WO2020096092A1 - V2x 통신 장치 및 그의 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법 - Google Patents

V2x 통신 장치 및 그의 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법 Download PDF

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WO2020096092A1
WO2020096092A1 PCT/KR2018/013628 KR2018013628W WO2020096092A1 WO 2020096092 A1 WO2020096092 A1 WO 2020096092A1 KR 2018013628 W KR2018013628 W KR 2018013628W WO 2020096092 A1 WO2020096092 A1 WO 2020096092A1
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WO
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service channel
packet
channel
information
node
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Application number
PCT/KR2018/013628
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French (fr)
Inventor
백서영
고우석
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엘지전자 주식회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a packet forwarding method using a V2X communication device and its multi-channel, and particularly to a method of using a service channel, changing a service channel if necessary, and forwarding a packet.
  • vehicles are becoming the result of complex industrial technologies in which electrical, electronic, and communication technologies are converged from the center of mechanical engineering.
  • vehicles are also called smart cars.
  • Smart cars have connected to drivers, vehicles, and transportation infrastructure to provide a variety of user-specific mobility services as well as traditional vehicle technologies such as traffic safety / complexity cancellation.
  • This connectivity can be implemented using V2X (Vehicle to Everything) communication technology.
  • the V2X communication channel is composed of multiple channels.
  • a technical solution is needed for how the source node transmits the packet to the destination node through the service channel.
  • a packet forwarding method using a multi-channel includes: accessing a service channel for forwarding the geonetworking packet; Selecting a forwarder connected to the service channel based on location information for the service channel; And forwarding the geonetworking packet to the forwarder, wherein the location information includes at least one of geonetwork address information, link layer address information, type information, and position vector information for at least one neighboring V2X communication device. do.
  • the service channel may be determined based on the order of service channels that nodes in the destination direction do the most or the distance from the source node or the sander node of destination nodes. .
  • the geonetworking packet may include service channel identifier information for identifying the service channel.
  • the service channel may be determined by negotiation between a source node generating the geonetworking packet and a destination node of the geonetworking packet.
  • the service channel is available transmission power of at least one service channel, transmission coverage in the at least one service channel, or CBR (CBR of the at least one service channel) Channel Busy Ratio).
  • a forwarder to transmit the geonetworking packet when a forwarder to transmit the geonetworking packet is not selected from the location information or a location table for the service channel is not configured, accessing to another service channel is performed. ; And determining a forwarder connected to the other service channel based on location information for the other service channel.
  • V2X communication device for solving the above-described technical problem, a memory for storing data; A communication unit that transmits and receives wireless signals; And a processor that controls the memory and the communication unit, wherein the processor accesses a service channel for forwarding the geonetworking packet; Select a forwarder connected to the service channel based on location information for the service channel, and forward the geonetworking packet to the forwarder, and the location information is geonetwork address information for at least one neighboring V2X communication device. , Link layer address information, type information and position vector information.
  • the present invention it is possible to improve the reliability and speed of packet delivery by forwarding the same packet using all service channels, but determining the selection order of service channels in the order in which the forwarders are likely to exist.
  • channel forwarding efficiency may be improved by forwarding packets to one channel by selecting a service channel.
  • packet delivery reliability, speed, and channel use efficiency can be improved through multi-channel use.
  • FIG. 1 shows a protocol structure of an ITS system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a header structure of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention, and shows the structure of a basic header and a common header.
  • FIG. 4 shows a GUC (Geographically-Scoped Unicast) type geonetworking method according to an embodiment of the present invention and the GUC packet header configuration accordingly.
  • GUC Geographically-Scoped Unicast
  • FIG. 5 shows a TSB (Topologically Scoped Broadcast) type geonetworking method according to another embodiment of the present invention and a TSB packet header configuration according to the method.
  • TSB Topicologically Scoped Broadcast
  • FIG. 6 shows a SHB (Single Hop Broadcast) type geonetworking method and an SHB packet header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • SHB Single Hop Broadcast
  • FIG. 7 shows a configuration of a geographically-scoped broadcast (GBC) / geographically-scoped anycast (GAC) type geonetworking method and a BC / GAC packet header according to another embodiment of the present invention.
  • GBC geographically-scoped broadcast
  • GAC geographically-scoped anycast
  • FIG. 9 shows a multi-channel operation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows a multi-channel operation method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows an example of service channel distribution used by each node in a multi-channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows a method of transmitting geonetworking through channel switching in a multi-channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows a service channel access method for packet forwarding according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows a header configuration of an SHB packet used in a service channel according to an embodiment of the present invention.
  • 15 shows a geounicast packet header according to an embodiment of the present invention.
  • 16 shows a packet forwarding method using a non-secure channel according to an embodiment of the present invention.
  • 17 shows a method of selecting a channel for forwarding among service channels having the same coverage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 shows a configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows a packet forwarding method of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a V2X communication device, the V2X communication device is included in an Intelligent Transport System (ITS) system, and may perform all or some functions of the ITS system.
  • the V2X communication device can communicate with a vehicle and a vehicle, a vehicle and an infrastructure, a vehicle and a bicycle, and a mobile device.
  • the V2X communication device may also be referred to as a V2X device.
  • the V2X device may correspond to an on-board unit (OBU) of a vehicle, or may be included in an OBU.
  • OBU may also be referred to as OBE (On Board Equipment).
  • the V2X communication device may correspond to an infrastructure roadside unit (RSU) or may be included in the RSU.
  • RSU infrastructure roadside unit
  • RSU may also be referred to as RSE (Road Side Equipment).
  • the V2X communication device may correspond to an ITS station (ITS-S) or may be included in the ITS station. Any OBU, RSU, and mobile equipment that performs V2X communication may all be referred to as an ITS station or V2X communication device.
  • the V2X communication device In geonetworking communication, the V2X communication device may be referred to as a router.
  • the V2X communication device can communicate based on various communication protocols.
  • a V2X communication device can implement the IEEE 1609.1 ⁇ 4 WAVE (Wireless Access In Vehicular Environments) protocol.
  • the V2X communication device may be referred to as a WAVE device or a WAVE communication device.
  • the V2X communication device may transmit a Cooperative Awareness Message (CAM) or a Decentralized Environmental Notification Message (DENM).
  • CAM is distributed in the ITS network, and provides information on at least one of the presence, location, communication state, or operating state of the ITS station.
  • DENM provides information on detected events.
  • DENM may provide information on any driving situation or event detected by the ITS station. For example, DENM can provide information about situations such as emergency electronic brakes, vehicle accidents, vehicle problems, traffic conditions, and the like.
  • FIG. 1 shows a protocol structure of an ITS system according to an embodiment of the present invention.
  • the application layer can implement and support various use cases.
  • the application may provide road safety, efficient traffic information, and other application information.
  • the facility layer can support various implementation examples defined in the application layer effectively.
  • the facility layer may perform application support, information support, and session / communication support.
  • the access layer may transmit the message / data received from the upper layer through a physical channel.
  • the access layer includes a communication technology based on IEEE 802.11 and / or 802.11p standards, a ITS-G5 wireless communication technology based on the physical transport technology of IEEE 802.11 and / or 802.11p standards, and a satellite / wideband wireless mobile communication. It can perform / support data communication based on 2G / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology, IEEE 1609 WAVE technology, and so on.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G wireless cellular communication technology broadband terrestrial digital broadcasting technology
  • DVB-T / T2 / ATSC GPS technology
  • IEEE 1609 WAVE technology and so on.
  • the network / transport layer can configure a network for vehicle communication between homogenous / heterogeneous networks by using various transport protocols and network protocols.
  • the transport layer is a connection layer between services provided by the upper layer (session layer, presentation layer, application layer) and lower layers (network layer, data link layer, physical layer).
  • the transport layer can manage the transmission data to accurately arrive at the destination.
  • the transport layer can process the data into packets of appropriate size for efficient data transmission, and on the receiving side, the transport layer can perform processing to recover the received packets to an original file.
  • protocols such as Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), and Basic Transport Protocol (BTP) may be used as the transport protocol.
  • the network layer can manage logical addresses and determine the route of delivery of packets.
  • the network layer may receive a packet generated at the transport layer and add a logical address of the destination to the network layer header.
  • unicast / broadcast between vehicles, between vehicles and fixed stations, and between fixed stations may be considered as the packet path.
  • geo-networking, mobile mobility (with mobility support) IPv6 networking, and IPv6 over geo-networking may be considered as networking protocols.
  • the ITS architecture may further include a management layer and a security layer.
  • FIG. 2 shows a packet structure of a network / transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transport layer generates a BTP packet, and the network layer encapsulates the BTP packet to generate a geo-networking packet.
  • the geo-networking packet can be encapsulated as an LLC packet.
  • the data includes a message set, and the message set can be a basic safety message.
  • the BTP is a protocol for transmitting messages such as CAM and DENM generated in the facility layer to the lower layer.
  • the BTP header is composed of A type and B type.
  • the type A BTP header may include a destination / destination port and a source port, which are necessary for transmission and reception for interactive packet transmission.
  • the B type header may include destination port and destination port information required for transmission for non-interactive packet transmission. The description of the fields / information included in the header is as follows.
  • the destination port identifies a facility entity corresponding to a destination of data (BTP-PDU) included in the BTP packet.
  • Source Port This field is generated in the case of BTP-A type and indicates the port of the protocol entity of the facility layer in the source where the corresponding packet is transmitted. This field may have a size of 16 bits.
  • Destination Port Info a field generated in the case of the BTP-B type, and may provide additional information when the destination port is the most well-known port. This field may have a size of 16 bits.
  • the geonetworking packet includes a basic header and a common header according to a network layer protocol, and optionally includes an extension header according to the geonetworking mode.
  • the geonetworking header will be described again below.
  • An LLC header is added to the geonetworking packet to generate an LLC packet.
  • the LLC header provides a function of distinguishing and transmitting IP data and geonetworking data.
  • IP data and geonetworking data can be distinguished by SNAP's Ethertype.
  • the ether type when IP data is transmitted, the ether type may be set to 0x86DD and included in the LLC header.
  • the ether type when geonetworking data is transmitted, the ether type may be set to 0x86DC and included in the LLC header.
  • the receiver may check the Ethernet type field of the LLC packet header, and forward and process the packet according to the IP data path or the geonetworking path according to the value.
  • FIG. 3 is a header structure of a geonetworking packet according to an embodiment of the present invention, and shows the structure of a basic header and a common header.
  • FIG. 3 (a) shows a basic header of the geonetworking packet header shown in FIG. 2, and FIG. 3 (b) shows a common header of the geonetworking packet header shown in FIG.
  • the basic header can be 32 bits (4 bytes).
  • the basic header may include at least one of a version field, an NH field (Next Header), an LT (LifeTime) field, and a RHL (Remaining Hop Limit) field.
  • the fields included in the basic header are described below.
  • the bit size constituting each field is only an example, and may be changed.
  • Version (4-bit) The version field indicates the version of the geonetworking protocol.
  • NH (4-bit) The NH (Next Header) field indicates the type of the subsequent header / field. If the field value is 1, the common header is followed, and if 2, the secured secured packet can be followed.
  • the LT (LifeTime) field indicates the maximum survival time of the corresponding packet.
  • the RHL (Remaining Hop Limit) field indicates the remaining hop limit.
  • the RHL field value may be decreased by 1 for each forwarding from a GeoAdhoc router. When the RHL field value becomes 0, the packet is no longer forwarded.
  • the common header can be 64 bits (8 bytes).
  • the common headers are the NextHeader (NH) field, the HeaderType (HT) field, the Header Sub-Type (HST) field, the Traffic Class (TC) field, the Flags field, the PayloadLength (PL) field, and the Maximum Hop Limit (MHL) field. It may include at least one of.
  • the description of each field is as follows.
  • HT (4-bit) The header type field indicates the geonetworking type.
