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KR20170073117A - 통신 단말의 릴레이 기반 통신 기법 - Google Patents

통신 단말의 릴레이 기반 통신 기법 Download PDF

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KR20170073117A
KR20170073117A KR1020150181639A KR20150181639A KR20170073117A KR 20170073117 A KR20170073117 A KR 20170073117A KR 1020150181639 A KR1020150181639 A KR 1020150181639A KR 20150181639 A KR20150181639 A KR 20150181639A KR 20170073117 A KR20170073117 A KR 20170073117A
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KR
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vehicle
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target
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황준
강현정
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to PCT/KR2016/014568 priority patent/WO2017105052A1/ko
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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 차량에 구비되는 통신 단말의 릴레이 기반 통신 방법에 있어서, 상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하는 동작; 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 동작; 상기 차량의 주행 차선을 감지하는 동작; 상기 GPS 좌표, 상기 주행 방향 및 상기 주행 차선에 대한 정보를 포함하는 위치 코드를 생성하는 동작; 및 상기 생성된 위치 코드를 포함하는 메시지를 생성하고 상기 메시지를 전송하는 동작을 포함하는 방법을 제공한다.

Description

통신 단말의 릴레이 기반 통신 기법{SCHEME FOR RELAY BASED COMMUNICATION OF A MOBILE STATION}
본 개시는 통신 단말의 통신 기법에 관한 것으로써, 릴레이 기반 브로드캐스트 방식의 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (beyond 4G network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (post LTE)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍 (beamforming), 거대 배열 다중 입출력 (massive MIMO), 전차원 다중입출력 (full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나 (array antenna), 아날로그 빔형성 (analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (device to device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조 (advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM (hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC (sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC (filter bank multi carrier), NOMA (non-orthogonal multiple access), 및 SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 망으로 진화하고 있다. IoE (Internet of Everything) 기술은 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터 (Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 하나의 예가 될 수 있다.
IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크 (sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine, M2M), MTC (Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.
IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT (Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
브로드캐스트(broadcast) 방식으로 단말간 통신이 수행되는 경우, 통신 커버리지(coverage) 내에 있는 모든 단말은 메시지를 수신하고, 수신한 메시지를 재전송할 수 있다. 이렇게 함으로써, 단말간 통신을 수행하는 단말은, 기지국 없이도, 긴급한 메시지를 원거리까지 전달할 수 있다.
V2X(vehicle to everything) 시스템의 경우나 재난 상황 등의 경우에서, PTT(push to talk; 푸시 투 토크)와 같은 릴레이를 사용하는 응용 기법들이 주목받고 있다. PTT는 인터랙티브 호(interactive call) 서비스의 개념으로 사용되어 왔으나, 최근에는 다수의 사용자 또는 그룹을 대상으로 데이터 서비스를 가능하게 하는 형태로도 서비스되고 있다. 예를 들어, PTT를 이용하는 단말은 다수의 사용자 또는 그룹을 대상으로 실시간으로 데이터를 송수신하고, 실시간으로 송수신된 데이터를 재생할 수도 있다.
V2X 시스템에서 이동하는 차량의 속도가 너무 빠른 경우 또는 기지국이 유실되는 등의 긴급 상황(예를 들어, 재난 상황)의 경우에서, 소스 단말(또는 소스 차량; 메시지를 발신하는 단말)은 한번의 무선 전송으로 원하는 메시지를 타깃 단말 (또는 타깃 차량)에게 전달시키기 어려울 수 있다. 이러한 어려움의 해결을 위해 릴레이 기법이 이용될 수 있다. 릴레이를 통해 소스 단말로부터 메시지를 수신한 다른 단말들은 상기 수신한 메시지를 타깃 단말에게 전달하기 위해 이미 유실된 eNB(eNodeB) 또는 GW(gateway)와 같은 네트워크의 장치에게 전달하지 않고, 직접 상기 타깃 단말에게 전달함으로써, 단말간 통신 시간을 줄일 수 있다.
재난 상황의 경우, 소스 단말의 통신 커버리지 내에 기지국이 없을 수 있으므로, PTT 서비스를 지원하기 위해서도 소스 단말과 상기 커버리지 밖에 있는 기지국 사이에는 릴레이 동작이 사용될 수 있다.
릴레이 기법은 브로드캐스트 방식의 통신에 기반하고 있다. 소스 단말로부터 메시지를 수신한 모든 다른 노드는 릴레이 후보 노드가 될 수 있다. 따라서, 모든 릴레이 후보 노드로부터 발생하는 브로트캐스트 플러딩(flooding; 연결된 다른 모든 노드로의 전달 현상)은 릴레이의 폭증을 발생시킬 수 있다.
한번 소스 노드가 데이터 패킷을 전송하면, 상기 소스 노드의 라디오 커버리지 안에 있는 모든 단말들은 릴레이 노드가 될 수 있고, 상기 릴레이 노드는 상기 데이터 패킷을 수신함과 동시에 상기 수신 패킷을 릴레이할 수 있다. 이 경우, 상기 릴레이 단말들은 동일한 무선 자원을 사용하게 될 확률이 높아지게 되고, 결국 상기 동일한 자원을 사용한 통신은 수신단에서의 충돌이나 간섭을 일으키게 될 것이다. 이러한 현상은 수신단에서 데이터 신뢰성을 저하시킨다.
