WO2020085522A1

WO2020085522A1 - V2x 통신 장치 및 그의 다중 채널 혼잡 제어 방법

Info

Publication number: WO2020085522A1
Application number: PCT/KR2018/012553
Authority: WO
Inventors: 백종섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US20210345156A1

Abstract

ACI(Adjacent Channel Interference) 고려한 다중 채널 혼잡 제어 방법이 개시된다. 다중 채널 혼잡 제어 방법은, 전송 채널의 ACI에 기초하여 간섭 관찰 윈도우를 설정하는 단계; 상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널에 대한 CBR(Channel Busy Ratio) 정보를 획득하는 단계; 상기 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 혼잡 제어를 위한 기준 CBR을 설정하는 단계; 및 상기 기준 CBR에 기초하여 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

V2X 통신 장치 및 그의 다중 채널 혼잡 제어 방법

V2X 통신 장치 및 그의 다중 채널 혼잡 제어 방법에 대한 것으로, 특히 다중 채널 환경에서 인접 채널간 간섭(ACI: Adjacent Channel Interference) 영향/문제를 고려한 다중 채널 혼잡 제어 방법에 대한 것이다.

최근 차량(vehicle)은 기계 공학 중심에서 전기, 전자, 통신 기술이 융합된 복합적인 산업 기술의 결과물이 되어 가고 있으며, 이러한 면에서 차량은 스마트카라고도 불린다. 스마트카는 운전자, 차량, 교통 인프라 등을 연결하여 교통 안전/복잡 해소와 같은 전통적인 의미의 차량 기술뿐 아니라 다양한 사용자 맞춤형 이동 서비스를 제공하게 되었다. 이러한 연결성은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 기술을 사용하여 구현될 수 있다. 연결성은 유럽 ITS-G5, 미국 WAVE, NR(New Radio)와 같은 다양한 V2X 통신 기술을 사용하여 구현될 수 있다. NR은 LTE-V2X, 5G-V2X와 같은 셀룰러 V2X를 포함하는 향후 개발되는 새로운 차량간 통신 기술을 포함할 수 있다.

나아가 다양한 V2X 서비스 제공 및 V2X traffic load 분산을 위해 다수의 채널을 이용하는 다중 채널 운용 (MCO: Multi-Channel Operation) 방안 설계가 활발히 진행되고 있다. 특히, 각 채널의 트래픽 부하/로드(traffic load), 각 채널의 품질, 제공되는 서비스 타입 및 우선순위(priority)등을 고려한 채널 선정 (selection), 채널 관리 (management), 채널 운용 (operation) 방법에 관한 연구가 중요시 되고 있다.

종래의 진행되었거나 진행되고 있는 대다수의 다중 채널 운용 방안은 인접 채널을 사용할 경우 야기될 수 있는 여러 가지 문제점들을 고려하고 있지 않거나 인접 채널간 문제가 야기되지 않은 다중 채널 운용 방안을 고려하고 있다. 이에 본 발명에서는 다중 채널 운용시 각 채널의 송수신 대역필터가 이상적이지 않기 때문에 발생하는 ACI 영향/문제를 고려하며, ACI 영향을 고려하여 다중 채널 트래픽 혼잡 문제를 효율적으로 제어할 수 있는 방안을 제안한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, ACI(Adjacent Channel Interference) 고려한 다중 채널 혼잡 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법은, 전송 채널의 ACI에 기초하여 간섭 관찰 윈도우를 설정하는 단계; 상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널에 대한 CBR(Channel Busy Ratio) 정보를 획득하는 단계; 상기 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 혼잡 제어를 위한 기준 CBR을 설정하는 단계; 및 상기 기준 CBR에 기초하여 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서, 기준 CBR을 설정하는 단계는, 혼잡 제어를 위한 기준 채널을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준 채널은 상기 간섭 간찰 윈도우가 커버하는 다중 채널 중 하나에 해당할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서, 상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서, 상기 다중 채널 중 우선순위가 높은 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서,

상기 다중 채널의 우선순위가 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서, 상기 간섭 관찰 윈도우는, 상기 전송 채널 및 적어도 하나의 인접 채널을 커버한다.

본 발명에 따르면, 다중 채널 운용시 ACI의 영향이 고려되어, 전송 채널만 고려하는 혼잡 제어에 비해 전체 채널에 대한 전송/사용 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 대해 더욱 이해하기 위해 포함되며 본 출원에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ITS(Intelligent Transport System) 스테이션의 레퍼런스 아키텍처를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ITS 액세스 레이어를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ITS 시스템 운용(operation)에 사용되는 다중 채널 배치(allocation)을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 채널 운용(multi-channel operation)의 채널 코디네이션(channel coordination) 모드를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 혼잡 제어 방법을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단일 채널의 ACI 영향을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 채널을 사용하여 서비스를 전송하는 경우 ACI 영향을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 관찰 윈도우를 나타낸다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법을 나타낸다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법을 나타낸다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법을 나타내는 순서도이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 DCC 스테이트 머신 및 그의 체널 혼잡 제어 방법을 나타낸다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.

도 14는 본명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 다중 채널 혼잡 제어 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 1의 아키텍처에서, 2개의 종단 차량/사용자가 통신 네트워크를 통신할 수 있으며, 이러한 통신은 도 1의 아키텍처의 각 레이어의 기능을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 차량간 메세지가 통신되는 경우, 송신 차량 및 그의 ITS 시스템에서는 한 레이어씩 아래로 각 레이어을 통과하여 데이터가 전달되고, 수신 차량 및 그의 ITS 시스템에서는 한 레이어씩 위로 각 레이어를 통과하여 데이터가 전달될 수 있다. 도 1의 아키텍처의 각 레이어에 대한 설명은 아래와 같다.

어플리케이션(application) 레이어: 어플리케이션 레이어는 다양한 사용예(use case)를 구현 및 지원할 수 있다. 예를 들면, 어플리케이션은 도로 안전(Road Safety), 효율적 교통 정보(Efficient Traffic Information), 기타 애플리케이션 정보(Other application)를 제공할 수 있다.

퍼실리티(facilities) 레이어: 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 레이어에서 정의된 다양한 사용예를 효과적으로 실현할 수 있도록 지원할 수 있다. 예를 들면, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 지원(application support), 정보 지원(information support), 세션/통신 지원(session/communication support)을 수행할 수 있다.

네트워크 및 트랜스포트(Networking & Transport) 레이어: 네트워크/트랜스포트 레이어는 다양한 트랜스포트 프로토콜 및 네트워크 프로토콜을 사용함으로써 동종(homogenous)/이종(heterogeneous) 네트워크 간의 차량 통신을 위한 네트워크를 구성할 수 있다. 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.