  • Geonetworking types include Beacon, GeoUnicast, GeoAnycast, GeoBroadcast, Topologically-Scoped Broadcast (TSB), and Location Service (LS).
  • the header subtype field indicates a detailed type together with the header type.
  • a single hop is indicated, and when it is '1', a multi-hop can be designated.
  • the traffic class field may include a store-carry-forward (SCF), a channel offload, and a 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 multi-channel 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 CAM.
  • the MHL (Maximum Hop Limit) field may indicate the maximum number of hopping.
  • the geonetworking header includes the above-mentioned basic header, common header, and extended header.
  • the configuration of the extension header varies depending on the type of geonetworking. Hereinafter, a header configuration according to each geonetworking type will be described.
  • a V2X communication device that performs geonetworking may be referred to as a router or a geoad hoc router.
  • a V2X communication device that transmits a geonetworking packet may be referred to as a source router or sender.
  • a V2X communication device that receives / relays / forwards a geonetworking packet from a source router to a sander may be referred to as a forwarding router or forwarder.
  • the V2X communication device that is the final destination of the geonetworking packet or the V2X communication device in the final destination area may be referred to as a destination or a destination router.
  • FIG. 4 shows a GUC (Geographically-Scoped Unicast) type geonetworking method according to an embodiment of the present invention and the GUC packet header configuration accordingly.
  • GUC Geographically-Scoped Unicast
  • FIG. 4 (a) shows a GUC (Geographically-Scoped Unicast) data transmission method
  • FIG. 4 (b) shows a GUC header configuration
  • GUC is a method of passing data from a specific source router to a destination router.
  • the source router S may transmit data to the destination router N8 in a GUC type via multi-hop.
  • the source router must have information about the destination router in the location table. If there is no information about the destination router, the source router can use the "LS request and LS reply" process to find the desired destination.
  • the GUC packet header includes a basic header, a common header, and an extended header.
  • the HT field of the common header indicates GUC
  • the extended header includes an SN field, an SO PV (Source Position Vector) field, and a DE PV (Destination Position Vector) field. The included fields are described below.
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used to check packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by 1 when transmitting a packet from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether to repeatedly receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is a value used in multi-hop transmission.
  • SO PV indicates the location of the source, and may be a long position vector format.
  • DE PV indicates the location of the destination, and may be a short position vector format.
  • FIG. 5 shows a TSB (Topologically Scoped Broadcast) type geonetworking method according to another embodiment of the present invention and a TSB packet header configuration according to the method.
  • TSB Topicologically Scoped Broadcast
  • FIG. 5 (a) shows a method of transmitting data of a TSB (Topologically Scoped Broadcast) type
  • FIG. 5 (b) shows a TSB header configuration
  • TSB is a broadcast method that adjusts the distance that data is transmitted by the number of hops. Location-based information is not used. Since the data transfer is determined only by the number of hops, the location address of the destination or local information to which the data is transferred is not used. Data can be forwarded from the source router s to all routers within n hops.
  • FIG. 5 (a) shows data transmission in the TSB scheme of n-2.
  • SHB Single Hop Broadcast
  • the TSB packet header includes a basic header, a common header, and an extended header.
  • the HT field of the common header indicates TSB
  • the extended header includes an SN field and an SO PV (Source Position Vector) field.
  • SO PV Source Position Vector
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used to check packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by 1 when transmitting a packet from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether to repeatedly receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is a value used in multi-hop transmission.
  • SO PV indicates the location of the source, and may be a long position vector format.
  • the destination address may be omitted.
  • FIG. 6 shows a SHB (Single Hop Broadcast) type geonetworking method and an SHB packet header configuration according to another embodiment of the present invention.
  • SHB Single Hop Broadcast
  • FIG. 6 (a) shows a single hop broadcast (SHB) data transmission method
  • FIG. 5 (b) shows an SHB header configuration
  • SHB packets are only transmitted to routers within the source router transmission range. Since data can be transmitted with the lowest latency, SHB can be used to transmit safety messages such as CAM. As shown in FIG. 6 (a), packets are transmitted only to one-hop range routers N1, N2, and N3 of the source S.
  • the SHB packet header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header indicates TSB
  • the extended header includes an SO Source Position Vector (PV) field.
  • PV SO Source Position Vector
  • SO PV indicates the location of the source, and may be a long position vector format.
  • the destination address may be omitted. Since the multi-hop is not transmitted, the SN field for redundancy check may also be omitted.
  • FIG. 7 shows a configuration of a geographically-scoped broadcast (GBC) / geographically-scoped anycast (GAC) type geonetworking method and a BC / GAC packet header according to another embodiment of the present invention.
  • GBC geographically-scoped broadcast
  • GAC geographically-scoped anycast
  • FIG. 7 (a) shows a method of delivering data in a geographically-scoped broadcast (GBC) / geographically-scoped anycast (GAC) type
  • FIG. 4 (b) shows a GBC / GAC header configuration.
  • GeoBroadcast / GBC is a transmission method that broadcasts packets to all routers in a specific region, and GeoAnycast / GAC transmits packets only to one router that receives the first packet within a specific region. It is a transmission method.
  • GBC when data transmitted from a source router is delivered to a specific destination area, the packet is broadcast within a defined area.
  • the GAC when a packet is delivered to one router in a specific destination area, the packet is no longer transmitted.
  • the GBC / GAC header includes a basic header, a common header, and an extension header.
  • the HT field of the common header indicates GBC or GAC
  • the extended header includes an SN field, SO PV (Source Position Vector) field, and destination area information.
  • the destination area information includes a latitude (GeoAreaPosLatitude) field, a longitude (GeoAreaPosLongitude) field in the center of the destination area, and distance fields (Distance a, b) and angle fields for indicating the range of the area.
  • SN Sequence Number: The sequence number field indicates a value used to check packet redundancy. The value of the sequence number field is incremented by 1 when transmitting a packet from the source. In the receiving router, it is possible to determine whether to repeatedly receive a packet by using a sequence number (or a sequence number and a TST value). SN is a value used in multi-hop transmission.
  • SO PV indicates the location of the source, and may be a long position vector format.
  • DE PV indicates the location of the destination, and may be a short position vector format.
  • ETSI ITS may have a channel configuration as shown in Figure 8 for V2X communication. And the maximum transmission power for the channel may be defined as shown in FIG. 8.
  • the ITS-G5A (SCH1, SCH2, CCH) channel is allocated for safety applications
  • ITS-G5B (SCH3, SCH4) is a non-safety application (non-safety application)
  • ITD-G5D may be allocated for future road traffic applications.
  • the maximum transmit power available for each band / band is different, and accordingly, a signal used in each band may have different coverage.
  • FIG. 9 shows a multi-channel operation method according to an embodiment of the present invention.
  • a V2X device using one transceiver must receive only the CCH and receive safety information.
  • the multi-channel can be accessed by V2X devices using multi-transceivers.
  • the multi-transceiver may correspond to a dual transceiver.
  • a V2X device using a dual transceiver may operate as shown in FIG. 3. That is, the first transceiver (Transceiver 1) of the V2X device always tunes the CCH, and the second transceiver (Transceiver 2) can perform channel switching. As illustrated in FIG. 9, the second transceiver may sequentially access SCH1, SCHx, SCH1, and SCHy. SCH1 is a channel for transmitting safety-related services.
  • the V2X device may transmit and receive safety-related information that is not transmitted in the CCH by periodically tuning SCH1 using the second transceiver.
  • FIG. 10 shows a multi-channel operation method according to another embodiment of the present invention.
  • the multi-channel operation method includes four methods as shown in FIG. 10.
  • the multi-channel operation method includes (a) continuous mode, (b) alternating access mode, (c) immediate mode, and (d) extended access mode. Includes.
  • the V2X device continuously tunes the CCH or SCH.
  • the V2X device In the case of the cross access mode, the V2X device repeatedly tunes the CCH and SCH for a certain time at the intersection.
  • the V2X device In the immediate mode, the V2X device can tune to the CCH and then tune to the SCH regardless of the determined time slot.
  • the V2X communication device may tune the SCH continuously without periodically tuning the CCH.
  • Synchronous interval starts at the beginning of 1 unit second. In one second, an integer number of synchronous intervals may be included.
  • the synchronous interval may include a plurality of time slots.
  • the synchronization interval may include two time slots of 50 ms in length.
  • the first V2X device may access the CCH during time slot 0 and the SCH during type slot 2.
  • the second V2X device may access the SCH during time slot 0 and the CCH during type slot 1. Thereafter, the second V2X device may access the SCH during type slot 0, and may access another SCH during type slot 1.
  • all applications can register all the services they can use in the form of a table in management. Registration can be performed using a PSID.
  • a V2X communication device providing a service may broadcast a WAVE Service Advertisement (WSA) message for a service to be provided by itself.
  • WSA WAVE Service Advertisement
  • the WSA message may include information such as a description of the service, a PSID for the service, and a service channel number to be used for transmission.
  • the V2X communication device can tune to the corresponding channel and receive related messages / data.
  • the present invention proposes a method for delivering a geonetworking / GN packet using a service channel in a multi-channel operation (MCO) environment and a channel selection method for the same.
  • the V2X communication device may share the SCH ID and the corresponding CBR through CCH or SCH1.
  • the V2X communication device may perform forwarding and select a channel based on the SCH ID and the corresponding CBR.
  • a neighbor node In a multi-channel environment, there is a neighbor node using an arbitrary service channel centering on a source / forward node. Each node can always or periodically access the CCH / SCH1 to exchange safety information and other common information.
  • a service channel other than CCH / SCH1 may be accessed and communication may be performed in a corresponding service channel. 8, the maximum transmission power may be different for each channel used.
  • FIG. 11 shows an example of service channel distribution used by each node in a multi-channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • the coverage of CCH / SCH1 of the source node S is wider than that of SCH4.
  • the communication coverage radius is also wider in CCH / SCH1.
  • the source node S always or periodically connects to CCH / SCH1, and the transmission power of CCH / SCH1 has a larger value than other channels. Therefore, the coverage of CCH / SCH1 is the widest. It is expected that coverage of a service channel other than CCH / SCH1 is less than or equal to coverage of CCH / SCH1.
  • service channel ID and CBR information of a service channel used by other nodes in CCH / SCH1 coverage may be shared in CCH / SCH1.
  • the source node knows the service channel ID and CBR for the nodes used in the nodes corresponding to the coverage of the CCH / SCH1, and can communicate using other service channels (eg, SCH4).
  • ITS-G5 uses access technology based on IEEE 802.11 standards. Therefore, channel occupancy based on Time Division Multiplexing Access (TDMA) may be assumed. All stations participating in channel communication within an arbitrary time interval measure a message packet transmission interval by each station and calculate a channel load (CL) / channel load. The channel load may be indicated by CBR (channel busy ration) or local CBR. The station may predict the transmission time interval of the transmission packet by measuring the energy level generated when the message is transmitted or analyzing the signaling inserted in the packet preamble.
  • TDMA Time Division Multiplexing Access
  • the CBR value / information is traffic load state information defined by a ratio of a channel's busy section to an observation section.
  • CBR information can be used to determine the channel occupancy status for vehicles in the same network.
  • CBR (Channel Busy Ratio) information may indicate a time-dependent value of 0 or less and 1 or less indicating a fraction of time when a corresponding channel is busy.
  • geonetworking packets a case in which a packet is delivered to a destination is considered.
  • geonetworking transmission such as GeoUnicast, LS response (LS_response), and GeoBroadcast in a multi-channel environment
  • LS_response LS response
  • GeoBroadcast a packet transmission method
  • FIG. 12 shows a method of transmitting geonetworking through channel switching in a multi-channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • the coverage of the service channel may be smaller than that of CCH / SCH1, and multiple hops may be required.
  • a node in the destination direction exists in the coverage of CCH / SCH1, but a node using the same channel may not exist.
