WO2020101155A1 - Method for supporting vehicle mobility in vlc network - Google Patents

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WO2020101155A1
WO2020101155A1 PCT/KR2019/010803 KR2019010803W WO2020101155A1 WO 2020101155 A1 WO2020101155 A1 WO 2020101155A1 KR 2019010803 W KR2019010803 W KR 2019010803W WO 2020101155 A1 WO2020101155 A1 WO 2020101155A1
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김상옥
김병오
윤상호
노승완
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㈜유양디앤유
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Abstract

A method for supporting vehicle mobility in a VLC network is disclosed. According to some of the proposed techniques, prior to an occurrence of a handover process, a handover pre-notification is provided to a target cell for a vehicle to move shortly thereafter from a current serving cell to the target cell. The pre-notification allows the target cell to prepare for an upcoming handover, including reserving resources for the handover, prior to the occurrence of the handover process. According to some other proposed techniques, as a vehicle travels, while street lights located in front of a serving cell in the driving direction of the vehicle are added to a current serving cell, some serving street lights located at the rear end of the serving cell are removed from the current serving cell. That is, as the vehicle travels, the serving cell is reconfigured.

Description

VLC 네트워크에서의 차량의 이동성을 지원하기 위한 방법Method for supporting vehicle mobility in VLC network
본 발명은 주로 차량과 여러 LED 가로등 사이의 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)에 관한 것이다.The present invention mainly relates to Visible Light Communication (VLC) between a vehicle and several LED street lights.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present invention and does not constitute a prior art.
가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)는 가시광 스펙트럼의 빛을 매체로 사용하여 대기 중으로 광 신호를 직접 전송하는 통신 방식이다. VLC 통신은 넓은 스펙트럼, 높은 전송 속도 및 작은 간섭을 특징으로 하며, 트래픽 집약적인 서비스 흐름의 전송에 사용될 수 있다. 아웃도어 VLC(outdoor VLC)는 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation System: ITS)에서 주로 논의된다. ITS에는 LED 가로등, 교통 신호등, 자동차 LED 조명과 같은 많은 LED 디바이스가 존재하므로, 적은 비용으로 VLC 시스템을 구축할 수 있다는 이점이 있다. Visible Light Communication (VLC) is a communication method that directly transmits an optical signal to the atmosphere using light in the visible spectrum as a medium. VLC communication is characterized by wide spectrum, high transmission rate and small interference, and can be used for transmission of traffic-intensive service flows. Outdoor VLC (Outdoor VLC) is mainly discussed in the Intelligent Transportation System (ITS). ITS has many LED devices, such as LED street lights, traffic lights, and automotive LED lights, which has the advantage of being able to build a VLC system at a low cost.
본 발명은 주로 도로상에 주행하고 있는 차량과 여러 가로등 사이의 가시광 통신에 관한 것이다. 이러한 시나리오에서, 가로등의 조명 커버리지는, 셀룰러 통신 시스템에서 전형적으로 셀(cell)로 지칭되는, 무선 커버리지로 볼 수 있다. 차량이 인접한 셀들 사이를 가로 지르면, 다수의 핸드오버가 있을 수 있다. 가로등의 조명 커버리지는 셀룰러 네트워크의 셀에 비해 매우 작기 때문에, 주행하는 차량이 하나의 셀에 머무르는 시간은 매우 짧을 것이다. 다수의 셀들 사이에서 차량에 대한 VLC 링크를 빈번히 스위칭하면 심각한 시그널링 오버 헤드, 지연, 데이터 중단 및/또는 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 저하가 발생할 수 있다.The present invention mainly relates to visible light communication between a vehicle driving on a road and various street lights. In such a scenario, the lighting coverage of a street light can be viewed as wireless coverage, typically referred to as a cell in a cellular communication system. When a vehicle crosses between adjacent cells, there may be multiple handovers. Since the lighting coverage of the street light is very small compared to that of the cellular network, the time that the driving vehicle stays in one cell will be very short. Frequent switching of a VLC link to a vehicle between multiple cells can cause severe signaling overhead, delay, data disruption and / or degradation of quality of service (QoS).
핸드오버 절차는 전형적으로 각각의 모바일 디바이스가 서빙 기지국과 이웃 기지국들에 의해 송신된 신호들의 수신된 신호 세기를 모니터링하는 것에 기초한다. 핸드오버는 일반적으로 두 가지 주요 조건이 충족되는 경우에 개시된다: 첫째, 현재 서빙 기지국의 수신 신호 세기가 이웃 기지국의 수신 신호 세기보다 작고, 둘째, 두 기지국 간의 수신 신호 강도의 차이가 특정 시간주기 동안 일정한 임계 값보다 크다.The handover procedure is typically based on each mobile device monitoring the received signal strength of signals transmitted by the serving base station and neighboring base stations. Handover is generally initiated when two main conditions are met: first, the received signal strength of the current serving base station is less than the received signal strength of the neighboring base station, and second, the difference in received signal strength between the two base stations is a specific time period. While it is greater than a certain threshold.
이러한 핸드오버 절차는 많은 셀룰러 통신 상황에서 상당히 잘 작동하지만, 예를 들어 고속으로 이동하고 있는 차량과 작은 조명 커버리지를 가지는 가로등 간의 VLC 통신 상황에는 잘 적용되지 않는다. 즉, 핸드오버 요청이 생성되어 새로운 VLC 기지국과의 핸드오버 연결이 적절하게 설정되기 전에, 서빙 VLC 기지국과의 원래의 접속이 손실/드랍될 수 있다. 더욱이, 전형적인 실내 시나리오에서, 인접한 조명들은 전체 실내 공간을 조명하도록 일반적으로 조명 커버리지들이 서로 부분적으로 오버랩 됨에 반해, 도로상에 설치된 가로등들은 대개 그렇지 않다.This handover procedure works fairly well in many cellular communication situations, but it does not work well in VLC communication situations, for example, between a vehicle moving at high speed and a street light with small lighting coverage. That is, the original connection with the serving VLC base station may be lost / dropped before a handover request is generated and the handover connection with the new VLC base station is properly established. Moreover, in typical indoor scenarios, street lights installed on roads are usually not, while the lighting coverages are generally partially overlapping each other to illuminate the entire interior space.
본 개시는 차량과의 사이에 VLC 통신을 수행하는 도로상의 가로등들을 포함하는 VLC 네트워크에서, 차량의 이동성을 지원하는 여러 기법들을 제공하고자 한다.The present disclosure is intended to provide various techniques for supporting mobility of a vehicle in a VLC network including street lights on a road that perform VLC communication with a vehicle.
제안된 일부 기법에 따르면, 핸드오버 프로세스가 발생하기에 앞서, 현재의 서빙 셀로부터 곧 타겟 셀로 이동할 차량에 대한 사전 핸드오버 통지가 타겟 셀에 제공된다. 사전 통지는 핸드오버 프로세스가 발생하기에 앞서, 타겟 셀로 하여금 핸드오버를 위한 자원을 예약하는 것을 포함하여 다가올 핸드오버를 준비하게 한다. 사전 핸드오버 통지는, 이동하는 차량의 경로가 알려지거나 예측될 수 있고 그에 따라 타겟 셀이 알려지거나 사전에 예측될 수 있기 때문에, 가능하다. 자원의 예약을 통해, 핸드오버 프로세스로 그러지 않은 경우보다 빠르게 완료될 수 있다. 이러한 방식으로, 고속으로 이동하는 차량에 대해, 성공적인 핸드오버의 가능성이 증가된다.According to some proposed techniques, prior to the handover process taking place, the target cell is provided with a prior handover notification for the vehicle to move from the current serving cell to the target cell soon. Prior notification allows the target cell to prepare for an upcoming handover, including reserving resources for handover, before the handover process occurs. Advance handover notification is possible because the path of the moving vehicle can be known or predicted and the target cell can be known or predicted accordingly. Through the reservation of resources, the handover process can be completed faster than otherwise. In this way, for vehicles moving at high speed, the probability of successful handover is increased.