액세스(Access) 레이어: 액세스 레이어는 상위 레이어에서 수신한 메세지/데이터를 물리적 채널을 통해 전송할 수 있다. 예를 들면, 액세스 레이어는 IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준 기반 통신 기술, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행/지원할 수 있다.

ITS 아키텍처는 추가로 매니지먼트(Management) 레이어 및 시큐리티(security) 레이어를 더 포함할 수 있다.

도 2는 도 1에서 나타낸 ITS 시스템의 액세스 레이어(ITS Access Layer)를 더 상세히 나타낸다. 도 2의 액세스 레이어는 데이터 링크 레이어(Data Link Layer), 피지컬 레이어(Physical Layer) 및 레이어 매니지먼트(Layer Management)를 포함할 수 있다. 도 2의 액세스 레이어는 OSI 1 레이어(피지컬 레이어) 및 OSI 제 2 레이어(데이터 링크 레이어)와 유사 또는 동일한 특징을 갖는다.

데이터 링크 레이어(Data Link Layer)는 LLC(Logical Link Control) 서브레이어(LLC sub-layer), MAC(Medium Access Control) 서브레이어(MAC sub-layer) 및 MCO(Multi-channel operation) 서브레이어를 포함할 수 있다. 피지컬 레이어는 PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) 서브레이어 및 PMD(Physical Medium Access) 서브레이어를 포함할 수 있다.

데이터 링크 레이어는 잡음이 있는 인접 노드간 (또는 차량간)의 물리적인 회선을 상위 네트워크계층이 사용할 수 있도록 전송 에러가 없는 통신 채널로 변환시킬 수 있다. 데이터 링크 레이어는 3-레이어 프로토콜을 전송/운반/전달하는 기능, 전송할 데이터를 전송단위로서의 패킷(또는 프레임)으로 나누어 그룹화하는 프레이밍(Framing) 기능, 보내는 측과 받는 측간의 속도차를 보상하는 흐름제어 (Flow Control) 기능, 전송 오류를 검출하고 이것을 수정 또는 재전송하는 기능 등을 수행한다. 또한, 데이터 링크 레이어는 패킷이나 ACK 신호를 잘못 혼동하는 것을 피하기 위해 패킷과 ACK 신호에 시퀀스 번호(sequence number)를 부여하는 기능, 그리고 네트워크 엔티티 간에 데이터 링크의 설정, 유지, 단락 및 데이타 전송 등을 제어하는 기능을 수행한다. 나아가 이러한 데이터 링크 레이어는 IEEE 802 표준에 근거하여 LLC(logical link control) 서브레이어 및 MAC(medium access control) 서브레이어를 포함할 수 있다.

LLC 서브레이어의 주요 기능은 여러 상이한 하위 MAC 서브레이어 프로토콜을 사용할 수 있게 하여 망의 토폴로지에 관계없는 통신이 가능토록 하는 것이다.

MAC 서브레이어는 여러 차량(또는 노드들 또는 차량과 주변 기기들)들이 공유 매체 사용에 대한 차량 간 충돌/경합 발생을 제어할 수 있다. MAC 서브레이어는 상위 레이어에서 전달된 패킷을 물리적인 네트워크의 프레임 포맷에 맞도록 포매팅할 수 있다. MAC 서브레이어는 송신자 주소/수신자 주소의 부가 및 식별 기능, 반송파 검출, 충돌 감지, 물리 매체 상의 장애 검출을 수행할 수 있다.

피지컬 레이어: 피지컬 레이어는 ITS 계층 구조상의 최하위 계층으로 노드와 전송매체 사이의 인터페이스를 정의하고, 데이터 링크 계층 엔터티 간의 비트 전송을 위해 변조, 코딩, 전송 채널의 물리 채널로의 매핑을 수행할 수 있다. 또한, 피지컬 레이어는 반송파 감지(Carrier Sense), 빈 채널 평가(CCA: Clear Channel Assessment)를 통해 무선매체가 사용 중인지 여부(busy 또는 idle)를 MAC 부계층에게 알려는 기능을 수행한다. 나아가 이러한 피지컬 레이어는 IEEE 표준에 근거하여 PLCP(physical layer convergence protocol) 서브레이어 및 PMD(physical medium access) 서브레이어를 포함할 수 있다.

PLCP 서브레이어는 MAC 서브레이어와 데이터 프레임을 연결하는 역할을 수행한다. PLCP 서브레이어는 수신 데이터에 헤더를 덧붙임으로써 MAC 서브레이어가 물리적 특성에 관계없이 동작하도록 한다. 따라서, PLCP 프레임은 여러 다른 무선 LAN 물리계층 표준에 따라 그 포맷이 다르게 정의될 수 있다.

PMD 서브레이어의 주요 기능은 PLCP 서브레이어로부터 받은 프레임을 캐리어/통신 변조 (carrier modulation, 또는 통신 modulation) 후 송수신 전송 관련 표준에 따라 무선매체에 전송을 수행할 수 있다.

레이어 매니지먼트(layer management)는 액세스 계층의 운영 및 보안과 관련된 정보를 관리 및 서비스해 주는 역할을 수행한다. 정보 및 서비스는 MI (inte통신ace between management entity and access 계층, 또는 MI-SAP) 와 SI (inte통신ace between security entity and access 계층, 또는 SI-SAP)를 통해 양방향으로 전달 및 공유된다. 액세스 계층과 네트워크/트랜스포트 계층간의 양방향 정보 및 서비스 전달은 IN (또는 IN-SAP)에 의해 수행된다.

MCO 서브레이어는 복수의 주파수 채널을 사용하여 안전 서비스(safety service) 및 안전 서비스 이외의 기타 서비스 즉 비-안전 서비스(non-safety service)와 같은 다양한 서비스를 제공할 수 있다. MCO 서브레이어는 특정 주파수 채널에서의 트래픽 가중(traffic load)를 다른 채널로 효과적으로 분산함으로써 각 주파수 채널에서의 차량간 통신 시 충돌/경합을 최소화할 수 있다.

도 3(a)는 ITS를 위한 US 스펙트럼 배치(allocation)을, 도 3(b)는 ITS를 위한 EP 스펙트럼 배치(allocation)을 나타낸다.

도 3에서, 미국 및 유럽은 5.9GHz 대역(5.855~5.925GHz)에서 7개의 주파수(각 주파수 대역폭: 10MHz)를 갖는다. 7개의 주파수는 1개의 CCH(Control Channel) 및 6개의 SCH(Service Channel)을 포함할 수 있다. 도 3(a)에서와 같이 미국의 경우 CCH가 채널 번호 178에 할당되며, 도 3(b)에서와 같이 유럽의 경우 CCH가 채널번호 180에 할당된다.