  • packet forwarding may not be possible because the service channel being used is in a "BUSY" state. In this case, if a packet is forwarded using another service channel, the probability of packet transmission can be increased.
  • FIG. 12 shows an embodiment in which channel switching is used when a packet is transmitted from a source node S to a destination node D using another service channel.
  • the source node S forwards the packet to the destination direction node F1 in the SCH4 coverage being accessed.
  • the node F1 switches the channel from SCH3 to SCH4 because there is no forwarder using the same channel.
  • Node F1 forwards the packet to node F2 in SCH4 that is in coverage and exists in the destination direction. In this way, the channel is switched and packets can be delivered to the destination.
  • a method of performing geonetworking transmission while switching channels as shown in FIG. 12 will be described in more detail below.
  • the first transmission method is a method of delivering a packet to a destination using a service channel, and a packet can be broadcast for all possible service channels.
  • a packet can be broadcast for all possible service channels.
  • available service channels are SCH3, SCH4, and SCH5
  • the V2X communication device may access these channels to forward packets.
  • the destination node can receive packets.
  • a delay / latency corresponding to a synchronization interval may be consumed each time a channel is selected.
  • service channel information used by neighboring nodes may be changed.
  • the V2X communication device may select channels capable of forwarding with a CBR threshold of a predetermined value or less for a service channel used by a neighbor node through CCH / SCH1.
  • the V2X communication device may broadcast packets while sequentially tuning selected service channels. Since the service channel used by the neighboring node can be changed arbitrarily, the V2X communication device can select the channel with the highest forwarding probability first, tune it, and then forward the packet.
  • a plurality of options may be used as a criterion for determining the forwarding possibility.
  • a forwarding channel and / or a forwarding channel order may be selected in the order of service channels that nodes in the destination direction use most.
  • the V2X communication device may calculate the average distance from the source / sander node used by the nodes in the destination direction for each channel, and forward packets by selecting channels in the order having a small average value.
  • FIG. 13 shows a service channel access method for packet forwarding according to an embodiment of the present invention.
  • the first transceiver may tune the CCH and the second transceiver may forward packets in the SCH.
  • the V2X communication device may forward packets while moving the service channels in the order of SCH3, SCH4, and SCH5.
  • the service channel updates the LocT (Location Table) to check whether there is a communicable node in the coverage of the corresponding channel. May be unnecessary. Since the location table is being updated with CCH / SCH1, the updated location table can be used as it is.
  • LocT Location Table
  • a location table may be updated by a beacon packet or a CAM periodically transmitted from a CCH.
  • the location table may be updated by using a header of a single hop broadcast (SHB) packet. Therefore, when forwarding a packet in the above-described method, the SHB header used in the service channel may have a different configuration from the SBH header used in the CCH / SCH1.
  • SHB single hop broadcast
  • each ad hoc node that is, an ad hoc router, must have information about other ad hoc nodes.
  • Information about the neighboring node may be received through an SHB or beacon packet.
  • the node may update the LocT when new information is received.
  • the transmission period of the SHB or beacon packet can be changed according to the channel condition.
  • the location / location table may be referred to as LocT.
  • Information about the neighbor node is stored in LocT, and the stored information may include at least one of the following information.
  • Information stored in the LocT may be deleted from the list when the lifetime set to the soft-state expires.
  • GN_ADDR Geo-network address of ITS station
  • Type of ITS-S Type of ITS station, for example, indicating whether it is a vehicle or an RSU.
  • Position vector PV The position vector information includes geographic position information, speed information, heading information, time stamp information indicating the location measurement time, and position accuracy indicator (PAI) information indicating the accuracy of the provided position. It may include at least one of.
  • Flag LS_PENDING This flag indicates when a location service request is in progress because there is no address for the destination in the current LocT.
  • FLAG IS_NEIGHBOUR A flag indicating whether a geoad-hoc node capable of communication exists within the communication range.
  • DPL Duplicate Packet List for Source GN_ADDR
  • Typestamp Timestamp of the last packet indicating the end of duplication
  • PDR Packet Data Rate
  • FIG. 14 shows a header configuration of an SHB packet used in a service channel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows a header of an SHB packet used in a service channel configured to have a smaller amount of transmission data than the SHB packet used in CCH / SCH1 described in FIG. 6.
  • the extended header of the header of the SHB packet used in the service channel may include only the GN_ADDR field.
  • a portion serving as a beacon of a service channel is removed, and the SHB beacon header size used in the service channel is reduced, thereby improving efficiency in terms of channel use.
  • a reliable packet can be delivered to a destination using all channels, but the same packet is transmitted repeatedly in all channels, thus reducing the efficiency of channel use. Accordingly, a second method of geonetworking for selecting and transmitting a service channel to forward packets will be described.
  • a service channel through which packets are transmitted may be determined between the source node S and the destination node D.
  • the service channel may be determined through negotiation, or a preset service channel may be used.
  • V2X communication devices may recognize that SCH5 is used for a commercial service.
  • negotiation is performed, communication channel determination may be performed based on the number of neighboring nodes using a CBR or a service channel.
  • Service channels whose CBR threshold value is a forwardable value may be selected.
  • Negotiation may be performed as a service channel frequently used by neighboring nodes among the selected service channels has a high priority. This is because the more channels a node uses, the more likely it is to reduce latency by reaching a destination without channel switching.
  • Negotiation may be performed using CCH / SCH1 used as a common channel.
  • the source node and the destination node When the service channel to be used for packet forwarding is determined through negotiation, the source node and the destination node must tune the determined channel.
  • the delivered multi-hop packet must contain the determined service channel information.
  • 15 shows a geounicast packet header according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-hop packet includes a SCH_ID field / information indicating a service channel number determined in negotiation.
  • the geounicast packet header includes an extension header, and the extension header includes service channel ID information identifying a service channel through which the packet is forwarded.
  • 16 shows a packet forwarding method using a non-secure channel according to an embodiment of the present invention.
  • Channel negotiation between the source node and the destination node may be performed (S16010).
  • a node using a multi-channel may transmit a beacon with a certain period of time for a service channel used by itself.
  • the node can tune to the negotiated channel (S16020).
  • the node may update the location table (S16030).
  • the node can update the location table for the channel by using the information contained in the beacon packet received from the negotiated service channel.
  • the node can update a location table / LocT for a corresponding channel by tuning a predetermined channel for a certain time through negotiation.
  • the location table may include information such as position information, speed information, and direction information for at least one neighboring node using the corresponding channel.
  • the node can check whether an appropriate forwarding node to forward packets through the service channel exists from the location table (S16040).
  • the packet is forwarded to the corresponding node (S16050).
  • the node may switch the channel (S16060).
  • the node may tune to the switched channel (S16070), update the location table of the switched channel (S16030), and then perform the above operation again.
  • the node may switch the channel.
  • the channel to be switched can be selected as described below.
  • a channel having the largest coverage that is, a channel capable of using the largest Tx power
  • the selected channel can be tuned for a period of time.
  • one of three available channels may be selected, except for three safety-related channels and channels determined to be unsuitable for current use among a total of seven channels. Channels whose CBR value is below a certain threshold value may be determined as available channels.
  • the SCH3 channel may be a channel capable of transmitting at the highest power.
  • the channel used by the node closest to the source / sander may be selected at a destination linear distance between the source / sander. .
  • the channel used by the node closest to the source / sander may be determined using a location table updated through CCH / SCH1.
  • the node tunes to the selected channel, receives a beacon for a certain period of time, and then forwards a packet to the node if a suitable node exists for forwarding. If the beacon packet cannot be received even after a certain period of time after tuning, tuning to the other candidate channel may be unnecessary.
  • the node may store the packet for a certain period of time and then search the forwarding channel again, or may determine that delivery is impossible and discard the packet.
  • 17 shows a method of selecting a channel for forwarding among service channels having the same coverage according to an embodiment of the present invention.
  • the maximum transmission power of service channels excluding the secure channel is highest in SCH3, and SCH4, SCH5, and SCH6 may be the same.
  • 17 shows a method of selecting a service channel used by a node closest to a source or a sander among nodes between a source and a destination when the transmission powers of the candidate channels are all the same.
  • Channel selection may be performed based on the position of the node identified in CCH / SCH1.
  • the corresponding power value may be -10dBm.
  • the source node can tune to a channel used by the node closest to the destination direction and receive a beacon packet.
  • the source node may configure a location table based on the beacon packet. The source node can forward the packet by selecting the node closest to the destination direction from the location table.
  • a channel indicated by "SCH_ID" information written in the packet can be selected.
  • the node can receive the beacon packet for a certain time and check the location table.
  • the node may deliver a packet to the node.
  • the node becomes a destination, so that packet delivery to the node can be completed.
  • FIG. 18 shows a configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device 18000 may include a communication unit 18010, a processor 1820 and a memory 1830.
  • the communication unit 18010 may be connected to the processor 1820 to transmit / receive wireless signals.
  • the communication unit 18010 may upconvert data received from the processor 1820 into a transmission / reception band to transmit a signal or downconvert a received signal.
  • the communication unit 18010 may implement an operation of at least one of a physical layer or an access layer.
  • the communication unit 18010 may include a plurality of sub RF units to communicate according to a plurality of communication protocols.
  • the communication unit 18010 is ITS-G5 or Dedicated Short-range Communication (DSRC) / Wireless Access for Vehicle Environment (WAVE) wireless communication technology based on the physical transmission technology of the IEEE 802.11 and / or 802.11p standard. Data communication can be performed based on 2G / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology including satellite / wideband wireless mobile communication, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology, etc. have.
  • the communication unit 18010 may include a plurality of transceivers implementing each communication technology. In addition, one of the plurality of transceivers may access the control channel, and the other transceiver may access the service channel.
  • the processor 1820 may be connected to the communication unit 18010 to implement operations of layers according to the ITS system or DSRC / WAVE system.
  • the processor 1820 may be configured to perform operations according to various embodiments of the present invention according to the above-described drawings and descriptions.
  • at least one of modules, data, programs, or software that implements the operation of the V2X communication device 18000 according to various embodiments of the present invention described above is stored in the memory 1830 and can be executed by the processor 1820. have.
  • the memory 1830 is connected to the processor 1820 and stores various information for driving the processor 1820.
  • the memory 1830 may be included inside the processor 1820 or installed outside the processor 1820 to be connected to the processor 1820 by known means.
  • ITS-G5 or Dedicated Short-range Communication (DSRC) / Wireless Access for Vehicle Environment (DSRC) wireless communication technology based on the above-described IEEE 802.11 and / or 802.11p standard physical transmission technology, satellite / wideband wireless 2G / 3G / 4G (LTE) / 5G wireless cellular communication technology including mobile communication, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T / T2 / ATSC, GPS technology, may correspond to the above-described medium.
  • the communication unit 18010 may include at least one transceiver that implements each medium. And one of the plurality of transceivers can access the channel based on the medium used / supported.
  • the processor 1820 of the V2X communication device 18000 may perform the packet forwarding operation described in the present invention.
  • the packet forwarding operation of the V2X communication device 18000 will be described below.
  • the V2X communication device is referred to as a node, router, or forwarder.
  • FIG. 19 shows a packet forwarding method of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device may access the service channel for forwarding of the geonetworking packet (S19020).
  • the geonetworking packet may be a packet generated by the V2X communication device, not a received packet.
  • the geonetworking packet may be a received packet.
  • the V2X communication device may select a forwarder connected to the service channel (S19020).
  • the V2X communication device may select a forwarder connected to the service channel based on location information for the service channel accessed.
  • the location information corresponds to the aforementioned location table, and the location information may include at least one of geonetwork address information, link layer address information, type information, and position vector information for at least one neighboring V2X communication device / neighbor node. .
  • Forwarder selection based on the location table may be applied separately or in combination of at least one of the above-described embodiments.
  • Location information may be newly configured or updated by accessing a service channel.
  • the V2X device may forward the geonetworking packet (S19030).
  • the V2X communication device may forward / transmit a geonetworking packet to a selected forwarder of a selected service channel.
