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KR101394884B1 - 차량간 통신에서의 혼잡 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량간 통신에서의 혼잡 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR101394884B1
KR101394884B1 KR1020120065045A KR20120065045A KR101394884B1 KR 101394884 B1 KR101394884 B1 KR 101394884B1 KR 1020120065045 A KR1020120065045 A KR 1020120065045A KR 20120065045 A KR20120065045 A KR 20120065045A KR 101394884 B1 KR101394884 B1 KR 101394884B1
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Abstract

본 발명은, 차량의 주행 정보를 주변 차량과 송수신하는데 이용되는 차량 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 자차가 주변 차량과 주행 정보를 주고 받음으로써, 주변 차량의 위치, 속도, 운행 방향 등의 정보를 파악하여 사고 위험을 감소시킬 수 있는데, 주변 통신 상황에 따라 주행 정보의 송수신이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 본 발명은 종래의 통신 시스템과 달리 주변 통신 상황에 기초하여 타임 프레임을 가변적으로 설정하고, 변경되는 타임 프레임에 기초하여 데이터를 전송하도록 함으로써, 주변 상황에 따라 차량 간의 데이터 송수신이 원활하게 되는 통신 혼잡 제어 장치 및 방법을 제공한다.

Description

차량간 통신에서의 혼잡 제어 장치 및 방법 {Congestion Control Device and Method for Inter-Vehicle Communication}
본 발명은, 차량이 자차의 주행 정보를 주변 차량으로 송출하고 주변 차량의 주행 정보를 수신하는 차량간 통신 시스템에 있어 통신 혼잡을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 차량간 데이터를 송수신함에 있어서 주변 차량들의 주행상황과 통신채널 상태를 토대로 분산처리방식으로 타임 프레임의 설정(타임 프레임 기간, 슬롯 수, 전송 파워, 데이터 전송률 등)을 변경하고 타임 슬롯을 할당하여 데이터의 송수신을 함으로써 네트워크의 혼잡 문제를 해결하고 무선 자원의 사용 효율을 높이는 혼잡 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량간 통신 기술은 차량 안전성 향상, 교통 효율 증대 및 편의 운전 도모를 목표로 하는 차량 안전 시스템에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량간 통신은 차량과 차량이 통신 가능한 영역에 있을 때 기할당된 주파수 대역(예:5.9GHz)에서 통신하는 것으로서, CSMA/CA(반송파 감지 다중 접속/충돌 회피)기반의 단거리 무선 통신 기술(예:WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)통신)을 사용한다.
차량간 통신 기반의 차량 안전 시스템은 실시간으로 주변 주행 상황을 모니터링하기 위해, 자차의 위치, 속도, 이동 방향 및 제어 정보를 주기적으로 주변 차량들에게 브로드캐스팅(Broadcasting)한다. 각 차량들은 차량간 통신을 통해 수신된 주변 차량들의 주행 정보를 기반으로 충돌상황을 예측하여 필요시 운전자나 주변 차량에게 경고를 한다.
도 1은 종래의 차량간 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
종래의 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신 시스템은 통합 정보 처리 모듈(100), 센서 정보 수신 모듈(110), GPS 신호 수신 모듈(120) 및 차량간 통신 모듈(130)을 포함한다.
통합 정보 처리 모듈(100)은 센서 정보 수신 모듈(110)과 GPS 신호 수신 모듈(120)로부터 차량 센싱 신호 및 GPS 신호를 입력받아, 차량의 주행 정보(위치, 속도, 주행 방향, 차내 망 정보, 운전자 조작 정보 등)를 통합하여 관리 및 처리한다. 차량간 통신 시스템은 자차의 주행 정보를 차량간 통신 모듈(130, 예:WAVE)을 통해 주기적으로(예:100ms) 주변 차량에 브로드캐스팅한다.
차량간 통신 모듈(130)을 통해 수신한 주변 차량들의 주행 정보는 통합 정보 처리 모듈(100)로 전달되고, 통합 정보 처리 모듈(100)은 자차와 주변 차량들의 주행 정보를 차량간 안전 서비스 시스템(140)으로 전달하여 위험도 판단, 경고 등의 기능을 수행한다.
도 2는 종래의 차량간 통신 시스템에 의해 차량간 통신을 할 경우, 차량의 주변 상황에 따른 채널 로드를 나타낸 것이다.
