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WO2020171254A1 - V2x 통신 장치 및 그의 데이터 패킷 송수신 방법 - Google Patents

V2x 통신 장치 및 그의 데이터 패킷 송수신 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020171254A1
WO2020171254A1 PCT/KR2019/002085 KR2019002085W WO2020171254A1 WO 2020171254 A1 WO2020171254 A1 WO 2020171254A1 KR 2019002085 W KR2019002085 W KR 2019002085W WO 2020171254 A1 WO2020171254 A1 WO 2020171254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resource
message
specific
occupation
occupancy
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/002085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김진우
고우석
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to PCT/KR2019/002085 priority Critical patent/WO2020171254A1/ko
Publication of WO2020171254A1 publication Critical patent/WO2020171254A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA

Definitions

  • the present invention relates to a V2X communication device and a data packet transmission/reception method thereof, in particular, to preempt resources and to efficiently transmit and receive data packets through preempted resources.
  • Smart cars connect drivers, vehicles, and traffic infrastructure to provide not only traditional vehicle technologies such as traffic safety/complexity, but also various customized mobility services. This connectivity can be implemented using V2X (Vehicle to Everything) communication technology.
  • V2X Vehicle to Everything
  • V2X communication technology is developing in the direction of enhancing the efficiency of resource utilization from the perspective of the entire transportation system by optimizing not only safety-related purposes but also resource consumption (eg, traffic congestion) occurring on the road.
  • C-ITS The cooperative intelligent transportation system (C-ITS) based on V2X communication allows the V2X on-board units (OBUs) installed in the vehicle and the V2X road-side units (RSUs) installed in various infrastructures arranged around the road to themselves.
  • OBUs V2X on-board units
  • RSUs V2X road-side units
  • the state of the city and various information acquired from the surroundings are shared with each other, and development is being made to prevent damage to people and property damage on the road.
  • V2X OBU or V2X RSU coordination channel access between V2X units
  • AP or eNodeB a base station
  • Various contention-based channel access and distributed access control methods have been introduced so as to be possible.
  • CSMA/CA supported by IEEE 802.11p is a representative mechanism for contention-based channel access in V2X communication.
  • a plurality of V2X units that want to transmit a packet in one physical channel differentiate the timing of a packet transmission attempt through packet priority, access of the channel is multiplexed through random back-off even with the same packet priorities. This is further subdivided by packet access category through EDCA (Enhanced Distributed Channel Access), and channel access is performed through contention of a plurality of packets even at the MAC layer in one unit.
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • DCC distributed congestion control
  • each unit participating in V2X communication on the road operates according to their own judgment under common rules, thereby ensuring fairness of channel access and network stability in V2X communication to some extent.
  • an access control method is inefficient in a special situation in which channel access of other units is restricted or exclusive access control through channel preemption of a specific unit must be performed.
  • a method of allocating a resource of a device for transmitting and receiving a data packet in V2X communication sets at least one parameter related to occupation of a specific resource for transmission of the data packet. step; Receiving at least one message for recognizing whether transmission of the resource occupancy message for occupying the specific resource is possible from adjacent devices; And, when transmission of the resource occupation message is possible, transmitting a resource occupation message for declaring occupation of the specific resource to the adjacent devices, wherein the specific resource is a specific device designated by the resource occupation message. It is used exclusively to transmit the data packet.
  • the specific device is located in an occupied effective area in which exclusive occupation of the specific resource is possible.
  • the at least one parameter is at least one of occupancy interval information indicating an occupied interval in which the specific resource is exclusively occupied, or time information from a transmission point of the resource occupancy message to a point at which the occupancy interval starts.
  • the resource occupancy message includes the at least one parameter.
  • the resource occupancy message includes resource occupancy information indicating whether the specific resource is exclusively occupied, valid area information indicating an occupied effective area in which exclusive occupancy of the specific resource is possible, and the specific resource according to the resource occupancy message.
  • Initialization time information related to the initially designated time, threshold value for the processing time of the resource occupancy message, influence area information indicating an area affected by exclusive occupancy of the specific resource, boundary time set at the beginning and end of the occupied interval At least one of boundary time information indicating, an identifier for devices capable of beta occupying the specific resource, or authentication information related to the occupation of the specific resource and the reliability of the information included in the resource occupation message Include.
  • the present invention includes the steps of: identifying whether the specific resource overlaps the occupied resources of the adjacent devices based on the at least one message; And determining whether transmission of the resource-occupying message is possible according to whether or not the occupied resource overlaps with the occupied resource.
  • the present invention further comprises the step of comparing the priority with the adjacent devices based on the at least one message, when the specific resource overlaps the occupied resource, wherein the priority of the device is the adjacent If it is higher than the priority of the devices, it is determined that transmission of the resource occupation message is possible, and when the priority of the device is lower than that of the adjacent devices, it is determined that transmission of the resource occupation message is impossible.
  • the resource occupancy message is repeatedly transmitted until a time when occupancy of the specific resource starts.
  • the resource-occupied message is not stored in a queue that stores and outputs data packets according to priority, but is processed and transmitted according to the highest priority.
  • the resource occupation message includes an indicator indicating a path through which the resource occupation message is processed.
  • the present invention comprises the steps of: receiving a resource occupancy message for declaring occupancy of a specific resource from an adjacent device; Determining whether the device can transmit the data packet by occupying the specific resource based on the resource occupancy message; And transmitting the data packet by exclusively using the specific resource according to whether the device can occupy the specific resource, wherein the specific resource is the specific device designated by the resource occupancy message.
  • the specific resource is the specific device designated by the resource occupancy message.
  • whether or not the specific resource can be occupied is determined whether the device is designated as a specific device that occupies the specific resource by the resource occupancy message, and whether the device can exclusively occupy the specific resource is effective. It is determined based on whether it is located within the area.
  • the present invention when the resource occupation message includes forwarding information indicating forwarding of the resource occupation message, updating the time information to regenerate the resource occupation message; And relaying the resource occupancy message.
  • a memory for storing data
  • a communication unit for transmitting and receiving radio signals
  • a processor for controlling the memory and the communication unit, wherein the processor
  • data can be quickly transmitted in an emergency situation or requiring a low delay.
  • data communication between devices constituting a group can be performed smoothly by allowing only some approved terminals to use specific channel resources. .
  • message packets are generated and processed on an event basis, they can operate effectively in an asynchronous PHY/MAC structure.
  • FIG. 1 shows a reference architecture of an Intelligent Transport System (ITS) station according to an embodiment of the present invention.
  • ITS Intelligent Transport System
  • FIG. 2 shows a channel configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a procedure and a channel structure for transmitting a data packet of V2X through a channel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example of DCC operation, which is a distributed control system supported by V2X according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an example of a timing diagram of a message for preempting a resource according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of a gatekeeper for transmitting a message for preempting a resource according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 show an example of an occupied area for preempting resources and a message format relayed for resource occupation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 shows an example of a DCC operation when resource occupancy is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a device for occupying a resource according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of an apparatus for receiving a message for occupying a resource according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows the configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a V2X communication device, and 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 may perform communication between vehicles and vehicles, vehicles and infrastructure, vehicles and bicycles, and mobile devices.
  • the V2X communication device may be abbreviated as a V2X device.
  • the V2X device may correspond to an On Board Unit (OBU) of a vehicle or may be included in an OBU.
  • OBU On Board Equipment
  • OBU On Board Equipment
  • the V2X communication device may correspond to the RSU (Road Side Unit) of the infrastructure or may be included in the RSU.
  • 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 an ITS station. Any OBU, RSU, and mobile equipment performing V2X communication may all be referred to as an ITS station or a V2X communication device. In geonetworking communication, the V2X communication device may be referred to as a router.
  • ITS-S ITS station
  • Any OBU, RSU, and mobile equipment performing V2X communication may all be referred to as an ITS station or a 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.
  • the V2X communication device can implement the WAVE (Wireless Access In Vehicular Environments) protocol of IEEE 1609.1 ⁇ 4.
  • 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 Cooperative Awareness Message
  • DENM Decentralized Environmental Notification Message
  • the CAM is distributed in the ITS network, and provides information on at least one of presence, location, communication status, and operation status of ITS stations.
  • DENM provides information on detected events.
  • DENM may provide information on any driving situation or event detected by the ITS station.
  • DENM may provide information on 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 effectively realizing various usage examples defined in the application layer.
  • the facility layer may perform application support, information support, and session/communication support.
  • the access layer may transmit a message/data received from an upper layer through a physical channel.
  • the access layer includes an IEEE 802.11 and/or 802.11p standard-based communication technology, an ITS-G5 wireless communication technology based on the IEEE 802.11 and/or 802.11p standard physical transmission technology, and satellite/wideband wireless mobile communication.
  • Data communication can be performed/supported based on 2G/3G/4G (LTE)/5G wireless cellular communication technology, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T/T2/ATSC, GPS technology, and IEEE 1609 WAVE technology.
  • 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 an upper layer (session layer, presentation layer, application layer) and lower layer (network layer, data link layer, physical layer).
  • the transport layer can manage transmission data to arrive at the destination accurately.
  • the transport layer may process data into packets of an appropriate size for efficient data transmission, and at the receiving side, the transport layer may perform processing of restoring 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 a transport protocol.
  • the network layer can manage the logical address and determine the forwarding path of the packet.
  • the network layer may receive the packet generated by the transport layer and add a logical address of the destination to the network layer header.
  • the packet path may be considered as unicast/broadcast between vehicles, between vehicles and fixed stations, and between fixed stations.
  • Geo-Networking, IPv6 networking with mobility support, IPv6 over geo-networking, etc. may be considered as a networking protocol.
  • the ITS architecture may further include a management layer and a security layer.
  • FIG. 2 shows a packet structure of a network/transport layer according to an embodiment of the present invention.
  • the transport layer may generate a BTP packet, and the network layer may generate a geo-networking packet by encapsulating the BTP packet.
  • the geo-networking packet may be encapsulated as an LLC packet.
  • the data includes a message set, and the message set may be a basic safety message.
  • BTP is a protocol for transmitting messages such as CAM and DENM generated in the facility layer to a lower layer.
  • BTP header is composed of A type and B type.
  • the A-type BTP header may include a destination/destination port and a source port required 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 field/information included in the header is described below.
  • the destination port identifies the facility entity corresponding to the destination of the data (BTP-PDU) included in the BTP packet.
  • Source Port A field generated in the case of the BTP-A type, and indicates the port of the protocol entity of the facility layer in the source to which the packet is transmitted. This field can have a size of 16 bits.
  • Destination Port Info This field is generated in the case of the BTP-B type, and additional information may be provided when the destination port is the most well-known port. This field can have a size of 16 bits.
  • the geonetworking packet includes a basic header and a common header according to a protocol of a network layer, and optionally includes an extension header according to a 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 the 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 may be included in the LLC header.
  • the receiver checks the Ether type field of the LLC packet header, and can forward and process the packet to an IP data path or a geonetworking path according to the value.
  • FIG 3 shows a procedure and a channel structure for transmitting a data packet of V2X through a channel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an example of a process of transmitting a V2X packet through a channel in ITS-G5, and FIG. 3A schematically divides transmission operations for each layer.
  • applications for various C-ITS are operated in the application layer, and the facility layer requests the creation of a message if necessary.
  • the facility layer can generate various messages according to a request, and can generate CAM and DENM messages from a road-safety perspective.
  • the generated CAM, DENM, and other messages are each assigned a traffic class (TC), which is a priority defined for each message in advance, and delivered to the lower layer.
  • TC traffic class
  • GeoNet packetization supporting multi-hop forwarding of messages can be performed.
  • GeoNet packetized messages are stored in a separate queue for each TC by the gate-keeper of the access layer and delayed according to their priority.
  • the processing priority of a message is differentiated according to the TC, and packets stored in a queue having a high priority can be sequentially output first.
  • Packets output from the gatekeeper are differentiated from the 802.11p-based PHY/MAC to the EDCA mechanism and transmitted to the channel.
  • 3(b) is a diagram illustrating this EDCA mechanism in the time domain.
  • EDCA can also define different AIFS and contention window lengths for each access category in order to differentiate the channel output of packets according to the access category.
  • each packet classified by access category from the point when the channel is emptied competes for channel access with its own AIFS and contention window, and between different V2X units due to a random back-off operation set at that time within the contention window range.
  • Access opportunities can be distinguished between packets with the same access category.
  • MAC/PHY mechanism is applied to continue coordination of the operations of all terminals in the network under the control of the AP, but in V2X communication, MAC/PHY based on peer-to-peer communication. Can only be used.
  • FIG. 4 shows an example of DCC operation, which is a distributed control system supported by V2X according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X device can avoid overloading a channel through DCC.