  • the forwarder may be selected based on the above-described embodiment among neighboring V2X communication devices / nodes. Also, when there are multiple forwarders, the forwarding may correspond to broadcasting.
  • the service channel may be determined based on the order of service channels that nodes in the destination direction do the most or the distance from the source node or sander node in the destination nodes.
  • the service channel may be determined by negotiation between a source node generating the geonetworking packet and a destination node of the geonetworking packet.
  • the source node and the sander node may refer to the same node / V2X device.
  • the service channel is based on at least one of available transmission power of at least one service channel, transmission coverage of at least one service channel, or Channel Busy Ratio (CBR) of at least one service channel. It can be selected on the basis of.
  • CBR Channel Busy Ratio
  • the forwarding service channel can be switched. That is, when a forwarder to transmit a geonetworking packet from a location table is not selected or a location table for a service channel is not configured, the V2X communication device accesses to another service channel; And determining a forwarder connected to the other service channel based on a location table for the other service channel.
  • the geonetworking packet may include service channel identifier information for identifying a service channel.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the present invention includes 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 can be stored in memory and driven by a processor.
  • the memory is located inside or outside the processor, and can exchange data with the processor by various means already known.
  • the present invention is used in a series of vehicle communication fields.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법은, 상기 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위한 서비스 채널로 액세스하는 단계; 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택하는 단계; 및 상기 포워더에게 상기 지오네트워킹 패킷을 포워딩하는 단계를 포함한다.

Description

V2X 통신 장치 및 그의 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법
본 발명은 V2X 통신 장치 및 그의 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법으로서, 특히 서비스 채널을 사용하고, 필요한 경우 서비스 채널을 변경하며 패킷을 포워딩하는 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.
V2X 통신 채널은 멀티 채널로 구성된다. 이러한 멀티 채널 환경에서, 소스 노드가 목적지 노드까지 패킷을 어떤 방식으로 서비스 채널을 통해 전송할지에 대해 기술적 해결 방법이 필요하다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법은, 상기 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위한 서비스 채널로 액세스하는 단계; 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택하는 단계; 및 상기 포워더에게 상기 지오네트워킹 패킷을 포워딩하는 단계를 포함하고, 상기 로케이션 정보는 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩 방법에 있어서, 상기 서비스 채널은 목적지 방향의 노드들이 가장 많이 하는 서비스 채널의 순서 또는 목적지 방향 노드들의 소스 노드 또는 샌더 노드로부터의 거리에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩 방법에 있어서, 상기 지오네트워킹 패킷은 상기 서비스 채널을 식별하는 서비스 채널 식별자 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩 방법에 있어서, 상기 서비스 채널은 상기 지오네트워킹 패킷을 생성하는 소스 노드 및 상기 지오네트워킹 패킷의 목적지 노드 간의 협상에 의해 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩 방법에 있어서, 상기 서비스 채널은 적어도 하나의 서비스 채널의 가용 전송 전력, 상기 적어도 하나의 서비스 채널에서의 전송 커버리지, 또는 상기 적어도 하나의 서비스 채널의 CBR(Channel Busy Ratio) 중 적어도 하나에 기초하여 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩 방법은, 상기 로케이션 정보부터 상기 지오네트워킹 패킷을 전송할 포워더가 선택되지 않거나, 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블이 구성되지 않는 경우, 다른 서비스 채널로 액세스하는 단계; 및 상기 다른 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 다른 서비스 채널에 접속한 포워더를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 V2X 통신 장치는, 데이터를 저장하는 메모리; 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및 상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위한 서비스 채널로 액세스하고; 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택하고, 및 상기 포워더에게 상기 지오네트워킹 패킷을 포워딩하며, 상기 로케이션 정보는 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명에 따르면, 모든 서비스 채널을 사용하여 동일 패킷을 포워딩하되, 서비스 채널의 선택 순서를 포워더가 존재할 확률이 높은 순서로 결정함으로써, 패킷 전달의 신뢰도 및 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 서비스 채널을 선택하여 하나의 채널로 패킷을 포워딩함으로써, 채널 사용 효율성이 향상될 수 있다. 특히, 채널의 커버리지 및 포워딩 가능성에 기초하여 전달 채널을 선택하므로, 멀티 채널 사용을 통해 패킷 전달 신뢰도와 속도 및 채널 사용 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 대해 더욱 이해하기 위해 포함되며 본 출원에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ITS 시스템의 프로토콜 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 헤더 구조로서, 베이직 헤더 및 커먼 헤더의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GUC(Geographically-Scoped Unicast) 타입의 지오네트워킹 방법 및 그에 따른 GUC 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 TSB(Topologically Scoped Broadcast) 타입 지오네트워킹 방법 및 그에 따른 TSB 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 SHB(Single Hop Broadcast) 타입 지오네트워킹 방법 및 SHB 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 GBC(Geographically-Scope Broadcast)/GAC(Geographically-Scoped Anycast) 타입 지오네트워킹 방법 및 BC/GAC 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 8은 각 채널에 대한 평균 스펙트럴 파워 덴시티(mean spectral power dencity)의 최대 제한(limit)을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 운용 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 운용 방법을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 환경에서 각 노드가 사용하는 서비스 채널 분포의 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 환경에서 채널 스위칭을 통한 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩을 위한 서비스 채널 접속 방법을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 서비스 채널에서 사용되는 SHB 패킷의 헤더 구성을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 지오유니캐스트 패킷 헤더를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 비-안전 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법을 나타낸다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 커버리지가 동일한 서비스 채널 중에서 포워딩을 위한 채널을 선택하는 방법을 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 패킷 포워딩 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 통신 장치는 인프라스트럭처의 RSU(Road Side Unit)에 해당하거나, RSU에 포함될 수도 있다. RSU는 RSE(Road Side Equipment)라고 지칭될 수도 있다. 또는, V2X 통신 장치는 ITS 스테이션(ITS-S)에 해당하거나, ITS 스테이션에 포함될 수 있다. V2X 통신을 수행하는 임의의 OBU, RSU 및 모바일 장비 등을 모두 ITS 스테이션 또는 V2X 통신 장치라고 지칭될 수도 있다. 지오네트워킹 통신에서, V2X 통신 장치는 라우터로 지칭될 수도 있다.
V2X 통신 장치는 다양한 통신 프로토콜에 기초하여 통신할 수 있다. V2X 통신 장치가 IEEE 1609.1~4의 WAVE(Wireless Access In Vehicular Environments) 프로토콜을 구현할 수 있다. 이러한 경우 V2X 통신 장치는 WAVE 장치 또는 WAVE 통신 장치라고 지칭할 수도 있다.
V2X 통신 장치는 CAM(Cooperative Awareness Message) 또는 DENM(Decentralized Environmental Notification Message)를 전송할 수 있다. CAM은 ITS 네트워크에서 분배(distribute)되며, ITS 스테이션의 존재(presence), 위치, 통신 상태, 또는 운행 상태 중 적어도 하나에 대한 정보를 제공한다. DENM은 감지된 이벤트에 대한 정보를 제공한다. DENM은 ITS 스테이션이 감지한 임의의 주행 상황 또는 이벤트에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, DENM은 비상 전자 브레이크 등, 차량 사고, 차량 문제, 교통 컨디션, 등과 같은 상황에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ITS 시스템의 프로토콜 구조를 나타낸다.
어플리케이션(application) 레이어: 어플리케이션 레이어는 다양한 사용예(use case)를 구현 및 지원할 수 있다. 예를 들면, 어플리케이션은 도로 안전(Road Safety), 효율적 교통 정보(Efficient Traffic Information), 기타 애플리케이션 정보(Other application)를 제공할 수 있다.
퍼실리티(facilities) 레이어: 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 레이어에서 정의된 다양한 사용예를 효과적으로 실현할 수 있도록 지원할 수 있다. 예를 들면, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 지원(application support), 정보 지원(information support), 세션/통신 지원(session/communication support)을 수행할 수 있다.
액세스(Access) 레이어: 액세스 레이어는 상위 레이어에서 수신한 메세지/데이터를 물리적 채널을 통해 전송할 수 있다. 예를 들면, 액세스 레이어는 IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준 기반 통신 기술, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행/지원할 수 있다.
네트워크 및 트랜스포트(Networking & Transport) 레이어: 네트워크/트랜스포트 레이어는 다양한 트랜스포트 프로토콜 및 네트워크 프로토콜을 사용함으로써 동종(homogenous)/이종(heterogeneous) 네트워크 간의 차량 통신을 위한 네트워크를 구성할 수 있다.
트랜스포트 레이어는 상위 레이어(세션(session) 레이어, 프리젠테이션(presentation) 레이어, 어플리케이션 레이어)와 하위 레이어(네트워크 레이어, 데이터 링크 레이어, 피지컬 레이어)에서 제공하는 서비스들 간의 연결 계층이다. 트랜스포트 레이어는 전송 데이터가 목적지에 정확히 도착하도록 관리할 수 있다. 송신측에서, 트랜스포트 레이어는 효율적인 데이터 전송을 위해 데이터를 적당한 크기의 패킷으로 프로세싱하고, 수신측에서, 트랜스포트 레이어는 수신된 패킷들을 원래의 파일로 복구하는 프로세싱을 수행할 수 있다. 실시예로서, 트랜스포트 프로토콜로서 TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol), BTP(Basic Transport Protocol)과 같은 프로토콜이 사용될 수 있다.
네트워크 레이어는 논리적인 주소를 매니징하고, 패킷의 전달 경로를 결정할 수 있다. 네트워크 레이어는 트랜스포트 레이어에서 생성된 패킷을 수신하여 목적지의 논리적인 주소를 네트워크 계층 헤더에 추가할 수 있다. 실시예로서, 패킷 경로는 차량들간, 차량과 고정 스테이션간, 고정 스테이션들 간의 유니캐스트/브로드캐스트가 고려될 수 있다. 실시예로서, 지오-네트워킹(Geo-Networking), 모바일 지원(with mobility support) IPv6 네트워킹, 지오-네트워킹을 거치는(over) IPv6 등이 네트워킹 프로토콜로서 고려될 수 있다.
ITS 아키텍처는 추가로 매니지먼트(Management) 레이어 및 시큐리티(security) 레이어를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크/트랜스포트 레이어의 패킷 구조를 나타낸다.
트랜스포트 레이어는 BTP 패킷을 생성하고, 네트워크 레이어는 BTP 패킷을 인캡슐레이팅하여 지오-네트워킹 패킷을 생성할 수 있다. 지오-네트워킹 패킷은 LLC 패킷으로 인캡슐레이션될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 데이터는 메세지 세트를 포함하고, 메세지 세트는 베이직 세이프티 메세지가 될 수 있다.
BTP는 퍼실리티 레이어에서 생성한 CAM, DENM과 같은 메세지를 하위(lower) 레이어로 전송하기 위한 프로토콜이다. BTP 헤더는 A타입, B타입으로 구성된다. A 타입 BTP 헤더는 인터랙티브(interactive) 패킷 전송을 위해 송수신에 필요한, 목적지/데스티네이션(destination) 포트 및 소스 포트를 포함할 수 있다. B 타입 헤더는 비-인터랙티브(non-interactive) 패킷 전송을 위해 송신에 필요한, 데스티네이션 포트 및 데스티테이션 포트 정보를 포함할 수 있다. 헤더에 포함된 필드/정보에 대한 설명은 아래와 같다.
데스티네이션 포트(Destination Port): 데스티네이션 포트는 BTP 패킷에 포함된 데이터(BTP-PDU)의 목적지에 해당하는 퍼실리티 엔터티를 식별한다.