유럽의 경우 타임-센서티브(time-sensitive)하며 데이터 용량이 큰 서비스 제공을 위해 5.9 GHz를 기준으로 상위 주파수 대역에 추가적으로 ITS-G63 대역의 사용이 고려되고 있으며, 하위 주파수 대역으로 ITS-G5 대역의 사용이 고려되고 있다. 이러한 환경에서 서비스를 다양한 멀티 채널에 적절하게 할당함으로써 고품질의 서비스를 제공하기 위해, 효율적인 멀티 채널 운용 방안의 개발이 필요하다.

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. 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. 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. CAM들은 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.

V2X 통신 디바이스는 CAM(Cooperative Awareness Message) 또는 DENM(Decentralized Enviriomental Notification Message)를 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.

도 4는 다중채널 운영의 채널 코디네이션 모드로서 (a)(b) 연속(continuous) 모드, (b) 변경(alternating) 모드, (c) 확장(extended) 모드 및 (d) 즉시(immediate) 모드를 나타낸다. 채널 코디네이션 모드는 V2X 장치가 CCH 및 SCH에 접속하는 방법을 지시할 수 있다.

V2X 장치는 적어도 하나의 채널에 액세스할 수 있다. 실시예로서, 단일-라디오 장치는 CCH를 모니터링하고, SCH에서(via) 데이터를 교환할 수 있다. 이런 목적을 위해 채널 인터벌이 명시되어야 하며, 도 4는 이러한 채널 인터벌 즉 타임 슬롯 할당을 나타낸다. 라디오 채널 변경(altering)은 커먼 타임(common time) 베이스와 연관되어 동기화된 인터벌에 기초하여 운영될 수 있다. 동기(sync) 인터벌은 복수의 타임 슬롯을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 타임 슬롯은 CCH 인터벌 및 SCH 인터벌에 해당할 수 있다. 이러한 경우, 동기(sync) 인터벌은 CCH 인터벌 및 SCH 인터벌을 포함할 수 있다. CCH 인터벌 동안, 트래픽은 CCH에서 교환될 수 있다. 애플리케이션-서비스에 참여하는 싱글-라디오 장치는 SCH 인터벌 동안 SCH로 스위칭할 수 있다. CCH 인터벌 및 SCH 인터벌 각각은 가드 인터벌을 포함할 수 있다. 각 인터벌은 가드 인터벌로 시작할 수도 있다.

실시예로서, 다중 채널 운용 정보 및 안전 관련 서비스 정보의 교환은 CCH 인터벌 동안 CCH 에서 수행될 수 있다. 또한, 서비스 제공자 및 사용자 간의 정보 교환을 위한 협상은 CCH 인터벌 동안 CCH에서 수행될 수 있다. V2X 장치의 채널 변경을 위한 하드웨어 타이밍 동작은 UTC(Universal Time Coordinated) 추정으로 획득한 동기 신호에 의해 개시될 수 있다. 채널 동기는 UTC에 기초하여 1 PPS(Pulse Per second) 구간마다 수행될 수 있다.

실시예로서, 도 4는 IEEE 1609.4에 기술된 다중채널 운영(MCO)의 채널 코디네이션 방법으로서, 하나의 물리 레이어에서 두개의 MAC 레이어가 시간을 분할하여 CCH 및 각기 다른 채널 모드를 번갈아 사용하는 방법을 나타낸다.

(a)&(b) 연속(continuous) 모드: 연속 모드는 각 차량 또는 모든 차량이 도 4의 타임 슬롯/CCH 인터벌/SCH 인터벌과 같은 시분할 기준과 상관없이 동작하는 모드이다. 연속 모드에서, V2X 장치는 지정된 CCH 또는 SCH에서 지속적으로 다중채널의 운용 정보 및 안전 관련 서비스 정보를 수신하거나 서비스 제공자와 사용자 간의 정보 교환을 수행할 수 있다.

(c) 변경(altering) 모드: 변경 모드에서, 각 차량 또는 모든 차량은 CCH 인터벌 동안 다중 채널의 운용 정보 및 안전 관련 서비스/정보를 수신하거나 서비스 제공자/사용자 간의 정보 교환을 위한 협상 과정을 수행할 수 있다. 변경 모드에서, 각 차량 또는 모든 차량은 SCH 인터벌 동안 서비스 제공자와 사용자 간의 서비스/정보 교환을 수행한다. 변경 모드에서, V2X 장치는 설정된 CCH 인터벌과 SCH 인터벌 동안 교대로 CCH 및 SCH를 통해 통신할 수 있다.

(d) 확장(extended) 모드: 확장 모드에서, CCH 인터벌 및 SCH 인터벌의 통신은 변경 모드와 같이 수행될 수 있다. 다만, SCH 인터벌의 서비스/정보 교환은 CCH 인터벌에서도 수행될 수 있다. 실시예로서, 확장 모드에서의 V2X 장치는 CCH 인터벌 동안 컨트롤 정보를 송수신하고, SCH 인터벌에 진입하면 서비스/정보의 교환이 종료될 때까지 SCH 인터벌을 유지할 수 있다.

(e) 즉시(immediate) 모드: 즉시 모드에서 V2X 장치의 통신은 변경 모드 및/또는 확장 모드에서와 같이 수행될 수 있다. 다만, 즉시 모드에서의 V2X 장치는 CCH 인터벌 동안 정보 교환을 위한 협상이 완료되면 CCH 인터벌의 종료를 기다리는 대신 지정된 SCH로 바로 채널을 스위칭하여 정보 교환을 개시할 수 있다. 도 4에서 나타낸 바와 같이, 확장 모드 및 즉시 모드는 함께 사용될 수 있다.

도 4에서 나타낸 채널 코디네이션 모드들의 경우, 다중 채널의 매니지먼트 정보 및 서비스 제공을 위한 정보 교환 및 협상은 CCH 인터벌 동안 CCH에서만 수행될 수 있다. 안전 관련 서비스 및 정보를 수신하거나 서비스 제공자와 사용자 간의 정보 교환을 위한 협상 또한 CCH 인터벌 동안 CCH에서만 수행될 수 있다.

CCH 인터벌과 SCH 인터벌 사이에 가드 인터벌이 포함될 수 있다. 가드 인터벌은 통신 장치가 주파수 변경 및 채널 변경 시 동기에 필요한 시간을 확보해줄 수 있다. 채널 변경시 하드웨어 타이머 동작은 UTC(Coordinated Universal Time) 추정으로 획득한 동기 신호에 의해 시작될 수 있다. 채널 동기는 UTC를 기준 신호로 하여 1PPS(Pulse Per Second) 구간마다 채널 동기를 맞출 수 있다.