  • DCC evaluates the channel utilization ratio or channel load detectable by V2X according to predefined criteria (e.g., relaxed, active, restrictive in the case of reactive DCC), It refers to a mechanism that minimizes the possibility of collision of transport packets between V2X units by reducing the possibility of overload on the entire channel in advance by transmitting packets according to the recommended parameters.
  • predefined criteria e.g., relaxed, active, restrictive in the case of reactive DCC
  • the left side shows a process of transmitting a message/packet to a channel
  • the right side shows a process of receiving and processing a message/packet from the channel.
  • the V2X device calculates the limit of the allowable load per unit according to the total channel load in DCC_MAN.
  • the limit value of the allowable load per unit acquired through DCC_MAN is provided in DCC_FAC_TX, DCC_NET_TX and DCC_ACC_TX, and is used to adjust parameters such as transmission frequency and transmission power of packet/message.
  • DCC_FAC_TX the amount of message generation is adjusted in consideration of the limit value provided by DCC_MAN along with the message generation request from the application layer.
  • DCC_NET_TX the information provided by DCC_MAN (the limit of the total channel load and the allowable load per unit) can be inserted into the GeoNet packet header, and the unit receiving the packet can obtain the information of the neighboring units from a protocol point of view.
  • DCC_ACC_TX the amount of packets to be transmitted through the channel is adjusted in consideration of the limit value provided by DCC_MAN.
  • the limit value of the allowable load for each unit handled by DCC_MAN may be calculated from the channel information information provided by DCC_ACC_RX and DCC_NET_RX.
  • DCC_ACC_RX provides the channel load information obtained through the strength of the RF signal measured through the medium and the signal detection period to DCC_MAN, and in DCC_NET_RX, information on the neighboring units included in the received GeoNet packet header The limit value of allowable load per unit) is provided to DCC_MAN.
  • each device participating in V2X communication operates according to their own judgment under a common rule, thereby ensuring a fairness of channel access and network stability in V2X communication to some extent.
  • the leader transmits control information through V2X communication to several trucks following a truck during truck plating on the highway.
  • the channel is shared with general vehicles that do not participate in platooning on the same road.
  • the positioning reference OBU or RSU periodically transmits essential information that affects the location accuracy of all V2X OBUs, such as GPS error correction information.
  • the present invention proposes a centralized channel control method that can be supported together with the existing fair channel approach that was guaranteed between V2X devices.
  • the method described in the present invention may be described as a single channel operation that performs resource preemption designation and an actual resource preemption operation in a single frequency band, but may also be used in a multi-channel operation (MCO), which is a mechanism driven in several frequency bands.
  • MCO multi-channel operation
  • FIG. 5 shows an example of a timing diagram of a message for preempting a resource according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X device may transmit a message to transmit a data packet by occupying a specific resource, and may transmit a data packet exclusively and exclusively through the occupied resource.
  • FIG. 5 shows an example in which a resource occupancy message (or a resource preemption message (RPM)) for preemption of a specific resource from a specific V2X device is transmitted on a channel through ITS-G5 and a resource is preempted.
  • RPM resource preemption message
  • the resource-occupying message transmitted at a certain time may be transmitted through a channel according to the packetization procedure described above, it may be transmitted through a packet of another adjacent V2X device or contention with another cache of a specific V2X device.
  • the LBT interval means an interval in which the V2X device is muted by the AIFS and contention window for each TC described in (b) of FIG. 3.
  • Each resource occupancy message may include section information on an exclusive occupation period (EOP) in which the future occupancy of a specific resource is preempted and/or time information on a time point at which the allocation section of a specific resource starts.
  • EOP exclusive occupation period
  • RPM #1 represents the first resource occupancy message transmitted, and includes relative time information (relative time #1) from the transmission point of the resource occupancy message to the start point of the occupancy section of a specific resource occupied later. I can.
  • RPM #2 represents the second resource occupancy message, and, like RPB #1, contains relative time information (relative time #2) from the transmission point of the resource occupancy message to the start of the occupancy interval of a specific resource occupied later. can do.
  • relative time #2 has a value smaller than relative time #1.
  • the V2X can periodically repeatedly transmit the resource occupation message from the transmission of the first resource occupation message until the start of the specific resource occupation period, and the time information included in the repeatedly transmitted resource occupation message will gradually decrease. I can.
  • Certain resources occupied through the resource occupancy message are not necessarily limited to the V2X unit that transmitted the resource occupancy message (the unit that declared the occupancy of the specific resource), but other V2X devices specified by the resource occupancy message (preemption Devices that can use the specified resource) can also be used.
  • time intervals are set before and after the resource preemption section to avoid channel collisions that can cause random access at the front and rear boundaries of the preemption section by other V2X devices. Can be.
  • the boundary time may be set at the beginning and end of the occupied period of a specific resource, and boundary time information, which is information on the boundary time, may be included in the resource occupation message and transmitted.
  • the resource occupation message may further include the following information.
  • -Exclusive occupation activation/deactivation (On/Off) information Information indicating whether a specific resource is exclusively occupied. In other words, the indication that can cancel the EOP that was previously designated as well as newly designated EOP through the resource occupancy message. If the EOPs specified between V2X devices collide, at least one of them must cancel the setting.
  • Initialization time information related to the time when a specific resource was initially designated by the resource occupancy message, which is the same as the initial RPM transmission time.
  • -Exclusive occupation period (time) refers to the exclusive occupation period represented in FIG. 5 and is a time period in which a specific V2X unit is allowed exclusively to occupy a specific resource.
  • time This is the time information from the start of EOP to the current RPM transmission time and indicates the relative time.
  • -Exclusively occupied area This is the area information that is permitted to occupy resources, and only V2X devices located in the corresponding area can be candidate V2X devices that can use specific resources. It can consist of information related to latitude, longitude and range.
  • -Exclusive geolocation info Area information affected by resource occupancy. V2X devices located in the corresponding area must recognize and follow the resource preemption operation by the resource occupation message. It can consist of information related to latitude, longitude and range.
  • -Occupation permission unit ID (MAC address or Station ID): This is information for recognizing the V2X unit that can use the resources of the exclusive resource occupancy section. Not only the V2X device that transmitted the resource occupancy message (declaring the resource preemption), but also other V2X devices may be designated.
  • -Resource preemption certification information (certificate for special purpose or service specific permission): Whether the V2X device that has received the resource occupation message verifies the information and declares the resource preemption and whether the information contained in the resource occupation message can be trusted. Information for authenticating.
  • the resource-occupied message (or RPM packet) is also transmitted through contention with other messages on the channel, in order to increase the probability of reception, the resource-occupied message may be repeatedly transmitted before the start of the occupied period.
  • the repetitive transmission of the resource-occupying message may be repeatedly transmitted periodically or non-periodically, and the following conditions may exist as a criterion for determining the repetitive transmission.
  • -Channel load If the channel load is over a certain threshold (resource preemption limit), the resource occupancy message is not transmitted (initial resource preemption declaration or repeated transmission), but below that limit, the higher the channel load, the repetitive transmission of the resource occupancy message Increase the likelihood of being recognized by V2X units.
  • resource preemption limit a certain threshold
  • the resource occupancy message is not transmitted (initial resource preemption declaration or repeated transmission), but below that limit, the higher the channel load, the repetitive transmission of the resource occupancy message Increase the likelihood of being recognized by V2X units.
  • the effective area is wider than the communication radius of the V2X unit that initially generated the resource-occupied message, the number of repetitive transmissions of the resource-occupied message is increased, thereby increasing the possibility of recognition by the V2X units.
  • a specific V2X device that has transmitted a resource occupancy message determines whether it can transmit a data packet through the occupation of a specific resource when a specific resource is occupied, and when it is determined that it is possible to occupy a specific resource, Data packets can be transmitted through resources.
  • a specific V2X device can exclusively and exclusively occupy a specific resource and perform exclusive access control through channel preemption through the occupied specific resource.
  • the occupied interval declared through the resource occupancy message so far has been described assuming the operation in the same frequency band as the resource occupying message, but the preemption interval is also an operation allocated in a frequency band different from the frequency band in which the resource occupying message is transmitted. It can be extended and applied.
  • FIG. 6 shows an example of a gatekeeper for transmitting a message for preempting a resource according to an embodiment of the present invention.
  • the resource occupation message described in FIG. 5 is not stored in a queue, but may be processed and transmitted through a separate path according to the highest priority.
  • the transmission of general message packets is prioritized according to the TC assigned to each message packet, and is processed through a queuing process stored in a queue at the gatekeeper in the access layer according to the specified priority. Artificial output delay may occur.
  • FIG. 6 illustrates an example of a structure of a gate keeper for minimizing a delay caused by processing a resource occupancy message.
  • the gatekeeper illustrated in FIG. 6 includes a “no queuing” path and a “packet discard report to facility layer” path in which a resource occupying message is processed without a queuing process for processing a resource occupying message.
  • the DCC prioritization block stores GeoNet packets transmitted from the upper layer by entering them into queues separated by TC.
  • the DCC queues block may be composed of a plurality of queues (q1 to q4 in FIG. 6) capable of storing packets.
  • the DCC flow control block is a block that selects one of multiple inputs and outputs a single output, and can output packets stored in the queue according to the priority of each queue.
  • the output timing of the selected packet may be adjusted according to the channel load situation.
  • output delay may occur depending on the maximum number of packets that can be stored in the corresponding queue.
  • the resource occupancy message is the most sensitive message to the delay due to processing within the V2X device, so that processing delay is not generated, it is not stored in the queue according to the TC in the DCC prioritization block. It is input to the DCC flow control block.
  • delay-sensitive messages such as resource occupancy messages are processed to be output before other inputs.
  • the DCC flow control block delivers packet discard information to inform the facility layer that the resource occupancy message has been discarded.
  • the facility layer may immediately generate the next resource occupancy message.
  • the message to be processed through the'no queuing' path in the DCC prioritization block and the DCC flow control block and the message to be regenerated through the packet discard information are no queuing, which is an indicator included when the message is generated in the message ID or the facility layer. It can be distinguished through indication.
  • the resource-occupying message passing through the gate-keeper may be processed through a differentiation method unique to each access technology.
  • the AC of the aforementioned EDCA and in LTE-V2X, the PPPP ProSe per-packet priority
  • the AC of the aforementioned EDCA and in LTE-V2X the PPPP (ProSe per-packet priority) is an example of a unique differentiation scheme.
  • AC and PPPP are unique procedures for designating QoS per packet for each access technology, and resource occupancy messages can be processed with the highest priority.
  • a message that is sensitive to delay such as a resource-occupied message, can be processed without delay in processing through a no queuing path.
  • FIG. 7 and 8 show an example of an occupied area for preempting resources and a message format relayed for resource occupation according to an embodiment of the present invention.
  • a V2X device capable of occupying a specific resource may transmit a data packet using a specific resource exclusively and exclusively within an effective period in which resource occupation is permitted.
  • FIG. 7(a) shows an example in which a collision occurs in communication between nodes
  • FIG. 7(b) shows that an effective area and an effect area are set to resolve a collision occurring between nodes.
  • the V2X device designated through the resource occupancy message through the method described in FIGS. 5 and 6 may exclusively and exclusively occupy a specific resource during the occupied period.
  • some of the V2X devices that have received the resource-occupancy message may have a problem in that they do not recognize the occupied section of a specific resource occupied in advance due to a hidden node problem with the V2X that has transmitted the resource-occupying message.
  • node C is located between two node A and node B, and communication between node A and node C is possible, and communication is possible between node C and node B, but communication between node A and node B is different. Communication may not be possible because they do not overlap.
  • node B to node A or node A to node B becomes a hidden node, and a hidden node problem may occur, causing a collision with the intermediate C.
  • the node B does not receive the resource occupancy message transmitted by the node A, and thus the operation for the transmission of data packets through the channel occupation of the node A and/or node C Node B can cause interference.
  • V2X units existing in this effective area can use the occupied resources.
  • the occupied specific resource can be used even a device in which the use of a specific resource occupied by the resource occupation message among adjacent devices that has received the resource occupation message is located outside the valid area.
  • a device (node A) that declares resource preemption in the middle is an effective area (dotted line) indicated by a dotted line, and a device (node B and node C) in which occupancy of a specific resource is specified. ) Information is transmitted to adjacent V2X devices in the resource occupancy message.
  • V2X devices that have received the resource occupancy message within the effective area can use the occupied specific resource, but the V2X device (Node B) located outside the effective area cannot use the occupied specific resource.
  • the occupied specific resource can be used.
  • the setting of such an effective area may be specified within the V2X communication range of the unit (node A) that declares resource preemption, but must be set around the device that declares resource preemption as shown in FIG. 7(b). There is no need.
  • the effective area may be set anywhere within the V2X communication range of a device that declares preemption of a specific resource.