소스 포트(Source Port): BTP-A 타입의 경우 생성되는 필드로서, 해당 패킷이 전송되는 소스에서의 퍼실리티 레이어의 프로토콜 엔터티의 포트를 지시한다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
데스티네이션 포트 정보(Destination Port Info): BTP-B 타입의 경우 생성되는 필드로서, 데스티네이션 포트가 가장 잘 알려진 포트인 경우 추가 정보를 제공할 수 있다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
지오네트워킹 패킷(Geonetworking packet)은 네트워크 계층의 프로토콜에 따라서 베이직 헤더 및 커먼 헤더를 포함하고, 지오네트워킹 모드에 따라서 익스텐션(Extension) 헤더를 선택적으로(optional) 포함한다. 지오네트워킹 헤더에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.
지오네트워킹 패킷에 LLC 헤더가 부가되어 LLC 패킷이 생성된다. LLC 헤더는 IP 데이터와 지오네트워킹 데이터를 구별하여 전송하는 기능을 제공한다. IP 데이터와 지오네트워킹 데이터는 SNAP의 이더타입(Ethertype)에 의해 구별될 수 있다. 실시예로서, IP 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DD로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 실시예로서, 지오네트워킹 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DC로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 수신기는 LLC 패킷 헤더의 이더타입 필드를 확인하고, 그 값에 따라서 패킷을 IP 데이터 경로 또는 지오네트워킹 경로로 포워딩 및 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지오네트워킹 패킷의 헤더 구조로서, 베이직 헤더 및 커먼 헤더의 구성을 나타낸다.
도 3(a)는 도 2에서 나타낸 지오네트워킹 패킷 헤더의 베이직 헤더를, 도 3(b)는 도 2에서 나타낸 지오네트워킹 패킷 헤더의 커먼 헤더를 나타낸다.
베이직 헤더는 32비트(4바이트)가 될 수 있다. 베이직 헤더는 버전 필드, NH 필드(Next Header), LT(LifeTime) 필드, RHL(Remaining Hop Limit) 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 베이직 헤더에 포함된 필드들에 대한 설명은 아래와 같다. 각 필드를 구성하는 비트 사이즈는 실시예에 불과한 것으로, 변경될 수도 있다.
Version(4비트): 버전(version) 필드는 지오네트워킹 프로토콜을 버전을 지시한다.
NH(4비트): NH(Next Header) 필드는 후속 헤더/필드의 타입을 지시한다. 필드 값이 1이면 커먼 헤더가 이어지고, 2이면 보안 설정된 보안(secured) 패킷이 이어질 수 있다.
LT(8비트): LT(LifeTime) 필드는 해당 패킷의 최대 생존 시간을 지시한다.
RHL(8비트): RHL(Remaining Hop Limit) 필드는 잔여 홉 제한을 지시한다. RHL 필드값은 지오애드혹(GeoAdhoc) 라우터에서 포워딩할 때마다 1씩 줄어들 수 있다. RHL 필드값이 0이 되면 해당 패킷은 더 이상 포워딩되지 않는다.
커먼 헤더는 64비트(8바이트)가 될 수 있다. 커먼 헤더는 NH(NextHeader) 필드, HT(HeaderType) 필드, HST(Header Sub-Type) 필드, TC(Traffic Class) 필드, 플래그(Flags) 필드, PL(PayloadLength) 필드, MHL(Maximum Hop Limit) 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각 필드들에 대한 설명은 아래와 같다.
NH(4비트): NH(Next Header) 필드는 후속 헤더/필드의 타입을 지시한다. 필드 값이 0이면 정의되지 않은 "ANY" 타입을 지시하고, 1이면 BTP-A 타입 패킷을, 2이면 BTP-B 타입 패킷을, 3이면 IPv6의 IP 다이어그램을 각각 지시할 수 있다.
HT(4비트): 헤더 타입 필드는 지오네트워킹 타입을 지시한다. 지오네트워킹 타입은 비콘(Beacon), 지오유니캐스트(GeoUnicast), 지오애니캐스트(GeoAnycast), 지오브로드캐스트(GeoBroadcast), TSB(Topologically-Scoped Broadcast), LS(Location Service)을 포함한다.
HST(4비트): 헤더 서브 타입 필드는 헤더 타입과 함께 세부적인 타입을 지시한다. 실시예로서, HT 타입이 TSB로 설정되면 HST값이 '0'인 경우는 싱글 홉을 지시하고, '1'인 경우에는 멀티 홉을 지정할 수 있다.
TC(8비트): 트래픽 클래스 필드는 SCF(Store-Carry-Forward), 채널 오프로드(Channel Offload), TC ID를 포함할 수 있다. SCF 필드는 패킷을 전달할 이웃이 없는 경우 패킷 저장 여부를 지시한다. 채널 오프로드 필드는 멀티채널 오퍼레이션의 경우 다른 채널로 패킷이 전달될 수 있음을 지시한다. TC ID 필드는 퍼실리티 레이어에서 패킷 전달 시 할당되는 값으로, 피지컬 레이어에서 컨탠션(contention) 윈도우 값 설정에 사용될 수 있다.
플래그(8비트): 플래그 필드는 ITS 장치가 이동형(mobile)인지 고정형(stationary)인지를 지시하고, 실시예로서 마지막 1비트가 될 수 있다.
PL(8비트): 페이로드 길이 필드는 지오네트워킹 헤더에 후속하는 데이터 길이를 바이트 단위로 지시한다. 예를 들면, CAM을 운반(carry)하는 지오-네트워킹 패킷의 경우, PL 필드는 BTP 헤더와 CAM의 길이를 지시할 수 있다.
MHL(8비트): MHL(Maximum Hop Limit) 필드는 최대 호핑 수를 지시할 수 있다.
지오네트워킹 헤더는 상술한 베이직 헤더와 커먼 헤더 및 확장(extended) 헤더를 포함한다. 확장 헤더는 지오네트워킹 타입에 따라서 구성이 달라진다. 이하에서는 각 지오네트워킹 타입에 따른 헤더 구성을 설명한다.
본 명세서에서, 지오네트워킹을 수행하는 V2X 통신 장치를 라우터 또는 지오애드혹 라우터라고 지칭할 수 있다. 지오네트워킹 패킷을 전송하는 V2X 통신 장치를 소스 라우터 또는 샌더(sender)라고 지칭할 수 있다. 소스 라우터로부터 지오네트워킹 패킷을 수신하여 샌더로 릴레이(relay)/포워딩하는 V2X 통신 장치를 포워딩 라우터 또는 포워더(forwarder)라고 지칭할 수 있다. 그리고 지오네트워킹 패킷의 최종 목적지인 V2X 통신 장치 또는 최종 목적지 영역의 V2X 통신 장치를 목적지(destination) 또는 목적지 라우터라고 지칭할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GUC(Geographically-Scoped Unicast) 타입의 지오네트워킹 방법 및 그에 따른 GUC 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 4(a)는 GUC(Geographically-Scoped Unicast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 4(b)는 GUC 헤더 구성을 나타낸다.
GUC는 특정 소스 라우터에서 목적지 라우터까지 데이터를 전달하는 방법이다. 도 4(a)에서와 같이, 소스 라우터(S)는 멀티 홉을 경유하여 목적지 라우터(N8)까지 데이터를 GUC 타입으로 전송할 수 있다. 소스 라우터는 위치(location) 테이블에 목적지 라우터에 대한 정보를 갖고 있어야 한다. 목적지 라우터에 대한 정보가 없는 경우, 소스 라우터는 "LS 요청(request) 및 LS 응답(reply)" 과정을 사용하여 원하는 목적지를 찾을 수 있다.
도 4(b)에서, GUC 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 GUC를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드, DE PV(Destination Position Vector)필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
DE PV: 목적지의 위치를 나타내며, 숏(short) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 TSB(Topologically Scoped Broadcast) 타입 지오네트워킹 방법 및 그에 따른 TSB 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 5(a)는 TSB(Topologically Scoped Broadcast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 5(b)는 TSB 헤더 구성을 나타낸다.
TSB는 홉의 개수로 데이터가 전달되는 거리를 조절하는 브로드캐스트 방식이다. 위치에 기반한 정보는 사용되지 않는다. 홉의 개수만으로 데이터의 전달 여부가 결정되므로, 목적지의 위치 주소나 데이터가 전달되는 지역 정보는 사용되지 않는다. 소스 라우터(s)로부터 n홉 내의 모든 라우터로 데이터가 포워딩될 수 있다.
도 5(a)는 n-2인 TSB 방식의 데이터 전송을 나타낸다. 소스 라우터는 n=2로 설정하여 신호를 브로드캐스트하고, 소스 라우터의 전송 범위 내의 라우터들은 이 신호를 수신한다. N=2이므로, 1홉으로 데이터를 수신한 포워딩 라우터들(N1, N2, N3)은 수신 패킷을 다시(re)-브로드캐스트한다. N=2 이므로 다시-브로드캐스트된 신호를 수신한 라우터들은 수신 패킷을 다시-브로드캐스트하지 않는다. 이러한 TSB 전송 방법에서, 단일 홉(n=1)인 경우는 SHB(Single Hop Broadcast)로 지칭할 수 있다.
도 5(b)에서, TSB 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 TSB를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
TSB 헤더의 경우 홉수로 전송 회수를 제한하므로, 목적지 주소가 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 SHB(Single Hop Broadcast) 타입 지오네트워킹 방법 및 SHB 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 6(a)는 SHB(Single Hop Broadcast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 5(b)는 SHB 헤더 구성을 나타낸다.
SHB는 상술한 TSB에서 홉수가 1(n=1)인 경우에 해당한다. SHB 패킷은 소스 라우터 전송 범위 내의 라우터들에게만 전송된다. 가장 적은 레이턴시(Latency)로 데이터가 전송될 수 있으므로, SHB는 CAM과 같은 안전 메세지 전송에 사용될 수 있다. 도 6(a)에서와 같이 소스(S)의 1홉 범위 라우터들(N1, N2, N3)에게만 패킷이 전송된다.
도 6(b)에서, SHB 패킷 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 TSB를 지시하고, 확장 헤더는 SO PV(Source Position Vector) 필드를 포함한다. 포함된 필드에 대한 설명은 아래와 같다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
SHB 패킷의 경우 홉수로 전송 회수를 제한하므로, 목적지 주소가 생략될 수 있다. 멀티홉 전송되지 않으므로, 중복 검사를 위한 SN 필드도 생략될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 GBC(Geographically-Scope Broadcast)/GAC(Geographically-Scoped Anycast) 타입 지오네트워킹 방법 및 BC/GAC 패킷 헤더 구성을 나타낸다.
도 7(a)는 GBC(Geographically-Scope Broadcast)/GAC(Geographically-Scoped Anycast) 타입의 데이터 전달 방법을 나타내고, 도 4(b)는 GBC/GAC 헤더 구성을 나타낸다.
지오브로드캐스트(GeoBroadcast)/GBC는 특정 지역의 모든 라우터로 패킷을 브로트캐스트하는 전송 방식이고, 지오애니캐스트(GeoAnycast)/GAC는 특정 지역 내에서 처음 패킷을 수신하는 하나의 라우터에게만 패킷을 전송하는 전송 방식이다. GBC에서, 소스 라우터로부터 전달된 데이터가 특정 목적지(destination) 영역에 전달되면, 패킷은 정해진 영역 내에서 브로드캐스트된다. GAC에서, 특정 목적지 영역 내의 하나의 라우터로 패킷이 전달되면, 패킷은 더이상 전송되지 않는다.
도 7(b)에서, GBC/GAC 헤더는 베이직 헤더, 커먼 헤더 및 확장 헤더를 포함한다. 커먼 헤더의 HT 필드가 GBC 또는 GAC를 지시하고, 확장 헤더는 SN 필드, SO PV(Source Position Vector) 필드, 목적지 영역 정보를 포함한다. 목적지 영역 정보는 목적지 영역 중심의 위도(GeoAreaPosLatitude) 필드, 경도(GeoAreaPosLongitude) 필드 및 영역의 범위를 알려주기 위한 거리 필드들(Distance a, b) 및 각도(angle) 필드를 포함한다.