실시예로서, 동기 인터벌(Sync Interval)은 CCH 인터벌 및 SCH 인터벌을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 동기 인터벌은 2개의 타임 슬롯을 포함할 수 있으며, CCH 인터벌 및 SCH 인터벌 각각은 타임슬롯 0 및 타임슬롯 1에 해당할 수 있다. 동기(Sync) 인터벌의 시작은 커먼 타임 기준 초의 시작과 일치할 수 있다. 1초 시간 동안 정수배의 sync 인터벌이 포함될 수 있다.

V2X 통신 장치는 다중안테나를 사용한 MCO(Multichannel Operation) 기술을 사용하여 통신할 수 있다. 실시예로서, ETSI TS 102 646-4-2에 기술된 ETSI MCO 설계는 아래와 같은 항목들을 주로 고려하여 설계된다.

다중 채널에서 다중 안테나를 사용하여 채널 자원을 효과적으로 사용할 수 있는 채널 액세스(CA; Channel Access) 방법이 제공되어야 한다.

V2X 장치가 V2X 서비스 정보를 제공하는 서비스 광고 메세지/SAM(Service Announcement Message)을 효과적으로 수신하고, 해당 서비스가 제공되는 채널로 이동하기 위한 메커니즘이 제공되어야 한다.

동일 차량에서 2개 이상의 다중 안테나와 인접 채널을 사용한 V2X 송수신이 동시에 수행되는 경우 발생될 수 있는 인접 채널 간 간섭 영향을 최소화하는 메커니즘이 제공되어야 한다.

CCH(Control Channel)는 CAM(Cooperative Awareness Message), DENM(Decentralized Environmental Notification Message), TOPO(Topology), MAP등 트래픽(traffic) 안전(safety)과 관련된 메세지가 제공되는 기본적인 채널이다. CCH에서 충분히 제공되지 못한 안전 메세지는 SCH를 통해 제공될 수도 있다. 새로운 타입의 안전 메세지가 추가되는 경우, 추가되는 안전 메세지는 SCH에서 제공될 수도 있다.

SCH(Service Channel)을 통해 제공되는 V2X 서비스는 SAM을 통해 공표(announce)되며, SAM은 잘 알려진 참조 채널(reference Channel)을 통해 제공될 수 있다. 예를 들면, ITS-G5A/B/D 등 채널 밴드에서 제공되는 V2X 서비스 정보는 참조 CCH(reference CCH)에서 SAM을 통해 제공될 수 있다. 다만, CCH를 통한 V2X 서비스 제공이 안전 메세지 제공에 영향을 미칠 수 있으므로, CCH에서 서비스는 제공되지 않을 수도 있다. 각 채널 밴드에서 제공되는 V2X 서비스 정보는 채널 밴드 내에서 임의로 지정된 대안 참조 SCH(alternate reference SCH)에서 SAM을 통해 제공될 수도 있다.

이하에서는 ACI 영향을 고려한 다중채널 트래픽 혼잡 제어 방법에 대해 설명한다. 이하에서 1) 간섭 관찰 윈도우(IOW; Inteference Observation Window)를 운용하는 방법, 2) 간섭 관철 윈도우에서 관찰되는 다중 채널 CBR 정보를 사용한 혼잡 제어 기준 채널 선택 방법 및 혼잡 제어 기준 CBR 설정 방법, 3) 혼잡 제어 기준 CBR을 사용한 전송 채널 혼잡 제어 방법에 대해 설명한다.

CBR(Channel Busy Ratio) 정보는 채널의 점유(busy) 구간 대 관찰 구간 비율로 정의되는 트래픽 로드/부하(load) 상태 정보이다. CBR 정보는 동일 네트워크 내의 차량들에 대한 채널 점유 상태를 판단하는데 사용될 수 있다. CBR 정보는 해당 채널이 사용중(busy)인 시간의 부분(fraction)을 나타내는 0이상 1이하의 시간-의존(time-dependent) 값을 나타낼 수 있다. 이하에서 CBR 값은 CBR로 지칭될 수도 있다.

도 5(a)는 단일 채널에 대한 채널 혼잡 제어 방법을 나타내고, 도 5(b)는 다중 채널에 대한 채널 혼잡 제어 방법을 나타낸다.

도 5(a)에서, V2X 통신 장치는 전송 채널에 대한 CBR 정보를 획득하고(a-S5010), 전송 채널의 CBR을 사용하여 채널 혼잡 컨트롤을 수행한다(a-S5020). V2X 통신 장치는 서비스 전송 채널에서 CBR을 측정한 후, 측정된 CBR 값을 사용하여 채널 혼잡 컨트롤을 수행한다.

도 5(b)에서, V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우(Interference observation window)의 크기(W)를 설정한다(b-S5010). V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우의 다중 채널에 대한 CBR 정보를 획득한다(b-S5020). V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우로부터 혼잡 제어 기준 채널을 선택하고 혼잡 제어 기준 CBR을 설정한다(b-S5030). V2X 통신 장치는 혼잡 제어 기준 CBR을 사용하여 전송 채널 혼잡 컨트롤을 수행한다(b-S5040).

도 5(b)의 경우 도 5(a)에 비해 간섭 관찰 윈도우를 사용하여 다중 채널 CBR 정보를 획득하고, 채널 혼잡에 필요한 혼잡 제어 기준 채널 선택 및 혼잡 제어 기준 CBR 설정 과정이 추가로 수행된다. 도 5(b)의 동작에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.

ACI는 인접 채널간 상호 작용으로 발생된다. 도 6에서와 같이, 전송 채널 3(CH3)의 통신이 인접 채널들인 채널 1, 2, 4, 5에 채널간 간섭으로 작용할 수 있다. 그리고 채널 2, 채널 4의 통신이 채널 3의 통신에게 간섭으로 작용할 수 있다.

도 6은 단일 채널 통신의 경우의 ACI 영향에 대한 설명이다. 즉 V2X 통신 장치가 하나의 채널만 선택하여 서비스를 송수신하는 경우, 인접 채널로부터의 간섭은 존재하지 않을 수 있다. 따라서 V2X 통신 장치는 해당 채널에 대한 CBR 정보만을 사용하여 채널 트래픽 혼잡 컨트롤을 수행할 수 있다.

도 7(a)의 경우, 다중 채널로 서비스가 제공된다. 따라서 전송 채널인 채널 3으로부터 인접한 채널들(CH1, CH2, CH4, CH5)에 대한 간섭과 인접 채널의 전송 채널에 대한 간섭이 존재한다. CCA(Channel Clear Assessment)를 사용한 센싱 기반의 V2X 통신 시스템에서, ACI는 간섭량에 따라서 채널 혼잡 상태를 나타내는 지표인 CBR에 영향을 미친다.

CCA는 채널의 유휴(IDLE) 상태와 점유(BUSY) 상태를 결정하는 임계값으로 사용될 수 있다. V2X 통신 장치는 각 채널에서 측정된 RSSI(Received Signal Strength Indication)가 CCA보다 크면 채널을 BUSY 상태로 판단하고, 측정된 RSSI가 CCA보다 작으면 채널을 IDLE 상태로 판단한다.