제안된 다른 일부 기법에 따르면, VLC 네트워크의 조정 노드는, 차량의 현재 위치와 차량의 속도를 기초로, 해당 차량에 서빙하는 가로등 그룹이 해당 차량을 추종하도록 제어한다. 즉, 차량이 주행함에 따라, 차량의 주행 방향으로 서빙 셀의 전방에 위치한 가로등들을 현재의 서빙 셀에 추가되는 동시에, 서빙 셀 내의 후단에 위치한 일부 서빙 가로등은 현재의 서빙 셀에서 제거된다. 이러한 기법에 따르면, 차량이 도로상에서 주행함에 따라, 해당 차량을 위한 서빙 셀이 재구성되며, 그 결과 기존의 핸드오버 절차의 필요성이 제거된다.According to some other proposed techniques, the coordination node of the VLC network controls a group of streetlights serving the vehicle to follow the vehicle based on the vehicle's current location and the vehicle's speed. That is, as the vehicle travels, street lights located in front of the serving cell in the driving direction of the vehicle are added to the current serving cell, and some serving street lights located at the rear end in the serving cell are removed from the current serving cell. According to this technique, as the vehicle travels on the road, the serving cell for the vehicle is reconstructed, thereby eliminating the need for an existing handover procedure.
본 개시의 일 측면에 의하면, 차량의 이동성을 지원하는 방법은, VLC 연결의 핸드오버 개시가 일어나기 전에, 서빙 셀의 기지국이 서빙 셀에 인접한 셀인 타겟 셀의 기지국에 사전 핸드오버 통지를 전송하는 단계; 및 상기 사전 핸드오버 통지에 응답하여, 상기 타겟 셀의 기지국이 상기 VLC 연결의 핸드오버를 지원하기 위한 자원을 예약하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 서빙 셀의 기지국에 의해 제어되는 복수의 가로등이 상기 서빙 셀을 형성하고, 상기 타겟 셀의 기지국에 의해 제어되는 복수의 가로등이 상기 타겟 셀을 형성한다. 상기 방법은, 상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계; 및 상기 서빙 셀의 기지국과 상기 타겟 셀의 기지국 간에 상기 핸드오버를 실행하는 단계를 더 포함한다. According to an aspect of the present disclosure, a method for supporting mobility of a vehicle includes: before a handover initiation of a VLC connection occurs, a base station of a serving cell transmits a pre-handover notification to a base station of a target cell that is a cell adjacent to the serving cell. ; And in response to the advance handover notification, the base station of the target cell reserves a resource for supporting handover of the VLC connection. Here, a plurality of street lights controlled by a base station of the serving cell form the serving cell, and a plurality of street lights controlled by a base station of the target cell form the target cell. The method includes: determining, by the base station of the serving cell, to handover the vehicle to the base station of the target cell; And performing the handover between the base station of the serving cell and the base station of the target cell.
상기 방법의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the method may further include one or more of the following features.
일부 실시예에서, 상기 사전 핸드오버 통지는 상기 차량의 통신 모듈을 식별하는 정보를 포함한다. In some embodiments, the advance handover notification includes information identifying the communication module of the vehicle.
일부 실시예에서, 상기 방법은, 상기 사전 핸드오버 통지에 응답하여, 상기 타겟 셀의 기지국이 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 응답 메시지를 서빙 셀의 기지국에 전송하는 단계를 더 포함한다. In some embodiments, the method further includes, in response to the advance handover notification, transmitting a response message including information necessary for the base station of the target cell to access the target cell to the base station of the serving cell. .
일부 실시예에서, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는, 상기 서빙 셀을 형성하는 일련의 가로등 중에서 마지막 가로등의 조명 커버리지 내에 상기 차량이 위치하는 상황에서 수행된다. In some embodiments, the step of deciding to handover the vehicle to the base station of the target cell is performed in a situation where the vehicle is located in the lighting coverage of the last street lamp among a series of street lights forming the serving cell.
일부 실시예에서, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는, 상기 서빙 셀 내의 마지막 가로등이 차량으로부터 데이터 패킷의 수신을 알리는 ACK 메시지를 수신한 시점을 기준으로, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the step of deciding to handover the vehicle to the base station of the target cell is based on the time when the last street light in the serving cell receives an ACK message informing the reception of a data packet from the vehicle. And determining to handover to the base station of the target cell.
일부 실시예에서, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는, 상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 시점을 기준으로, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계를 포함한다.In some embodiments, determining to handover the vehicle to the base station of the target cell comprises: receiving, by the base station of the serving cell, a handover request message from the vehicle; And determining to handover the vehicle to the base station of the target cell based on the time point when the handover request message is received.
일부 실시예에서, 상기 핸드오버를 실행하는 단계는, 상기 서빙 셀의 기지국이 핸드오버 요청 메시지를 상기 타겟 셀의 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량으로 상기 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 핸드오버 지시 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the step of performing the handover may include: a base station of the serving cell transmitting a handover request message to the base station of the target cell; And transmitting a handover indication message including information necessary for the base station of the serving cell to access the target cell with the vehicle.
일부 실시예에서, 상기 서빙 셀의 커버리지 영역 내에 2 이상의 차량이 위치하는 경우에, 상기 서빙 셀의 기지국은, 다중 액세스 기법을 사용하여, 각 차량에 VLC 서비스를 제공한다.In some embodiments, when two or more vehicles are located in the coverage area of the serving cell, the base station of the serving cell provides a VLC service to each vehicle using a multiple access technique.
본 개시의 다른 측면에 의하면, 차량의 이동성을 지원하는 방법은, 차량에 서빙하는 가로등 그룹 내에서 상기 차량의 현재 위치와 속도를 결정하는 단계; 상기 차량의 위치와 속도에 기초하여, 상기 차량의 예측된 미래의 위치를 결정하는 단계; 상기 가로등 그룹이 상기 차량의 예측된 미래의 위치를 커버하는 서빙 영역을 가질 수 있도록, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계; 및 상기 변경된 가로등 그룹에 관련된 기지국들에게 변경된 가로등 그룹에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 가로등 그룹에 속하는 복수의 가로등들은 서로 동일한 데이터 패킷을 가진 VLC 신호를 송신한다. According to another aspect of the present disclosure, a method of supporting mobility of a vehicle includes determining a current position and speed of the vehicle within a group of street lights serving the vehicle; Determining a predicted future location of the vehicle based on the location and speed of the vehicle; Changing a part of the street lights constituting the street light group so that the street light group may have a serving area covering the predicted future location of the vehicle; And providing information regarding the changed streetlight group to base stations related to the changed streetlight group. Here, a plurality of street lights belonging to the street light group transmits VLC signals having the same data packet to each other.
상기 방법의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the method may further include one or more of the following features.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는, 상기 가로등 그룹의 전방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 상기 가로등 그룹에 추가하는 한편, 상기 가로등 그룹 내에서 후방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 상기 가로등 그룹에서 제거하는 단계를 포함한다. In some embodiments, the step of changing a part of the street lights constituting the street light group includes adding at least one street light located in front of the street light group to the street light group, and at least one located at a rear side in the street light group. And removing the street light from the street light group.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는, 상기 도로의 교통 트래픽 상황에 대응하여, 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 적응적으로 변경하는 단계를 포함한다.In some embodiments, the step of changing a part of the street lights constituting the street light group includes adaptively changing the number of street lights belonging to the street light group in response to a traffic traffic condition of the road.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는, 시간대별 혹은 요일별로 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경하는 단계를 포함한다. In some embodiments, the step of changing a part of the street lights constituting the street light group includes changing the number of street lights belonging to the street light group by time zone or day of the week.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는, 상기 차량의 속도에 대응하여, 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the step of changing a part of the street lights constituting the group of street lights further includes changing the number of street lights belonging to the group of street lights in response to the speed of the vehicle.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹에 포함된 가로등의 수는, 하나의 기지국에 의해 제어되는 가로등의 수의 단위로 변경된다.In some embodiments, the number of street lights included in the street light group is changed in units of the number of street lights controlled by one base station.