SN(Sequence Number): 시퀀스 넘버 필드는 패킷 중복성을 검사하기 위해 사용되는 값을 지시한다. 시퀀스 넘버 필드의 값은 소스에서 패킷을 전송할 때 1씩 증가된다. 수신 라우터에서는 시퀀스 넘버(또는, 시퀀스 넘버 및 TST 값)를 사용함으로써 패킷의 중복 수신 여부를 결정할 수 있다. SN은 멀티 홉 전송 시 사용되는 값이다.
SO PV: 소스의 위치를 나타내며, 롱(long) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
DE PV: 목적지의 위치를 나타내며, 숏(short) 포지션 벡터 포맷이 될 수 있다.
이하에서는, 멀티 채널 환경에서의 패킷 포워딩 방법에 대해 설명한다.
도 8은 각 채널에 대한 평균 스펙트럴 파워 덴시티(mean spectral power dencity)의 최대 제한(limit)을 나타낸다.
ETSI ITS는 V2X 통신을 위해 도 8과 같인 채널 구성을 가질 수 있다. 그리고 채널에 대한 최대 전송 파워가 도 8과 같이 정의될 수 있다. 도 8의 실시예에서, ITS-G5A(SCH1, SCH2, CCH) 채널은 안전 애플리케이션(safety application)을 위해 할당되고, ITS-G5B(SCH3, SCH4)는 비-안전 애플리케이션(non-safety application)을 위해 할당되고, ITD-G5D는 향후 도로 교통 어플리케이션(road traffic application)을 위해 할당될 수 있다. 각 대역/밴드 별 사용 가능한 최대 전송 파워가 다르고, 이에 따라 각 밴드에서 사용되는 신호는 커버리지가 다를 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 운용 방법을 나타낸다.
유럽의 경우, 하나의 트랜스시버를 사용하는 V2X 장치는 반드시 CCH만 튜닝하여 안전 정보를 수신할 수 있다. 멀티 채널은 멀티 트랜스시버를 사용하는 V2X 장치가 액세스할 수 있다. 멀티 트랜스시버는 듀얼 트랜스시버에 해당할 수 있다.
듀얼 트랜스시버를 사용하는 V2X 장치는 도 3과 같이 동작할 수 있다. 즉, V2X 장치의 제 1 트랜스시버(Transceiver 1)는 항상 CCH를 튜닝하고, 제 2 트랜스시버(Transceiver 2)는 채널 스위칭을 수행할 수 있다. 도 9에서와 같이, 제 2 트랜스시버는 SCH1, SCHx, SCH1, SCHy를 차례로 액세스할 수 있다. SCH1은 안전 관련 서비스를 전송하는 채널이다. V2X 장치는 제 2 트랜스시버를 사용하여 주기적으로 SCH1을 튜딩함으로써, CCH에서 전달되지 못한 안전 관련 정보를 송수신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 채널 운용 방법을 나타낸다.
미국의 경우, 멀티 채널 운용 방법은 도 10와 같이 4가지 방법을 포함한다.
멀티 채널 운용 방법은 (a) 연속 모드(continuous mode), (b) 교차 액세스 모드(alternating access mode), (c) 즉시 모드(immediate mode), 및 (d) 확장 액세스 모드(extended access mode)를 포함한다. (a) 연속 모드의 경우, V2X 장치는 CCH 또는 SCH를 연속하여 튜닝한다. (b) 교차 액세스 모드의 경우, V2X 장치는 CCH와 SCH를 교차로 일정시간 동안 반복하여 튜닝한다. (c) 즉시 모드의 경우, V2X 장치는 CCH에 튜닝하고 있다가 정해진 타임 슬롯과 무관하게 SCH로 튜닝할 수 있다. (d) 확장 액세스 모드의 경우, V2X 통신 장치는 CCH를 주기적으로 튜닝하지 않고, SCH를 연속하여 튜닝할 수 있다.
동기 인터벌(Synchronous interval)은 1 단위 초가 시작되는 시점에서 시작된다. 1초 내에는 정수 개의 동기 인터벌을 포함될 수 있다. 동기 인터벌은 복수의 타임 슬롯을 포함할 수 있다. 실시예로서, 동기 인터벌은 길이 50ms의 2개의 타임 슬롯들을 포함할 수도 있다.
실시예로서, 제 1 V2X 장치는 타임 슬롯 0 동안 CCH을 액세스하고, 타입 슬롯 2 동안 SCH를 액세스할 수 있다. 제 2 V2X 장치는 타임 슬롯 0 동안 SCH를 액세스하고, 타입 슬롯 1 동안 CCH를 액세스할 수 있다. 그 후, 제 2 V2X 장치는 타입 슬롯 0 동안 SCH를 액세스하고, 타입 슬롯 1 동안 다른 SCH를 액세스할 수도 있다.
V2X 통신 장치의 시작과 동시에 모든 애플리케이션들은 자신들이 사용할 수 있는 모든 서비스를 매니지먼트에 테이블 형태로 등록할 수 있다. 등록은 PSID를 사용하여 수행될 수 있다.
서비스를 제공하는 V2X 통신 장치는 자신이 제공할 서비스에 대한 WSA(WAVE Service Advertisement) 메세지를 방송할 수 있다. WSA 메세지는 서비스에 대한 설명, 해당 서비스에 대한 PSID, 및 전송에 사용할 서비스 채널 번호와 같은 정보를 포함할 수 있다.
V2X 통신 장치의 시작 시점에 매니지먼트에 등록된 PSID와 동일한 서비스에 대해 WSA 가 방송되는 경우, V2X 통신 장치는 해당 채널로 튜닝하고 관련 메세지/데이터를 수신할 수 있다.
이하의 명세서에서는, 도 9 또는 도 10과 같이 상술한 멀티 채널이 운용되는 상황에서, 주변의 노드가 독립적으로 다른 서비스 채널에 주기적으로 액세스하는 경우를 가정할 수도 있다.
이하의 명세서에서, 본 발명은 MCO(Multi Channel Operation) 환경에서 서비스 채널을 사용하여 지오네트워킹/GN 패킷을 전달하는 방법과 이를 위한 채널 선택 방법을 제안한다. 이를 위해 V2X 통신 장치는 SCH ID와 그에 해당하는 CBR을 CCH 또는 SCH1을 통해 공유할 수 있다. V2X 통신 장치는 SCH ID와 그에 해당하는 CBR을에 기초하여 포워딩을 수행하고 채널을 선택할 수 있다.
멀티 채널 환경에서, 소스/포워더 노드를 중심으로 임의의 서비스 채널을 사용하는 이웃 노드(neighbor node)가 존재한다. 각 노드는 CCH/SCH1에 항상 또는 주기적으로 액세스하여 안전 정보 및 기타 공통 정보를 교환할 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10에서 상술한 멀티채널 액게스 방식을 사용하여 CCH/SCH1 외의 다른 서비스 채널에 액세스하고, 해당 서비스 채널에서 통신할 수 있다. 도 8에서 설명한 바와 같이, 사용하는 채널마다 최대 전송 전력은 다를 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 환경에서 각 노드가 사용하는 서비스 채널 분포의 예를 나타낸다.
도 11에서, 소스 노드(S)의 CCH/SCH1에서의 커버리지는 SCH4에서의 커버리지보다 넓다. 도 8에서 설명한 바와 같이, V2X 통신 장치는 CCH/SCH1에서 더 큰 전력으로 신호를 송신할 수 있으므로, 통신 커버리지 반경 또한 CCH/SCH1에서 더 넓다.
소스 노드(S)는 항상 또는 주기적으로 CCH/SCH1에 접속하며 CCH/SCH1의 전송 전력은 다른 채널에 비해 큰 값을 갖는다. 따라서 CCH/SCH1의 커버리지가 가장 넓다. CCH/SCH1을 제외한 다른 서비스 채널의 커버리지는 CCH/SCH1의 커버리지보다 작거나 같은 것으로 예상된다..
실시예로서, CCH/SCH1 커버리지 내의 다른 노드들이 사용하는 서비스 채널 ID 및 서비스 채널의 CBR 정보는 CCH/SCH1에서 공유될 수 있다. 소스 노드는 CCH/SCH1의 커버리지에 해당하는 영역에 존재하는 노드들이 사용하고 있는 서비스 채널 ID 및 이에 대한 CBR을 알고 있으며, 다른 서비스 채널(예를 들면, SCH4)을 사용하여 통신할 수 있다.
ITS-G5는 IEEE 802.11 표준 기반의 액세스 기술을 사용한다. 따라서 TDMA(Time Division Multiplexing Access) 기반의 채널 점유가 가정될 수 있다. 임의 시간 구간 내에서 채널 통신에 참여하는 모든 스테이션들은 메세지 패킷 전송 구간을 각 스테이션이 측정하여 CL(Channel load)/채널부하를 계산한다. 채널 부하는 CBR(channel busy ration) 또는 로컬 CBR로 지시될 수 있다. 스테이션은 메세지 전송 시 발생하는 에너지 레벨을 측정하거나 패킷 프리앰블에 삽입된 시그널링을 분석하여 송신 패킷의 전송 시간 구간을 예측할 수 있다.
CBR 값/정보는 채널의 점유(busy) 구간 대 관찰 구간 비율로 정의되는 트래픽 로드 상태 정보이다. CBR 정보는 동일 네트워크 내의 차량들에 대한 채널 점유 상태를 판단하는데 사용될 수 있다. CBR(Channel Busy Ratio) 정보는 해당 채널이 사용중(busy)인 시간의 부분(fraction)을 나타내는 0이상 1이하의 시간-의존(time-dependent) 값을 나타낼 수 있다.
지오네트워킹 패킷 타입들 중 목적지까지 패킷을 전달하는 경우가 고려된다. 지오유니캐스트(GeoUnicast), LS 응답(LS_response), 지오브로드캐스트(GeoBroadcast)와 같은 지오네트워킹 전송을 멀티 채널 환경에서 수행하는 경우 패킷 전송 방법에 대해 이하에서 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 채널 환경에서 채널 스위칭을 통한 지오네트워킹 전송 방법을 나타낸다.
상술한 바와 같이 서비스 채널을 사용하여 패킷을 목적지로 전달하는 경우 서비스 채널의 커버리지가 CCH/SCH1의 커버리지 보다 작아 복수의 홉이 필요할 수 있다. 또한, CCH/SCH1의 커버리지 내에 목적지 방향의 노드는 존재하나, 동일한 채널을 사용하는 노드는 존재하지 않을 수도 있다. 또는, 사용중인 서비스 채널이 "바쁨(BUSY)" 상태여서 패킷 포워딩이 불가능할 수도 있다. 이 경우 다른 서비스 채널을 사용하여 패킷을 포워딩하면 패킷의 전송 확률을 높일 수 있다.
도 12는 다른 서비스 채널을 사용하여 소스 노드 S로부터 목적지 노드 D로 패킷을 전송하는 경우, 채널 스위칭이 사용되는 실시예를 나타낸다. 도 12에서, 소스 노드(S)는 액세스중인 SCH4 커버리지 내의 목적지 방향 노드 F1으로 패킷을 전달한다. 노드 F1은 동일 채널을 사용하는 포워더가 존재하지 않으므로 채널을 SCH3에서 SCH4로 스위칭한다. 노드 F1은 SCH4에서 커버리지 내이며 목적지 방향에 존재하는 노드 F2로 패킷을 전달한다. 이런 방식으로 채널이 스위칭되며 패킷이 목적지로 전달될 수 있다.
도 12와 같이 채널을 스위칭하며 지오네트워킹 전송을 수행하는 방법에 대해 이하에서 더 상세히 설명한다.