도 7(b)는 ACI가 전송 채널 CBR과 인접 채널 CBR에 미치는 영향을 나타낸다. 전송 채널인 채널 3에서 서비스가 전송되는 경우, 같은 네트워크의 통신 범위 내에 있는 인접 채널(CH2, CH4)을 사용하는 주변 차량은 채널 3으로부터 ACI 영향을 받는다. 따라서 ACI의 양이 CCA보다 크면 채널은 BUSY로 판단되고, 결과적으로 인접 채널의 CBR이 증가한다. 즉, 다중 채널을 사용한 서비스 제공 및 혼잡 제어를 효과적으로 수행하기 위해서는 ACI의 영향이 반드시 고려되어야만 한다.

이하에서는 간섭 관찰 윈도우의 운용 방법에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이 다중 채널 트래픽 혼잡을 효과적으로 제어하기 이해서는 인접 채널에 대한 CBR 정보가 필요하며, CBR 정보의 획득 방법으로서 간섭 관찰 윈도우가 사용될 수 있다. 간섭 관찰 윈도우의 크기는 서비스 전송 채널을 기준으로 인접 채널들이 포함되도록 설정될 수 있다. 간섭 관찰 윈도우는 채널간 ACI 영향 분석을 위해 윈도우 내의 각 채널에 대한 CBR 정보를 획득한다. 간섭 관찰 윈도우의 크기는 서비스 전송 채널이 인접한 채널에 미치는 ACI 영향을 고려하여 결정되거나 조정될 수 있다.

도 8(a)는 넓이/사이즈가 2인 간섭 관찰 윈도우의 실시예를, 도 8(b)는 넓이/사이즈가 3인 간섭 관찰 윈도우의 실시예를, 도 8(c)는 넓이/사이즈가 4인 간섭 관찰 윈도우의 실시예를, 도 8(d)는 넓이/사이즈가 5인 간섭 관찰 윈도우의 실시예를 각각 나타낸다.

도 8(a)는 W=2인 간섭 관찰 윈도우의 실시예로서, CCA를 초과하는 ACI가 인접한 1개의 채널로부터 야기되는 경우를 나타낸다. 도 8(b)는 W=3인 간섭 관찰 윈도우의 실시예로서, CCA를 초과하는 ACI가 서비스 전송 채널의 양쪽에 인접한 2개의 채널로부터 야기되는 경우를 나타낸다. 도 8(c)는 W=4인 간섭 관찰 윈도우의 실시예로서, CCA를 초과하는 ACI가 서비스 전송 채널의 양쪽에 인접한 3개의 채널로부트 야기되는 경우를 나타낸다. 도 8(d)는 W=5인 간섭 관찰 윈도우의 실시예로서, CCA를 초과하는 ACI가 서비스 전송 채널의 양쪽에 인접한 4개의 채널로부터 야기되는 경우를 나타낸다.

간섭 관찰 윈도우의 넓이/사이즈는 채널 단위로 설정될 수 있다. 즉, 도 3과 같은 멀티 채널 환경에서, 한 채널을 커버하는 간섭 관찰 윈도우의 넓이/사이즈를 1로, n개의 채널을 커버하는 간섭 관찰 윈도우의 넓이/사이즈를 n으로 지시할 수 있다.

이하에서는 간섭 관찰 윈도우에서 관찰되는 다중 채널 CBR 정보를 사용한 혼잡 제어 기준 채널 선택 방법 및 혼잡 제어 기준 CBR 설정 방법에 대해 설명한다.

상술한 바와 같이, 서비스 전송 시 ACI의 형향으로 전송 채널의 CBR 뿐만 아니라 인접 채널의 CBR도 함께 증가한다. 따라서 서비스 전송은 인접 채널 CBR에 대한 영향을 고려하여 수행되어야 한다. 예를 들면 전송 채널에 대한 CBR은 낮지만 인접 채널에 대한 CBR이 높은 경우, ACI의 경향이 없다면 전송 채널에서 CBR 정보를 사용하여 채널 사용률을 높일 수 있다. 반면에 ACI의 영향이 있다면 채널 사용률 증가는 인접 채널의 CBR 상승을 초래하며, 결과적으로 인접 채널에서의 서비스 전송률을 감소 시킨다. 채널 사용률/서비스 전송률은 서비스 전송 회수 또는 서비스 전송 주기를 컨트롤함으로써 컨트롤될 수 있다. 예를 들면, 서비스 전송 횟수(서비스 전송률)를 증가하거나 서비스 전송 주기를 감소시킴으로써 채널 사용률이 증가될 수 있다. 그리고 각 채널에 대한 목표 CBR이 있는 경우(또는 최대 허용 CBR이 있는 경우), 인접 채널의 서비스 전송으로 인해 목표 CBR이 초과되는 문제가 발생할 수도 있다.

결과적으로 다중 채널 사용에 있어서 공평함(fairness)을 제공하기 위해서는 전송 채널에서의 서비스 전송률이 인접 채널의 CBR을 고려하여 결정되어야한다. 본 발명은 간섭 관찰 윈도우에서 전송 채널에서의 서비스 전송률을 결정하는데 기준이 되는 혼잡 제어 기준 채널 및 혼잡 제어 기준 CBR을 설정하는 다양한 방법을 제안한다. 혼잡 제어 기준 채널과 서비스 제어 채널은 동일하거나, 상이할 수도 있다. 간섭 관철 윈도우 내에서 일정 시간 동안 서비스 전송을 하지 않거나 사용되지 안은 채널은 널링(nulling) 채널로 간주되어, 관찰되는 CBR값과 무관하게 혼잡 제어 기준 채널 선정 과정에서 제외될 수도 있다.

1. 혼잡 제어 기준 채널을 선정하는 제 1 방법

혼잡 제어 기준 채널을 선정하는 제 1 방법에 있어서, 각 채널의 우선순위(priority)는 동일하고, 간섭 관찰 윈도우에서 각 채널의 CBR 값은 동일한 것으로 가정한다. 제 1 방법에 있어서, 최대 CBR 값을 갖는 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택되고, 해당 채널의 CBR 값이 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다. 제 1 방법은 아래 수학식 1과 같이 표현될 수도 있다.

수학식 1에서, j는 간섭 관찰 윈도우 내의 j번째 채널을 나타낸다. 윈도우 내의 채널의 순서는 j=0에서 j=W-1까지 순차적으로 증가한다. CBRj는 j번째 채널의 CBR 값을 나타낸다. CBRref는 혼잡 제어 기준 CBR 값을 나타낸다. CBRref를 갖는 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선정/결정된다. 동일한 최대 CBR 값을 갖는 채널이 복수개인 경우, 랜덤하게 하나의 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선정될 수 있다.