일부 실시예에서, 상기 차량의 현재 위치와 속도는, 상기 가로등 그룹에 속하는 각 가로등들이 상기 차량으로부터 데이터 패킷의 수신을 알리는 ACK 메시지를 수신한 시점들에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.In some embodiments, the current position and speed of the vehicle is determined based at least in part on the time points when each street light belonging to the street light group receives an ACK message indicating the reception of a data packet from the vehicle.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 차량으로부터 상기 차량의 현재 위치 또는 속도에 관한 리포트를 수신하는 단계를 더 포함한다.In some embodiments, the method further includes receiving a report regarding the current location or speed of the vehicle from the vehicle.
일부 실시예에서, 상기 가로등 그룹의 커버리지 영역 내에 2 이상의 차량이 위치하는 경우에, 상기 상기 가로등 그룹은, 다중 액세스 기법을 사용하여, 각 차량에 VLC 서비스를 제공한다.In some embodiments, when two or more vehicles are located in the coverage area of the streetlight group, the streetlight group provides a VLC service to each vehicle using multiple access techniques.
도 1은 차량과 여러 LED 가로등 사이에 가시광 통신이 이루어지는 예시적인 V2I 시나리오를 도식화한 도면이다.1 is a diagram illustrating an exemplary V2I scenario in which visible light communication is performed between a vehicle and various LED street lights.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, VLC 링크의 사전 핸드오버 준비 기법을 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating a pre-handover preparation technique of a VLC link according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조기 핸드오버를 위한 방법을 도시한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for early handover according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 서빙 가로등 그룹이 차량을 추종하는 기법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a technique for a serving street light group to follow a vehicle according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 교통 트래픽 상황에 따라 하나의 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 적응적으로 변경하는 기법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a technique for adaptively changing the number of street lights belonging to one street light group according to traffic traffic conditions according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이동성을 지원하는 방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of supporting mobility of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이 연구 발명특허는 과학기술정보통신부 정보통신방송표준개발지원사업의 지원을 받아 주관 수행기관인 (주)유양디앤유에서 출원한 발명특허임(과제고유번호: 2018-0-00933).This research invention patent was an invention patent that was filed by Yuyang D & U, a supervisory agency under the support of the Information and Communication Broadcasting Standard Development Support Project of the Ministry of Science and ICT (Task No .: 2018-0-00933).
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known structures or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '...부,' '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. Throughout the specification, when a part is 'included' or 'equipped' a component, this means that other components may be further included rather than excluded, unless specifically stated otherwise. . In addition, terms such as '... unit,' and 'module' described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 차량과 여러 LED 가로등 사이에 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC)이 이루어지는 예시적인 V2I 시나리오를 도식화한 도면이다.1 is a diagram illustrating an exemplary V2I scenario in which visible light communication (VLC) is performed between a vehicle and various LED street lights.
차량(10)은 VLC 기술에 의한 데이터 통신에 적합한 통신 모듈(미도시)을 구비하며, 예를 들어, 도로(1)의 측면에는, 각각 도로(1)를 조명하기 위한 가시광을 출력하는 조명 모듈(미도시)을 구비한 가로등들이 배치된다. The vehicle 10 is provided with a communication module (not shown) suitable for data communication by VLC technology, for example, on the side of the road 1, an illumination module that outputs visible light for illuminating the road 1, respectively Street lights equipped with (not shown) are arranged.
차량(10)의 통신 모듈은 광 수신기와 광 송신기를 구비하여, 양방향으로 데이터 통신이 가능하다. 차량(10)의 통신 모듈은 데이터를 수신하여 예컨대, 차량 단말기(On Board Unit: OBU; 미도시)에 전송할 수 있다. 통신 모듈은 예컨대 차량(10)의 전방 윈도우 또는 지붕 위에 위치할 수 있다.The communication module of the vehicle 10 includes an optical receiver and an optical transmitter, and data communication is possible in both directions. The communication module of the vehicle 10 may receive data and transmit it to, for example, a vehicle terminal (On Board Unit: OBU) (not shown). The communication module can be located, for example, on the front window or roof of the vehicle 10.
가로등(11)의 조명 모듈은 VLC 기술에 의한 데이터 통신에 적합하도록 구성되어, 적어도 가로등(11)의 조명 모듈과 차량(10)의 통신 모듈 사이에서 데이터 통신이 이루어질 수 있다. 각 가로등(11)의 조명 모듈은 관련된 기지국(13)에 의해 제어되며, 인접한 기지국(13)들간에 서로 통신하는 것도 가능하다. 기지국(13)들은 관련된 조정 노드(15)를 통해 백홀 네트워크(20)에 연결될 수 있다. 조정 노드(15)는 라우터 혹은 스위치일 수 있다. 대안적으로, 차량과 가로등은 업링크 경로를 형성하기 위해, RF 통신 혹은 IR 통신을 사용할 수도 있다. The lighting module of the street light 11 is configured to be suitable for data communication by VLC technology, so that data communication can be at least between the lighting module of the street light 11 and the communication module of the vehicle 10. The lighting module of each street light 11 is controlled by an associated base station 13, and it is also possible to communicate with each other between adjacent base stations 13. The base stations 13 can be connected to the backhaul network 20 through the associated coordination node 15. The coordination node 15 may be a router or switch. Alternatively, the vehicle and street light may use RF communication or IR communication to form an uplink path.
설명의 편의를 위해, 이하의 설명에서는, 용어 "가로등의 조명 모듈"과 용어 "가로등"은 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 유사하게, 용어 "차량(10)의 통신 모듈"과 용어 "차량"은 상호 호환적으로 사용될 수 있다.For convenience of description, in the following description, the terms "lighting module for street lamp" and the term "street lamp" may be used interchangeably. Similarly, the terms "communication module of vehicle 10" and the term "vehicle" can be used interchangeably.
가로등(11)의 조명 커버리지(12)는 셀룰러 네트워크의 셀에 비해 매우 작기 때문에, 주행하는 차량(10)이 하나의 가로등(11)의 조명 커버리지 영역(12)에 머무르는 시간은 매우 짧은 것이다. 다수의 가로등들(11) 사이에서 차량(10)에 대한 VLC 링크를 빈번히 스위칭하면 심각한 시그널링 오버 헤드, 지연, 데이터 중단 및/또는 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 저하가 발생할 수 있다.Since the lighting coverage 12 of the street light 11 is very small compared to a cell of the cellular network, the time for the traveling vehicle 10 to stay in the lighting coverage area 12 of one street light 11 is very short. Frequent switching of the VLC link to the vehicle 10 between the plurality of street lights 11 may cause severe signaling overhead, delay, data interruption and / or degradation of quality of service (QoS).
이하에 서술하는 바와 같이, 본 발명은 가로등들의 그룹화를 통해, 차량과 가로등 사이의 통신 커버리지를 확대한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에서, 각 기지국(13)에는 복수의 가로등들(11)이 통신적으로 연결되어 있으며, 각 기지국(13)은 관련된 가로등들(11)의 VLC 통신을 제어할 수 있다. 각 기지국(13)은 관련된 가로등들(11)이 동일한 데이터를 포함하는 VLC 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 따라서, 동일한 기지국(13)에 관련된 각 가로등들(11)이 제공하는 조명 커버리지들은 해당 기지국(13)의 VLC 통신 커버리지, 서빙 영역 혹은 셀을 형성한다고 볼 수 있다. 다시 말해, 복수의 가로등이 그룹화되어 하나의 셀을 형성한다. 하나의 셀 내의 모든 가로등들은 동일한 기지국에 의해 통신이 제어되며 서로 동기화된다. 각 가로등 그룹은 그룹 식별자(Group ID)로 식별되며, 각 가로등은 가로등 식별자(Light ID)로 식별될 수 있다. 가로등의 송신하는 데이터 패킷의 헤더에는 자신이 속하는 그룹 식별자와 자신의 가로등 식별자가 포함될 수 있다. 각 가로등이 송신하는 데이터 패킷의 페이로드에는 모두 동일할 수 있다.As described below, the present invention expands communication coverage between a vehicle and a street light through grouping of street lights. As shown in FIG. 1, in some embodiments of the present invention, a plurality of street lights 11 are communicatively connected to each base station 13, and each base station 13 is associated with street lights 11 VLC communication can be controlled. Each base station 13 can control the related street lights 11 to transmit a VLC signal including the same data. Accordingly, it can be seen that the lighting coverages provided by the respective street lights 11 related to the same base station 13 form the VLC communication coverage, serving area or cell of the corresponding base station 13. In other words, a plurality of street lights are grouped to form one cell. All street lights in one cell are controlled by the same base station and synchronized with each other. Each streetlight group is identified by a group ID, and each streetlight can be identified by a streetlight ID. The header of the data packet transmitted by the street light may include a group identifier to which it belongs and its street light identifier. The payloads of data packets transmitted by each street light may all be the same.