도 2(a)와 같이, 자차의 주변에 주행하는 차량의 숫자가 적어 자차와 통신하는 노드들의 숫자가 적은 경우에는 채널 로드가 낮아, 데이터 수신율이 높아지고 채널 접근 지연 시간이 감소하여 시스템의 신뢰성이 높아지게 된다. 그러나, 도 2(b)와 같이, 주변 차량이 많아 자차와 통신하는 노드들의 숫자가 많은 경우에는 채널 로드가 높아, 데이터 수신율은 감소하고 채널 접근 지연 시간은 증가하여 시스템의 신뢰성이 낮아진다.
종래의 차량간 통신 시스템이 주기적으로 주변 차량에게 주행 정보를 브로드캐스팅할 때 사용하는 CSMA/CA 기반의 무선 통신 기술은, 차량의 고속 이동성으로 인한 네트워크 토폴로지의 빈번한 변화 및 숨겨진 노드 문제(Hidden Node Problem)로 인한 데이터 충돌 등의 원인으로 인해 데이터 전송 성공률이 떨어진다.
그리고, CSMA/CA 기반의 무선 통신 기술은 대규모 차량간 통신 노드가 존재할 경우(예:도심지역 교차로, 고속도로 혼잡구간), 노드 간의 과도한 경쟁으로 인해 전송 지연과 데이터 손실이 급격히 증가하는 네트워크 혼잡 문제가 발생하며, 차량간 통신에서 네트워크 혼잡 문제를 해결하기 위하여 무선 채널 상태에 따라 전송 파워, 데이터 전송률, 데이터 전송 주기를 관리하는 기능도 존재하지 않는다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 차량 간의 데이터 송수신 과정에서 주변 통신 상황을 고려하여 타임 프레임의 설정을 변경하고 가변적으로 설정된 타임 프레임 정보에 기초하여 전송할 데이터를 생성함으로써, 대규모 차량간 통신시 발생하는 네트워크 혼잡 문제를 해결하고 통신의 신뢰성을 확보하여 무선 자원의 사용 효율을 높일 수 있는 통신 혼잡 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 차량의 센싱 신호 및 지피에스(GPS) 신호 중 적어도 어느 하나의 신호를 입력받고, 상기 신호에 기초하여 생성한 상기 차량의 주행 정보를 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 외부 센서 통합 모듈; 상기 차량의 통신 모듈로부터 주변 차량과의 통신 상태에 대한 통계 정보 및 상기 주변 차량의 주행 정보를 입력받아, 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 무선 자원 관리 모듈; 상기 통신 상태에 대한 통계 정보에 기초하여 타임 프레임의 설정 변경 시점을 결정하고, 타임 프레임 설계부로부터 입력받은 상기 타임 프레임 정보에 기초하여 전송할 데이터를 생성하는 네트워크 혼잡 제어부; 및 상기 네트워크 혼잡 제어부에서 통계한 주변 통신 상황에 따라 가변적으로 상기 타임 프레임의 설정을 변경하여, 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 타임 프레임 설계부를 포함하는 통신 혼잡 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 타임 프레임 설계부는 상기 차량의 평균 주행 속도에 기초하여 상기 타임 프레임의 기간을 설정하고, 상기 차량과 기설정된 수신율 이상으로 통신 가능한 영역 내에 위치한 상기 주변 차량의 수에 기초하여 상기 타임 슬롯의 개수를 설정하며, 상기 타임 프레임의 설정을 상기 차량의 주행이 계속되는 동안에 소정 시간 간격으로 변경하는 통신 혼잡 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 상기 네트워크 혼잡 제어부는 상기 타임 프레임 정보에 기초하여, 상기 데이터 전송시 사용하는 데이터 전송률, 메시지 생성률 및 전송 파워 중 적어도 어느 하나의 값을 설정하는 통신 혼잡 제어 장치를 제공하는데, 상기 타임 슬롯의 길이에 기초하여 데이터 전송률을 설정하고, 상기 타임 프레임의 기간에 기초하여 메시지 생성률을 설정하는 것인 통신 혼잡 제어 장치를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량간 통신 모듈로부터 주변 차량의 주행 정보 및 상기 주변 차량과의 통신 상태에 대한 통계 정보를 수신하는 단계; 상기 주행 정보 및 상기 통신 상태에 대한 통계 정보에 기초하여 데이터 송수신시 사용할 타임 프레임을 설정 또는 변경하는 단계; 상기 타임 프레임의 정보에 기초하여, 상기 주변 차량에 전송할 데이터를 생성할 때 사용하는 데이터 전송률, 메시지 생성률을 설정하는 단계; 및 상기 데이터 전송률 및 상기 메시지 생성률에 기초하여, 상기 차량의 주행 정보에 관한 데이터를 생성하고 상기 주변 차량에 송출하는 단계를 포함하는 통신 혼잡 제어 방법으로 이용될 수 있다.