  • the effective area may be variously set according to the type of communication range of each node, and may be basically set based on the communication radius of each node.
  • the communication range of each node when the communication range of each node is generated in a circle centered on the node, the communication range of each node may be formed as shown in (a) of FIG. 7.
  • the radius of the effective area Reff and the radii of each node may have a relationship as in Equation 1 below.
  • Ra is a communication radius of node A
  • Rb is a communication radius of node B
  • Rc is a communication radius of node C.
  • node A when node A is a special purpose device that exists on the road, and when the nominal communication range of other nodes (node B and node C, etc.) is known, node A through this, as shown in FIG. 7(b) Similarly, it is possible to set the effective range of the target node (eg, node B) for occupying the channel.
  • the target node eg, node B
  • a range beyond the communication range of one V2X device can be set as an influence area in which a specific resource is preempted.
  • the V2X device declaring resource occupancy may set a range larger than the communication range of V2X as an influence area in which a specific resource is preempted by transmitting a resource occupation message through a relay operation of a plurality of V2X devices.
  • At least one V2X device that receives the resource occupancy message forwarded through the relay operation authenticates the V2X device that transmitted the resource occupancy message and the resource occupancy message through the authentication information included in the resource occupancy message. It must operate according to the information.
  • each V2X device when each V2X device relays the received resource occupation message, it may regenerate and relay the resource occupation message to update specific information included in the resource occupation message.
  • the V2X devices that received the resource occupancy message from the specific V2X device that first transmitted the resource occupancy message are the resource occupancy messages including information (original RPM replica) included in the first resource occupancy message transmitted by the specific V2X device ( Hereinafter, an extended resource occupation message) is regenerated and transmitted to neighboring adjacent V2X devices.
  • the format of the extended resource occupancy message may be the same as the format shown in FIG. 8, and time information indicating a start time at which the occupancy interval starts (relative time to the beginning of preemption period) may be updated.
  • the V2X device that forwards the resource occupancy message updates the time information with the time information from the time when the resource occupancy message is transmitted to the interval at which the occupancy of a specific resource starts to regenerate the resource occupation message.
  • the V2X device regenerating the resource occupancy message forwards the regenerated resource occupancy message back to the adjacent V2X devices through a relay operation.
  • the time information indicating the arrival time to the occupied section of the specific resource that is preempted by each V2X unit is transmitted by the V2X device that received the initially transmitted resource occupancy message or the extended resource occupancy message. It can be updated by recalculating the time from when to the start of the occupied section each time.
  • information included in a resource occupancy message transmitted by a specific V2X unit declaring resource preemption may be relayed while maintaining a message payload so that multi-hop V2X devices can verify it.
  • a signature (new RPM Signature) and a certificate (new RPM Certificate) of each V2X device may be included in the extended resource occupation message so that receiving units can verify the entire extended resource occupation message.
  • the first transmitted resource occupation message and the extended resource occupation message may further include forwarding information indicating forwarding of a message through a relay operation.
  • the V2X device that generated the extended resource occupation message to perform the relay operation receives the extended resource occupation message with time information of a value smaller than the time information calculated by itself, the generated extended resource occupation message Can be discarded.
  • FIG 9 shows an example of a DCC operation when resource occupancy is performed according to an embodiment of the present invention.
  • a channel load may be measured in a facility layer in order to reduce a load difference between channels.
  • the DCC operation described in FIG. 4 can obtain an allowable load per unit to be reflected in the DCC through information on the channel load directly measured by DCC_ACC_RX and channel load information of the surrounding V2X device received from DCC_NET_RX.
  • This adaptive DCC operation is suitable for relatively stable situations in which the channel load changes little by little.
  • DCC_FAC_RX added to reflect an occupied interval in which a specific resource is occupied to a DCC operation.
  • the occupied section information in which a specific resource collected in advance through the received RPM is preempted may be processed in the facility layer.
  • DCC_FAC_RX rapidly increases the channel load at the start point of the occupied section (increases the channel busy ratio) and rapidly lowers the channel load again at the end point of the resource preemption section (reduces the channel busy ratio) to return information to the previous situation. It can be provided to DCC_MAN to accurately calculate the limit of the allowable load per device.
  • the DCC_FAC_RX operation may be performed when the device that has received the resource occupancy message is located within an influence area in which exclusive resource occupancy is possible.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a device for occupying a resource according to an embodiment of the present invention.
  • a V2X device for declaring occupation of a specific resource may transmit a data packet using a specific resource exclusively and exclusively during an occupation period by transmitting a resource occupation message.
  • a specific V2X device for declaring the occupation of a specific resource by receiving centralized resource access control authority over V2X communication may obtain a certificate to prove the control authority from the PKI-SMS in advance.
  • These certificates can be continuously included and distributed in the resource occupation message for the occupation of a specific resource.
  • the specific V2X device prepares an operation for declaring the occupation of a specific resource by setting at least one parameter for occupying a specific resource according to the request of the application layer (S10010).
  • the at least one parameter may include at least one of occupancy interval information indicating an occupied interval in which a specific resource is exclusively occupied, or time information from a transmission point of the resource occupancy message to a point at which the occupancy interval starts.
  • the specific V2X device may determine whether transmission of a resource occupancy message for declaring occupation of a specific resource is possible.
  • a specific V2X device may receive at least one message for recognizing whether transmission of a resource occupancy message for occupying a specific resource is possible from adjacent V2X devices (S10020).
  • a specific V2X device may transmit a resource occupancy message to declare the occupancy of a specific resource to adjacent V2X devices. (S10040).
  • a specific V2X device is used to declare the occupation of a specific resource based on at least one message transmitted by the adjacent V2X devices. It is determined whether transmission of a resource message is possible (S10030).
  • the specific V2X device determines that transmission of the resource occupancy message is possible, and sends a resource resource occupation message to occupy the specific resource. It can be transmitted to adjacent V2X devices (S10040).
  • whether or not the specific resource overlaps the occupied resource may be determined based on the location of the occupied resource, the occupied time, and an influence area or an effective area in which occupancy is allowed as described in FIGS. 7 and 8.
  • the affected area and the effective area may be set as described in FIGS. 7 and 8.
  • the occupied resource which is declared occupied by at least one message
  • priorities between the specific V2X device and at least one adjacent device are compared.
  • the specific V2X device determines that it is possible to transmit a resource occupancy message, and sends a resource resource occupancy message for occupying a specific resource to the adjacent V2X. It can be transmitted to the devices (S10040).
  • the specific V2X device determines that transmission of the resource occupancy message is impossible, and may discard the generated resource occupation message.
  • the resource occupancy message is transmitted by setting the exclusive occupancy activation/deactivation (On/Off) information of the resource occupation message to inactivation or off.
  • the resource occupancy message is based on at least one parameter, resource occupancy information indicating whether or not exclusively occupying a specific resource, valid area information indicating an occupied effective area in which exclusive occupancy of a specific resource is possible, and a resource occupancy message, as described in FIG.
  • the resource occupancy message may be repeatedly transmitted until the occupancy period starts according to a specific condition as described in FIG. 5.
  • the specific V2X device determines whether a specific resource occupation period has started based on a resource occupancy message transmitted by itself or at least one message transmitted from adjacent V2X devices (S10050).
  • the specific V2X device may repeatedly transmit the resource occupation message.
  • the specific V2X device determines whether it can transmit a data packet by occupying a specific resource (S10060).
  • a specific V2X device is designated as an occupying unit of a specific resource by a resource occupancy message transmitted by itself or at least one message transmitted from adjacent V2X devices, and a specific V2X device is located within an effective area or an affected area.
  • the specific V2X device determines that it can transmit a data packet by occupying a specific resource.
  • the specific V2X device may transmit a data packet using a specific resource in the occupied section (S10080).
  • a specific V2X device is not designated as an occupying unit of a specific resource by the resource occupancy message transmitted by itself or at least one message transmitted from adjacent V2X devices, or a specific V2X device is outside the effective area or the affected area. If located, the specific V2X device determines that it cannot occupy a specific resource.
  • the specific V2X device stops (mute) the transmission of the data packet (S10070).
  • the specific V2X device may be configured as a device as shown in FIG. 12.
  • the above-described operation in FIG. 10 may be performed by the device shown in FIG. 12.
  • the processor 12020 may set at least one parameter related to the occupation of a specific resource for transmission of a data packet (step S10010), determine whether transmission of the resource occupation message is possible, and transmit the resource occupation message (Ste S10020, step S10030).
  • the processor 12020 may determine whether a specific V2X device can occupy a specific resource in the occupied interval of a specific resource (steps S10050 and S10060), and determine whether to transmit a data packet according to whether or not a specific resource can be occupied. It can be determined (step S10070, step S10080).
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of an apparatus for receiving a message for occupying a resource according to an embodiment of the present invention.
  • a V2X device receiving a resource occupancy message from a specific V2X device may determine whether exclusive and exclusive occupation of a specific resource is possible based on the received resource occupancy message and transmit a data packet.
  • the V2X device that received the resource occupancy message transmitted from a specific V2X in the channel for V2X communication checks (or checks) the certificate included in the resource occupation message, and whether the declaration of the occupation of a specific resource by the resource occupation message is valid. Verify whether or not.
  • the resource occupancy message includes at least one parameter, resource occupancy information indicating whether a specific resource is exclusively occupied, valid area information indicating an occupied effective area in which exclusive occupation of a specific resource is possible, and resource occupancy as described in FIGS. 5 and 10
  • Initialization time information related to the time that the specific resource was initially specified by the message, threshold value for the processing time of the resource occupancy message, influence area information indicating the area affected by the exclusive occupation of a specific resource, set at the beginning and end of the occupied interval
  • the resource occupancy message may be repeatedly transmitted until the occupancy period starts according to a specific condition as described in FIG. 5.
  • the V2X device determines whether it can transmit a data packet through occupation of a specific resource based on information included in the resource occupation message (S11020).
  • the V2X device is designated as a device capable of occupying a specific resource by the identifier included in the resource occupancy message, and is located within the effective area or the influence area described in FIGS. 7 and 8, the occupation of the specific resource is I judge it possible.
  • the affected area and the effective area may be set as described in FIGS. 7 and 8.
  • the V2X device may occupy a specific resource and transmit a data packet exclusively and exclusively during the occupied interval (S11030).
  • the V2X device determines that it is impossible to occupy a specific resource if it is not designated as a device capable of occupying a specific resource by the identifier included in the resource occupancy message, or if it is located outside the effective or affected area. .
  • the V2X device may forward the resource-occupying message to another adjacent V2X device through a relay operation as described in FIG. 9 according to whether or not the resource-occupying message has forwarding information described in FIG. 8 (S11040).
  • the V2X device mutes the data packet (S11050).
  • the V2X device regenerates the extended resource occupation message by updating the time information as described in FIG. 9 (S11060).
  • the extended resource occupation message may include the same information included in the first transmitted resource occupation message except for time information.
  • a signature and certificate for authentication of the V2X device may be additionally included.
  • the V2X device may forward the re-generated resource occupancy message to another adjacent V2X device through a relay operation (S11070).
  • the V2X device regenerates the extended resource occupancy message. Can be discarded.
  • the V2X device can transmit a data packet by occupying a specific resource in step S11020, if the resource-occupying message includes forwarding information, the V2X device regenerates the extended resource-occupying message through steps S11060 and S11070. You can forward it.
  • the V2X device may be configured as a device as shown in FIG. 12.
  • the above-described operation in FIG. 11 may be performed by the device shown in FIG. 12.
  • the processor 12020 receives a resource occupancy message from a specific V2X device and determines whether a data packet can be transmitted through the occupation of a specific resource, and transmits a data packet through a specific resource or stops the transmission of the data packet. It can (step S11010, step S11020, step S11030, step S11050).
  • the processor 12020 may determine whether the resource occupancy message contains forwarding information, regenerate the resource occupancy message, and forward it to adjacent V2X devices through a relay operation (steps S11040, S11060, and S11070). ).
  • FIG. 12 shows the configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device 12000 may include a communication unit 12010, a processor 12020, and a memory 12030.
  • the communication unit 12010 may be connected to the processor 12020 to transmit/receive a radio signal.
  • the communication unit 12010 may up-convert the data received from the processor 12020 to a transmission/reception band to transmit a signal or down-convert a received signal.
  • the communication unit 12010 may implement at least one operation of a physical layer and an access layer.
  • the communication unit 12010 may include a plurality of sub RF units to communicate according to a plurality of communication protocols.
  • the communication unit 12010 is an ITS-G5 or DSRC (Dedicated short-range communication) / WAVE (Wireless Access for Vehicle Environment) wireless communication technology based on a physical transmission technology of the IEEE 802.11 and/or 802.11p standard , 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 12010 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 12020 may be connected to the communication unit 12010 to implement an operation of layers according to an ITS system or a DSRC/WAVE system.