셀 내의 모든 가로등이 동일한 데이터를 전송하기 때문에 셀 내에서 이동할 때 차량은 셀 내의 일련의 가로등들 중에서 어느 하나의 가로등으로부터 데이터 패킷을 수신한다. 현재 가로등이 차량의 시야를 벗어날 때, 차량은 다음 가로등으로부터 데이터 패킷을 즉시 수신하게 될 것이다. 차량은 데이터 패킷을 수신할 때마다 가로등에 ACK 메시지를 송신할 수도 있다. 따라서, 셀 내의 어느 가로등이 ACK 메시지를 수신하였는지를 기초로, 기지국은, 주행중인 차량이, 현재, 셀 내의 어느 지점에 도달하였는지 알 수 있거나 추정할 수 있다. 또한, 셀 내의 일련의 가로등들이 ACK 메시지를 수신한 시점들과 각 가로등 사이의 간격에 기초하여, 기지국은, 셀 내에서 주행 중인 차량의 속도를 추정할 수도 있다. Because all street lights in a cell transmit the same data, when moving within the cell, the vehicle receives a data packet from any one of a series of street lights in the cell. When the current streetlight is out of sight of the vehicle, the vehicle will immediately receive a data packet from the next streetlight. The vehicle may transmit an ACK message to the street light whenever it receives a data packet. Accordingly, based on which street light in the cell has received the ACK message, the base station can know or estimate at which point in the cell the vehicle in motion has reached the current cell. In addition, the base station may estimate the speed of the vehicle running in the cell based on the time between the series of street lights in the cell receiving the ACK message and each street light.
셀 내의 각 가로등의 커버리지가 서로 중첩된다면, 차량이 현재의 가로등의 커버리지에서 벗어날 때, 차량은 다음 가로등으로부터 VLC 신호를 즉시 수신하게 된다. 즉, 차량이 셀 내부에서 이동할 때, 항상 중단없이 통신을 유지된다. 따라서, 셀 내에서 가로등들을 지나가는 동안, VLC 링크를 전환하기 위한 시그널링 오버헤드가 제거된다.If the coverage of each street lamp in a cell overlaps each other, when the vehicle is out of the current street lamp coverage, the vehicle immediately receives a VLC signal from the next street lamp. That is, when the vehicle moves inside the cell, communication is always maintained without interruption. Thus, while passing street lights within the cell, the signaling overhead for switching the VLC link is eliminated.
한편, 도 1에 예시된 가로등 배치 모델에서와 같이, 인접한 2개의 가로등(11) 사이에 조명되지 않는 비-커버리지 영역이 존재할 수 있다. 비-커버리지 영역에서는, VLC 통신 링크가 인터럽트 될 것이다. 비-커버리지 영역의 간격을 ' L'[m]이라 하고, 차량(10)의 이동 속도를 ' v'[m/s]할 때, 차량(10)이 다음 커버리지 영역에 진입할 때까지 소요되는 시간은 t = L/v [s]이다. 이 시간동안, 통신 링크는 인터럽트된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량(10)이 서빙 셀을 떠날 때, 다음 셀로 진입하기 때까지 잃어버릴 데이터의 총량보다 많은 양을 버퍼 공간에 저장해 둠으로써, 이러한 인터럽트를 피한다.On the other hand, as in the street lamp arrangement model illustrated in FIG. 1, there may be a non-covered area that is not illuminated between two adjacent street lights 11. In the non-coverage area, the VLC communication link will be interrupted. When the interval of the non-coverage area is called ' L ' [m], and the moving speed of the vehicle 10 is ' v ' [m / s], it is required until the vehicle 10 enters the next coverage area. Time is t = L / v [s]. During this time, the communication link is interrupted. According to one aspect of the present invention, when the vehicle 10 leaves the serving cell, the interruption is avoided by storing a larger amount of data to be lost in the buffer space until entering the next cell.
이 시간 동안 잃어버릴 데이터의 총량을 추정하고, 해당 데이터만큼의 충분한 버퍼 공간을 남겨둠으로써, 통신 링크는 건강하게 유지될 수 있다. 평균 전송율을 ' B'라고 하면, 버퍼 공간은 G > B * t 이다. 버퍼 사이즈는 차량(10)의 속도에 상반되게 관련된다. 즉, 차량(10)의 속도가 낮을 때, 더 큰 버퍼 사이즈 필요할 것이다. 차량(10)의 속도가 증가할 때, 버퍼 사이즈는 감소할 것이다.By estimating the total amount of data to be lost during this time and leaving enough buffer space for that data, the communication link can be kept healthy. If the average transfer rate is ' B ', the buffer space is G> B * t . The buffer size is related to the speed of the vehicle 10. That is, when the speed of the vehicle 10 is low, a larger buffer size will be required. When the speed of the vehicle 10 increases, the buffer size will decrease.
한편, 차량(10)이 현재 셀에서 다음 셀로 이동하는 동안, 차량(10)의 통신 연결을 유지하려면 핸드오버가 필요하다. 셀룰러 네트워크에서, 핸드오버 프로세스는 a) 핸드오버 개시(handover initiation; '핸드오버 결정'이라고도 지칭됨), b) 타겟 셀 선택(target cell selection) 및 c) 핸드오버 실행(handover execution)의 세 단계(stage)로 구분될 수 있다. 핸드오버 개시는 현재 셀에서 다른 셀로 통신 링크를 전환하기로 결정하는 작업이다. 이 결정은 보통 모바일 디바이스의 수신된 신호의 강도에 기초하여 이루어진다. 수신된 신호가 약해지면, 모바일 디바이스는 스위칭 시간에 따라 다른 셀로 스위칭하도록 결정한다. 몇몇 셀 후보들이 이용 가능하기 때문에, 이들 중 하나가 타겟 셀로서 선택되어야 한다. 일단 타겟 셀이 결정되면, 핸드오버 실행 단계가 일어난다. 핸드 오버 실행 단계에서, 현재 셀에서 타겟 셀로 통신 세션을 전달하기 위해 모바일 교환기뿐만 아니라 모바일 디바이스와 지지국들 사이에 메시지가 교환된다.Meanwhile, while the vehicle 10 moves from the current cell to the next cell, handover is required to maintain the communication connection of the vehicle 10. In a cellular network, the handover process comprises three steps: a) handover initiation (also referred to as 'handover decision'), b) target cell selection and c) handover execution. It can be divided into (stage). Handover initiation is the task of deciding to switch the communication link from the current cell to another cell. This determination is usually made based on the strength of the received signal of the mobile device. When the received signal is weak, the mobile device decides to switch to another cell according to the switching time. Since several cell candidates are available, one of them must be selected as the target cell. Once the target cell is determined, a handover execution step occurs. In the handover execution phase, a message is exchanged between the mobile device and the support stations as well as the mobile exchange to transfer the communication session from the current cell to the target cell.