본 발명은, 주기적으로 사용하는 주파수 대역에 관련된 정보의 통계와 성공적으로 송신 또는 수신한 데이터에 관한 정보의 통계를 이용하여, 가변적으로 설정된 타임 프레임을 통한 무선 통신을 함으로써, 차량간 통신망의 대역폭 사용 효율을 극대화하고 차량간 통신의 신뢰성을 향상시키며 응용 서비스에서 요구하는 통신 지연 방지를 보장한다.
도 1은 종래의 차량 통신 시스템의 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 종래의 차량 통신 시스템 하에서 차량의 주행 상황에 따른 채널 로드를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치의 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치가 차량의 주행 상황에 따라 타임 프레임을 설정하는 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치를 적용하여 차량간 통신 시뮬레이션의 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치(300)는 네트워크 혼잡 제어부(301), 외부 센서 정보 통합 모듈(302), 무선 자원 관리 모듈(303) 및 타임 프레임 설계부(304)를 포함한다.
외부 센서 정보 통합 모듈(302)은 차량의 센서들이 감지한 차량의 속도 정보, 가속도 정보, 운행 방향, 브레이크 상태, 조향각 등에 관한 정보를 차내망(CAN 등)을 통하여 수신하고, 차량의 지피에스(GPS) 수신기가 수신한 GPS 신호를 주기적으로 수신한다. 외부 센서 정보 통합 모듈(302)은 상기 수신한 차량의 정보 및 GPS 정보에 기초하여 차량의 위치, 속도, 이동 방향 등과 같은 차량의 주행 정보를 출력하여, 네트워크 혼잡 제어부(301)로 전달한다.
무선 자원 관리 모듈(303)은 차량간 통신 모듈(330)이 주변 차량들로부터 수신한 주변 차량의 주행 정보를 입력받는다. 또한, 차량간 통신 모듈(330)이 측정한 주변 통신 상황에 대한 통계 정보도 무선 자원 관리 모듈(303)로 전달된다. 무선 자원 관리 모듈(303)은 주변 차량의 주행 정보 및 주변 통신 상황에 대한 정보를 네트워크 혼잡 제어부(301)로 전달한다.
무선 자원 관리 모듈(303)이 입력받는 주변 통신 상황에 대한 정보는 채널 로드, 패킷 에러율(PER:Packet Error Rate) 등을 포함한다. 채널 로드는 채널이 1초 동안 무선 송신으로 점유된 시간을 의미하고 백분율로 표시한다. PER은 1초 동안 주변 차량으로부터 성공적으로 수신한 패킷을 현재 주변 차량으로부터 수신해야 하는 패킷의 총합으로 나눈 값이다. 이때, 주변 차량으로부터 수신해야 하는 패킷의 총합은, (1/타임 프레임 기간(예:100ms))의 값에 주변 차량의 수를 곱한 값이다.
통신 혼잡 제어 장치(300)는 주변 차량으로부터의 데이터 수신율이 일정 수준 이상(예컨대, 95%이상의 수신율)이 되도록 타임 프레임을 설정한다.
타임 프레임 설계부(304)는 차량의 주행 정보 및 주변 통신 상황에 기초하여 타임 프레임을 가변적으로 설정한다. 타임 프레임 설계부(304)는 외부 센서 정보 통합 모듈(302)로부터 자차의 주행 정보를 입력받는다. 자차의 주행 정보 중 자차의 주행 속도에 기초하여 타임 프레임의 기간을 설정할 수 있다(예:현재 평균 주행 속도가 60km/h일 경우, 타임 프레임의 기간을 200ms로 설정).