  • the processor 12020 may be configured to perform operations according to various embodiments of the present invention according to the above-described drawings and description.
  • at least one of a module, data, program, or software that implements the operation of the V2X communication device 12000 according to various embodiments of the present invention may be stored in the memory 12030 and executed by the processor 12020. have.
  • the memory 12030 is connected to the processor 12020 and stores various information for driving the processor 12020.
  • the memory 12030 may be included inside the processor 12020 or installed outside the processor 12020 and connected to the processor 12020 by known means.
  • ITS-G5 or DSRC Dedicated short-range communication
  • WAVE Wireless Access for Vehicle Environment wireless communication technology
  • the communication unit 18010 may include at least one transceiver implementing each medium.
  • one of the plurality of transceivers may access the channel based on the medium used/supported.
  • the processor 12020 of the V2X communication device 12000 may perform the packet forwarding operation described in the present invention.
  • the packet forwarding operation of the V2X communication device 12000 will be described below.
  • the V2X communication device is referred to as a node, a router, a forwarder, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention provides one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in a memory and driven by a processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.
  • the present invention is used in a series of vehicle communication fields.

Landscapes

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

Abstract

V2X 통신에서 데이터 패킷 송수신을 위한 장치의 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, V2X 장치는 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하고, 인접한 장치들로부터 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신할 수 있다. 또한, V2X 장치는 자원 점유 메시지의 전송이 가능한 경우, 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 인접한 장치들로 전송할 수 있다. 이때, 특정 자원은 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 단말이 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용될 수 있다.

Description

V2X 통신 장치 및 그의 데이터 패킷 송수신 방법
본 발명은 V2X 통신 장치 및 그의 데이터 패킷 송수신 방법에 대한 건으로, 특히 자원을 선점하고, 선점된 자원을 통해서 데이터 패킷을 효율적으로 송수신하기 위한 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.
미래형 교통 시스템에서는 차량(OBE)과 도로 주변 장치(RSE)들 그리고 도로 주변의 비-차량 참여자들이 자기 상태와 자기 주변에서 취득한 정보를 공유한다. 정보의 공유는 애드-혹 기술에 기반한 V2X 통신 기술을 사용하여 수행된다. V2X 통신 기술은 안전 관련 목적 뿐 아니라 도로 상에서 발생하는 자원 소모(예를 들면, 교통 정체)를 최적화함으로써 전체 교통 시스템 입장에서의 자원 활용 효율성을 높이는 방향으로 발전하고 있다.
V2X 통신 기반의 협력 지능형 교통 시스템(C-ITS)은 차량에 장착된 V2X OBU(on-board unit)들과 도로 주변에 배치된 각종 인프라스트럭쳐에 설치된 V2X RSU(road-side unit)들이 서로 자기 자신의 상태나 주변에서 취득한 다양한 정보를 서로 공유하며 도로상에서 발생하는 인명 피해와 재산 손실을 방지하기 위해 발전해가고 있다.
최근까지 V2X 통신에서는 네트워크 내에 V2X 유닛(V2X OBU 혹은 V2X RSU)들간의 채널 접근을 coordination하는 중앙집중식 접근 제어장치 즉, base station(AP 혹은 eNodeB 등)이 존재하지 않는 상황에서도 V2X 유닛간에 원활한 통신이 가능하도록 각종 경쟁 기반의 채널 접근(contention-based channel access)과 분산 접근 제어(distributed access control) 방법이 도입되어 있다.
V2X 통신에서 경쟁 기반의 채널 접근의 대표적인 메커니즘으로 IEEE 802.11p가 지원하는 CSMA/CA가 있다. 하나의 물리적 채널에서 패킷을 전송하고자 하는 복수 개의 V2X 유닛들은 패킷 priority를 통해 패킷 전송 시도의 시점을 차별화하긴 하지만 동일 패킷 우선순위(priority)끼리도 random back-off를 통해 채널의 접근이 다중화된다. 이는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 통해 패킷 접근 범주(access category)별로 보다 세분화되어 하나의 유닛내의 MAC layer에서도 복수개의 패킷이 경쟁을 통해 채널 접근이 수행된다.
V2X 유닛들 간의 분산 접근 제어의 대표적인 메커니즘으로는 DCC(decentralized congestion control)이 개발되고 있다. 이는 전체 ad-hoc 네트워크에 참여하는 유닛들의 개수를 한정할 수 없고 이들의 위치가 계속 변하는 동적인 환경 속에서 아무런 제약 없이는 채널 과부하로 언제든지 모든 V2X 통신이 마비될 수 있으므로 이런 상황을 피하기 위해 모든 V2X 유닛들이 각자가 감지한 채널부하에 맞춰 각자의 채널 접근을 조절하는 기법이다.
이와 같이 도로상에서 V2X 통신에 참여하는 각 유닛들은 공통의 규칙하에서 각자의 판단에 따라 동작함으로써 V2X 통신상의 공정한 채널 접근(fairness of channel access)과 네트워크 안정성(network stability)을 어느 정도 상호 보장하게 된다. 하지만 이러한 접근 제어 방식은 다른 유닛들의 채널 접근을 제한하거나 특정 유닛의 채널 선점을 통한 배타적인 접근 제어를 수행해야 하는 특별한 상황에서는 비효율적이다.
본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 V2X 통신에서 데이터 패킷 송수신을 위한 장치의 자원 할당 방법은 상기 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하는 단계; 인접한 장치들로부터 상기 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한 경우, 상기 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 상기 인접한 장치들로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 장치가 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용된다.
상기 특정 장치는 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역 내에 위치한다.
또한, 본 발명에서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 특정 자원이 독점적으로 점유되는 점유 구간을 나타내는 점유 구간 정보, 또는 상기 자원 점유 메시지의 전송 시점부터 상기 점유 구간이 시작되는 시점까지의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 자원 점유 메시지는 상기 적어도 하나의 파라미터를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 자원 점유 메시지는 상기 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 자원 점유 정보, 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역을 나타내는 유효 지역 정보, 상기 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보, 상기 자원 점유 메시지의 처리 시간에 대한 임계 값, 상기 특정 자원의 독점적 점유에 영향을 받는 지역을 나타내는 영향 지역 정보, 상기 점유 구간의 시작과 끝에 설정되는 경계 시간을 나타내는 경계 시간 정보, 상기 특정 자원을 베타적으로 점유할 수 있는 장치들에 관한 식별자, 또는 상기 특정 자원의 점유 및 상기 자원 점유 메시지에 포함된 정보들의 신뢰성 여부와 관련된 인증 정보 중 적어도 하나를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 적어도 하나의 메시지에 기초하여 상기 특정 자원이 상기 인접한 장치들의 점유 자원과 중첩되는지 여부를 식별하는 단계; 및 상기 점유 자원과의 중첩 여부에 따라 상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 특정 자원이 상기 점유 자원과 중첩되지 않는 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 가능하다고 결정된다.
또한, 본 발명은, 상기 특정 자원이 상기 점유 자원과 중첩되는 경우, 상기 적어도 하나의 메시지에 기초하여 상기 인접한 장치들과 우선순위를 비교하는 단계를 더 포함하되, 상기 장치의 우선순위가 상기 인접한 장치들의 우선순위보다 높은 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 가능하다고 결정되며, 상기 장치의 우선순위가 상기 인접한 장치들의 우선순위보다 낮은 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 불가능하다고 결정된다.
또한, 본 발명에서, 상기 자원 점유 메시지는 상기 특정 자원의 점유가 시작되는 시간 전까지 반복해서 전송된다.
또한, 본 발명에서, 상기 자원 점유 메시지는 우선 순위에 따라 데이터 패킷을 저장하여 출력하는 큐(Queue)에 저장되지 않고 가장 높은 우선순위에 따라 처리되어 전송된다.
또한, 본 발명에서, 상기 자원 점유 메시지는 상기 자원 점유 메시지가 처리되는 경로를 나타내는 지시자를 포함한다.
또한, 본 발명은, 인접한 장치로부터 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 수신하는 단계; 상기 자원 점유 메시지에 기초하여 상기 장치가 상기 특정 자원을 점유하여 상기 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 장치가 상기 특정 자원을 점유할 수 있지 여부에 따라 상기 특정 자원을 독점적으로 이용하여 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 장치가 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용되는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 특정 자원의 점유 가능 여부는 상기 장치가 상기 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원을 점유하는 특정 장치로 지정되었는지 여부, 및 상기 장치가 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역 내에 위치하는지 여부에 기초하여 판단된다.
또한, 본 발명은, 상기 자원 점유 메시지가 상기 자원 점유 메시지의 포워딩을 지시하는 포워딩 정보를 포함하는 경우, 상기 시간 정보를 업데이트 하여 상기 자원 점유 메시지를 재 생성하는 단계; 및 상기 자원 점유 메시지를 릴레이하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은, 데이터를 저장하는 메모리; 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및 상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
상기 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하고, 인접한 장치들로부터 상기 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신하며, 상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한 경우, 상기 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 상기 인접한 장치들로 전송하되, 상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 장치가 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용되는 V2X 통신 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다른 장치들의 채널 접근을 제한하거나 특정 유닛의 채널 선점을 통한 배타적인 접근 제어를 수행함으로써, 저 지연을 요구하거나 긴급한 상황에서 데이터를 신속하게 전송할 수 있다. 또한, 다수의 장치에게 V2X 통신을 통해서 지속적으로 제어 정보를 전송해야 하는 경우, 특정 채널의 자원을 승인된 일부 단말만 이용하게 함으로써 그룹을 구성하고 있는 장치들 간 데이터 통신을 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 메시지 패킷은 이벤트 기반으로 발생하고 처리되기 때문에 비동기 방식의 PHY/MAC 구조에서도 효과적으로 동작할 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ITS(Intelligent Transport System) 스테이션의 레퍼런스 아키텍처를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 채널 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 V2X의 데이터 패킷을 채널을 통해 전송하는 절차 및 채널 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 V2X에서 지원하는 분산 제어 시스템인 DCC 동작의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 메시지의 타이밍 다이어그램(timing diagram)의 일 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 메시지의 전송을 위한 게이트 키퍼의 일 예를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 점유 지역 및 자원 점유를 위해 릴레이 되는 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자원의 점유가 수행되는 경우, DCC 동작의 일 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 점유하기 위한 장치의 동작 순서도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 점유하기 위한 메시지를 수신하는 장치의 동작 순서도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 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 실시 예에 따른 V2X의 데이터 패킷을 채널을 통해 전송하는 절차 및 채널 구조를 나타낸다.
도 3은 ITS-G5에서 V2X 패킷을 채널을 통해서 전송하는 과정을 일 예로써, 도 3의 (a)는 각 계층(layer) 별 송신 동작을 개략적으로 구분한 것이다.
구체적으로, 어플리케이션 계층에서 각종 C-ITS를 위한 어플리케이션들이 동작하며, 필요에 따라 퍼실리티 레이어로 메시지의 생성을 요청한다.
퍼실리티 레이어는 요청에 따라 다양한 메시지를 생성할 수 있으며, 로드-세이프티(road-safety)관점에서 CAM, DENM 메시지들을 생성할 수 있다.
생성된 CAM, DENM, 그리고 그밖의 메시지들은 각각 사전에 메시지별로 정의된 우선 순위인 TC(traffic class)를 할당 받아 하위 layer로 전달된다.
네트워크 및 트랜스포트 레이어에서는 필요에 따라 메시지들의 다중-홉 포워딩(multi-hop forwarding)을 지원하는 GeoNet 패킷화를 수행할 수 있다.
GeoNet 패킷화된 메시지들은 액세스 레이어의 게이트 키퍼(Gate-keeper)에서 각 TC별로 개별 큐(queue)에 저장되어 우선순위에 따라 지연 출력된다.
즉, 메시지의 처리 우선순위를 TC에 따라 차등화하는 것으로, 우선 순위가 높은 큐에 저장된 패킷이 순차적으로 먼저 출력될 수 있다.
게이트 키퍼에서 출력된 패킷은 802.11p기반 PHY/MAC에서 EDCA 메커니즘으로 차등되어 채널로 전송된다.
도 3의 (b)는 이러한 EDCA 메커니즘을 시간영역에서 표현한 그림이다. EDCA도 접근범주(access category)에 따라 패킷의 채널 출력을 차등화 하기 위해 AIFS와 contention window의 길이를 접근 범주별로 다르게 정의할 수 있다.
따라서, 채널 비워진 시점부터 접근 범주별로 구분된 각 패킷들은 각자의 AIFS와 contention window를 가지고 채널 접근을 경쟁하게 되고 contention window 범위 내에서 그때그때 설정되는 random back-off 동작으로 인해 서로 다른 V2X 유닛들간에 동일한 접근범주를 갖는 패킷간에 접근 기회가 구별될 수 있다.