이와 별개로, 소스 단말이 타깃 단말과 라우팅(routing)을 통한 IP 통신을 하는 경우에는, 데이터 전송 전에 루트(route)를 미리 설정하게 된다. 이때, 안전한 통신을 위해 많은 사전 절차(즉, 사전 메시지의 송신 및 수신)이 수반되어야 한다. 특히 단말의 인증과 IP 주소 할당을 위한 사전 절차는 시간을 많이 요구하며, 따라서 라우팅을 통한 단말간 IP 통신에서 높은 지연시간을 만드는 원인이 된다.
본 개시는 브로드캐스트 기반의 릴레이 기법을 이용하여 단말간 통신을 수행할 때 발생할 수 있는 무선 자원 낭비 및 통신의 충돌을 막는 기법을 제공한다.
본 개시는 브로드캐스트 기반의 릴레이 기법을 이용하여 단말간 통신을 수행할 때 릴레이를 수행할 단말을 지역 정보 기반으로 제한하는 기법을 제공한다.
본 개시는 단말간 통신에 따라 단말이 메시지를 전달해야 할 경우, 또는 릴레이 방식을 통해서 수신된 브로드캐스트 메시지를 근방의 다른 단말에게 연속적으로 전달해야 할 경우, 브로드캐스트 메시지의 릴레이 재전송 단말을 지역 정보 기반으로 제한하는 기법을 제공한다.
본 개시는 릴레이 전송으로 인한 플러딩을 방지하기 위해, 브로드캐스트되는 메시지를 수신할 단말을 소스 단말의 위치를 기준으로 알림으로써, 메시지의 수신이 필요한 단말을 한정하고, 상기 한정된 단말만이 릴레이를 수행하도록 하여, 불필요한 데이터 수신 및 재송신을 막고, 통신의 신뢰성을 높이는 기법을 제공한다.
본 개시는 차량에 구비되는 통신 단말의 릴레이 기반 통신 방법에 있어서, 상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하는 동작; 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 동작; 상기 차량의 주행 차선을 감지하는 동작; 상기 GPS 좌표, 상기 주행 방향 및 상기 주행 차선에 대한 정보를 포함하는 위치 코드를 생성하는 동작; 및 상기 생성된 위치 코드를 포함하는 메시지를 생성하고 상기 메시지를 전송하는 동작을 포함하는 방법을 제안한다.
또한 본 개시는 차량에 구비되는 통신 단말의 릴레이 기반 통신 방법에 있어서, 상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하는 동작; 위치 코드를 포함하는 메시지를 타 차량으로부터 수신하는 동작; 상기 GPS 좌표 및 상기 위치 코드에 의해 지시되는 정보에 근거하여 릴레이 여부를 결정하는 동작; 및 상기 결정에 근거하여 상기 메시지를 디코딩하고 릴레이 하는 동작을 포함하되, 상기 위치 코드는, 상기 타 차량의 GPS 좌표, 주행 방향 및 주행 차선에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법을 제안한다.
또한 본 개시는 차량에 구비되는 릴레이 기반 통신 단말에 있어서, 상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하고, 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하고, 상기 차량의 주행 차선을 감지하고, 상기 GPS 좌표, 상기 주행 방향 및 상기 주행 차선에 대한 정보를 포함하는 위치 코드를 생성하고, 상기 생성된 위치 코드를 포함하여 메시지를 생성하는 제어부; 및 상기 생성된 메시지를 전송하는 통신부를 포함하는 단말을 제안한다.
또한 본 개시는 차량에 구비되는 릴레이 기반 통신 단말에 있어서, 위치 코드를 포함하는 메시지를 타 차량으로부터 수신하는 통신부; 및 상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하고, 상기 GPS 좌표 및 상기 위치 코드에 의해 지시되는 정보에 근거하여 릴레이 여부를 결정하고, 상기 결정에 근거하여 상기 메시지를 디코딩하고 릴레이 하는 제어부를 포함하되, 상기 위치 코드는, 상기 타 차량의 GPS 좌표, 주행 방향 및 주행 차선에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 단말을 제안한다.
본 개시는, 릴레이 전송 폭증을 해결하여, 불필요한 수신/재송신을 막고, 통신의 신뢰성을 높인다.
또한 본 개시는 릴레이 노드 선택 이후 데이터 전송 시에 셋업에 소요되는 시간을 줄임으로써, 단말간(end-to-end; 종단간) 통신의 지연 시간을 줄인다.