타임 프레임 설계부(304)는 타임 프레임의 타임 슬롯의 개수를 설정 또는 변경한다. 타임 슬롯의 개수는 주변 상황에 기초하여 변경할 수 있는데, 자차와 기설정된 수신율 이상으로 통신 가능한 영역 내에 위치한 주변 차량의 수에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 자차와 90%이상의 수신율로 통신 가능한 영역에 9대의 차량이 위치하고 있을 경우, 총 예상 노드의 수는 자차를 포함하여 10대이므로, 타임 슬롯의 개수는 총 예상 노드 수의 2배인 20개로 설정할 수 있다.
타임 프레임 설계부(304)는 타임 프레임의 설정을 소정 시간 간격으로 계속해서 변경할 수 있는데, 예컨대, UTC 타임을 기준으로 하여 초 단위로 변경할 수 있다.
타임 프레임 설계부(304)는 설정 또는 변경된 타임 프레임에 관한 정보를 네트워크 혼잡 제어부(301)에 전달한다.
네트워크 혼잡 제어부(301)는 자차의 주행 정보의 송출 명령을 출력하고, 무선 자원 관리 모듈(303)로부터 주변 차량의 주행 정보를 입력받는다. 또한, 무선 자원 관리 모듈(303)로부터 주변 통신 상황에 대한 통계 정보를 입력받아, 통신 채널 상태에 대한 통계 정보가 기설정된 채널 상태를 만족하는 경우에 타임 프레임의 설정 변경 명령을 타임 프레임 설계부(304)로 전달한다.
네트워크 혼잡 제어부(301)는 타임 프레임 설계부(304)로부터 타임 프레임에 관한 정보를 입력받아, 통신 상황에 따라 가변적으로 설정된 타임 프레임에 기초하여, 전송할 데이터에 관한 설정을 하고 전송할 데이터를 생성한다.
네트워크 혼잡 제어부(301)는 타임 프레임의 기간 및 타임 슬롯의 개수에 기초하여, 데이터 전송률, 메시지 생성률 및 전송 파워 등을 설정한다.
데이터 전송률은 타임 슬롯의 길이에 기초하여 설정된다. 타임 슬롯의 길이는 타임 프레임의 기간 및 타임 슬롯의 개수로부터 산출될 수 있다. 예컨대, 타임 프레임의 기간이 200ms이고, 타임 슬롯의 개수가 20개이면, 한 개의 타임 슬롯의 길이는 10ms가 된다. 10ms 동안 400byte 내지 600byte 크기의 패킷을 전송할 수 있어야 하는데, 차량간 통신에서 적용 가능한 통신 속도는 3,4,5,6,9,12,18 Mbps 등이므로, 3Mbps를 데이터 전송률로 설정할 수 있다.
한편, 현재의 전송 파워 크기에서 주변 차량의 수가 많아지면, 타임 슬롯의 개수가 많아지므로 타임 슬롯의 길이는 상대적으로 줄어들게 되고, 타임 슬롯의 길이가 줄어들면 데이터 전송률을 큰 값으로 설정해야 한다. 이때, 데이터 전송률이 차량간 통신에서 적용 가능한 최대 통신 속도 이상으로 설정될 필요가 있는 경우에는, 전송 파워 크기를 줄여 자차와 통신 가능한 영역에 있는 주변 차량의 수를 줄여줌으로써, 허용되는 차량간 통신 속도 범위에서 주변 차량과의 데이터 송수신이 원활하게 되도록 한다.
메시지 생성률은 타임 프레임의 기간과 같으므로, 타임 프레임의 기간이 200ms일 경우에 메시지 생성률은 5Hz로 설정된다.
네트워크 혼잡 제어부(301)는 데이터 전송 이벤트 발생시 타임 프레임 정보의 존재 여부 및 할당된 타임 슬롯의 존재 여부를 확인하여 할당된 타임 슬롯이 없을 경우 타임 슬롯의 할당을 요청하고, 상기 설정된 데이터 전송률, 메시지 생성률 및 전송 파워 등에 기초하여 전송할 데이터를 생성한 다음, 생성된 데이터를 차량간 통신 모듈(330)을 통해 자차의 주변에 위치한 차량에게 송출하여 자차의 주행 정보를 전달한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치가 실시되는 환경의 예를 나타낸 도면이다.
HV(Host Vehicle)는 자차를 의미하고, RV(Remote Vehicle)는 주변 차량을 의미한다. 자차는 주변 차량과 주행 정보를 송수신하여, 주변 차량의 주행 상태를 파악함으로써 주행 중 발생할 수 있는 사고의 위험을 줄일 수 있도록 한다.