셀룰러 네트워크에서 모바일 디바이스는 수많은 셀로 둘러 쌓여 있으므로 핸드오버하기에 최적의 셀을 선택하는 것은 여러 가지 요인에 의해 영향을 받는다. 그러나, VLC 네트워크가 적용된 V2I 시나리오에서, 타겟 셀은 매우 간단하고 직관적으로 결정된다. 즉, 가로등들(11)이 도로(1) 상에 일렬로 배열되어 있기 때문에, 현재 셀에 인접하여 배열된 다음 셀이 타겟 셀로 결정된다. 따라서, VLC 네트워크가 적용된 V2I 시나리오에서, 타겟 셀 선택은 핸드오버 프로세스에서 생략되거나, 핸드오버 프로세스에 앞서 수행될 수 있다.In a cellular network, since mobile devices are surrounded by numerous cells, selecting the optimal cell for handover is influenced by various factors. However, in the V2I scenario to which the VLC network is applied, the target cell is determined very simply and intuitively. That is, since the street lights 11 are arranged in a line on the road 1, the next cell arranged adjacent to the current cell is determined as the target cell. Therefore, in a V2I scenario to which a VLC network is applied, target cell selection may be omitted in the handover process or may be performed prior to the handover process.
셀룰러 네트워크와 VLC 네트워크 간의 또 다른 차이점은 셀 크기이다. 통상적으로, 셀룰러 네트워크는 1 내지 20 km 범위의 셀 크기를 가지며, 모바일 디바이스는 서빙 셀 밖으로 이동하는 데에 상당한 시간을 소요된다. VLC 네트워크가 적용된 V2I 시나리오에서, 각 셀은 수십 미터 간격으로 배치된 몇몇 가로등만을 포함하므로, 셀 크기는 보통 수 백 미터에 불과하다. 빠른 이동 속도로 인해 차량이 서빙 셀 밖으로 이동하는 데에 소요되는 시간이 매우 짧기 때문에, 핸드오버가 드랍될 가능성은 셀룰러 네트워크에 비해 훨씬 높다.Another difference between cellular networks and VLC networks is the cell size. Typically, cellular networks have cell sizes in the range of 1 to 20 km, and mobile devices take considerable time to move out of the serving cell. In a V2I scenario with a VLC network, each cell contains only a few streetlights placed at tens of meters apart, so the cell size is usually only a few hundred meters. Due to the high travel speed, the time it takes for the vehicle to move out of the serving cell is very short, so the probability of a handover drop is much higher than for a cellular network.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, VLC 링크의 사전 핸드오버 준비 기법을 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating a pre-handover preparation technique of a VLC link according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 핸드오버 프로세스가 발생하기에 앞서, 현재의 서빙 셀로부터 곧 타겟 셀로 이동할 차량(10)에 대한 사전 핸드오버 통지를 타겟 셀에 제공함으로써 이러한 문제점을 극복한다. 사전 통지는 해당 차량(10)에 대한 통신 링크의 핸드오버 프로세스가 발생하기에 앞서, 타겟 셀로 하여금 VLC 접속의 핸드오버를 위한 자원을 예약하는 것을 포함하여 다가올 핸드오버를 준비하게 한다. 사전 핸드오버 통지는, 이동하는 차량(10)의 경로가 알려지거나 예측될 수 있고 그에 따라 타겟 셀이 알려지거나 사전에 예측될 수 있기 때문에, 가능하다. 자원의 예약을 통해, 핸드오버 프로세스로 그러지 않은 경우보다 빠르게 완료될 수 있다. 이러한 방식으로, 고속으로 이동하는 차량(10)에 대해, 끊김없이, 성공적인 핸드오버의 가능성이 증가된다. According to an embodiment of the present invention, prior to the handover process occurring, this problem is overcome by providing the target cell with a prior handover notification for the vehicle 10 to be moved from the current serving cell to the target cell soon. Prior notification allows the target cell to prepare for an upcoming handover, including reserving resources for handover of the VLC connection, before the handover process of the communication link to the vehicle 10 occurs. Advance handover notification is possible because the path of the moving vehicle 10 can be known or predicted and accordingly the target cell can be known or predicted in advance. Through the reservation of resources, the handover process can be completed faster than otherwise. In this way, for the vehicle 10 moving at high speed, the probability of a successful handover is seamlessly increased.
사전 핸드오버 통지는 차량(10)이 현재 서빙 셀과 통신 링크를 형성한 후부터 핸드오버 프로세스가 실행되기 전까지 어느 시점에 이루어져도 무방하다. 다만, 차량의 속도가 빠를수록 사전 핸드오버 통지는 조기에 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 사전 핸드오버 통지는, 핸드오버될 차량(10)의 통신 모듈을 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 사전 핸드오버 통지는, 차량(10)의 추정된 현재 속도 혹은 타겟 셀에 도달할 타이밍에 관한 정보를 더 포함할 수도 있다. 사전 핸드오버 통지는, 서빙 셀의 기지국(13a) 혹은 조정 노드(15)에 의해 타겟 셀의 기지국(13b)에 제공될 수 있다. 타겟 셀의 기지국(13b)은 사전 핸드오버 통지에 응답하여, 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 응답 메시지를 서빙 셀의 기지국(13a)에 전송할 수 있다.The advance handover notification may be made at any point from the time when the vehicle 10 forms a communication link with the current serving cell until the handover process is executed. However, it may be desirable that the prior handover notification is provided earlier as the vehicle speed increases. The advance handover notification may include information identifying the communication module of the vehicle 10 to be handed over. The advance handover notification may further include information regarding the estimated current speed of the vehicle 10 or timing to reach the target cell. The advance handover notification may be provided to the base station 13b of the target cell by the base station 13a of the serving cell or the coordination node 15. The base station 13b of the target cell may transmit a response message including information necessary to access the target cell to the base station 13a of the serving cell in response to the advance handover notification.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조기 핸드오버를 위한 방법을 도시한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method for early handover according to an embodiment of the present invention.
(S310) 핸드오버 개시가 일어나기 전에, 서빙 셀의 기지국(13a)은, 차량(10)이 타겟 셀에 접근하고 있다는 판단에 기초하여, 서빙 셀에 인접한 셀인 타겟 셀의 기지국(13b)에 사전 핸드오버 통지 메시지를 전송한다. (S310) Before handover starts, the base station 13a of the serving cell pre-hands to the base station 13b of the target cell, which is a cell adjacent to the serving cell, based on the determination that the vehicle 10 is approaching the target cell. Send an over notification message.
(S320) 사전 핸드오버 통지 메시지에 응답하여, 타겟 셀의 기지국(13b)은 차량의 VLC 통신 링크의 핸드오버를 지원하기에 충분한 자원을 예약한다. 타겟 셀의 기지국(13b)은 차량의 타겟 셀에 빠르게 접속할 수 있도록, 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 응답 메시지를 서빙 셀의 기지국(13a)에 전송할 수 있다.(S320) In response to the advance handover notification message, the base station 13b of the target cell reserves sufficient resources to support handover of the vehicle's VLC communication link. The base station 13b of the target cell can transmit a response message including information necessary to access the target cell to the base station 13a of the serving cell so that the vehicle can quickly access the target cell.
(S330~S340) 그 후, 핸드오버 개시 단계와 핸드오버 실행 단계를 포함하는 핸드오버 프로세스가 수행된다. 핸드오버 프로세스는, 전형적으로, 차량(10)이 서빙 셀을 구성하는 일련의 가로등 중에서 마지막 가로등(예컨대, 도 2에 11 last로 표기된 가로등)의 조명 커버리지 내에 위치하는 상황에서 수행될 수 있다. (S330 to S340) Thereafter, a handover process including a handover start step and a handover execution step is performed. The handover process can typically be performed in a situation where the vehicle 10 is located within the lighting coverage of the last street light (e.g., street light marked 11 last in FIG. 2) among the series of street lights that make up the serving cell.