도 1은 본 개시에 따른 코드의 구성을 설명하는 일 예시도;
도 2는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 전송된 메시지를 근접 차량이 릴레이 여부를 판단하는 경우의 주행 도로를 예시하는 도면;
도 3은 본 개시에 따른 코드를 이용하는 차량의 주행 도로와, 코드의 구성을 설명하는 다른 예시도;
도 4는 본 개시에 따른 코드가 도로의 층 정보를 포함하는 경우의 주행 도로의 예시도;
도 5는 본 개시에 따른 코드의 구성을 설명하는 다른 예시도;
도 6은 본 개시에 따른 코드가 복합 진행 방향을 지시하는 경우의 주행 도로의 예시도;
도 7은 본 개시에 따라 복합 진행 방향 지시 필드를 포함하는 코드의 구성을 설명하는 예시도;
도 8은 본 개시에 따라 타깃 패턴 필드를 포함하는 코드의 구성을 설명하는 예시도;
도 9는 본 개시에 따른 코드의 타깃 패턴 필드를 이용하여 메시지를 전달하는 경우의 도로 상황의 예시도;
도 10a은 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU가 게이트 정보를 알리는 도로의 예시도;
도 10b는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU가 공사중임을 알리는 도로의 예시도;
도 11은 본 개시에 따른 릴레이 전송의 홉 수가 제한되는 경우의 도로 예시도;
도 12는 본 개시에 따른 코드가 벤더 특정 필드를 포함하는 경우의 예시도;
도 13은 본 개시에 따라 벤더 특정 필드를 포함하는 코드를 사용하여 메시지 전송하는 차량의 도로 예시도;
도 14는 본 개시에 따른 코드의 생성 동작을 예시하는 도면;
도 15는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 통신하는 단말 장치의 구성을 예시하는 도면;
도 16은 본 개시에 따른 단말의 메시지 송신 방법의 예시도;
도 17은 본 개시에 따른 단말의 메시지 수신 방법의 예시도;
도 18a는 본 개시에 따른 수신 단말의 코드 생성 동작과 통신 프로토콜 간의 관계를 설명하는 도면;
도 18b는 본 개시에 따른 코드가 D2D 디스커버리 채널에서 사용되는 경우를 예시하는 도면;
도 18c는 본 개시에 따른 코드가 통신 채널에서 사용되는 경우를 예시하는 도면;
도 18d는 본 개시에 따른 코드가 통신 채널에서 사용되는 다른 경우를 예시하는 도면;
도 19는 본 개시에 따른 코드가 물리 계층에서 사용되는 경우의 자원 구조를 예시하는 도면;
도 20은 본 개시에 따른 코드를 PSCCH의 SA를 통해 전송하는 경우의 전송 방법 및 수신 방법의 예시도;
도 21는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 PTT 서비스에서 릴레이 후보가 결정되는 개념도;
도 22는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 V2X 서비스에서 RSU가 릴레이 단말이 되는 경우의 예시도;
도 23은 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU의 릴레이 방법을 예시하는 도면;
도 24는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 PTT 서비스에서 기지국이 릴레이 후보로 결정되는 경우를 예시하는 도면;
도 25는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 도플러 쉬프트 현상을 해결하는 기법의 예시도;
도 26은 본 개시에 따라서 IP 주소 선할당을 이용하는 단말간 릴레이 통신 방법의 신호 흐름도;
도 27은 본 개시에 따른 RSU 장치의 구성을 예시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만, 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
기지국(Base Station)은 단말과 통신하는 일 주체로서, BS, NodeB(NB), eNodB(eNB), AP(Access Point) 등으로 지칭될 수도 있다.
단말(User Equipment)은 기지국 또는 다른 단말과 통신하는 일 주체로서, 노드, UE, 이동국(Mobile Station; MS), 이동장비(Mobile Equipment; ME), 디바이스(device), 터미널(terminal) 등으로 지칭될 수도 있다. 특히, 본 개시에서는 V2X 시스템을 예로써 설명하므로, 단말은 차량 또는 상기 차량 내에 구비되는 통신 단말으로 이해될 수 있다.
본 개시는 크게 두 가지 기법을 제안한다. 첫째로, 브로드캐스트 방식의 릴레이를 통해 단말간 통신을 수행함에 있어서, 코드를 이용하여 릴레이 후보 노드를 필터링하는(또는 제한하는) 기법을 설명하고, 둘째로, 라우팅을 수행하여 릴레이를 통한 단말간 통신을 수행함에 있어서, IP 주소를 미리 할당하는 기법을 설명할 것이다.
먼저, 단말간 통신을 수행함에 있어서 코드를 이용하여 릴레이 후보 노드를 필터링하는 기법을 설명한다.
소스 단말은 메시지를 전송하기 위해 데이터 패킷을 생성할 때, 본 개시에서 설명하는 코드를 포함시킬 수 있다. 상기 코드는 상기 소스 단말의 위치 정보를 지시하는 코드로써 위치 코드로 호칭될 수도 있다. 상기 코드는 상기 소스 단말이 송신하는 모든 메시지에 포함될 수 있으나, 구체적으로 어떠한 메시지에 포함될 것인지에 대해서 예시될 것이다.
상기 소스 단말이 상기 코드를 포함하는 데이터 패킷을 전송하면, 상기 소스 단말의 통신 커버리지 내의 단말(즉, 근접 단말)은 상기 데이터 패킷을 수신하고, 상기 데이터 패킷 내의 상기 코드를 읽어서 자신의 위치와 비교 판단함으로써 상기 수신된 데이터 패킷을 릴레이 할 것인지 아닌지를 판단할 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 소스 단말이 전송한 메시지는 모든 근접 단말에 의해 릴레이 되지 않고 일정 조건에 의해 필터링된 근접 단말에 의해서만 릴레이 될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 필터링에 이용되는 상기 코드는 불필요하게 릴레이 되는 데이터 패킷의 브로드캐스팅을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 수신 단말에서의 데이터 패킷 충돌을 방지할 수도 있다.