자차의 데이터 수신율이 기설정된 수신율 이상이 되는 영역을 도 4에서 원으로 나타내면, 자차는 원의 내부에 위치한 9개의 주변 차량들과 주행 정보를 송수신한다. 이때, 자차를 포함한 차량의 수와 자차의 주행 속도 등의 상황 변화를 고려하여 타임 프레임의 기간 및 타임 슬롯의 개수를 설정 또는 변경한다.
자차가 주변 차량과 주행 정보를 송수신하는 영역을 나타내는 원의 크기는 전송 파워의 크기에 따라서 달라질 수 있다. 이때, 통신 영역이 과도하게 넓을 경우 통신 속도가 낮은 문제가 발생할 수 있고 지나치게 좁을 경우에는 주변 차량의 주행 정보를 충분히 파악하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 주변 상황을 고려하여 통신 영역을 조절해줄 필요가 있는데, 자차의 통신 영역 내에 위치한 주변 차량의 수가 너무 많아 차량간 통신 속도가 충분히 나오지 않을 경우에는, 전송 파워의 크기를 감소시켜 주변 차량과의 통신이 원활하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치가 차량 주변의 상황에 따라 타임 프레임의 설정을 변경하는 실시예를 나타낸 것으로서, 도 5(a), 5(b)와 같은 주행 상황에서 타임 프레임의 설정이 변경되는 것을 도 5(c)에 나타낸 것이다.
도 5(a)는 차량의 주변에 주행하는 차량의 수가 많아 차량의 속도가 느리고 통신하는 차량의 수는 많은 경우를 나타낸 것이다. 이 경우, 차속이 느리므로 타임 프레임의 기간은 길게 설정하고, 통신해야 하는 노드의 수가 많으므로 타임 슬롯의 수를 많게 설정한다.
도 5(a)와 같은 상황에서의 타임 프레임의 실시예를 도 5(c)의 타임 프레임 1로 나타낸다. 타임 프레임 1은 타임 프레임의 기간을 200ms로 설정하고, 타임 슬롯의 개수는 40 슬롯으로 설정하고 있다. 따라서, 타임 슬롯 한 개의 길이가 5ms인 것을 고려하여 데이터 전송률을 6Mbps로 설정한다. 그리고, 인접한 차량의 수가 많으므로 통신 노드의 숫자가 지나치게 많아 데이터 수신율이 저하되는 것을 방지하기 위해 전송 파워 크기를 설정하여 통신 영역을 150m가 되도록 조절한다.
도 5(b)는 차량의 주변에 주행하는 차량의 수가 적어 차량의 속도가 빠르고 통신하는 차량의 수가 적은 경우를 나타낸 것이다. 이 경우, 차속이 빠르므로 타임 프레임의 기간을 짧게 설정하고, 통신해야 하는 노드의 수가 적으므로 타임 슬롯의 수를 적게 설정한다.
도 5(c)의 타임 프레임 2는 도 5(a)와 같은 주행 상황에서 도 5(b)와 같은 주행 상황으로 변경되는 경우, 타임 프레임 1의 설정을 변경한 타임 프레임을 나타낸다.
도 5(c)의 타임 프레임 2는 차속이 증가하고 주변 노드의 숫자는 감소하였으므로, 타임 프레임의 기간을 100ms로 변경하고 타임 슬롯의 개수는 10 슬롯으로 변경한다. 타임 슬롯 한 개의 길이가 10ms이므로 이를 고려하여 데이터 전송률을 3Mbps로 설정한다. 그리고, 인접한 차량의 수가 적으므로 데이터 전송 파워 크기를 증가시켜 통신 영역이 300m가 되도록 조절한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 주행 속도 및 자차와 통신하는 주변 차량의 숫자의 변화에 기초하여 타임 프레임의 설정을 실시간으로 변경하여 데이터 송수신시 사용함으로써, 차량간 통신시 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 장치의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
그래프 상에서 CA는 상황에 따라 가변적인 전송 주기, 파워 및 전송률을 적용한 것이고, Fix는 고정된 주기, 파워 및 전송률을 적용한 기법을 나타낸 것이다.