도 9에서 간섭 관찰 윈도우의 크기는 3이다. 도 9에서, 전송 채널은 CBR1이고, 인접 채널들의 CBR은 각각 CBR=0, CBR=2이다. 수학식 1 및 상술한 바와 같이, CBR 값이 2로서 가장 큰 채널이 혼잡 제어 기준 채널(CBRref)이 되고, 해당 채널의 CBR 값(CBR=2)이 혼잡 제어 기준 CBR 값이 된다.

2. 혼잡 제어 기준 채널을 선정하는 제 2 방법

혼잡 제어 기준 채널을 선정하는 제 2 방법에 있어서, 각 채널의 우선순위(priority)는 상이하고, 각 채널은 우선순위 별로 서로 다른 목표 CBR을 갖는 것으로 가정한다. 예를 들면, 우선순위 채널(priority channel)이나 컨트롤 채널은 우선순위가 가장 높은 채널로 간주되고, 이외의 채널은 우선순위가 낮은 채널로 간주된다.

제 2 방법에 있어서, 우선순위가 가장 높은 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택되고, 해당 채널의 CBR이 혼잡 제어 기준 CBR로 결정될 수 있다. 동일한 우선순위를 갖는 채널이 2개 이상 존재하는 경우, 최대 CBR 값을 갖는 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택될 수 있다. 동일한 우선순위를 갖는 복수의 채널들이 동일한 CBR을 갖는 경우, 랜덤하게 선택된 하나의 채널이 혼잡 제어 기준 채널이 될 수 있다.

도 10에서 간섭 관찰 윈도우의 크기는 3이다. 도 10에서, 전송 채널의 인접 채널에 Primary 채널/CCH가 포함된다. 따라서, Primary 채널/CCH인 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택된다. 그리고, 혼잡 제어 기준 채널의 CBR 값(CBR2)이 혼잡 제어 기준 CBR 값이 된다.

V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우의 크기(W)를 설정한다(S11010). V2X 통신 장치는 설정된 간섭 관찰 윈도우를 통해 다중 채널에 대한 CBR 정보를 획득한다(S11020).

간섭 윈도우에 포함된 채널들 중 프라이머리(Primary) 채널 또는 CCH 채널이 존재하는 경우(S11030), V2X 통신 장치는 해당 채널을 혼잡 제어 기준 채널로 선택하고, 해당 채널의 CBR을 혼잡 제어 기준 CBR로 설정할 수 있다(S11040). V2X 통신 장치는 혼잡 제어 기준 CBR을 사용하여 전송 채널 혼잡 제어를 수행한다(S11050).

간섭 윈도우에 포함된 채널들 중 프라이머리(Primary) 채널 또는 CCH 채널이 존재하지 않는 경우(S11030), V2X 통신 장치는 혼잡 제어 기준 채널을 선택하고, 해당 채널의 CBR을 혼잡 제어 기준 CBR로서 설정할 수 있다(S11060). V2X 통신 장치는 프라이머리(Primary) 채널 또는 CCH 채널이 존재하지 않는 경우, 상술한 제 1 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법에 기초하여 기준 채널 및 기준 CBR을 설정할 수 있다. 그리고 V2X 통신 장치는 혼잡 제어 기준 CBR을 사용하여 전송 채널 혼잡 제어를 수행한다(S11070).

3. 혼잡 제어 기준 채널을 선정하는 부가적인 방법들

이하에서는 상술한 제 1 방법 및 제 2 방법을 기반으로 동작할 수 있는 다양한 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법에 대해 설명한다.

실시예로서, 채널의 우선순위를 고려하여 가중된 CBR 중 최대 CBR을 갖는 채널이 혼잡 제어 기준으로 선택되고, 가중된 CBR 또는 해당 채널의 CBR이 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다. 가중치는 채널의 우선순위에 따라서 다르게 설정될 수 있다.

간섭 관찰 윈도우에서 선택된 혼잡 제어 기준 채널이 서비스 전송 채널과 같은 경우 및 다른 경우에 대해 각각 다른 목표 CBR이 설정될 수 있다. 예를 들어, 간섭 관찰 윈도우에서 프라이머리 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택된 경우로서, 혼잡 제어 기준 채널과 서비스 전송 채널이 같은 경우에는 높은 CBR 값이 설정되고, 혼잡 제어 기준 채널과 서비스 전송 채널이 다른 경우에는 낮은 CBR 값이 설정될 수 있다. 이는 낮은 우선순위를 갖는 인접한 채널의 서비스 전송으로 인해 프라이머리 채널의 CBR 값이 증가하는 것을 방지 또는 제한하기 위함이다.

실시예로서, 간섭 관찰 윈도우에서 각 채널의 목표 CBR이 동일하지 않은 경우, 목표 CBR과 측정된 CBR의 오차가 가장 작거나 또는 큰 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택될 수도 있다.

실시예로서, 혼잡 제어 기준 채널은 수학식 2와 같이 결정될 수도 있다.

간섭 관찰 윈도우에서 각 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 수학식 2에서와 같이, 다중 채널에 대한 평균 CBR이 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다. 이 경우 혼잡 제어 기준 채널은 선택되지 않을 수도 있다.

실시예로서, 혼잡 제어 기준 채널은 수학식 3과 같이 결정될 수도 있다.

간섭 관찰 윈도우에서 각 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 수학식 3에서와 같이, 최소 CBR 값을 갖는 채널이 혼잡 제어 기준 채널로 선택되고, 해당 채널의 CBR 값이 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다.

실시예로서, 혼잡 제어 기준 채널은 수학식 4와 같이 결정될 수도 있다.

간섭 관찰 윈도우에서 혼잡 제어 기준 채널로 선택된 채널과 서비스 전송 채널이 다른 경우, 혼잡 제어 기준 채널의 CBR에 대해 가중된 CBR이 혼잡 제어 기준 CBR로 선택될 수 있다. 가중치는 수학식 4에서 β로 지시된다. 가중된 CBR을 사용하는 목적은, 전송 채널에서의 서비스 전송률 결정이 인접 채널의 CBR에 전적으로 의존되는 것을 완화하기 위해서이다. 간섭 관찰 윈도우에서 혼잡 제어 기준 채널로 선택된 채널과 서비스 전송 채널이 같은 경우에는, 상술한 혼잡 제어 기준 채널 선정 제 2 방법에 의해 기준 채널이 선택될 수 있다.

이하에서는 상술한 방법에 따라서 설정된 혼잡 제어 기준 CBR을 사용하여 전송 채널에서의 서비스 전송률을 제어하는 방법에 대해 설명한다. 서비스 전송 채널에서 트래픽 혼잡을 제어하는 기술로서, DCC(Decentralized congestion control) 스테이트-머신(state-machine) 기술을 사용한 혼잡 제어 방법과 적응형 전송률 제어 방법에 대해 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 DCC 스테이트 머신 및 그의 채널 혼잡 제어 방법을 나타낸다.