본 개시에 따른 코드는 소스 단말의 위치에 따른 하나 이상의 정보에 기반하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코드는 i) 길 위에 있느냐(on load) 없느냐(off load)에 대한 정보, ii) (다층의 도로로 되어 있는 구조의 경우) 몇 번째 층의 도로에 있는가에 대한 정보, iii) 진행 방향 (예를 들어, 상행 또는 하행, 북쪽 또는 남쪽)에 대한 정보, 및 iv) 주행 레인(lane; 차선)에 대한 정보 중 적어도 하나에 기반하여 생성될 수 있다.
상기 코드의 설계는 차량의 위치 특정으로부터 가능하다. V2X 시스템에서 차량의 레인 발견은 가능하고, GPS(global positioning system)를 통한 상기 차량의 위치 정보 습득도 항상 가능하다고 가정된다. 이때, 맵(map) 응용 프로그램은 GPS 위치 정보를 기반으로 상기 차량의 진행 방향을 알아낼 수 있다.
일반적으로 V2X 서비스는 특정 이벤트에 대해 방향성 알림이 요구된다. 예를 들어, 주행도로의 상행선 도로에서 충돌이 발생하면, 충돌이 발생한 차량은 충돌 이벤트에 관련된 메시지를 만들고 상기 메시지를 자신의 진행 방향(즉, 상행선 방향)의 차량들에만 알리는 것이 바람직하다. 반대 방향(즉, 하행선 방향)의 도로 및 차량은 상기 충돌과는 큰 연관이 없고, 오히려 상기 충돌에 관한 알림은 반대 방향 도로에서 주행중인 차량의 운전자에게 불필요한 경계를 일으켜 또 다른 사고를 만들 수도 있기 때문이다.
도 1은 본 개시에 따른 코드의 구성을 설명하는 일 예시도이다.
도 1에 의해 예시되는 코드는 온로드/오프로드 지시 필드(100), 남/북 지시 필드(102), 및 레인 지시 필드(104)를 포함하고 있다. 일 예로, 상기 코드는 송신 단말(즉, 송신 차량)이 온로드(on road)이고(100), 북쪽 방향의 진행이며(102), 3번째 레인에 있다(104)는 의미를 갖는다. 도 1에 설명된 코드 설계는 일 예시일 뿐, 코드를 구성하는 정보들의 배치 순서 및 특정 정보의 코딩 방식 등은 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 레인 지시 필드(104)는 도 1에 예시된 바와 같이 주행 레인(즉, 3레인)을 지시하는 값(즉, 3)을 이진수(즉, '011')로 표기할 수도 있고, 레인의 총 개수에 상응하는 비트들에 대해 주행 레인만 '1'로 표기하고 나머지 레인을 '0'으로 표기하는 방식으로 표현될 수도 있다(예를 들어, 총 3 개의 레인 중 3번째 레인은 '001'로 표기될 수 있음). 상기 코드는 다른 용도로 사용되기 위한 예약 필드(106)를 더 포함할 수도 있다.
도 2는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 전송된 메시지를 근접 차량이 릴레이 여부를 판단하는 경우의 주행 도로를 예시한다.
도 2에서 온로드('1') 상태에서 북쪽 방향('1')으로 3번째 레인에서 주행중인 제1 차량(200)이 메시지를 만들어 전송한다. 상기 메시지는 예를 들어, '11011XX' 또는 '11001XX'와 같이 표현될 수 있다. 상기 제1 차량과 동일한 진행 방향에 있는 제2 차량(210)은 상기 메시지를 수신하여 릴레이를 할 수 있지만, 반대 방향에서 주행중인 제3 차량(220)은 상기 수신된 메시지에 포함된 코드에 의해 지시되는 진행 방향이 자신과 다르므로(즉, 진행 방향이 다르므로) 상기 수신된 메시지를 디코딩 및 릴레이 하지 않고 버린다.
본 개시에 따른 코드는 추가적으로 소스 단말의 GPS 위치 좌표 정보에 더 기반하여 생성될 수 있다.
GPS 좌표에서 1초(1'')는 실제로는 지상에서 약 37 미터의 입도(granularity)를 가지므로, 많은 경우 초 단위 이하의 (예를 들어, 1초 05) GPS 좌표 정보만 사용해도 차량은 도로 상에서 타 차량과의 상대적인 위치를 모두 인지할 수 있다. 상기 GPS 좌표 정보는 상기 코드에 덧붙여질 수 있다. 구체적으로 위도 또는 경도에 해당하는 초 단위 이하의 정보가 상기 코드에서 레인 지시 필드 뒤에 붙여질 수 있다. 다시 말하지만, 상기 코드를 구성하는 각 정보들의 배치 순서는 다르게 구현될 수도 있을 것이다.