도 6의 좌측 그래프는 차량 밀집도에 따른 패킷 수신율을 나타낸 것으로서, 데이터 전송 주기, 파워 및 전송률 등을 가변적으로 적용한 경우와 고정된 값을 적용한 경우의 패킷 수신율을 나타낸다. 그래프에 나타난 바와 같이, 가변적인 전송 주기 등을 사용한 경우의 수신율일 2배 정도 향상되는 것을 볼 수 있다.
도 6의 우측 그래프는 차량 밀집도에 따른 채널 접근 지연 시간을 나타낸 것으로서, 주행 상황에 따라 가변적인 전송 주기, 파워 및 전송률을 사용한 경우에 채널 접근 지연 시간이 짧아지는 것을 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 혼잡 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
차량의 센서로부터 차량의 속도, 가속도, 조향각, 운행 방향 등에 관한 정보를 수신하고, GPS 수신기로부터 GPS 신호를 수신하고(S700), 상기 수신한 정보에 기초하여 자차의 위치, 속도, 이동 방향 등에 관한 주행 정보를 산출한다(S710).
자차의 주변에 위치한 주변 차량이 송출하는 주변 차량의 주행 정보를 수신하면서 주변 차량과의 통신 상태에 대한 통계 정보를 수신한다(S720). 주행 정보에 관한 데이터를 송수신하는 과정에서 발생하는 주변 통신 상황에 대한 통계 정보는, 예컨대, 주기적으로 사용하는 주파수 대역에서의 채널 로드, 노이즈 히스토그램 또는 패킷 에러율 등을 포함하는 것으로서 이들 정보를 이용하여 주변 통신 상황을 판단한다.
통신 혼잡 제어 시스템은 주변 통신 상황과 자차의 주행 정보 등에 기초하여, 타임 프레임의 기간 및 타임 슬롯의 개수의 설정을 변경한다(S730). 타임 프레임의 설정을 변경함으로써, 혼잡한 통신 상황을 조절하여 무선 자원의 활용도를 높일 수 있으며, 타임 프레임의 설정은 통신 채널 상태에 대한 통계 정보가 기설정된 채널 상태를 만족하는 경우(예컨대, 채널 로드 또는 PER이 일정 비율 이상인 경우)에 변경하거나 소정 시간 간격으로 반복해서 변경하도록 할 수 있다.
자차가 자차의 주행 정보를 전송하고자 하는 경우에는, 데이터 송신시 사용할 타임 프레임의 정보가 존재하는지 확인하고 타임 슬롯의 할당을 요청한다(S740).
그리고, 타임 프레임의 정보에 기초하여, 데이터 전송률, 메시지 생성률 및 전송 파워 등을 설정한다(S750). 상기 설정된 데이터 전송 환경에 기초하여 자차의 주행 정보에 관한 데이터를 생성하고(S760), 주변 차량과 주행 정보를 송수신한다(S770). 통신 혼잡 제어 시스템은, 주기적으로 자차의 주행 상태 및 주변 통신 상황을 고려하여 타임 프레임의 설정을 변경하면서, 주변 차량과 주행 정보에 관한 데이터의 송수신을 계속한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 통합 정보 처리 모듈
110 : 센서 정보 수신 모듈
120 : GPS 신호 수신 모듈
130 : 차량간 통신 모듈
140 : 차량간 안전 서비스 시스템
300 : 통신 혼잡 제어 장치
301 : 네트워크 혼잡 제어부
302 : 외부 센서 정보 통합 모듈
303 : 무선 자원 관리 모듈
304 : 타임 프레임 설계부
310 : CAN 통신
320 : GPS 수신기
330 : 차량간 통신 모듈

Claims (12)

  1. 차량의 센싱 신호 및 지피에스(GPS) 신호 중 적어도 어느 하나의 신호를 입력받고, 상기 신호에 기초하여 생성한 상기 차량의 주행 정보를 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 외부 센서 통합 모듈;
    상기 차량의 통신 모듈로부터 주변 차량과의 통신 상태에 대한 통계 정보 및 상기 주변 차량의 주행 정보를 입력받아, 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 무선 자원 관리 모듈;
    상기 통신 상태에 대한 통계 정보에 기초하여 타임 프레임의 설정 변경 시점을 결정하고, 타임 프레임 설계부로부터 입력받은 상기 타임 프레임 정보에 기초하여 전송할 데이터를 생성하는 네트워크 혼잡 제어부; 및
    상기 네트워크 혼잡 제어부에서 통계한 주변 통신 상황에 따라 가변적으로 상기 타임 프레임의 설정을 변경하여, 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 타임 프레임 설계부를 포함하되,
    상기 타임 프레임 설계부는