1. 채널 스위칭을 통한 지오네트워킹 제 1 전송 방법
제 1 전송 방법은 서비스 채널을 사용하여 목적지까지 패킷을 전달한는 방법으로서, 모든 가능한 서비스 채널에 대해 패킷이 방송될 수 있다. 예를 들면, 사용가능한 서비스 채널이 SCH3, SCH4, SCH5인 경우 V2X 통신 장치는 이 채널들에 접속하여 패킷을 포워딩할 수 있다. 이 방법으로 패킷을 포워딩하는 경우 모든 서비스 채널로 패킷이 전송되므로 목적지까지 패킷이 도달할 신뢰도(reliability)는 향상될 수 있다. 또한 목적지 노드가 어떤 채널을 사용하는지와 무관하게, 목적지 노드가 패킷을 전달받을 수 있다. 다만, 채널 선택 시마다 동기 인터벌(sync interval)에 해당하는 지연/레이턴시(latency)가 소모될 수도 있다. 채널을 선택하기 위한 동기 인터벌 동안 주변 노드들이 사용하는 서비스 채널 정보는 변경될 수도 있다.
V2X 통신 장치는 CCH/SCH1을 통해서 주변 노드가 사용하는 서비스 채널에 대해 CBR 스레스홀드가 일정 값 이하인 포워딩이 가능한 채널들을 선택할 수 있다.
V2X 통신 장치는 선택된 서비스 채널들을 차례로 튜닝하면서 패킷을 방송할 수 있다. 주변 노드가 사용하는 서비스 채널은 임의로 변화할 수 있으므로, V2X 통신 장치는 포워딩 가능성이 가장 높은 채널을 우선 선택하여 튜닝한 후 패킷을 포워딩할 수 있다.
포워딩 가능성의 판단 기준은 복수의 옵션이 사용될 수 있다. 일 실시예로서, 목적지 방향의 노드들이 가장 많이 사용하는 서비스 채널의 순서로 포워딩 채널 및/또는 포워딩 채널 순서가 선택될 수 있다. 또는, V2X 통신 장치가 목적지 방향의 노드들이 사용하는 소스/샌더 노드로부터의 평균 거리를 채널 별로 계산하고, 작은 평균 값을 갖는 순서대로 채널을 선택하여 패킷을 포워딩할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 포워딩을 위한 서비스 채널 접속 방법을 나타낸다.
도 13의 실시예에서 제 1 트랜스시버는 CCH를 튜닝하고 제 2 트랜스시버가 SCH에서 패킷을 포워딩할 수 있다. V2X 통신 장치는 SCH3, SCH4, SCH5의 순서로 서비스 채널을 이동하며 패킷을 포워딩할 수 있다.
상술한 제 1 방법으로 멀티 채널을 스위칭하고 CBF(Contention Based Forwarding) 방식으로 패킷을 전송하는 경우, 서비스 채널에서는 해당 채널의 커버리지 내의 통신 가능한 노드의 존재 여부를 확인하기 위한 LocT(Location Table)의 업데이트가 불필요할 수 있다. 로케이션 테이블은 CCH/SCH1으로 업데이트되고 있으므로, 업데이트되는 로케이션 테이블이 그대로 사용될 수 있다.
지오네트워킹 통신 환경에서 비콘 패킷 또는 CCH에서 주기적으로 전송되는 CAM에 의해 로케이션 테이블이 업데이트 될 수 있다. 또한, SHB(Single Hop Broadcast) 패킷의 헤더를 사용함으로써 로케이션 테이블이 업데이트될 수 있다. 따라서 상술한 방법으로 패킷을 포워딩하는 경우 서비스 채널에서 사용되는 SHB 헤더는 CCH/SCH1에서 사용되는 SBH 헤더와 다른 구성을 가질 수도 있다.
지오네트워킹 프로토콜 동작을 위해서, 각각의 애드혹 노드 즉 애드혹 라우터가 다른 애드혹 노드에 대한 정보를 갖고 있어야 한다. 주변 노드에 대한 정보는 SHB 또는 비콘 패킷을 통해 수신될 수 있다. 노드는 새로운 정보가 수신되면 LocT를 업데이트할 수 있다. SHB 또는 비콘 패킷의 전송 주기는 채널 상태에 따라서 바뀔 수 있다. 위치/로케이션 테이블은 LocT로 지칭할 수도 있다.
주변 노드에 대한 정보는 LocT에 저장되며, 저장되는 정보는 아래와 같은 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. LocT에 저장된 정보는 소프트-스테이트 상태로 설정된 수명(lifetime)이 만료되면 리스트에서 삭제될 수 있다.
GN_ADDR: ITS 스테이션의 지오-네트워크 주소
Type of ITS-S: ITS 스테이션의 타입으로, 예를 들면 차량인지 RSU 인지를 지시함.
Version: ITS 스테이션에 사용된 지오-네트워킹 버전
Position vector PV: 포지션 벡터 정보는 지리적(geographical) 포지션 정보, 속도 정보, 헤드 방향(Heading) 정보, 위치 정보 측정 시간을 알려주는 타임 스탬프 정보, 제공 위치의 정확도를 지시하는 PAI(Position accuracy indicator) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Flag LS_PENDING(LS_PENDING 플래그): 현재 LocT에 목적지에 대한 주소가 없어서 위치(location) 서비스 리퀘스트가 진행되는 경우 이를 지시하는 플래그
FLAG IS_NEIGHBOUR(IS_NEIGHBOUR 플래그): 통신 범위 내에 통신 가능한 지오애드혹 노드가 존재하는지를 지시하는 플래그
DPL: 소스 GN_ADDR에 대한 중복 패킷 리스트(Duplicate Packet List)
타입스탬프: 중복의 마지막임을 알리는 마지막 패킷의 타임 스탬프
PDR(Packet Data Rate): 지오애드혹 노드에서 유지해야하는 패킷
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 서비스 채널에서 사용되는 SHB 패킷의 헤더 구성을 나타낸다.
도 14의 경우, 도 6에서 설명한 CCH/SCH1에서 사용되는 SHB 패킷에 비해 전송 데이터양이 적도록 구성된 서비스 채널에서 사용되는 SHB 패킷의 헤더를 나타낸다. 도 6의 SHB 패킷에 비해, 확장(extended) 헤더에서 GN_ADDR 필드를 제외한 다른 필드들이 생략될 수 있다. 서비스 채널에서 사용되는 SHB 패킷의 헤더의 확장 헤더는 GN_ADDR 필드만 포함할 수도 있다. 도 14에서와 같이 서비스 채널의 비콘 역할을 하는 부분이 제거되어, 서비스 채널에서 사용되는 SHB 비콘 헤더 사이즈가 감소됨으로써, 채널 사용 측면에서 효율성이 향상될 수 있다.
2. 채널 스위칭을 통한 지오네트워킹 제 2 전송 방법
상술한 제 1 방법은 모든 채널을 사용하여 신뢰도있게(reliable) 패킷을 목적지로 전달할 수 있지만, 모든 채널에서 동일한 패킷이 중복 전송되므로 채널 사용 효율서은 떨어진다. 따라서 패킷을 포워딩할 서비스 채널을 선택하여 전송하는 지오네트워킹 제 2 전송 방법에 대해 설명한다.
소스 노드(S)와 목적지 노드(D) 사이에서 패킷이 전달될 서비스 채널이 결정될 수 있다. 서비스 채널은 협상(negotiation)을 통해 결정될 수도 있고, 기설정된 서비스 채널이 사용될 수도 있다. 예를 들면 커머셜 서비스를 위해서는 SCH5가 사용되는 것으로 V2X 통신 장치들이 인지할 수 있다. 협상이 수행되는 경우, 통신 채널 결정은 CBR 또는 서비스 채널을 사용하는 주변 노드들의 수에 기초하여 수행될 수 있다.
CBR 스레스홀드 값이 포워딩이 가능한 값인 서비스 채널들이 선택될 수 있다. 선택된 서비스 채널들 중에서 주변 노드들이 많이 사용하는 서비스 채널이 높은 우선순위(priority)를 갖는 것으로 협상이 수행될 수 있다. 주변 노드들이 많이 사용하는 채널일 수록 채널 스위칭 없이 목적지에 도달함으로써 레이턴시가 줄어들 가능성이 높기 때문이다. 협상은 공통 채널로 사용되는 CCH/SCH1을 사용하여 수행될 수 있다.
협상을 통해 패킷 포워딩에 사용될 서비스 채널이 결정된 경우, 소스 노드와 목적지 노드는 결정된 채널을 튜닝하고 있어야 한다. 전달되는 멀티-홉 패킷은 결정된 서비스 채널 정보를 포함해야 한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 지오유니캐스트 패킷 헤더를 나타낸다.
도 15에서, 멀티-홉 패킷은 협상에서 결정된 서비스 채널 넘버를 나타내는 SCH_ID 필드/정보를 포함한다. 지오유니캐스트 패킷 헤더는 확장 헤더를 포함하고, 확장 헤더는 패킷이 포워딩되는 서비스 채널을 식별하는 서비스 채널 ID 정보를 포함한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 비-안전 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법을 나타낸다.
소스 노드와 목적지 노드간 채널 협상이 수행될 수 있다(S16010). 실시예로서, 멀티채널을 사용하는 노드는 자신이 사용하는 서비스 채널에 대해 일정 시간 주기로 비콘을 전송할 수 있다.
노드는 협상된 채널로 튜닝할 수 있다(S16020).
노드는 로케이션 테이블을 업데이트할 수 있다(S16030). 노드는 협상된 서비스 채널에서 수신되는 비콘 패킷에 포함된 정보를 사용함으로써 해당 채널에 대한 로케이션 테이블을 업데이트할 수 있다. 노드는 협상을 통해 정해진 채널을 일정 시간 동안 튜닝하여 해당 채널에 대한 로케이션 테이블/LocT를 업데이트할 수 있다. 로케이션 테이블은 해당 채널을 사용하는 적어도 하나의 주변 노드에 대한 위치 정보, 속도 정보, 방향 정보와 같은 정보를 포함할 수 있다.
노드는 로케이션 테이블로부터 서비스 채널을 통해 패킷을 포워딩할 적절한 포워딩 노드의 존재 여부를 확인할 수 있다(S16040).
로케이션 테이블이 업데이트되고, 로케이션 테이블에 목적지 방향으로 패킷을 포워딩할 수 있는 노드가 존재하면, 해당 노드로 패킷이 포워딩된다(S16050).
로케이션 테이블이 업데이트되고, 로케이션 테이블에 목적지 방향으로 패킷을 포워딩할 수 있는 노드가 존재하지 않으면, 노드는 채널을 스위칭할 수 있다(S16060). 노드는 스위칭된 채널로 튜닝하고(S16070), 스위칭된 채널의 로케이션 테이블을 업데이트(S16030)한 후, 전술한 동작을 다시 수행할 수 있다.
협상을 통해 정해진 채널로 튜닝한 후 일정 시간 동안 해당 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블이 업데이트 되지 않는 경우, 노드는 채널을 스위칭할 수 있다. 스위칭되는 채널은 이하의 설명과 같이 선택될 수 있다.
가용한 서비스 채널 중에서 커버리지가 가장 큰 채널 즉 Tx 전력을 가장 크게 사용할 수 있는 채널이 선택될 수 있다. 선택된 채널은 일정시간 동안 튜닝될 수 있다. 실시예로서, 가용 채널은 총 7개의 채널 중 안전 관련 채널 3개와 현재 사용이 적합하지 않은 것으로 결정된 채널을 제외한 3개의 채널 중 하나의 채널이 선택될 수 있다. CBR 값이 일정 스레스홀드 값 이하인 채널들이 가용 채널들로 판단될 수 있다. 도 8의 최대 송신 전력 분포를 참고하면, 안전 채널(CCH, SCH1, SCH2)을 제외하면 SCH3 채널이 가장 높은 전력으로 전송 가능한 채널이 될 수 있다. 노드는 선택한 채널로 튜닝한 후, 로케이션 테이블을 업데이트하고, 목적지 방향으로 패킷을 전달할 수 있는 노드가 존재하면, 패킷을 포워딩할 수 있다.