상기 GPS 좌표 정보를 포함하는 코드의 메시지가 브로드캐스트 된다면, 수신 단말은 자신의 위치 정보(즉, GPS 좌표 정보)와 비교하여, 상기 메시지를 송신한 단말이 상대적으로 어디에(예를 들어, 상기 송신 단말의 앞에 또는 뒤에) 존재하는지 알 수 있게 된다. 따라서, 상기 수신 단말은 상대적 위치에 근거하여 상기 수신된 메시지를 수신 및 릴레이를 할 것인지 판단할 수 있다.
따라서, 본 개시에 따른 코드는 소스 단말의 위치를 지시하는 정보뿐만 아니라, 메시지가 전달되기를 원하는 방향(즉, 타깃 방향)을 지시하는 정보를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 타깃(target) 방향을 지시하기 위해 1 비트(bit)가 사용될 때, '0'은 상기 타깃 방향이 상기 소스 단말의 앞쪽(즉, 진행 방향)임을 의미하고 '1'은 상기 타깃 방향이 상기 소스 단말의 뒤쪽(즉, 진행 방향의 역방향)임을 의미할 수 있다. 상기 메시지를 수신한 주변 단말들은 상기 소스 단말과의 상대적 위치를 알 수 있고, 상기 소스 단말이 원하는 타깃 방향을 판단할 수 있으므로, 상기 판단에 따라서 선택적으로 상기 메시지를 디코딩하거나 릴레이 할 수 있다.
도 3은 본 개시에 따른 코드를 이용하는 차량의 주행 도로와, 코드의 구성을 설명하는 다른 예시도이다.
도 3에서는, 도로 상에 주행중인 차량(300)의 GPS 좌표가 북위 37도26분43.1초이고 동경 126도57분51.1초일 때 가공된 좌표(tailored coordinate)는 43.1초 및 51.1초인 것이 예시된다. 상기 가공된 좌표 정보는 레인 지시 필드(310)의 다음에 위치하는 x 좌표 필드(320) 및 y 좌표 필드(330)에 각각 실릴 수 있다. 또한, 상기 코드에는 원하는 방향(즉, 타깃 방향)을 지시하는 1비트 정보(예를 들어, '1'은 소스 단말의 뒤쪽 방향임을 지시함)의 타깃 방향 필드(340)가 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 개시에 따른 코드가 도로의 층 정보를 포함하는 경우의 주행 도로의 예시도이다.
앞서 설명하였듯이, 본 개시에 따른 코드는 다층으로 되어 있는 도로에서 차량이 주행 중인 층을 표시할 수도 있다. 고가도로 또는 고속도로 램프(ramp)의 경우 여러 도로가 겹칠 수 있으며, 이때 GPS 좌표는 동일하더라도 실제로 다른 층의 도로를 진행 할 수 있다. 도 4에서, 제1 차량(400)과 제2 차량(410)은 고속도로 램프에서 진행중이고, GPS 좌표에 해당하는 값이 모두 같지만, 층에 해당하는 정보가 다르게(각각 '10'과 '01'으로) 표시되고 있다.
차량은 GPS 정보와 맵 정보의 이전 값(과거 값)과 현재 값을 비교함으로써, 자신이 몇 층의 도로를 진행하고 있는지 계산할 수 있다. 따라서, 상기 차량은 자신이 몇 층의 도로를 진행하고 있는지를 코드에 포함시킬 수 있다. 선택적으로, 상기 몇 층의 도로인지를 지시하는 정보는 온로드/오프로드를 지시하는 정보를 대체하여 포함될 수도 있고, 온로드/오프로드를 지시하는 정보 외에 추가적으로 포함될 수도 있다.
도 5는 본 개시에 따른 코드의 구성을 설명하는 다른 예시도이다.
도 5에서는 온로드/오프로드 지시하기 위한 2 비트의 필드(500)가 도로의 층 정보를 지시하기 위해 사용된다. 상기 층 정보는 2 비트를 사용해서 표현되고, '01'은 1층 도로를 지시하고, '10'은 2층 도로를 지시할 수 있다. 상기 표현의 방법은 이에 한정되지 않으며, 다른 방법으로 표현될 수도 있다. 예를 들어, 층의 총 개수에 상응하는 비트들에 대해 차량이 진행하는 층을 '1'로 표시하고 나머지 층은 '0'으로 표현할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 상기 코드가 포함된 메시지를 수신하는 다른 차량들은 상기 메시지가 자신과 관련있는(즉, 자신의 층과 같은 층의 차량으로부터 발신된) 메시지인지 판단할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 코드가 복합 진행 방향을 지시하는 경우의 주행 도로의 예시도이다.
도 1에서 남/북 지시 필드(102)는 모든 진행 도로가 기본적으로 남/북(즉, 상행/하행) 방향으로 되어 있다고 가정한 필드이다. 하지만, 도로의 진행 방향은 단순히 남/북 방향으로만 구분되지 못할 수도 있다. 예를 들어, 도 6에서 제1 차량(600)의 경우 진행 방향을 나타내는 벡터(602)에는 거의 남/북 방향의 성분이 없다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 제1 차량(600)의 진행 방향을 남/북 방향만으로 구분하는 것은 불완전할 수 있다. 따라서, 선택적으로, 남/북 방향 외에 동/서 방향 벡터의 성분도 동시에 검사하여, 지도 상의 어느 방향을 상기 제1 차량(600)이 향하고 있는지 복합 진행 방향 지시 필드를 통해 명확하게 결정할 수 있다.