    상기 차량의 평균 주행 속도에 기초하여 상기 타임 프레임의 기간을 설정하고, 상기 차량과 기설정된 수신율 이상으로 통신 가능한 영역 내에 위치한 상기 주변 차량의 수에 기초하여 상기 타임 슬롯의 개수를 설정하며,
    상기 네트워크 혼잡 제어부는
    상기 타임 프레임 정보에 기초하여 상기 데이터 전송시 사용하는 데이터 전송률, 메시지 생성률 및 전송 파워 중 적어도 어느 하나의 값을 설정하되,
    상기 타임 슬롯의 길이에 기초하여 데이터 전송률을 설정하고, 상기 타임 프레임의 기간에 기초하여 메시지 생성률을 설정하며, 상기 데이터 전송률이 차량간 통신시 사용할 수 있는 데이터 전송률의 최댓값을 초과하는 경우 전송 파워의 크기를 감소시키는 것
    인 통신 혼잡 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 타임 프레임 설계부는
    상기 타임 프레임의 설정을 상기 차량의 주행이 계속되는 동안에 소정 시간 간격으로 변경하는 것
    인 통신 혼잡 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 무선 자원 관리 모듈은
    상기 주변 차량의 속도 정보, 위치 정보, 주행 방향, MAC 주소 및 차량 ID 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는 주행 정보를 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 것
    인 통신 혼잡 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 무선 관리 자원 모듈은
    상기 차량의 통신 모듈이 주기적으로 사용하는 주파수 대역에서의 채널 로드, 노이즈 히스토그램 및 상기 주변 차량과의 데이터 송수신율 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는 통계 정보를 상기 네트워크 혼잡 제어부로 전달하는 것
    인 통신 혼잡 제어 장치.
  10. 차량간 통신 모듈로부터 주변 차량의 주행 정보 및 상기 주변 차량과의 통신 상태에 대한 통계 정보를 수신하는 단계;
    상기 주행 정보 및 상기 통신 상태에 대한 통계 정보에 기초하여 데이터 송수신시 사용할 타임 프레임을 설정 또는 변경하는 단계;
    상기 타임 프레임의 정보에 기초하여, 상기 주변 차량에 전송할 데이터를 생성할 때 사용하는 데이터 전송률, 메시지 생성률을 설정하는 단계; 및
    상기 데이터 전송률 및 상기 메시지 생성률에 기초하여, 상기 차량의 주행 정보에 관한 데이터를 생성하고 상기 주변 차량에 송출하는 단계를 포함하되,
    상기 타임 프레임을 설정 또는 변경하는 단계는
    상기 차량의 평균 주행 속도에 기초하여 상기 타임 프레임의 기간을 설정하고 상기 차량과 기설정된 수신율 이상으로 통신 가능한 영역 내에 위치한 상기 주변 차량의 수에 기초하여 상기 타임 슬롯의 개수를 설정하는 것이고,
    상기 데이터 전송률, 메시지 생성률을 설정하는 단계는
    상기 타임 슬롯의 길이에 기초하여 데이터 전송률을 설정하고, 상기 타임 프레임의 기간에 기초하여 메시지 생성률을 설정하며, 상기 데이터 전송률이 차량간 통신시 사용할 수 있는 데이터 전송률의 최댓값을 초과하는 경우 전송 파워의 크기를 감소시키는 것
    인 통신 혼잡 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 타임 프레임을 설정 또는 변경하는 단계는
    상기 타임 프레임의 기간 및 상기 타임 프레임 내의 타임 슬롯의 개수를 주변 통신 상황에 기초하여 소정 시간 간격으로 설정 또는 변경하는 것
    인 통신 혼잡 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    차량 내 통신망을 통해 자차의 센싱 신호를 수신하고, 지피에스(GPS) 수신기로부터 GPS 신호를 수신하는 단계;
    상기 자차의 센싱 신호 및 상기 GPS 신호에 기초하여 자차의 주행 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 자차의 주행 정보 및 상기 주변 차량의 주행 정보를 차량 안전 시스템에 전송하는 단계
    를 더 포함하는 통신 혼잡 제어 방법.
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