결국 채널이 비워져 있는 특정 시점에서 하나의 V2X 장치 내의 하나의 패킷이 채널을 점유하게 된다.
이와 같이 각 V2X 장치들간의 채널 접근은 각 장치 간에 임의의 경쟁을 통한 이뤄지게 되므로 특별한 목적을 위해 특정 V2X 장치의 절대적인 채널 선점은 지원하지 않는다.
WIFI AP 기반의 네트워크에서는 AP의 제어에 의해 네트워크내의 모든 단말들의 동작을 계속 coordination시키기 위한 MAC/PHY 메커니즘이 적용되지만 V2X 통신에서는 유닛들 간의 직접 통신(peer-to-peer communication)에 기반한 MAC/PHY만 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 V2X에서 지원하는 분산 제어 시스템인 DCC 동작의 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, V2X 장치는 DCC를 통해서 채널의 과부하를 회피할 수 있다.
구체적으로, DCC는 V2X가 검출 가능한 채널 활용 비율(channel utilization ratio)이나 채널 부하(channel load)를 사전에 정의된 기준(예를 들어, reactive DCC의 경우 relaxed, active, restrictive)에 맞춰 평가하고, 이로부터 추천되는 파라메터에 따라 패킷을 전송함으로써 전체 채널상의 과부하 가능성을 사전에 줄여 V2X 유닛간의 전송 패킷의 충돌 가능성을 최소화하는 매커니즘을 의미한다.
도 4는 ITS-G5의 DCC 동작을 각 layer별로 도시하고 있다. 중간의 management layer를 기준으로 왼쪽은 메시지/패킷을 채널에 송신 처리하는 과정을 나타내며, 오른쪽은 메시지/패킷을 채널로부터 수신 처리하는 과정을 나타낸다.
V2X 장치는 DCC_MAN에서 전체 채널 부하에 따른 유닛별 허용부하의 한계치를 계산한다. DCC_MAN을 통해서 획득한 유닛당 허용부하의 한계치는 DCC_FAC_TX와 DCC_NET_TX 그리고 DCC_ACC_TX에 제공되어 패킷/메시지의 전송 빈도와 송신 파워 등의 파라메터를 조절하는데 이용된다.
DCC_FAC_TX에서는 어플리케이션 계층에서의 메시지 생성 요청과 함께 DCC_MAN에서 제공된 한계치를 고려하여 메시지의 생성량을 조절한다.
DCC_NET_TX에서는 DCC_MAN에서 제공된 정보(전체 채널부하나 유닛별 허용부하의 한계치)를 GeoNet 패킷 헤더에 삽입할 수 있으며, 해당 패킷을 수신한 유닛은 프로토콜 관점에서 주변 유닛의 정보를 획득할 수 있다.
DCC_ACC_TX에서는 DCC_MAN에서 제공된 한계치를 고려하여 채널을 통해 전송할 패킷량을 조절한다.
앞서 DCC_MAN에서 취급하는 유닛별 허용부하의 한계치는 DCC_ACC_RX와 DCC_NET_RX에서 제공되는 채널 정보정부터 계산될 수 있다.
좀더 구체적으로 DCC_ACC_RX에서는 medium을 통해 측정되는 RF 신호의 세기와 신호 감지 주기 등을 통해 얻어진 채널 부하 정보를 DCC_MAN에게 제공하고, DCC_NET_RX에서는 수신한 GeoNet 패킷 헤더에 포함된 주변 유닛의 정보(전체 채널부하나 유닛별 허용부하의 한계치)를 DCC_MAN에게 제공한다.
이와 같이 각 V2X 통신 유닛들의 DCC 수행 절차 상에서 수집되는 채널 정보들은 layer간 의존성이 존재하므로 각 layer(특히 access layer)를 지원하는 technology에 따라 동작 특성이 다를 수 있고 이와 무관하게 특정 V2X 유닛이 절대적인 채널 선점은 지원하는 메커니즘을 제공하지 않는다.
이와 같이 V2X 통신에 참여하는 각 장치들은 공통의 규칙하에서 각자의 판단에 따라 동작함으로써 V2X 통신상의 공정한 채널 접근(fairness of channel access)과 네트워크 안정성(network stability)을 어느 정도 상호 보장하게 된다.
하지만 이러한 접근 제어 방식은 다른 유닛들의 채널 접근을 제한하거나 특정 유닛의 채널 선점을 통한 배타적인 접근 제어를 수행해야 하는 특별한 상황에서는 비효율적이다. 이와 같은 채널 접근이 요구되는 상황의 일 예는 아래와 같다.
- 일정 지역내에서 채널 제어 권한을 부여 받은 RSU가 V2X 통신을 통해 넓은 범위에 분포하는 주변 OBU들에게 공통적으로 적용되야 하는 정책 정보나 펌웨어 변경(OTA update)등의 데이터를 보다 효과적으로 전파하려는 경우
- 고속도로에서 트럭 Platooning시에 리더가 뒤따라오는 여러 대의 트럭에게 V2X 통신을 통해 제어 정보를 전달하는 경우로 이때 같은 도로상의 platooning에 참여하지 않는 일반 차량들과도 채널을 공유하고 있는 경우.
- GPS 오차 보정 정보 같이 모든 V2X OBU들의 위치 정확도에 영향을 미치는 필수적인 정보를 positioning reference OBU 혹은 RSU가 주기적으로 전송하는 경우.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 도로 상에서 다양하게 요구되는 use case에 따라 V2X 통신 장치들 간에 자발적인 채널 접근 매커니즘과 같이 사용될 수 있는 자원 점유를 통한 데이터 패킷 송수신 방법을 제안한다.
즉, 본 발명은 V2X 장치들 간에 보장되던 기존의 공평한 채널 접근방식과 함께 지원 가능한 중앙 집중식 채널 제어 방식을 제안한다.
이하, 본 발명에서 설명하는 방법은 단일 주파수 밴드에서 자원선점 지정과 실제 자원 선점 동작을 수행하는 single channel operation으로 설명될 수 있지만, 여러 주파수 밴드에서 구동되는 메커니즘인 MCO(multi-channel operation)에서도 사용될 수 있다.
메시지 기반의 자원 선점 방식
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 메시지의 타이밍 다이어그램(timing diagram)의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, V2X 장치는 특정 자원을 점유하여 데이터 패킷을 전송하기 위해서 메시지를 전송할 수 있으며, 점유된 자원을 통해서 독점 배타적으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
구체적으로, 도 5는 특정 V2X 장치로부터 특정한 자원의 선점을 위한 자원 점유 메시지(또는, 자원 선점 메시지(Resource preemption message: RPM))가 ITS-G5를 통해 채널 상에서 전송되고 자원이 선점되는 일 예를 나타낸다.
이때, 임의의 시간에서 전송되는 자원 점유 메시지는 앞에서 설명한 패킷화 절차에 따라 채널을 통해 전송될 수 있기 때문에, 인접한 다른 V2X 장치의 패킷이나 특정 V2X 장치의 다른 캐시과 경쟁을 통해서 전송될 수 있다.
도 5에서 LBT interval은 도 3의 (b)에서 설명한 TC 별 AIFS와 contention window에 의해서 V2X 장치가 뮤트(mute)되는 구간을 의미한다. 각 자원 점유 메시지는 선점 되는 추후의 특정 자원의 점유가 예정된 구간(exclusive occupation period: EOP)에 관한 구간 정보 및/또는 특정 자원의 할당 구간이 시작되는 시점에 대한 시간 정보를 포함할 수 있다.
도 5에서 RPM #1은 첫 번째로 전송되는 자원 점유 메시지를 나타내며, 자원 점유 메시지의 전송 시점부터 추후 점유되는 특정 자원의 점유 구간의 시작시점까지의 상대적인 시간 정보(relative time #1)를 포함할 수 있다.
RPM #2은 두번째로 전송되는 자원 점유 메시지를 나타내며, RPB #1과 같이 자원 점유 메시지의 전송 시점부터 추후 점유되는 특정 자원의 점유 구간의 시작시점까지의 상대적인 시간 정보(relative time #2)를 포함할 수 있다.
이때, relative time #2는 relative time #1보다 작은 값을 갖는다.
즉, V2X는 첫 번째 자원 점유 메시지를 전송한 이후부터 특정 자원의 점유 구간이 시작될 때까지 주기적으로 반복해서 자원 점유 메시지를 전송할 수 있으며, 반복 전송되는 자원 점유 메시지에 포함되는 시간 정보는 점차 감소될 수 있다.
자원 점유 메시지를 통해서 점유되는 특정 자원은 반드시 자원 점유 메시지를 전송한 V2X 유닛(특정 자원의 점유를 선언한 유닛)만 제한적으로 이용할 수 있는 것이 아니라, 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 다른 V2X 장치들(선점된 특정 자원을 사용할 수 있는 장치들)도 이용할 수 있다.
이벤트 기반으로 생성된 메시지는 정밀한 동기식 채널 접근 제어가 어려울 수 있으므로 다른 V2X 장치에 의한 선점구간 앞뒤 경계에서의 임의 접근이 발생시킬 수 있는 채널 충돌을 피하기 위해 자원선점 구간의 앞뒤에 시간적인 간격이 설정될 수 있다.
즉, 특정 자원의 점유 구간 시작과 끝에 경계 시간이 설정될 수 있으며, 이러한 경계 시간에 대한 정보인 경계 시간 정보가 자원 점유 메시지에 포함되어 전송될 수 있다.
또한, 자원 점유 메시지는 아래와 같은 정보들을 더 포함할 수 있다.
- 배타적 점유 활성화/비활성화(On/Off) 정보: 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 정보. 즉, 자원 점유 메시지를 통해 EOP를 새로 지정뿐만 아니라 기존 지정되었던 EOP를 취소할 수 있는 indication. V2X 장치 간에 지정한 EOP가 충돌 될 경우 최소한 한쪽은 설정을 취소하여야 한다.
- 배타적 점유 초기화 시간 (time): 자원 점유 메시지에 의해서 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보로 최초 RPM 전송시간과 동일하다.
- 배타적 점유 구간(time): 도 5에서 표현된 exclusive occupation period를 의미하며 특정 V2X 유닛에게 특정 자원의 배타적으로 점유가 허락되는 시간 구간
- 배타적 점유 구간까지의 도달시간(time): EOP의 시작시점으로부터 현재 RPM 전송시점으로까지의 시간 정보로 상대적인 시간을 나타낸다.
- 패킷 처리 유효시간(time or the number of minimum time-unit): 자원 점유 메시지의 생성시 V2X 장치 내부의 패킷화 및 전송 과정에 의한 지연에서 허용되는 한계시간을 나타내는 임계 값으로 processing delay와 queuing delay가 고려된 값이다.
- 배타적 점유 유효 지역(geolocation info): 자원 점유가 허가된 지역 정보로 해당 지역내에 위치한 V2X 장치만 특정 자원을 사용할 수 있는 후보 V2X 장치가 될 수 있다. 위도, 경도 및 범위와 관련된 정보들로 구성될 수 있다.
- 배타적 점유 영향 지역(geolocation info): 자원 점유에 영향을 받은 지역 정보로 해당 지역내에 위치한 V2X 장치들은 자원 점유 메시지에 의한 자원 선점 동작을 반드시 인지하고 따라야 한다. 위도, 경도 및 범위와 관련된 정보들로 구성될 수 있다.
- 배타적 점유 구간을 위한 시간 마진(time or the ratio for exclusive occupation period): 점유 구간 앞뒤 경계에 설정되는 시간 마진이고 이는 서로 다른 V2X 유닛들간의 비동기 전송이나 동일 V2X 유닛 내부에 존재하는 시간 모호성(time ambiguity)를 고려한 마진이다.
- 점유 허가 유닛 ID (MAC address or Station ID): 배타적 자원 점유 구간의 자원을 사용할 수 있는 V2X 유닛을 인식하기 위한 정보이다. 자원 점유 메시지를 전송한(자원 선점을 선언한) V2X 장치 뿐만 아니라 다른 V2X 장치들이 지정될 수 있다.
- 자원 선점 인증 정보(certificate for special purpose or service specific permission): 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치가 해당 정보를 검증하여 자원 선점을 선언한 V2X 장치 및 자원 점유 메시지에 포함된 정보를 신뢰할 수 있는지 여부를 인증하기 위한 정보.
자원 점유 메시지(또는, RPM 패킷)도 채널상에서 다른 메시지들과 경쟁을 통해 전송하게 되므로 수신 확률을 높이기 위해 자원이 점유되는 점유 구간이 시작되기 전에 반복되어 전송될 수 있다.