도 7은 본 개시에 따라 복합 진행 방향 지시 필드를 포함하는 코드의 구성을 설명하는 예시도이다.
복합 진행 방향 지시 필드(700)는 3 개의 비트로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 3 비트는, 남/북 비트(702), 동/서 비트(704) 및 실제 방향 비트(706)를 포함할 수 있다. 이때, 차량은 남/북 비트(702)와 동/서 비트(704) 중 방향성이 보다 강한 비트에 '1'을 표시하고, 상기 '1' 표시된 비트의 실제 방향을 실제 방향 비트(706)에 '0' 또는 '1'로 표시할 수 있다. 상기 실제 방향은, 남/북 비트에 대해서는 북쪽을 '1'로 표시하고 동/서 비트에 대해서는 서쪽을 '1'로 표시할 수 있다. 물론, 그 반대로 표현될 수도 있을 것이다.
예를 들어, 도 6에서 주행중인 제1 차량(600)은 동/서 방향성이 남/북 방향성보다 강하므로, 동/서 비트를 '1' 로 하고 남/북 비트를 '0'으로 하며 실제 방향은 서쪽이므로 '1'의 실제 방향 비트를 넣을 수 있다. 이때, 상기 제1 차량(600)의 복합 진행 방향 필드는 '011'로 표현될 수 있다. 도 6에서 주행중인 제2 차량(610)은 남/북 방향성이 동/서 방향성보다 강하므로, 남/북 비트를 '1' 로 하고 동/서 비트를 '0'으로 하며 실제 방향은 북쪽이므로 '1'의 실제 방향 비트를 넣을 수 있다. 이때, 상기 제2 차량(610)의 복합 진행 방향 필드는 '101'로 표현될 수 있다.
도 8은 본 개시에 따라 타깃 패턴 필드를 포함하는 코드의 구성을 설명하는 예시도이다.
도 3에서는 소스 차량이 코드에 포함된 타깃 방향 필드(340)를 통해 메시지의 전달을 희망하는 방향만을 지시하였다. 도 8의 코드는 타깃 방향 필드 대신에 2 비트의 타깃 패턴 필드(800)를 포함하며, 소스 차량은 상기 타깃 패턴 필드(800)를 통해 구체적인 방향 및 영역에 대한 패턴을 지시할 수 있다. 상기 방향 및 영역에 대한 패턴은 미리 정의될 수 있으며, 상기 타깃 패턴 필드(800)는 상기 정의된 패턴에 대한 인덱스를 포함한다. 예를 들어, 상기 패턴은, 인덱스 '00'에 의해 지시되는 '전방 일렬(forward line)', '01'에 의해 지시되는 '후방 일렬(backward line)', '10'에 의해 지시되는 '전방 삼각형(forward triangle)' 및 '11'에 의해 지시되는 '후방 삼각형(backward triangle)'을 포함할 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 코드의 타깃 패턴 필드를 이용하여 메시지를 전달하는 경우의 도로 상황의 예시도이다.
도 9(a)는 타깃 패턴 필드의 값 '10'이 소스 차량을 기준으로 전방 삼각형의 영역을 메시지 전달 영역으로써 지시하는 경우를 예시한다. 도 9(b)는 타깃 패턴 필드의 값 '11'이 소스 차량을 기준으로 후방 삼각형의 영역을 메시지 전달 영역으로써 지시하는 경우를 예시한다. 도 9(c)는 타깃 패턴 필드의 값 '01'이 소스 차량을 기준으로 후방 일렬의 영역을 메시지 전달 영역으로 지시하는 경우를 예시한다. 도 9(d)는 타깃 패턴 필드의 값 '00'이 소스 차량을 기준으로 전방 일렬의 영역을 메시지 전달 영역으로 지시하는 경우를 예시한다. 이때 상기 패턴에 의해 지시되는 영역의 길이나 각도 등은 메시지의 이벤트의 특성을 고려하여 사전에 설정될 수 있다.
도 9(a), 9(b), 9(c), 9(d)에서 예시된 바와 같이, 차량의 속도, 상기 차량이 전달할 이벤트 등에 따라서 타깃 패턴은 다양할 수 있다.
소방차가 출동하는 경우에, 전방에 위치하는 차량들에게 차선 양보를 요청하기 위한 메시지를 전달한다면, 도 9(a)에서 예시된 전방 삼각형의 패턴이 유리할 수 있다.
다른 예로써, 소방차 또는 구급차가 출동 하는 경우에, 소방차 또는 구급차의 전방에 있는 차량 중 동일 차선에 있지 않은 차량은 어느 차선으로 이동해야 하는지 알지 못할 수 있다. 따라서, 상기 소방차나 구급차는 자신이 주행 중인 차선에서 앞서 주행하는 차량들에게만 알림을 전송하는 것이 바람직할 것이다. 즉, 소방차나 구급차는 도 9(d)에서 예시된 전방 일렬의 패턴으로 전송하는 것이 유리할 수도 있다.
주행 중 교통 사고가 발생하는 경우, 도 9(b)에서 예시된 후방 삼각형의 전달 패턴이 유용할 수 있다. 왜냐하면, 근접 거리에서 사고가 발생하는 경우라도, 사고가 발생한 레인으로부터 먼 레인에서 주행중인 차량은 상기 사고에 대해 알림을 받는 것이 불필요할 수도 있기 때문이다.