핸드오버 결정은 서빙 셀의 기지국(13a)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 셀 내의 마지막 가로등(11 last)이 차량(10)으로부터 ACK 메시지를 수신한 시점을 기준으로, 서빙 셀의 기지국이 VLC 연결을 타겟 셀로 전환하기로 결정할 수도 있다. 대안적으로, 서빙 셀의 기지국(13a)은, 차량(10)으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여, VLC 연결을 타겟 셀로 전환하기로 결정할 수도 있다. 차량(10)은, 마지막 가로등의 식별자가 포함된 데이터 패킷을 수신되면, 핸드오버 요청 메시지를 서빙 셀의 기지국(13a)에 전송할 수 있다. 나아가 서빙 셀의 기지국(13a) 혹은 차량(10)은 VLC 신호의 RSS(Received Signal Strength)에 기초하여, 기존의 셀룰러 네트워크에서와 유사한 방식으로, 핸드오버할 타이밍을 결정할 수도 있다.The handover decision can be performed by the base station 13a of the serving cell. For example, the base station of the serving cell may decide to switch the VLC connection to the target cell based on the time when the last street light 11 last in the cell receives the ACK message from the vehicle 10. Alternatively, the base station 13a of the serving cell may decide to switch the VLC connection to the target cell in response to receiving the handover request message from the vehicle 10. The vehicle 10 may transmit a handover request message to the base station 13a of the serving cell when a data packet including the identifier of the last street light is received. Furthermore, the base station 13a or the vehicle 10 of the serving cell may determine the timing to handover in a manner similar to that of the existing cellular network, based on the received signal strength (RSS) of the VLC signal.
핸드오버 실행 단계에서, 서빙 셀의 기지국(13a)은 핸드오버 요청 메시지를 타겟 셀의 기지국(13b)에 전송하고, 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 핸드오버 지시 메시지를 차량(10)에게 전송함으로써, 차량(10)이 타겟 셀로 핸드오버할 것을 지시한다. 차량(10)은 서빙 셀과의 접속을 끊고, 타겟 셀에 접속한다.In the handover execution step, the base station 13a of the serving cell transmits a handover request message to the base station 13b of the target cell, and transmits a handover indication message including information necessary to access the target cell 10 By sending it to, the vehicle 10 is instructed to hand over to the target cell. The vehicle 10 disconnects from the serving cell and connects to the target cell.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 서빙 가로등 그룹이 차량을 추종하는 기법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a technique for a serving street light group to follow a vehicle according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, VLC 네트워크의 조정 노드는, 차량의 현재 위치와 차량의 속도를 기초로, 해당 차량에 서빙하는 가로등 그룹이 해당 차량을 추종하도록 제어한다. 즉, 차량이 주행함에 따라, 해당 차량을 서빙하는 셀을 구성하는 가로등들이 변경된다. 다시 말해, 차량이 주행함에 따라, 차량의 주행 방향으로 서빙 셀의 전방에 위치한 가로등들을 현재의 서빙 셀에 추가되는 동시에, 서빙 셀 내의 후단에 위치한 일부 서빙 가로등은 현재의 서빙 셀에서 제거된다. 본 실시예에서, 서빙 셀을 구성하는 가로등들을 변경하는데에 차량이 개입하지 않는다. 즉, 차량과 VLC 네트워크 간에는 스위칭을 위한 시그널링이 필요없다. 서빙 셀을 구성하는 가로등들의 일부 교체는 주기적으로 수행될 수 있으며, 서빙 셀이 차량의 위치를 추종하는 것을 담보하기 위해, 차량의 속도가 증가할수록 좀 더 빈번히 수행될 수 있다. 이러한 기법에 따르면, 차량이 도로상에서 주행함에 따라, 해당 차량을 위한 서빙 셀이 재구성되며, 그 결과 기존의 핸드오버 절차의 필요성이 제거된다. According to some embodiments of the present invention, the coordination node of the VLC network controls a group of street lights serving the vehicle to follow the vehicle, based on the current location of the vehicle and the speed of the vehicle. That is, as the vehicle travels, the street lights constituting the cell serving the vehicle are changed. In other words, as the vehicle travels, street lights located in front of the serving cell in the driving direction of the vehicle are added to the current serving cell, and at the same time, some serving street lights located at the rear end in the serving cell are removed from the current serving cell. In this embodiment, no vehicle is involved in changing the street lights that make up the serving cell. That is, signaling for switching is not required between the vehicle and the VLC network. Partial replacement of the street lights constituting the serving cell may be performed periodically, and more frequently as the vehicle speed increases to ensure that the serving cell follows the position of the vehicle. According to this technique, as the vehicle travels on the road, the serving cell for the vehicle is reconstructed, thereby eliminating the need for an existing handover procedure.
전술한 바와 같이, 서빙 셀 내의 어느 가로등이 ACK 메시지를 수신하였는지를 기초로, 조정 노드는, 주행중인 차량이 현재 셀 내의 어느 지점에 도달하였는지 알 수 있거나 추정할 수 있다. 또한, 서빙 셀 내의 일련의 가로등들이 ACK 메시지를 수신한 시점들과 각 가로등 사이의 간격에 기초하여, 셀 내에서 주행 중인 차량의 속도를 추정할 수도 있다. 대안적으로, 차량은 주기적으로 자신의 지리적 위치(혹은 VLC 링크가 수립된 가로등의 식별자)와 속도를, 조정 노드에 보고할 수도 있다.As described above, based on which streetlight in the serving cell has received the ACK message, the coordination node can know or estimate at which point in the current cell the driving vehicle has reached. In addition, it is possible to estimate the speed of a vehicle driving in the cell based on the time intervals between the series of street lights in the serving cell receiving the ACK message and each street light. Alternatively, the vehicle may periodically report its geographic location (or identifier of the street light on which the VLC link is established) and speed to the steering node.
차량이 VLC 네트워크에 처음 접속할 때, 조정 노드는, 차량의 현재 위치를 기준으로 전후의 몇몇 가로등을 서빙 가로등 그룹으로 설정할 수 있다.When the vehicle first connects to the VLC network, the coordination node may set some street lights in the front and rear as a serving street light group based on the current location of the vehicle.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 교통 트래픽 상황에 따라 하나의 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 적응적으로 변경하는 기법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a technique for adaptively changing the number of street lights belonging to one street light group according to traffic traffic conditions according to another embodiment of the present invention.
차량의 속도가 2배로 증가하면, 가로등 그룹 사이의 스위칭 타이밍도 2배 짧아지고, 그에 따라, 네트워크 관점에서, 스위칭을 위한 시그널링으로 인한 단위 시간당 트래픽도 2배 증가할 것이다. 만약, 차량의 속도가 2배로 증가하는 것에 대응하여 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수를 2배로 증가시키면, 가로등 그룹 사이의 스위칭 타이밍은 여전히 그대로일 것이다. If the speed of the vehicle is doubled, the switching timing between the groups of street lights will also be doubled, and accordingly, from a network perspective, the traffic per unit time due to signaling for switching will also double. If the number of street lights included in one group is doubled in response to the speed of the vehicle being doubled, the switching timing between the street lights groups will remain the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 VLC 네트워크는, 교통 트래픽 상황 또는 현재 서빙하고 있는 차량의 속도에 따라, 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수를 적응적으로 변경한다. 예컨대, 해당 도로의 교통량이 높아질수록, 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수는 점차적으로 혹은 단계적으로 줄어든다. 반대로, 해당 도로의 교통 트래픽이 낮아질수록, 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수는 점차적으로 혹은 단계적으로 증가한다. VLC 네트워크는, 시간대별 혹은 요일별로 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수를 변경할 수도 있다. The VLC network according to an embodiment of the present invention adaptively changes the number of street lights included in one group according to traffic traffic conditions or the speed of a vehicle currently serving. For example, as the traffic volume of the corresponding road increases, the number of street lights included in one group gradually or gradually decreases. Conversely, as the traffic traffic of the corresponding road decreases, the number of street lights included in one group gradually or gradually increases. The VLC network may change the number of street lights included in one group by time zone or day of the week.