도 12는 CBRref를 사용한 DCC 스테이트 머신의 동작 및 각 스테이트/상태에서 정의된 채널 상태에 대한 설명이다.

도 12의 예에서, 1초동안 측정된 CBR 값이 0.15보다 작으면 채널은 유휴/릴렉스드("relaxed") 상태로 판단되고, 유휴 상태에서 정의된 전송 파라미터에 기초하여 전송이 수행된다. 유휴 상태에서 정의된 전송 파라미터는 전송 전력(TxPower)=33dBm, 수신감도(RxSensitivity)=95dBm, 전송주기(Frequency)=25Hz, 전송 데이터율(PHYRate)=3Mbps이다.

도 12의 예에서, 1초동안 측정된 CBR 값이 0.15 이상이고 0.4보다 작으면 채널은 활동/액티브("Active") 상태로 판단되고, 활동 상태에서 정의된 전송 파라미터에 기초하여 전송이 수행된다. 활동 상태에서 정의된 전송 파라미터는 전송 전력(TxPower)=23dBm, 수신감도(RxSensitivity)=85dBm, 전송주기(Frequency)=2Hz, 전송 데이터율(PHYRate)=6Mbps이다.

도 12의 예에서, 1초동안 측정된 CBR 값이 0.4 이상이면 채널은 제한/리스트릭티브("restrictive") 상태로 판단되고, 제한 상태에서 정의된 전송 파라미터에 기초하여 전송이 수행된다. 제한 상태에서 정의된 전송 파라미터는 전송 전력(TxPower)=10dBm, 수신감도(RxSensitivity)=65dBm, 전송주기(Frequency)=1Hz, 전송 데이터율(PHYRate)=12Mbps이다.

도 12에서, CBR 상태가 유휴=>활동=>제한 으로 변경될수록 채널 상태가 열악해지고, 따라서 전송 전력, 수신 감도, 메세지 전송 주기, 전송 데이터율이 감소된다. 반면에 5초동안 측정된 CBR 상태가 제한=>활동=>유휴 로 변경될수록 채널 상태가 개선되고, 따라서 전송 전력, 수신 감도, 메세지 전송 주기, 전송 데이터율이 증가된다.

도 12에서의 CBRref를 사용한 DCC 스테이트 머신은 ETSI TS 102 687에서 기술된 제어 방법과 유사하지만, 서비스 전송 채널과 혼잡 제어 기준 채널이 다른 경우 서비스 전송 채널에서 사용하는 CBR 값이 인접 채널의 CBR 정보를 사용하여 동작된다는 차이가 있다.

적응형 전송률 제어 방법은 이하의 수학식 5와 같이 수행될 수도 있다.

수학식 5에서, CRBtarget은 혼잡 제어 기준 채널의 목표 CBR을 나타내고, CBRref는 혼잡 제어 기준 CBR을 나타낸다. 적응형 전송률 제어 방법은 기존의 기술과 유사한 반면에 서비스 전송 채널과 혼잡 제어 기준 채널이 다를 경우, 서비스 전송 채널의 전송률이 인접 채널의 CBRtarget과 CBRref를 이용하여 동작된다는 점에서 차이점이 있다.

도 13에서, V2X 통신 장치(13000)는 통신 유닛(13010), 프로세서(13020) 및 메모리(13030)을 포함할 수 있다.

통신 유닛(13010)은 프로세서(13020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(13010)은 프로세서(13020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송하거나, 수신 신호를 다운컨버팅할 수 있다. 통신 유닛(13010)은 피지컬 레이어 또는 액세스 레이어 중 적어도 하나의 동작을 구현할 수 있다.

통신 유닛(13010)은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 RF 유닛을 포함할 수도 있다. 실시예로서, 통신 유닛(13010)은 DSRC(Dedicated Short Range Communication), IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(13010)은 각 통신 기술을 구현하는 복수의 트랜스시버를 포함할 수도 있다. 그리고 복수의 트랜스시버 중 하나의 트랜스시버는 컨트롤 채널에 액세스하고, 다른 하나의 트랜스시버는 서비스 채널에 액세스할 수 있다.

프로세서(13020)는 통신 유닛(13010)과 연결되어 ITS 시스템 또는 WAVE 시스템에 따른 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(13020)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(13000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(13030)에 저장되고, 프로세서(13020)에 의하여 실행될 수 있다.

메모리(13030)는 프로세서(13020)와 연결되어, 프로세서(13020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(13030)는 프로세서(13020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(13020)의 외부에 설치되어 프로세서(13020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

V2X 통신 장치(13000)의 프로세서(13020)는 본 발명에서 설명한 다중 채널 혼잡 제어 동작을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치(13000)의 다중 채널 혼잡 제어 동작에 대해서는 이하에서 설명한다.

V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우를 설정할 수 있다(S14010).

V2X 통신 장치는 도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같이, 전송 채널 또는 멀티 채널의 ACI에 기초하여 간섭 관찰 윈도우를 설정할 수 있다. 간섭 관찰 윈도우의 사이즈는 기설정된 멀티 채널 중 한 채널의 넓이를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 다중 채널의 한 채널 대역폭이 10MHz인 경우, 간섭 관찰 윈도우의 사이즈는 자연수로 표시되고, 이 경우 윈도우의 사이즈는 대역폭과 자연수의 곱에 해당할 수 있다. 간섭 관찰 윈도우는 전송 채널 및 적어도 하나의 인접 채널을 커버할 수 있다.

V2X 통신 장치는 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널에 대한 CBR 정보를 획득할 수 있다(S14020).

다중 채널에 대한 CBR 정보는 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 적어도 하나의 채널 각각에 대한 CBR 값을 포함할 수 있다. 즉, 다중 채널에 대한 CBR 정보는 간섭 관찰 윈도우의 사이즈가 3인 경우, 3개 채널에 대한 CBR 값들을 포함할 수 있다.

V2X 통신 장치는 혼잡 제어를 위한 기준 CBR을 설정할 수 있다(S14030).

V2X 통신 장치는 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 기준 CBR을 설정할 수 있다. 즉, 기준 CBR을 설정 단계는 혼잡 제어를 위한 기준 채널을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 기준 채널은 간섭 간찰 윈도우가 커버하는 다중 채널 중 하나에 해당할 수 있다. 기준 채널은 전송 채널이 되거나, 전송 채널의 인접 채널이 될 수도 있다.