선택할 수 있는 서비스 채널들의 커버리지가 모두 동일한 경우(예를 들면, 도 1에서 SCH4, SCH5, SCH6), 소스/샌더 간의 목적지 직선 거리에서 소스/샌더에 가장 가까운 노드가 사용하는 채널이 선택될 수 있다. 소스/샌더에 가장 가까운 노드가 사용하는 채널은 CCH/SCH1을 통해 업데이트되는 로케이션 테이블을 사용하여 결정될 수 있다. 노드는 선택한 채널로 튜닝하고, 일정 시간 비콘을 수신한 후, 포워딩에 적합한 노드가 존재하는 경우 해당 노드로 패킷을 포워딩한다. 튜닝 후 일정 시간 후에도 비콘 패킷을 수신할 수 없는 경우, 나머지 다른 후보 채널로 튜닝은 불필요할 수도 있다. 커버리지가 동일한 후보 채널들이므로 다른 후보 채널도 통신이 불가능한 거리에 있는 것으로 판단될 수 있다. 이 경우, 노드는 패킷을 일정 시간 저장한 후 다시 포워딩 채널을 검색하거나, 전달이 불가능한 것으로 판단하고 패킷을 폐기할 수도 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 커버리지가 동일한 서비스 채널 중에서 포워딩을 위한 채널을 선택하는 방법을 나타낸다.
실시예로서, 멀티 채널 환경에서 안전 채널을 제외한 서비스 채널들의 최대 전송 전력은 SCH3이 가장 높고, SCH4, SCH5, SCH6은 동일할 수 있다. 도 17은 후보 채널의 전송 전력이 모두 동일한 경우, 소스와 목적지 사이의 노드 들 중 소스 또는 샌더로부터 가장 가까운 노드가 사용하는 서비스 채널을 선택하는 방법을 나타낸다.
채널 선택은 CCH/SCH1에서 파악된 노드의 위치에 기초하여 수행될 수 있다. 후보 채널의 전송 파워가 모두 동일한 경우, 이에 해당하는 전력 값은 -10dBm이 될 수 있다. 이 경우 전송 전력이 작고 커버리지도 작으므로, 소스/샌더로부터 목적지 방향으로 가장 가까운 노드가 사용하는 서비스 채널이 선택될 수 있다. 소스 노드는 목적지 방향으로 가장 가까운 노드가 사용하는 채널로 튜닝하고, 비콘 패킷을 수신할 수 있다. 소스 노드는 비콘 패킷에 기초하여 로케이션 테이블을 구성할 수 있다. 소스 노드는 로케이션 테이블로부터 목적지 방향과 가장 가까운 노드를 선택하여 패킷을 포워딩할 수 있다.
목적지 근처에 도달한 패킷의 전달을 위해 채널이 선택되어야 하는 경우, 패킷에 기입된 "SCH_ID" 정보가 지시하는 채널이 선택될 수 있다. 노드는 일정 시간 비콘 패킷을 수신하고, 로케이션 테이블을 확인할 수 있다. 노드는 목적지 방향으로 포워딩 가능한 노드가 존재하는 경우, 해당 노드로 패킷을 전달할 수 있다. 또한, 노드가 패킷의 목적지의 GN/ADDR에 해당하는 비콘 패킷을 수신하는 경우, 해당 노드가 목적지가 되므로, 해당 노드에 대한 패킷 전달을 완료할 수 있다.
상술한 방식으로 멀티 채널 환경에서 포워딩 채널을 선택하여 그리디 포워딩 방식으로 패킷을 전달하는 경우, 제 1 전송 방법에 비해 레이턴시는 증가될 수 있으나 채널 이용 효율은 향상될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 18에서, V2X 통신 장치(18000)는 통신 유닛(18010), 프로세서(18020) 및 메모리(18030)을 포함할 수 있다.
통신 유닛(18010)은 프로세서(18020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(18010)은 프로세서(18020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송하거나, 수신 신호를 다운컨버팅할 수 있다. 통신 유닛(18010)은 피지컬 레이어 또는 액세스 레이어 중 적어도 하나의 동작을 구현할 수 있다.
통신 유닛(18010)은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 RF 유닛을 포함할 수도 있다. 실시예로서, 통신 유닛(18010)은, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 또는 DSRC(Dedicated short-range communication)/WAVE(Wireless Access for Vehicle Environment) 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 등에 기초하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(18010)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(18020)는 통신 유닛(18010)과 연결되어 ITS 시스템 또는 DSRC/WAVE 시스템에 따른 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(18020)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(18000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(18030)에 저장되고, 프로세서(18020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(18030)는 프로세서(18020)와 연결되어, 프로세서(18020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(18030)는 프로세서(18020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(18020)의 외부에 설치되어 프로세서(18020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
실시예로서, 상술한 IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 또는 DSRC(Dedicated short-range communication)/WAVE(Wireless Access for Vehicle Environment) 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, 이 상술한 미디엄에 해당할 수 있다. 통신 유닛(18010)은 각 미디엄을 구현하는 적어도 하나의 트랜스시버를 포함할 수도 있다. 그리고 복수의 트랜스시버 중 하나의 트랜스시버는 사용/지원하는 미디엄에 기초하여 채널에 액세스할 수 있다.
V2X 통신 장치(18000)의 프로세서(18020)는 본 발명에서 설명한 패킷 포워딩 동작을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치(18000)의 패킷 포워딩 동작에 대해서는 이하에서 설명한다. 본 명세서에서 V2X 통신 장치는 노드, 라우터, 포워더 등으로 지칭된다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 패킷 포워딩 방법을 나타낸다.
V2X 통신 장치는 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위해 서비스 채널에 액세스할 수 있다(S19020). V2X 통신 장치가 소스/샌더 노드인 경우, 지오네트워킹 패킷은 수신된 패킷이 아니라 V2X 통신 장치가 생성한 패킷이 될 수 있다. V2X 통신 장치가 멀티-홉 전송의 포워더인 경우, 지오네트워킹 패킷은 수신 패킷이 될 수 있다.
V2X 통신 장치는 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택할 수 있다(S19020). V2X 통신 장치는 접속한 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택할 수 있다. 로케이션 정보는 상술한 로케이션 테이블에 해당하며, 로케이션 정보는 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치/이웃 노드에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 로케이션 테이블에 기초한 포워더 선택은 상술한 실시예들 중 적어도 하나가 따로 또는 조합되어 적용될 수 있다. 로케이션 정보는 서비스 채널에 접속하여 새로 구성되거나, 업데이트될 수 있다.
V2X 장치는 지오네트워킹 패킷을 포워딩할 수 있다(S19030). V2X 통신 장치는 선택된 서비스 채널의, 선택된 포워더로 지오네트워킹 패킷을 포워딩/전송할 수 있다. 포워더는 이웃 V2X 통신 장치/노드 중에서 상술한 실시예에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 포워더가 복수인 경우 상기 포워딩은 방송에 해당할 수도 있다.
상술한 실시예에서와 같이, 서비스 채널은 목적지 방향의 노드들이 가장 많이 하는 서비스 채널의 순서 또는 목적지 방향 노드들의 소스 노드 또는 샌더 노드로부터의 거리에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 상술한 실시예에서와 같이, 서비스 채널은 상기 지오네트워킹 패킷을 생성하는 소스 노드 및 상기 지오네트워킹 패킷의 목적지 노드 간의 협상에 의해 결정될 수도 있다. 본 발명의 명세서에서 소스 노드와 샌더 노드는 동일 노드/V2X 장치를 지칭할 수 있다. 또는, 상술한 실시예에서와 같이, 서비스 채널은 적어도 하나의 서비스 채널의 가용 전송 전력, 적어도 하나의 서비스 채널에서의 전송 커버리지, 또는 적어도 하나의 서비스 채널의 CBR(Channel Busy Ratio) 중 적어도 하나에 기초하여 선택될 수 있다.
상술한 실시예에서와 같이, 포워딩 서비스 채널이 스위칭될 수 있다. 즉, 로케이션 테이블로부터 지오네트워킹 패킷을 전송할 포워더가 선택되지 않거나, 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블이 구성되지 않는 경우, V2X 통신 장치는 다른 서비스 채널로 액세스하는 단계; 및 상기 다른 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블에 기초하여 상기 다른 서비스 채널에 접속한 포워더를 결정하는 단계를 더 수행할 수도 있다.
또한, 상술한 실시예와 같이, 지오네트워킹 패킷은, 서비스 채널을 식별하는 서비스 채널 식별자 정보를 포함할 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. 멀티 채널을 사용한 패킷 포워딩 방법에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위한 서비스 채널로 액세스하는 단계;
    상기 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택하는 단계; 및
    상기 포워더에게 상기 지오네트워킹 패킷을 포워딩하는 단계를 포함하고,
    상기 로케이션 정보는 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 패킷 포워딩 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 목적지 방향의 노드들이 가장 많이 하는 서비스 채널의 순서 또는 목적지 방향 노드들의 소스 노드 또는 샌더 노드로부터의 거리에 기초하여 결정되는, 패킷 포워딩 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 상기 서비스 채널을 식별하는 서비스 채널 식별자 정보를 포함하는, 패킷 포워딩 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 상기 지오네트워킹 패킷을 생성하는 소스 노드 및 상기 지오네트워킹 패킷의 목적지 노드 간의 협상에 의해 결정되는, 패킷 포워딩 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 적어도 하나의 서비스 채널의 가용 전송 전력, 상기 적어도 하나의 서비스 채널에서의 전송 커버리지, 또는 상기 적어도 하나의 서비스 채널의 CBR(Channel Busy Ratio) 중 적어도 하나에 기초하여 선택되는, 패킷 포워딩 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로케이션 정보부터 상기 지오네트워킹 패킷을 전송할 포워더가 선택되지 않거나, 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블이 구성되지 않는 경우,
    다른 서비스 채널로 액세스하는 단계; 및
    상기 다른 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 다른 서비스 채널에 접속한 포워더를 결정하는 단계를 더 포함하는, 패킷 포워딩 방법.
  7. V2X 통신 장치에 있어서,
    데이터를 저장하는 메모리;
    무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및
    상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 지오네트워킹 패킷의 포워딩을 위한 서비스 채널로 액세스하고;
    상기 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 서비스 채널에 접속한 포워더를 선택하고, 및
    상기 포워더에게 상기 지오네트워킹 패킷을 포워딩하며,
    상기 로케이션 정보는 적어도 하나의 이웃 V2X 통신 장치에 대한 지오네트워크 어드레스 정보, 링크 레이어 어드레스 정보, 타입 정보 및 포지션 벡터 정보 중 적어도 하나를 포함하는, V2X 통신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 목적지 방향의 노드들이 가장 많이 하는 서비스 채널의 순서 또는 목적지 방향 노드들의 소스 노드 또는 샌더 노드로부터의 거리에 기초하여 결정되는, V2X 통신 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 지오네트워킹 패킷은 상기 서비스 채널을 식별하는 서비스 채널 식별자 정보를 포함하는, V2X 통신 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 상기 지오네트워킹 패킷을 생성하는 소스 노드 및 상기 지오네트워킹 패킷의 목적지 노드 간의 협상에 의해 결정되는, V2X 통신 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 서비스 채널은 적어도 하나의 서비스 채널의 가용 전송 전력, 상기 적어도 하나의 서비스 채널에서의 전송 커버리지, 또는 상기 적어도 하나의 서비스 채널의 CBR(Channel Busy Ratio) 중 적어도 하나에 기초하여 선택되는, V2X 통신 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 로케이션 정보부터 상기 지오네트워킹 패킷을 전송할 포워더가 선택되지 않거나, 상기 서비스 채널에 대한 로케이션 테이블이 구성되지 않는 경우, 상기 프로세서는,
    다른 서비스 채널로 액세스하고, 상기 다른 서비스 채널에 대한 로케이션 정보에 기초하여 상기 다른 서비스 채널에 접속한 포워더를 결정하는, V2X 통신 장치.
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