하나의 가로등 그룹에 속하는 가로등들은 모두 동일한 기지국에 의해 제어되는 가로등일 수도 있으며, 서로 상이한 기지국에 속하는 가로등들이 하나의 가로등 그룹을 형성할 수도 있다. 또한, 하나의 그룹에 포함된 가로등의 수는, 하나의 기지국에 의해 제어되는 가로등의 수의 단위로 변경될 수도 있다.All street lights belonging to one street light group may be street lights controlled by the same base station, or street lights belonging to different base stations may form one street light group. Further, the number of street lights included in one group may be changed in units of the number of street lights controlled by one base station.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이동성을 지원하는 방법을 도시한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of supporting mobility of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 방법은 VLC 네트워크 상의 조정 노드에 의해 수행될 수 있다.The method shown in FIG. 6 can be performed by a coordination node on the VLC network.
(S610) 조정 노드는, 차량에 서빙하는 가로등 그룹 내에서 차량의 현재 위치와 속도를 결정한다. 가로등 그룹에 속하는 복수의 가로등들은 서로 동일한 데이터 패킷을 가진 VLC 신호를 송신한다. 조정 노드는, 가로등 그룹 내의 어느 가로등이, 차량으로부터, 데이터 패킷을 수신하였음을 알리는 ACK 메시지를 수신하는지를 기초로, 주행중인 차량이 가로등 그룹 내의 어느 지점에 도달하였는지 알 수 있거나 추정할 수 있다. 대안적으로, 조정 노드는, 차량으로부터, 주기적으로 차량의 지리적 위치(혹은 VLC 링크가 수립된 가로등의 식별자)와 속도를 알리는 메시지를 수신할 수도 있다.(S610) The steering node determines the current position and speed of the vehicle in a group of street lights serving the vehicle. A plurality of street lights belonging to the street light group transmits VLC signals having the same data packet to each other. The coordination node can know or estimate which point in the streetlight group has reached the driving vehicle based on which streetlight in the streetlight group receives an ACK message indicating that a data packet has been received from the vehicle. Alternatively, the steering node may periodically receive a message from the vehicle informing of the vehicle's geographic location (or identifier of the street light on which the VLC link is established) and speed.
(S620) 조정 노드는, 차량의 위치와 속도에 기초하여, 차량의 예측된 미래의 위치를 결정한다. (S620) The steering node determines the predicted future position of the vehicle based on the position and speed of the vehicle.
(S630) 조정 노드는, 가로등 그룹이 차량의 예측된 미래의 위치를 커버하는 서빙 영역을 가질 수 있도록, 서빙 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경한다. 즉, 조정 노드는 서빙 셀을 재구성한다. 예컨대, 조정 노드는, 가로등 그룹의 전방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 상기 가로등 그룹에 추가하는 한편, 가로등 그룹 내에서 후방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 가로등 그룹에서 제거한다. 조정 노드는, 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통 트래픽 상황에 대응하여, 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 적응적으로 변경할 수도 있다. 예컨대, 해당 도로의 교통량이 높아질수록, 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수는 점차적으로 혹은 단계적으로 줄어든다. 반대로, 해당 도로의 교통 트래픽이 낮아질수록, 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수는 점차적으로 혹은 단계적으로 증가한다. 조정 노드는, 시간대별 혹은 요일별로 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경할 수도 있다. 조정 노드는, 상기 차량의 속도에 대응하여, 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경할 수도 있다.(S630) The coordination node changes a part of the street lights constituting the serving street light group so that the street light group has a serving area covering the predicted future position of the vehicle. That is, the coordination node reconstructs the serving cell. For example, the coordination node adds at least one streetlight located in front of the streetlight group to the streetlight group, while removing at least one streetlight located behind the streetlight group from the streetlight group. The coordination node may adaptively change the number of street lights belonging to the street light group in response to the traffic traffic situation of the road on which the vehicle is running. For example, as the traffic volume of the corresponding road increases, the number of street lights belonging to the street light group gradually or gradually decreases. Conversely, as traffic traffic on the road becomes lower, the number of street lights belonging to the street light group gradually or gradually increases. The coordination node may change the number of streetlights belonging to the streetlight group by time zone or day of the week. The adjustment node may change the number of street lights belonging to the street light group in response to the speed of the vehicle.
(S640) 조정 노드는, 변경된 가로등 그룹에 관련된 기지국들에게 변경된 가로등 그룹에 관한 정보를 제공한다. 이후 자원 재구성, 베어러 경로 변경 등을 통해, 변경된 가로등 그룹에 속하는 복수의 가로등들은 서로 동일한 데이터 패킷을 가진 VLC 신호를 송신하게 된다.(S640) The coordination node provides information regarding the changed streetlight group to base stations related to the changed streetlight group. Subsequently, through resource reconfiguration and bearer path change, a plurality of street lights belonging to the changed street light group transmits VLC signals having the same data packet.
한편, 가로등 그룹의 크기가 크거나 교통이 혼잡한 경우와 같이, 일부 경우에, 하나의 가로등 그룹이 지원하는 셀 내에는 2 이상의 차량이 위치할 수 있다. 가로등 그룹은 이들 차량으로 동시에 서비스를 제공할 수도 있다. 이것은, 셀룰러 네트워크에서, 다중 액세스로 알려져 있다. 셀룰러 시스템에서는, TDMA(time-division multiple access), CDMA (code-division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)과 같은 다수의 다중 액세스 기술이 개발되었다. VLC 네트워크에서 적절한 다중 액세스 방식에 대한 해결책 중 하나는 RF 셀룰러 시스템에서 사용되는 다중 액세스 기술을 채택하는 것이다. VLC 네트워크에서 다중 액세스 기법을 사용하기 위한 많은 연구가 수행되었다. TDMA에서, 각각의 UE는 전송을 위한 시간 슬롯이 주어진다. CDMA에서, 각 UE에 대한 신호에는 고유한 직교 코드가 할당되고, 원하는 신호는 할당된 코드를 사용하여 취득될 수 있다. VLC 네트워크에서 광학 직교 코드, 유니폴라(unipolar) m-시퀀스 및 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 코드와 같은 다수의 직교 코드의 설계가 가능하다. 직교 부반송파들을 다수의 UE들에 분배하는 OFDMA를 사용할 수도 있다. 또한, 가로등의 통신 모듈이 서로 다른 색상으로 구분되는 신호들을 지원하는 경우에 WDMA(wavelength division multiple access)도 고려될 수 있다.Meanwhile, in some cases, two or more vehicles may be located in a cell supported by one streetlight group, such as a case where the size of the streetlight group is large or traffic is congested. The streetlight group can also provide services to these vehicles at the same time. This is known as multiple access in cellular networks. In cellular systems, a number of multiple access technologies have been developed, such as time-division multiple access (TDMA), code-division multiple access (CDMA), orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). One of the solutions to a suitable multiple access method in a VLC network is to adopt the multiple access technology used in RF cellular systems. Many studies have been conducted to use multiple access techniques in VLC networks. In TDMA, each UE is given a time slot for transmission. In CDMA, a signal for each UE is assigned a unique orthogonal code, and a desired signal can be obtained using the assigned code. The design of multiple orthogonal codes such as optical orthogonal codes, unipolar m-sequences and Walsh-Hadamard codes is possible in a VLC network. OFDMA may be used to distribute orthogonal subcarriers to multiple UEs. In addition, wavelength division multiple access (WDMA) may be considered when a communication module of a street light supports signals that are distinguished by different colors.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which this embodiment belongs may be capable of various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical spirit of the present embodiment, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
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본 특허출원은, 본 명세서에 그 전체가 참고로서 포함되는, 2018년 11월 13일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2018-0138978호, 및 2018년 11월 13일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2018-0138982호에 대해 우선권을 주장한다.This patent application is filed in Korea on November 13, 2018, Patent Application No. 10-2018-0138978, and is filed in Korea on November 13, 2018, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Priority is claimed on No. 10-2018-0138982.

