트워킹 패킷 전송이 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 수학식 1의 실시예와 같이, 패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은 수신기의 하이브리드 통신 성능에 기초하여 결정될 수 있다. 수학식 2의 실시예와 같이, 패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은 수신기의 하이브리드 통신 성능 및 수신기가 셀룰러 커버리지 내인지 여부에 기초하여 결정될 수 있다. 실시예로서, 패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은, 지오네트워킹 패킷을 수신하는 수신기의 하이브리드 통신 성능 또는 수신기의 셀룰러 커버리지 내인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다. 하이브리드 통신 가능한 수신기가 하이브리드 통신 불가능한 수신기보다 더 작은 버퍼링 시간을 설정할 수 있다. 또한, 셀룰러 커버리지 내의 수신기가 셀룰러 커버리지 외의 수신기보다 더 작은 버퍼링 시간을 설정할 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 (12)

  1. 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 사용하는 지오네트워킹 전송 방법에 있어서,
    적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 지오네트워킹 패킷 전송은 그리디 기반 포워딩 알고리즘, 센더 매니지드 포워딩 알고리즘, 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나의 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행되는, 지오네트워킹 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 메세지는 상기 이웃 차량의 하이브리드 성능 정보를 포함하고, 상기 하이브리드 성능 정보는 상기 이웃 차량이 상기 하이브리드 통신 가능한지 여부를 지시하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수신 메세지는 셀룰러 범위(cellular in range) 정보를 포함하고, 상시 셀룰러 범위 정보는 상기 이웃 차량이 셀룰러 기지국의 커버지리 내인지 여부를 지시하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 포워딩 알고리즘 타입 정보를 포함하고, 상기 포워딩 알고리즘 타입 정보는 상기 지오네트워킹 패킷이 전송되는 포워딩 알고리즘의 타입을 식별하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 그리디 기반 포워딩 알고리즘은, EFG1(Enhanced Greedy Forwarding 1) 알고리즘, 또는 EFG2(Enhanced Greedy Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고,
    상기 센더 매니지드 포워딩 알고리즘은, SMF1(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘, 또는 SMF2(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고,
    상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘은, ECBF1(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, ECBF2(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, CSCF(Combined Sender-based and Contention-based Forwarding) 알고리즘, ECSCF1(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1) 알고리즘, 또는 ECSCF2(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하는, 지오네트워킹 전송 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷 전송이 상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행되는 경우,
    패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은, 상기 지오네트워킹 패킷을 수신하는 수신기의 하이브리드 통신 성능 또는 상기 수신기의 셀룰러 커버리지 내인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는, 지오네트워킹 전송 방법.
  7. 다이렉트 통신 및 셀룰러 통신을 포함하는 하이브리드 통신을 수행하는 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,
    적어도 하나의 이웃 차량으로부터 메세지를 수신하고,
    상기 적어도 하나의 이웃 차량으로 지오네트워킹 패킷을 전송하며,
    상기 지오네트워킹 패킷 전송은 그리디 기반 포워딩 알고리즘, 센더 매니지드 포워딩 알고리즘, 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘 중 적어도 하나의 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행되는, V2X 통신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수신 메세지는 상기 이웃 차량의 하이브리드 성능 정보를 포함하고, 항기 하이브리드 성능 정보는 상기 이웃 차량이 상기 하이브리드 통신 가능한지 여부를 지시하는, V2X 통신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신 메세지는 셀룰러 범위(cellular in range) 정보를 포함하고, 상시 셀룰러 범위 정보는 상기 이웃 차량이 셀룰러 기지국의 커버지리 내인지 여부를 지시하는, V2X 통신 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 포워딩 알고리즘 타입 정보를 포함하고, 상기 포워딩 알고리즘 타입 정보는 상기 지오네트워킹 패킷이 전송되는 포워딩 알고리즘의 타입을 식별하는, V2X 통신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 그리디 기반 포워딩 알고리즘은, EFG1(Enhanced Greedy Forwarding 1) 알고리즘, 또는 EFG2(Enhanced Greedy Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고,
    상기 센더 매니지드 포워딩 알고리즘은, SMF1(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘, 또는 SMF2(Sender Managed Forwarding 1) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하고,
    상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘은, ECBF1(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, ECBF2(Enhanced Contension-Based Forward 1) 알고리즘, CSCF(Combined Sender-based and Contention-based Forwarding) 알고리즘, ECSCF1(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 1) 알고리즘, 또는 ECSCF2(Enhance Combined Sender-based and Contention-based Forwarding 2) 알고리즘 중 적어도 하나의 타입을 포함하는, V2X 통신 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷 전송이 상기 컨텐션 기반 포워딩 알고리즘에 기초하여 수행되는 경우,
    패킷 포워딩을 위한 타이머의 버퍼링 시간은, 상기 지오네트워킹 패킷을 수신하는 수신기의 하이브리드 통신 성능 또는 상기 수신기의 셀룰러 커버리지 내인지 여부 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는, V2X 통신 장치.
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