이때, 자원 점유 메시지의 반복 전송은 주기적 또는 비 주기적으로 반복되어 전송될 수 있으며 반복 전송을 결정하는 판단 기준은 아래와 같은 조건들이 존재할 수 있다.
- 채널 부하: 채널 부하가 특정 한계치(자원 선점 제한치) 이상이면 자원 점유 메시지를 전송(초기 자원 선점 선언이나 이를 반복전송)하지 않지만 그 한계치 이하에서는 채널 부하가 높을수록 자원 점유 메시지의 반복 전송 횟수를 증가시켜 V2X 유닛들이 인지할 가능성을 높인다.
- 배타적 점유 구간까지의 도달시간: 최초에 보다 먼 미래에 자원 점유를 준비한다면 자원 점유 메시지의 반복 전송 횟수를 증가시켜 V2X 유닛들이 인지할 가능성을 높인다.
- 자원 선점 유효 지역: 유효 지역이 자원 점유 메시지를 처음 생성한 V2X 유닛의 통신 반경보다 넓으면 자원 점유 메시지의 반복 전송 회수를 증가시켜 V2X 유닛들이 인지할 가능성을 높인다.
자원 점유 메시지를 전송한 특정 V2X 장치는 특정 자원의 점유 구간이 되면, 자신이 특정 자원의 점유를 통해서 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단하고, 특정 자원의 점유가 가능하다고 판단되면 점유 구간동안 특정 자원을 통해서 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 특정 V2X 장치는 특정 자원을 독점 배타적으로 점유할 수 있으며, 점유된 특정 자원을 통해서 채널 선점을 통한 배타적인 접근 제어를 수행할 수 있다.
이와 같은 배타적 자원점유 구간에서의 자원 사용은 시간 관점에서만 언급했지만 해당 자원점유 구간내의 채널 접근은 TDMA(time division multiple access)뿐만 아니라 FDMA(frequency division multiple access)나 CDMA(code division multiple access) 또는 SDMA(space division multiple access) 등의 기타 다중 접근 방식 고유의 기본 자원단위(resource unit)를 인덱싱 방법을 통해 활용 될 수 있다.
또한, 지금까지의 자원 점유 메시지를 통해 선언된 점유 구간은 자원 점유 메시지와 동일 주파수 밴드에서 동작을 가정하고 설명되었지만 선점 구간이 자원 점유 메시지가 전송되는 주파수 밴드와 다른 주파수 밴드에서 할당되는 동작으로도 확장되어 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 메시지의 전송을 위한 게이트 키퍼의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 도 5에서 설명한 자원 점유 메시지는 큐에 저장되지 않고 최우선 순위에 따라 별도의 경로를 통해서 처리되어 전송될 수 있다.
구체적으로, 앞에서 설명한 바와 같이 일반적인 메시지 패킷의 전송은 각각의 메시지 패킷에 할당되는 TC에 따라 우선순위가 지정되고, 지정된 우선순위에 따라 액세스 레이어 내의 게이트 키퍼에서 큐에 저장되는 큐잉과정을 통해서 처리되면서 인위적인 출력 지연이 발생할 수 있다.
도 6은 자원 점유 메시지의 처리로 인해 발생하는 지연을 최소화하기 위한 게이트 키퍼의 구조의 일 예를 도시한다. 도 6에 도시된 게이트 키퍼는 자원 점유 메시지의 처리를 위해 자원 점유 메시지가 큐잉과정 없이 처리되는 ‘no queuing’ 경로와 ‘Packet discard report to facility layer” 경로를 포함하고 있다.
DCC prioritization 블록은 상위 레이어에서 전달된 GeoNet 패킷을 TC에 따라 구분된 큐에 입력하여 저장한다.
DCC queues 블록은 패킷을 저장할 수 있는 복수개의 큐들(도 6의 q1~q4)로 구성될 수 있다.
DCC flow control 블록은 다중 입력 중에서 하나씩을 선택하여 단일 출력화하는 블록으로 각 큐의 우선순위에 따라 큐에 저장된 패킷을 출력할 수 있다.
즉, 우선순위가 높은 큐에 저장된 패킷부터 차례로 모두 출력된 뒤에, 다음 우선 순위의 큐에 저장된 패킷이 차례대로 출력된다.
따라서, 가장 낮은 우선순위의 큐에 저장된 패킷은 더 높은 우선순위를 갖는 큐들에 패킷이 남아있는 경우 출력될 수 없다.
특히, 이러한 출력 동작은 도 4에서 설명한 DCC_MAN에 맞춰 수행되므로 채널 부하 상황에 맞춰 선택된 패킷의 출력 시점이 조절될 수 있다.
이처럼 queue 기반 traffic shaper는 우선순위가 높아도 해당 큐에 저장될 수 있는 패킷의 최대 개수에 따른 출력 지연이 발생할 수 있다.
하지만, 자원 점유 메시지는 앞에서 설명한 바와 같이 V2X 장치 내에서의 처리에 따른 지연에 가장 민감한 메시지이기 때문에 처리 지연이 발생되지 않도록 DCC prioritization 블록에서 TC에 따른 큐에 저장되지 않고 바로 다른 큐의 출력과 동시에 DCC flow control 블록에 입력된다.
DCC flow control 블록에서는 자원 점유 메시지와 같이 지연에 민감한 메시지를 다른 입력보다 먼저 출력되도록 처리한다.
즉, 자원 점유 메시지와 같이 지연의 발생을 방지해야 되는 특정 메시지들은 큐에 저장되지 않고 ‘no queuing’ 경로를 통해서 최 우선 순위를 갖는 것과 같이 바로 DCC flow control 블록에 입력되어 최 우선적으로 처리되어 출력될 수 있다.
만일, 이 과정에서 패킷이 유효시간을 초과하거나 선택되지 못해 폐기되면 이를 퍼실리티 레이어에 통보하여 즉시 다음 자원 점유 메시지를 생성할 수 있도록 한다.
즉, 자원 점유 메시지가 처리되는 시간이 유효시간을 초과하거나, 자원 점유 메시지가 선택되지 못하면 DCC flow control 블록은 자원 점유 메시지가 폐기되었다는 것을 알리기 위한 packet discard information을 퍼실리티 레이어로 전달한다.
DCC flow control 블록으로부터 packet discard information을 수신한 퍼실리티 레이어는 즉시 다음 자원 점유 메시지를 생성할 수 있다.
이때, DCC prioritization 블록과 DCC flow control 블록에서 ‘no queuing’ 경로를 통해서 처리되어야 되는 메시지 및 packet discard information을 통해서 재 생성되어야 하는 메시지는 메시지 ID 또는 퍼실리티 레이어에서 메시지가 생성되면서 포함되는 지시자인 no queuing indication을 통해서 구별될 수 있다.
Gate-keeper를 통과한 자원 점유 메시지는 액세스 기술(access technology)별로 고유한 차등화 방식을 통해서 처리될 수 있다.
이때, ITS-G5에서는 앞서 언급한 EDCA의 AC가 그리고 LTE-V2X에서는 PPPP (ProSe per-packet priority)가 고유한 차등화 방식의 일 예이다.
AC 및 PPPP는 각 액세스 기술별 패킷당 QoS를 지정하는 고유한 절차로 자원 점유 메시지는 가장 높은 우선순위로 처리될 수 있다.
이와 같은 방법을 통해서 자원 점유 메시지와 같이 지연에 민감한 메시지는 no queuing 경로를 통해서 처리 지연이 발생되지 않고 처리될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 선점하기 위한 점유 지역 및 자원 점유를 위해 릴레이 되는 메시지 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 특정 자원을 점유할 수 있는 V2X 장치는 자원 점유가 허용되는 유효 구간 내에서 특정 자원을 독점 배타적으로 이용하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
도 7의 (a)는 노드들 간의 통신에 충돌이 발생하는 일 예를 나타내고, 도 7의 (b)는 노드들 간에 발생하는 충돌을 해결하기 위해 유효 지역 및 효과 지역이 설정된 것을 나타낸다.
구체적으로, 도 5 및 도 6에서 설명한 방법을 통한 자원 점유 메시지를 통해서 지정된 V2X 장치는 점유 구간 동안 특정 자원을 독점 배타적으로 점유할 수 있다.
이때, 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치들 중 일부 장치는 자원 점유 메시지를 전송한 V2X와의 Hidden node problem로 인하여 점유되는 특정 자원의 점유 구간을 미리 인식하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
즉, 두 개의 노드 A와 노드 B 사이에 노드 C가 위치하고, 노드 A와 노드 C간에 통신이 가능하며, 노드 C와 노드 B간에도 통신이 가능하지만, 노드 A와 노드 B간에 통신이 통신 범위가 서로 겹치지 않아 통신이 불가능한 경우가 발생할 수 있다.
이 경우, 노드 A에게 노드 B가 또는 노드 B에게 노드 A가 hidden node가 되어 중간의 C와의 통신에 충돌을 일으키는 hidden node proble이 발생할 수 있다.
다시 말해, 채널 선점을 선언하는 노드가 노드 A인 경우, 노드 A가 전송하는 자원 점유 메시지를 노드 B가 수신하지 못하여 노드 A 및/또는 노드 C의 채널 점유를 통한 데이터 패킷의 전송을 위한 동작에 노드 B가 간섭을 일으킬 수 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 배타적으로 점유되는 특정 자원의 유효 지역을 지정하는 방법과 자원 점유 메시지를 포워딩하는 방법을 설명하도록 한다.
즉, 노드 B와 노드 C의 통신 범위를 고려하여 노드 A의 통심 범위 내의 일부 지역을 노드 B가 위치할 수 있는 유효 지역으로 지정함으로써 노드 A의 통신 범위 밖에 위치하는 노드 B가 노드 C의 통신에 간섭을 발생시키지 않는 방법을 제안한다.
배타적 점유 자원의 유효지역 설정
V2X 통신 범위가 상대적으로 큰 V2X 장치가 자신의 통신범위 내의 일정 지역을 지리좌표상의 자원 점유 유효지역(유효 범위)으로 지정하면 이 유효 지역 내에 존재하는 V2X 유닛들은 점유된 자원을 사용할 수 있다.
하지만, 자원 점유 메시지를 수신한 인접한 장치들 중에 자원 점유 메시지에 의해서 점유되는 특정 자원의 사용이 지정된 장치라도 유효 지역 밖에 위치하는 경우, 점유되는 특정 자원을 사용할 수 있다.
예를 들면, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 중간에 자원 선점을 선언하는 장치(노드 A)가 점선으로 표시된 유효 지역(점선)과 특정 자원의 점유가 지정된 장치(노드 B 및 노드 C)에 관한 정보를 자원 점유 메시지에 포함하여 인접한 V2X 장치들에게 전송한다.
유효 지역 내에서 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치들은 점유되는 특정 자원을 이용할 수 있으나, 유효 지역 외부에 위치한 V2X 장치(노드 B)은 점유되는 특정 자원을 이용할 수 없다.
만약, 유요 지역 외부에 위치한 V2X 장치(노드 B)이 이동하여 점유 구간 내에 유효 지역 내부에 위치하는 경우, 점유되는 특정 자원을 사용할 수 있다.
이러한 유효 지역의 설정은 자원 선점을 선언하는 유닛(노드 A)의 V2X 통신 범위 내에서 지정될 수 있으나, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 반드시 자원 선점을 선언하는 장치를 중심으로 설정될 필요는 없다.
즉, 유효 지역은 특정 자원의 선점을 선언하는 장치의 V2X 통신 범위 내의 어디든지 설정될 수 있다.
이때, 유효 지역은 각 노드의 통신 범위의 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 기본 적으로 각 노드의 통신반경에 기초하여 설정될 수 있다.
예를 들면, 각 노드의 통신 범위가 노드를 중심으로 하는 원형으로 생성되는 경우, 각 노드의 통신 범위는 도 7의 (a)에 도시된 것과 같이 형성될 수 있다.
이 경우, 노드 C의 통신 반경이 채널 점유의 최대이면, 유효 지역의 반경인 Reff와 각 노드의 반경(Ra, Rb, Rc)은 아래 수학식 1과 같은 관계일 수 있다.
Figure PCTKR2019002085-appb-img-000001
수학식 1에서 Ra는 노드 A의 통신 반경, Rb는 노드 B의 통신 반경, Rc는 노드 C의 통신 반경을 의미한다.
이때, 노드 A가 도로 상에 존재하는 특수한 목적의 장치이고, 다른 노드(노드 B 및 노드 C 등)의 nominal communication range를 알고 있는 경우, 노드 A는 이를 통해서 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 채널 점유의 타겟 노드(예를 들면, 노드 B)의 유효범위를 설정할 수 있다.