일렬의 플래툰 주행(platoon driving; 일종의 그룹 주행)에서 헤드(head; 선두)에 위치하는 소스 차량이 제어 정보 등을 전송하는 경우, 다른 레인의 차량에게 불필요한 메시지 전달 및 릴레이를 요구할 필요가 없으므로 도 9(c)에서 예시된 후방 일렬의 패턴으로 메시지를 전송하는 것이 유용할 수 있다.
도 10a은 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU가 게이트 정보를 알리는 도로의 예시도이다.
도 10(a)는 RSU가 고속도로의 톨 게이트 개폐 상태를 알려주는 예이다. 즉, 본 개시에 따른 코드는 고속도로에서 하이패스(hi-pass; 유료도로의 통행료를 정차 없이 무선 통신으로 지불하는 시스템) 적용 레인이나 톨게이트의 개/폐를 알리는 데에 사용될 수 있다. 톨게이트는 수시로 개/폐가 바뀌므로, 네비게이션 장치가 톨 게이트의 실시간 개/폐 정보를 제공하기는 어렵다.
고속도로에서는 톨게이트 지역에서 갑자기 레인이 많아질 수 있고, 주행중인 레인의 톨게이트를 차량의 운전자가 육안으로 확인하기 어려울 수 있다. 이 경우, 차량(1000)이 자신의 위치 정보를 포함하는 코드를 브로드캐스트 하게 되면 톨게이트 근처에 위치하는 RSU(road side unit; 노변 장치)(1010)가 상기 차량(1000)의 위치 정보를 수신할 수 있다. 따라서, 상기 RSU(1010)는 상기 차량이 주행 중인 레인의 현재 상황을 반영하여, 상기 레인에 상응하는 톨게이트(1020)의 정보, 경고, 또는 옳은 방향으로 가라는 메시지 등을 상기 차량에게 전달해 줄 수 있다. 고속도로에서는 차량이 고속으로 주행하므로 톨게이트 지역에서 체류하는 시간이 짧다. 따라서, 시각적으로 주행 중인 레인에 통과 가능여부(X/O)의 시각적 표시를 하는 것 또는 소리를 알려주는 것이 더욱 효과적이다.
도 10b는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU가 공사중임을 알리는 도로의 예시도이다.
본 개시에 따른 코드는 도로에서 RSU가 공사 중인 차선을 알리는 데에 사용될 수 있다. 공사중인 차선의 정보는 해당하는 차선에서 주행 중인 차량에게만 알리는 것이 유리할 수 있으므로, 상기 RSU는 공사중임을 알리는 알림을 해당 차량에게만 알릴 수도 있다.
공사 지점에 위치한 차량(1030)은 RSU(1040)에게 공사중인 차선에 대한 정보를 제공할 수 있다(1051). 상기 차선에 주행 중인 차량(1050)이 상기 RSU(1040)에게 자신의 위치 정보를 포함하는 코드를 브로드캐스트 하게 되면(1052), 상기 RSU(1040)는 상기 공사 중인 차선에 대한 정보를 이용하여 상기 차량(1050)에게 공사중임을 알리는 알람을 전달할 수 있다(1054).
상기 RSU가 차량에게 알람(alarm)을 전달할 때는 전용(dedicated) 채널을 사용할 수도 있고, 상기 차량의 위치를 포함한 위치 코드를 사용하여 알람 메시지를 브로드캐스트 할 수도 있다.
도 11은 본 개시에 따른 릴레이 전송의 홉 수가 제한되는 경우의 도로 예시도이다.
릴레이 노드를 통한 메시지의 릴레이가 무한정 뻗어 나가지 못하도록 홉(hop)의 개수를 제한할 필요가 있다. IP 헤더(header)에 TTL(; time to live) 필드가 존재하는데, 상기 TTL 정보를 사용함으로써, 본 개시에 따른 메시지 릴레이에서 홉의 개수를 제한할 수 있다.
수신 단말은 TTL 필드를 읽어서 자신이 수신 및 릴레이 대상이라고 판단하면, 상기 TTL 필드에 적힌 값을 1만큼 줄이고 패킷을 다시 구성하여 릴레이 전송한다. 상기 수신 단말은 상기 TTL 필드의 값이 2 이상인 경우 수신 및 릴레이 대상이라고 판단하고, 상기 TTL 필드의 값이 1이면 더 이상 전송하지 않는다.
상기 수신 단말이 릴레이 전송하기 위해 상기 패킷을 다시 구성하는 경우, 수신된 메시지에 포함된 코드 정보는 그대로 사용한다. 이렇게 함으로써 최초에 소스 단말의 의도대로 타깃 수신 영역이 유지될 수 있다. 상기 코드와 상기 TTL 필드의 값을 조합함으로써, 다양한 영역에 대한 릴레이 수신/전달을 수행할 수 있다.
도 11(a)는 소스 단말이 타깃 방향이나 타깃 패턴에 대한 한정 없이 TTL 필드의 값을 1로 정하여 메시지를 전달한 경우의 릴레이 영역을 예시한다.