Claims (17)

  1. 차량과의 사이에 VLC 통신을 수행하는 도로상의 가로등들을 포함하는 VLC 네트워크에서, 상기 차량의 이동성을 지원하는 방법에 있어서, In a VLC network including street lights on the road performing VLC communication with a vehicle, in the method for supporting the mobility of the vehicle,
    VLC 연결의 핸드오버 개시가 일어나기 전에, 서빙 셀의 기지국이 서빙 셀에 인접한 셀인 타겟 셀의 기지국에 사전 핸드오버 통지를 전송하는 단계, 여기서 상기 서빙 셀의 기지국에 의해 제어되는 복수의 가로등이 상기 서빙 셀을 형성하고, 상기 타겟 셀의 기지국에 의해 제어되는 복수의 가로등이 상기 타겟 셀을 형성함;Before the handover initiation of the VLC connection occurs, the base station of the serving cell transmits a pre-handover notification to the base station of the target cell, which is a cell adjacent to the serving cell, where a plurality of street lights controlled by the base station of the serving cell are served. Forming a cell, and a plurality of street lights controlled by a base station of the target cell form the target cell;
    상기 사전 핸드오버 통지에 응답하여, 상기 타겟 셀의 기지국이 상기 VLC 연결의 핸드오버를 지원하기 위한 자원을 예약하는 단계; In response to the advance handover notification, the base station of the target cell reserves a resource for supporting handover of the VLC connection;
    상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계; 및The base station of the serving cell determines to handover the vehicle to the base station of the target cell; And
    상기 서빙 셀의 기지국과 상기 타겟 셀의 기지국 간에 상기 핸드오버를 실행하는 단계;Performing the handover between a base station of the serving cell and a base station of the target cell;
    를 포함하는 방법. How to include.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 사전 핸드오버 통지는, The advance handover notification,
    상기 차량의 통신 모듈을 식별하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And information identifying the communication module of the vehicle.
  3. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 사전 핸드오버 통지에 응답하여, 상기 타겟 셀의 기지국이 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 응답 메시지를 서빙 셀의 기지국에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And in response to the advance handover notification, transmitting a response message including information necessary for the base station of the target cell to access the target cell to the base station of the serving cell.
  4. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는,Determining to handover the vehicle to the base station of the target cell,
    상기 서빙 셀을 형성하는 일련의 가로등 중에서 마지막 가로등의 조명 커버리지 내에 상기 차량이 위치하는 상황에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.The method is characterized in that it is performed in a situation where the vehicle is located in the lighting coverage of the last street lamp among a series of street lights forming the serving cell.
  5. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는,Determining to handover the vehicle to the base station of the target cell,
    상기 서빙 셀 내의 마지막 가로등이 차량으로부터 데이터 패킷의 수신을 알리는 ACK 메시지를 수신한 시점을 기준으로, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And determining that the vehicle is handed over to the base station of the target cell, based on the time when the last street light in the serving cell receives an ACK message indicating the reception of a data packet from the vehicle. .
  6. 제1항에서,In claim 1,
    상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계는,Determining to handover the vehicle to the base station of the target cell,
    상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량으로부터 핸드오버 요청 메시지를 수신하는 단계; 및A base station of the serving cell receiving a handover request message from the vehicle; And
    상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 시점을 기준으로, 상기 차량을 상기 타겟 셀의 기지국으로 핸드오버하기로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And determining to handover the vehicle to the base station of the target cell based on the time point when the handover request message is received.
  7. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 핸드오버를 실행하는 단계는,Step of performing the handover,
    상기 서빙 셀의 기지국이 핸드오버 요청 메시지를 상기 타겟 셀의 기지국에 전송하는 단계; 및The base station of the serving cell transmitting a handover request message to the base station of the target cell; And
    상기 서빙 셀의 기지국이 상기 차량으로 상기 타겟 셀에 접속하는 데 필요한 정보를 포함하는 핸드오버 지시 메시지를 전송하는 단계Transmitting a handover indication message including information necessary for the base station of the serving cell to access the target cell with the vehicle.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.Characterized in that it comprises, a method.
  8. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 서빙 셀의 커버리지 영역 내에 2 이상의 차량이 위치하는 경우에, 상기 서빙 셀의 기지국은, 다중 액세스 기법을 사용하여, 각 차량에 VLC 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.When two or more vehicles are located in the coverage area of the serving cell, the base station of the serving cell is characterized in that it provides a VLC service to each vehicle using a multiple access technique.
  9. 차량과의 사이에 VLC 통신을 수행하는 도로상의 가로등들을 포함하는 VLC 네트워크에서, 상기 차량의 이동성을 지원하는 방법에 있어서, In a VLC network including street lights on the road performing VLC communication with a vehicle, in the method for supporting the mobility of the vehicle,
    차량에 서빙하는 가로등 그룹 내에서 상기 차량의 현재 위치와 속도를 결정하는 단계, 여기서 상기 가로등 그룹을 구성하는 복수의 가로등들은 서로 동일한 데이터 패킷을 가진 VLC 신호를 송신함;Determining a current position and speed of the vehicle in a group of street lights serving a vehicle, wherein a plurality of street lights constituting the group of street lights transmit VLC signals having the same data packet;
    상기 차량의 위치와 속도에 기초하여, 상기 차량의 예측된 미래의 위치를 결정하는 단계; Determining a predicted future location of the vehicle based on the location and speed of the vehicle;
    상기 가로등 그룹이 상기 차량의 예측된 미래의 위치를 커버하는 서빙 영역을 가질 수 있도록, 상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계; 및Changing a part of the street lights constituting the street light group so that the street light group may have a serving area covering the predicted future location of the vehicle; And
    상기 변경된 가로등 그룹에 관련된 기지국들에게 변경된 가로등 그룹에 관한 정보를 제공하는 단계Providing information about the changed streetlight group to base stations related to the changed streetlight group
    를 포함하는, 방법.Including, method.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는,The step of changing a part of the street lights constituting the street light group,
    상기 가로등 그룹의 전방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 상기 가로등 그룹에 추가하는 한편, 상기 가로등 그룹 내에서 후방에 위치한 적어도 하나의 가로등을 상기 가로등 그룹에서 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And adding at least one streetlight located in front of the streetlight group to the streetlight group, and removing at least one streetlight located rearward in the streetlight group from the streetlight group.
  11. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는,The step of changing a part of the street lights constituting the street light group,
    상기 도로의 교통 트래픽 상황에 대응하여, 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 적응적으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And adaptively changing the number of street lights belonging to the street light group in response to the traffic traffic situation of the road.
  12. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는,The step of changing a part of the street lights constituting the street light group,
    시간대별 혹은 요일별로 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And changing the number of streetlights belonging to the streetlight group by time zone or day of the week.
  13. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹을 구성하는 가로등들의 일부를 변경하는 단계는,The step of changing a part of the street lights constituting the street light group,
    상기 차량의 속도에 대응하여, 상기 가로등 그룹에 속하는 가로등의 수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.And in response to the speed of the vehicle, changing the number of street lights belonging to the street light group.
  14. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹에 포함된 가로등의 수는, The number of street lights included in the street light group,
    하나의 기지국에 의해 제어되는 가로등의 수의 단위로 변경되는 것을 특징으로 하는, 방법.The method, characterized in that it is changed in units of the number of street lights controlled by one base station.
  15. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 차량의 현재 위치와 속도는, The current position and speed of the vehicle,
    상기 가로등 그룹에 속하는 각 가로등들이, 상기 차량으로부터 데이터 패킷의 수신을 알리는 ACK 메시지를 수신한 시점들에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.Each of the streetlights belonging to the streetlight group is determined based at least in part on the time points at which an ACK message indicating the reception of a data packet is received from the vehicle.
  16. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 차량으로부터 상기 차량의 현재 위치 또는 속도에 관한 리포트를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.And receiving a report regarding the current location or speed of the vehicle from the vehicle.
  17. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 가로등 그룹의 커버리지 영역 내에 2 이상의 차량이 위치하는 경우에, 상기 상기 가로등 그룹은, 다중 액세스 기법을 사용하여, 각 차량에 VLC 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.When two or more vehicles are located in a coverage area of the streetlight group, the streetlight group provides a VLC service to each vehicle using a multiple access technique.
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