자원 점유 메시지의 포워딩
멀티 홉(multi hop)을 통해서 자원 점유 메시지를 전파하여 하나의 V2X 장치의 통신 범위 이상의 범위를 특정 자원이 선점되는 영향 지역으로 설정할 수 있다.
즉, 자원 점유를 선언하는 V2X 장치는 자원 점유 메시지를 복수의 V2X 장치들의 릴레이 동작을 통해 전송함으로써, V2X의 통신 범위보다 큰 범위를 특정 자원이 선점되는 영향 지역으로 설정할 수 있다.
릴레이 동작을 통해서 포워딩 되는 자원 점유 메시지를 수신하는 적어도 하나의 V2X 장치들은 자원 점유 메시지에 포함된 인증 정보를 통해서 자원 점유 메시지를 전송한 V2X 장치 및 자원 점유 메시지를 인증하면, 자원 점유 메시지에 포함된 정보들에 따라 동작하여야 한다.
또한, 각 V2X 장치들은 수신된 자원 점유 메시지를 릴레이할 때, 자원 점유 메시지에 포함된 특정 정보를 업데이트하기 위해 자원 점유 메시지를 재 생성하여 릴레이할 수 있다.
구체적으로, 최초로 자원 점유 메시지를 전송한 특정 V2X 장치로부터 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치들은 특정 V2X 장치가 전송한 최초의 자원 점유 메시지에 포함된 정보(original RPM replica)를 그대로 포함한 자원 점유 메시지(이하, 확장된 자원 점유 메시지)를 재 생성하여 다시 주변의 인접한 V2X 장치들에게 전송한다.
이때, 확장된 자원 점유 메시지의 포맷은 도 8에 도시된 포맷과 같을 수 있으며, 점유 구간이 시작되는 시작 시간을 의미하는 시간 정보(relative time to the beginning of preemption period)는 업데이트될 수 있다.
즉, 자원 점유 메시지를 포워딩 하는 V2X 장치는 시간 정보를 자신이 자원 점유 메시지를 전송한 시점부터 특정 자원의 점유가 시작되는 구간까지의 시간 정보로 업데이트하여 자원 점유 메시지를 재 생성한다.
이후, 자원 점유 메시지를 재 생성한 V2X 장치는 재 생성된 자원 점유 메시지를 다시 인접한 V2X 장치들로 릴레이 동작을 통해서 포워딩한다.
결국 각 V2X 유닛이 업데이트하는 선점되는 특정 자원의 점유 구간까지의 도달 시간을 나타내는 시간 정보는 최초 전송된 자원 점유 메시지 또는 확장된 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치가 확장된 자원 점유 메시지를 생성하여 전송할 때부터 점유 구간의 시작 시점까지의 시간을 매번 다시 계산함으로써 업데이트될 수 있다.
또한, 자원 선점을 선언하는 특정 V2X 유닛이 전송한 자원 점유 메시지에 포함된 정보들은 멀티 홉 V2X 장치들이 검증할 수 있도록 메시지 페이로드가 그대로 유지되어 릴레이될 수 있다.
이와 함께 확장된 자원 점유 메시지 전체를 수신 유닛들이 검증할 수 있도록 각각의 V2X 장치들의 서명(new RPM Signature)과 인증서(new RPM Certificate)가 확장된 자원 점유 메시지에 포함될 수 있다.
또한, 최초로 전송된 자원 점유 메시지 및 확장된 자원 점유 메시지는 릴레이 동작을 통한 메시지의 포워딩을 지시하는 포워딩 정보를 더 포함할 수 있다.
만약, 릴레이 동작을 수행하기 위해 확장된 자원 점유 메시지를 생성한 V2X 장치가 자신이 계산한 시간 정보보다 더 작은 값의 시간 정보를 갖는 확장된 자원 점유 메시지를 수신하면, 생성된 확장된 자원 점유 메시지를 폐기할 수 있다.
이와 같은 배타적 점유 자원의 유효지역 설정 및/또는 자원 점유 메시지의 포워딩을 통해서 자원 점유 메시지를 수신하는 V2X 유닛이 hidden node problem으로 인해 배타적 자원 점유 구간을 미리 인지하지 못하여 발생하는 채널 충돌 가능성을 최소화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자원의 점유가 수행되는 경우, DCC 동작의 일 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면 특정 자원의 점유를 통해서 데이터 패킷을 전송하는 경우, 채널 간의 부하 차를 줄이기 위해 퍼실리티 레이어에서 채널의 로드(load)를 측정할 수 있다.
구체적으로, 도 4에서 설명한 DCC 동작은 DCC_ACC_RX에서 직접 측정한 채널 부하의 정보와 DCC_NET_RX에서 수신한 주변의 V2X 장치의 채널 부하 정보를 통해 자신이 DCC에 반영할 유닛 당 허용 부하를 획득할 수 있다.
이러한 적응형 DCC 동작은 채널 부하가 조금씩 변화되는 비교적 안정적 상황에 적합하다.
하지만, 만약 특정 자원이 선점되는 점유 구간 동안 과도한 채널 사용 등이 요구되는 경우, 다시 말해 일반 채널의 부하와 특정 자원이 선점되는 점유 구간 동안의 채널 부하간 차가 심할 경우, 점유 구간 전후에 DCC 동작이 불안정해질 수 있다.
이 경우, 일시적으로 장치당 허용 부하량을 초과하여 채널에 접속되는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 이런 상황이 특정 지역내의 다수의 장치들에서 발생하면 network blackout을 초래한다.
따라서, 특정 자원이 점유되는 점유 구간에 맞춰 DCC 파라메터들이 신속하게 조정될 필요가 있다.
도 9는 특정 자원이 점유되는 점유 구간을 DCC 동작에 반영하기 위해 추가된 DCC_FAC_RX를 도시한다.
수신된 RPM를 통해 사전에 수집되는 특정 자원이 선점되는 점유 구간 정보는 퍼실리티 레이어에서 처리될 수 있다.
따라서, 해당 레이어에서 DCC_FAC_RX가 점유 구간의 시작 지점에서 채널 부하를 급히 높이고(Channel busy ratio 증가) 자원 선점 구간의 끝 지점에서 다시 채널 부하를 급히 낮춰(Channel busy ratio 감소) 이전 상황으로 되돌리는 정보를 DCC_MAN에게 제공하여 장치별 허용부하의 한계를 정확히 산출할 수 있다.
이때, 해당 DCC_FAC_RX 동작은 자원 점유 메시지를 수신한 장치가 배타적 자원 점유가 가능한 영향 지역 내에 위치할 때 수행될 수 있다.
이는 결국 CSMA/CA의 PHY/MAC에서 수행되는 채널의 idle/busy 상태 판단을 퍼실리티 레이어에서 지원하는 virtualized contention avoidance 동작이다.
이와 같은 방법을 통해서 특정 자원이 배타적으로 특정 V2X 장치에 할당되더라도 장치 별로 허용 부하의 한계를 정확하게 계산함으로써 network blackout의 발생을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 점유하기 위한 장치의 동작 순서도를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 V2X 장치는 자원 점유 메시지를 전송함으로써, 특정 자원을 점유 구간 동안 독점 배타적으로 사용하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
구체적으로, V2X 통신상에서 중앙 집중식 자원 접근 제어 권한을 부여받아 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 특정 V2X 장치는 사전에 PKI-SMS로부터 제어 권한을 증명할 인증서를 획득할 수 있다.
이러한 인증서는 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지에 계속 포함되어 배포될 수 있다.
이후, 특정 V2X 장치는 어플리케이션 레이어의 요청에 따라 특정 자원의 점유를 위한 적어도 하나의 파라미터들을 설정하여 특정 자원의 점유 선언을 위한 동작을 준비한다(S10010).
이때, 적어도 하나의 파라미터는 특정 자원이 독점적으로 점유되는 점유 구간을 나타내는 점유 구간 정보, 또는 상기 자원 점유 메시지의 전송 시점부터 상기 점유 구간이 시작되는 시점까지의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 특정 V2X 장치는 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 특정 V2X 장치는 인접한 V2X 장치들로부터 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신할 수 있다(S10020).
만약, 수신된 적어도 하나의 메시지가 인접한 V2X 장치들이 자원 점유를 선언하기 위해서 전송한 메시지가 아닌 경우, 특정 V2X 장치는 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 인접한 V2X 장치들로 전송할 수 있다(S10040).
하지만, 수신된 적어도 하나의 메시지가 인접한 V2X 장치들이 자원 점유를 선언하기 위해서 전송한 메시지인 경우, 특정 V2X 장치는 인접한 V2X 장치들이 전송한 적어도 하나의 메시지에 기초하여 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 메시지의 전송이 가능한지 여부를 판단한다(S10030).
구체적으로, 적어도 하나의 메시지에 의해서 점유가 선언된 점유 자원이 특정 자원과 중첩되지 않는 경우, 특정 V2X 장치는 자원 점유 메시지의 전송이 가능하다고 판단하고, 특정 자원을 점유하기 위한 자원 자원 점유 메시지를 인접한 V2X 장치들로 전송할 수 있다(S10040).
이때, 특정 자원과 점유 자원의 중첩 여부는 점유되는 자원의 위치, 점유되는 시간 및 도 7 및 도 8에서 설명한 점유가 허용되는 영향 지역 또는 유효 지역에 기초하여 판단될 수 있다.
이때, 영향 지역 및 유효 지역은 도 7 및 도 8에 설명된 바와 같이 설정될 수 있다.
하지만, 적어도 하나의 메시지에 의해서 점유가 선언된 점유 자원이 특정 자원과 중첩되는 경우, 특정 V2X 장치와 인접한 적어도 하나의 장치들 간의 우선 순위를 비교한다.
만약, 특정 V2X 장치의 우선 순위가 인접한 적어도 하나의 장치들 간의 우선 순위보다 높은 경우, 특정 V2X 장치는 자원 점유 메시지의 전송이 가능하다고 판단하고, 특정 자원을 점유하기 위한 자원 자원 점유 메시지를 인접한 V2X 장치들로 전송할 수 있다(S10040).
하지만, 특정 V2X 장치의 우선 순위가 인접한 적어도 하나의 장치들 간의 우선 순위보다 낮은 경우, 특정 V2X 장치는 자원 점유 메시지의 전송이 불가능하다고 판단하고, 생성된 자원 점유 메시지를 폐기할 수 있다.
만약, 자원 점유 메시지를 전송하고 있는 중인 경우, 자원 선점을 취소하기 위해서 자원 점유 메시지의 배타적 점유 활성화/비활성화(On/Off) 정보를 비활성화 또는 Off로 설정하여 자원 점유 메시지를 전송한다.
이때, 자원 점유 메시지는 도 5에서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 파라미터, 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 자원 점유 정보, 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역을 나타내는 유효 지역 정보, 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보, 자원 점유 메시지의 처리 시간에 대한 임계 값, 특정 자원의 독점적 점유에 영향을 받는 지역을 나타내는 영향 지역 정보, 점유 구간의 시작과 끝에 설정되는 경계 시간을 나타내는 경계 시간 정보, 특정 자원을 베타적으로 점유할 수 있는 장치들에 관한 식별자, 또는 특정 자원의 점유 및 상기 자원 점유 메시지에 포함된 정보들의 신뢰성 여부와 관련된 인증 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 자원 점유 메시지는 도 5에서 살펴본 바와 같이 특정 조건에 따라 점유 구간이 시작되기 전까지 반복해서 전송될 수 있다.
이후, 특정 V2X 장치는 자신이 전송한 자원 점유 메시지 또는 인접한 V2X 장치들로부터 전송된 적어도 하나의 메시지에 기초하여 특정 자원의 점유 구간이 시작되었는지 여부를 판단한다(S10050).
만약, 점유 구간이 시작되기 전이고, 특정 V2X 장치가 자원 점유 메시지를 전송하는 도중이면, 특정 V2X 장치는 반복해서 자원 점유 메시지를 전송할 수 있다.
하지만, 점유 구간이 시작된 경우, 특정 V2X 장치는 자신이 특정 자원을 점유하여 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단한다(S10060).
구체적으로, 특정 V2X 장치는 자신이 전송한 자원 점유 메시지 또는 인접한 V2X 장치들로부터 전송된 적어도 하나의 메시지에 의해서 자신이 특정 자원의 점유 유닛으로 지정되고, 특정 V2X 장치가 유효 지역 또는 영향 지역 내에 위치한 경우, 특정 V2X 장치는 자신이 특정 자원을 점유하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다고 판단한다.
이후, 특정 V2X 장치는 점유 구간에서 특정 자원을 이용하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다(S10080).