V2X 통신 장치는 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 기준 채널을 설정하고, 기준 채널에 기초하여 기준 CBR을 설정할 수도 있다. 기준 채널 또는 기준 CBR 중 적어도 하나의 설정은, 상술한 바와 같이 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 기준 채널로 설정되고, 기준 채널의 CBR이 기준 CBR로 설정될 수 있다. 다른 예로서, 다중 채널 중 우선순위가 높은 채널이 기준 채널로 설정되고, 기준 채널의 CBR이 기준 CBR로 설정될 수 있다. 또 다른 예로서, 다중 채널의 우선순위가 동일한 경우, 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 기준 채널로 설정되고, 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정될 수 있다.

V2X 통신 장치는 기준 CBR에 기초하여 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행할 수 있다(S14040).

V2X 통신 장치는 도 12에서 설명한 바와 같이, 전송 전력(TxPower), 수신감도(RxSensitivity), 전송주기(Frequency), 또는 전송 데이터율(PHYRate) 중 적어도 하나를 조정함으로써 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행할 수 있다.

이하는 상술한 ACI 영향을 고려한 다중 채널 혼잡 제어 방법에 대한 요약이다.

(i) 간섭 관찰 원도우 (IOW: Interference Observation Window) 운용

간섭 관찰 윈도우는 서비스 (또는 메시지) 전송 채널을 기준으로 양쪽에 인접한 채널들이 포함되도록 설정될 수 있다.

간섭 관찰 윈도우는 서비스 전송 채널에 대한 CBR (채널 사용률: Channel Busy Ratio)과 인접한 채널에 대한 CBR 정보를 관찰 및 획득을 목적으로 운용된다.

간섭 관찰 원도우에서 관찰되는 다중 채널에 대한 CBR 정보를 이용하여 다중 채널 트래픽 혼잡 제어를 위한 기준 채널 (혼잡 제어 기준 채널: reference channel for multichannel congestion control) 선택과 기준 CBR (혼잡 제어 기준 CBR: reference CBR for multichannel congestion control)이 설정될 수 있다.

다중 채널 트래픽 혼잡 제어 동작 과정에서 혼잡 제어 기준 채널과 서비스 전송 채널은 같거나 다를 수 있다.

간섭 관찰 윈도우내에 일정 시간 동안 서비스 전송을 하지 않거나 사용되지 않은 채널은 nulling 채널로 간주하여 관찰되는 CBR 값과 상관없이 혼잡 제어 기준 채널 선정 과정에서 제외될 수 있다.

서비스 전송 채널에서 설정된 혼잡 제어 기준 CBR을 이용하여 다중 채널 트래픽 혼잡 제어 기능을 수행한다.

(ii-a) 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법-1:

간섭 관찰 윈도우에서 각 채널의 목표 CBR (target CBR) (또는 최대 허용되는 CBR) 값이 동일한 경우, 최대 CBR 값을 가지는 채널은 혼잡 제어 기준 채널로 선택되며, 해당 채널에서 CBR 값은 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다.

동일한 최대 CBR을 가지는 채널이 2개 이상 존재할 경우 랜덤하게 하나의 채널을 혼잡 제어 기준 채널로 선정될 수 있다.

(ii-b) 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법-2:

간섭 관찰 윈도우에서 priority가 높은 채널 (예, primary 채널, control channel)이 존재할 경우, priority가 높은 채널을 혼잡 제어 기준 채널로 선택하며, 해당 채널에서 CBR은 혼잡 제어 기준 CBR로 설정될 수 있다.

동일한 priority를 가지는 채널이 2개 이상 존재할 경우, 최대 CBR 값을 가지는 채널을 혼잡 제어 기준 채널로 선택될 수 있다.

2개 이상의 동일한 priority를 가지는 채널에 대한 CBR이 동일한 경우, 랜덤하게 하나의 채널을 혼잡 제어 기준 채널로 선택될 수 있다.

(ii-c) 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법-3:

혼잡 제어 기준 채널 선정 방법-1/2를 기반으로 파생될 수 있는 다양한 혼잡 제어 기준 채널 선정 방법 기술이 추가적을 동작될 수 있다.

간섭 채널 윈도우의 서비스 전송 채널에서 설정된 혼잡 제어 기준 CBR을 이용하여 다중 채널 트래픽 혼잡 제어 기능이 수행될 수 있다.

서비스 전송 채널에서 트래픽 혼잡 제어는 기존 표준에서 기술하고 있는 state-machine 기법을 이용한 혼잡 제어 기법과 적응형 기법을 이용한 혼잡 제어 기법을 이용하여 동작 될 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

ACI(Adjacent Channel Interference) 고려한 다중 채널 혼잡 제어 방법에 있어서,

전송 채널의 ACI에 기초하여 간섭 관찰 윈도우를 설정하는 단계;

상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널에 대한 CBR(Channel Busy Ratio) 정보를 획득하는 단계;

상기 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 혼잡 제어를 위한 기준 CBR을 설정하는 단계; 및

상기 기준 CBR에 기초하여 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

기준 CBR을 설정하는 단계는,

혼잡 제어를 위한 기준 채널을 설정하는 단계를 더 포함하고,

상기 기준 채널은 상기 간섭 간찰 윈도우가 커버하는 다중 채널 중 하나에 해당하는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 다중 채널 중 우선순위가 높은 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 다중 채널의 우선순위가 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 간섭 관찰 윈도우는, 상기 전송 채널 및 적어도 하나의 인접 채널을 커버하는, 다중 채널 혼잡 제어 방법.
V2X 통신 장치에 있어서,

데이터를 저장하는 메모리;

무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및

상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고,

상기 프로세서는,

전송 채널의 ACI(Adjacent Channel Interference)에 기초하여 간섭 관찰 윈도우를 설정하고,

상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널에 대한 CBR(Channel Busy Ratio) 정보를 획득하고,

상기 다중 채널에 대한 CBR 정보에 기초하여 혼잡 제어를 위한 기준 CBR을 설정하고, 및

상기 기준 CBR에 기초하여 전송 채널에 대한 혼잡 제어를 수행하는, V2X 통신 장치.
제 7 항에 있어서,

기준 CBR을 설정은, 혼잡 제어를 위한 기준 채널의 설정을 더 포함하고,

상기 기준 채널은 상기 간섭 간찰 윈도우가 커버하는 다중 채널 중 하나에 해당하는, V2X 통신 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 간섭 관찰 윈도우가 커버하는 다중 채널의 목표 CBR이 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, V2X 통신 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 다중 채널 중 우선순위가 높은 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, V2X 통신 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 다중 채널의 우선순위가 동일한 경우, 상기 다중 채널 중 최대 CBR을 갖는 채널이 상기 기준 채널로 설정되고, 상기 기준 채널의 CBR이 상기 기준 CBR로 설정되는, V2X 통신 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 간섭 관찰 윈도우는, 상기 전송 채널 및 적어도 하나의 인접 채널을 커버하는, V2X 통신 장치.