하지만, 특정 V2X 장치는 자신이 전송한 자원 점유 메시지 또는 인접한 V2X 장치들로부터 전송된 적어도 하나의 메시지에 의해서 자신이 특정 자원의 점유 유닛으로 지정되지 않거나, 특정 V2X 장치가 유효 지역 또는 영향 지역 외부에 위치한 경우, 특정 V2X 장치는 자신이 특정 자원을 점유할 수 없다고 판단한다.
따라서, 특정 V2X 장치는 데이터 패킷의 전송을 중단(mute)한다(S10070).
이와 관련하여, 해당 특정 V2X 장치는 도 12에 나타난 것과 같은 장치로 구성될 수 있다. 이와 같은 점을 고려할 때, 상술한 도 10에서의 동작은 도 12에 나타난 장치에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 프로세서 12020는 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하고(S10010 단계), 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 판단하여 자원 점유 메시지를 전송할 수 있다(S10020 단계, S10030 단계).
또한, 프로세서 12020는 특정 자원의 점유 구간에서 특정 V2X 장치가 특정 자원을 점유할 수 있는지 여부를 판단할 수 있으며(S10050 단계, S10060 단계), 특정 자원의 점유 가능 여부에 따라 데이터 패킷의 전송 여부를 결정할 수 있다(S10070 단계, S10080 단계).
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 자원을 점유하기 위한 메시지를 수신하는 장치의 동작 순서도를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 특정 V2X 장치로부터 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치는 수신된 자원 점유 메시지에 기초하여 특정 자원의 배타적 독점적 점유가 가능한지 여부를 판단하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
구체적으로, V2X 통신을 위한 채널에서 특정 V2X로부터 전송된 자원 점유 메시지를 수신한 V2X 장치는 자원 점유 메시지에 포함된 인증서를 확인(또는 검사)하여 자원 점유 메시지에 의한 특정 자원의 점유 선언이 유효한지 여부를 검증한다.
이때, 자원 점유 메시지는 도 5 및 도 10에서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 파라미터, 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 자원 점유 정보, 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역을 나타내는 유효 지역 정보, 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보, 자원 점유 메시지의 처리 시간에 대한 임계 값, 특정 자원의 독점적 점유에 영향을 받는 지역을 나타내는 영향 지역 정보, 점유 구간의 시작과 끝에 설정되는 경계 시간을 나타내는 경계 시간 정보, 특정 자원을 베타적으로 점유할 수 있는 장치들에 관한 식별자, 또는 특정 자원의 점유 및 상기 자원 점유 메시지에 포함된 정보들의 신뢰성 여부와 관련된 인증 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 자원 점유 메시지는 도 5에서 살펴본 바와 같이 특정 조건에 따라 점유 구간이 시작되기 전까지 반복해서 전송될 수 있다.
V2X 장치는 자원 점유 메시지에 포함된 정보들에 기초하여 자신이 특정 자원의 점유를 통해서 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단한다(S11020).
구체적으로, V2X 장치는 자원 점유 메시지에 포함된 식별자에 의해서 자신이 특정 자원을 점유할 수 있는 장치로 지정되고, 도 7 및 도 8에서 설명한 유효 지역 또는 영향 지역 내에 위치한 경우, 특정 자원의 점유가 가능하다고 판단한다.
이때, 영향 지역 및 유효 지역은 도 7 및 도 8에 설명된 바와 같이 설정될 수 있다.
이후, 점유 구간이 시작되면 V2X 장치는 특정 자원을 점유하여 점유 구간 동안 독점 배타적으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다(S11030).
하지만, V2X 장치는 자원 점유 메시지에 포함된 식별자에 의해서 자신이 특정 자원을 점유할 수 있는 장치로 지정되지 않거나, 유효 지역 또는 영향 지역 외부에 자신이 위치한 경우, 특정 자원의 점유가 불가능하다고 판단한다.
이후, V2X 장치는 자원 점유 메시지에 도 8에서 설명한 포워딩 정보가 있는지 여부에 따라 도 9에서 설명한 바와 같이 자원 점유 메시지를 인접한 다른 V2X 장치로 릴레이 동작을 통해서 포워딩 할 수 있다(S11040).
구체적으로, 자원 점유 메시지에 포워딩 정보가 포함되어 있지 않은 경우, V2X 장치는 데이터 패킷을 중단(mute)한다(S11050).
하지만, 자원 점유 메시지에 포워딩 정보가 포함되어 있는 경우, V2X 장치는 도 9에서 설명한 바와 같이 시간 정보를 업데이트하여 확장된 자원 점유 메시지를 재 생성한다(S11060).
이때, 확장된 자원 점유 메시지는 시간 정보를 제외하고 최초로 전송된 자원 점유 메시지에 포함된 정보를 동일하게 포함할 수 있다.
또한, V2X 장치의 인증을 위한 서명 및 인증서를 추가적으로 더 포함할 수 있다.
이후, V2X 장치는 재 생성된 자원 점유 메시지를 릴레이 동작을 통해 인접한 다른 V2X 장치로 포워딩할 수 있다(S11070).
만약, 인접한 다른 V2X 장치들로부터 전송된 확장된 자원 점유 메시지 중 자신이 업데이트한 시간 정보보다 작은 값을 갖는 확장된 자원 점유 메시지가 존재하는 경우, V2X 장치는 자신이 재 생성한 확장된 자원 점유 메시지를 폐기할 수 있다.
또한, S11020 단계에서 V2X 장치가 특정 자원을 점유하여 데이터 패킷을 전송할 수 있는 경우에도 자원 점유 메시지에 포워딩 정보가 포함된 경우, V2X 장치는 S11060 단계 및 S11070 단계를 통해서 확장된 자원 점유 메시지를 재 생성하여 포워딩할 수 있다.
이와 관련하여, 해당 V2X 장치는 도 12에 나타난 것과 같은 장치로 구성될 수 있다. 이와 같은 점을 고려할 때, 상술한 도 11에서의 동작은 도 12에 나타난 장치에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 프로세서 12020는 특정 V2X 장치로부터 자원 점유 메시지를 수신하여 특정 자원의 점유를 통해 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단하여, 특정 자원을 통해 데이터 패킷을 전송하거나, 데이터 패킷의 전송을 중단할 수 있다(S11010 단계, S11020 단계, S11030 단계, S11050).
또한, 프로세서 12020는 자원 점유 메시지에 포워딩 정보가 포함되어 있는지 여부를 판단하여, 자원 점유 메시지를 재 생성하여, 인접한 V2X 장치들로 릴레이 동작을 통해서 포워딩할 수 있다(S11040 단계, S11060 단계, S11070 단계).
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 12에서, V2X 통신 장치(12000)는 통신 유닛(12010), 프로세서(12020) 및 메모리(12030)을 포함할 수 있다.
통신 유닛(12010)은 프로세서(12020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(12010)은 프로세서(12020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송하거나, 수신 신호를 다운컨버팅할 수 있다. 통신 유닛(12010)은 피지컬 레이어 또는 액세스 레이어 중 적어도 하나의 동작을 구현할 수 있다.
통신 유닛(12010)은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 RF 유닛을 포함할 수도 있다. 실시예로서, 통신 유닛(12010)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(12010)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(12020)는 통신 유닛(12010)과 연결되어 ITS 시스템 또는 DSRC/WAVE 시스템에 따른 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(12020)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(12000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(12030)에 저장되고, 프로세서(12020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(12030)는 프로세서(12020)와 연결되어, 프로세서(12020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(12030)는 프로세서(12020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(12020)의 외부에 설치되어 프로세서(12020)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(12000)의 프로세서(12020)는 본 발명에서 설명한 패킷 포워딩 동작을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치(12000)의 패킷 포워딩 동작에 대해서는 이하에서 설명한다. 본 명세서에서 V2X 통신 장치는 노드, 라우터, 포워더 등으로 지칭된다.
이상에서 설명된 실시 예들은 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 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 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 실시 예는 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 통상의 기술자에게 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 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 (15)

  1. 데이터 패킷 송수신을 위한 장치의 자원 할당 방법에 있어서,
    상기 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하는 단계;
    인접한 장치들로부터 상기 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한 경우, 상기 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 상기 인접한 장치들로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 단말이 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용되는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 단말은 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역 내에 위치하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 특정 자원이 독점적으로 점유되는 점유 구간을 나타내는 점유 구간 정보, 또는 상기 자원 점유 메시지의 전송 시점부터 상기 점유 구간이 시작되는 시점까지의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 자원 점유 메시지는 상기 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지는 상기 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 자원 점유 정보, 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역을 나타내는 유효 지역 정보, 상기 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보, 상기 자원 점유 메시지의 처리 시간에 대한 임계 값, 상기 특정 자원의 독점적 점유에 영향을 받는 지역을 나타내는 영향 지역 정보, 상기 점유 구간의 시작과 끝에 설정되는 경계 시간을 나타내는 경계 시간 정보, 상기 특정 자원을 베타적으로 점유할 수 있는 장치들에 관한 식별자, 또는 상기 특정 자원의 점유 및 상기 자원 점유 메시지에 포함된 정보들의 신뢰성 여부와 관련된 인증 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메시지에 기초하여 상기 특정 자원이 상기 인접한 장치들의 점유 자원과 중첩되는지 여부를 식별하는 단계; 및
    상기 점유 자원과의 중첩 여부에 따라 상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정 자원이 상기 점유 자원과 중첩되지 않는 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 가능하다고 결정되는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정 자원이 상기 점유 자원과 중첩되는 경우, 상기 적어도 하나의 메시지에 기초하여 상기 인접한 장치들과 우선순위를 비교하는 단계를 더 포함하되,
    상기 장치의 우선순위가 상기 인접한 장치들의 우선순위보다 높은 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 가능하다고 결정되며, 상기 장치의 우선순위가 상기 인접한 장치들의 우선순위보다 낮은 경우, 상기 자원 점유 메시지의 전송은 불가능하다고 결정되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지는 상기 특정 자원의 점유가 시작되는 시간 전까지 반복해서 전송되는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지는 우선 순위에 따라 데이터 패킷을 저장하여 출력하는 큐(Queue)에 저장되지 않고 가장 높은 우선순위에 따라 처리되어 전송되는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지는 상기 자원 점유 메시지가 처리되는 경로를 나타내는 지시자를 포함하는 방법.
  11. 데이터 패킷 송수신을 위한 장치의 자원 할당 방법에 있어서,
    인접한 장치로부터 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 수신하는 단계;
    상기 자원 점유 메시지에 기초하여 상기 장치가 상기 특정 자원을 점유하여 상기 데이터 패킷을 전송할 수 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 장치가 상기 특정 자원을 점유할 수 있지 여부에 따라 상기 특정 자원을 독점적으로 이용하여 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 단말이 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 특정 자원의 점유 가능 여부는 상기 장치가 상기 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원을 점유하는 특정 장치로 지정되었는지 여부, 및 상기 장치가 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역 내에 위치하는지 여부에 기초하여 판단되는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지는 상기 특정 자원이 독점적으로 점유되는 점유 구간을 나타내는 점유 구간 정보, 또는 상기 점유 구간이 시작되는 시점에 관한 시간 정보, 상기 특정 자원의 독점적 점유 여부를 나타내는 자원 점유 정보, 상기 특정 자원의 독점적 점유가 가능한 점유 유효 지역을 나타내는 유효 지역 정보, 상기 자원 점유 메시지에 의해서 상기 특정 자원이 최초로 지정된 시간과 관련된 초기화 시간 정보, 상기 자원 점유 메시지의 처리 시간에 대한 임계 값, 상기 특정 자원의 독점적 점유에 영향을 받는 지역을 나타내는 영향 지역 정보, 상기 점유 구간의 시작과 끝에 설정되는 경계 시간을 나타내는 경계 시간 정보, 상기 특정 자원을 베타적으로 점유할 수 있는 장치들에 관한 식별자, 또는 상기 특정 자원의 점유 및 상기 자원 점유 메시지에 포함된 정보들의 신뢰성 여부와 관련된 인증 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 자원 점유 메시지가 상기 자원 점유 메시지의 포워딩을 지시하는 포워딩 정보를 포함하는 경우, 상기 시간 정보를 업데이트 하여 상기 자원 점유 메시지를 재 생성하는 단계; 및
    상기 자원 점유 메시지를 릴레이하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 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 데이터 패킷의 전송을 위한 특정 자원의 점유와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 설정하고,
    인접한 장치들로부터 상기 특정 자원의 점유를 위한 자원 점유 메시지의 전송이 가능한지 여부를 인식하기 위한 적어도 하나의 메시지를 수신하며,
    상기 자원 점유 메시지의 전송이 가능한 경우, 상기 특정 자원의 점유를 선언하기 위한 자원 점유 메시지를 상기 인접한 장치들로 전송하되,
    상기 특정 자원은 상기 자원 점유 메시지에 의해서 지정된 특정 단말이 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해서 독점적으로 사용되는 V2X 통신 장치.
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