도 11(b)는 소스 단말이 타깃 패턴을 전방 3개 레인으로 설정하고 TTL 필드의 값을 3으로 정하여 메시지를 전달한 경우의 릴레이 영역을 예시한다.
도 11(c)는 소스 단말이 타깃 패턴을 후방 일렬로 설정하고 TTL 필드의 값을 3으로 정하여 메시지를 전달한 경우의 릴레이 영역을 예시한다.
도 12는 본 개시에 따른 코드가 벤더 특정 필드를 포함하는 경우의 예시도이다.
본 개시에 따른 코드는 차량의 위치를 지시하기 위한 필드 외에 추가적으로 벤더(vendor) 특정 필드(1200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤더(또는 모델)마다 별도의 코드가 부여될 수 있다. 따라서, 차량은 메시지를 전송하는 경우, 특정 벤더(또는 특정 모델)의 차량만을 수신 타깃으로 지정할 수 있다. 이 벤더(모델) 특정 필드의 값은 미리 만들어진 정보로서 차량들 간에 미리 공유될 수 있다. 예를 들어, 특정 필드의 값 '11111'은 BMW® 사의 차량, 특정 필드의 값 '11001'은 현대자동차® 사의 차량, 특정 필드의 값 '00001'은 Benz® 사의 차량을 의미할 수 있다.
도 13은 본 개시에 따라 벤더 특정 필드를 포함하는 코드를 사용하여 메시지 전송하는 차량의 도로 예시도이다.
도 13에서는 벤더가 A사로 동일한 차량들만을 음영 표시된다. 예를 들면, A사에 의해 생산된 차량(1300)이 발신한 메시지에는 'A사'를 지시하는 값이 설정된 벤더 특정 필드가 포함되어 있다. 따라서, A사 그룹의 차량들(1302, 1304, 1306, 1308)만이 상기 메시지를 수신 또는 릴레이 할 수 있다. 예를 들어, 안전과 관련된 메시지가 특정 벤더에 특화되는 경우에, 상기 벤더 특정 필드는 해당하는 차량들만이 주고 받을 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 물론 상기 메시지에도 위치 정보는 필요하며, 그룹에 속하는 하나의 차량은 상기 그룹의 대표되는 차량의 위치 코드를 사용하여 메시지를 주고 받을 수도 있다.
선택적으로, 차선 감지(lane detection) 알고리즘은 특정 벤더의(및 특정 모델의) 차량 간 상호 정보 교환에 있어서 정확도를 높이는데 사용될 수 있다. 본 개시에 따른 코드는 이러한 차선 감지 알고리즘을 위한 차량 정보 교환에서 이용될 수도 있다.
도 14는 본 개시에 따른 코드의 생성 동작을 예시하는 도면이다.
본 개시에 따른 단말은 코드 생성 동작을 수행하는 코드 생성부(1400)를 포함한다. 상기 코드 생성부(1400)는, GPS부(1410), MAP 관리부(1420), 레인 감지부(1430), 서비스 관리부(1440) 및 기계/전자 이벤트 감지부(1450) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되어, 적어도 하나의 정보를 전달받고 상기 적어도 하나의 정보에 근거하여 코드를 생성할 수 있다. 또한, 상기 코드 생성부(1400)는 입력되는 정보가 갱신될 때마다 코드를 갱신(다시 생성)할 수 있다.
상기 GPS부(1410)는 상기 단말(또는 차량)의 위치를 나타내는 좌표를 주기적으로 또는 이벤트 발생시에 업데이트할 수 있다. 상기 GPS부(1410)가 업데이트된 좌표 정보를 갖게 되면, 상기 좌표 정보를 다시 가공하여 부분적인 좌표 정보만 코드 생성부(1400)에 전달할 수 있다. 또한, 상기 GPS부(1410)는 (가공되지 않은) 상기 좌표 정보를 MAP 관리부(1420) 또는 네비게이션 시스템에 전달할 수 있다.
상기 MAP 관리부(1420)는 단말(또는 차량)의 진행 방향 벡터를 계산하며, 상기 계산된 벡터와 전달받는 좌표 정보에 근거하여 상기 단말(또는 차량)이 온로드인지 오프로드인지, 다층 도로의 몇 번째 층인지, 진행 방향은 무엇인지(예를 들어, 상행/하행)에 대하여 판단을 하고 상기 판단 결과를 상기 코드 생성부(1400)에 전달한다.
상기 레인 감지부(1430)는 상기 단말(또는 차량)이 어떤 레인에서 주행하는지 주기적으로 또는 이벤트 발생시 감지하고, 상기 감지된 레인을 상기 코드 생성부(1400) 전달한다.
상기 기계/전자 이벤트 감지부(1450)는 상기 단말(또는 차량)의 기계적/전자적 오작동이나 사고 같은 이벤트를 모니터링하고, 상기 이벤트와 연관된 메시지를 만들며, 상기 메시지에 요구되는 타깃 방향(또는 타깃 영역, 타깃 패턴)에 대한 정보를 코드 생성부(1400) 전달한다.
상기 서비스 관리부(1440)는 상기 단말(또는 차량)의 기계적/전자적 상태와 상관없는 종류의 메시지를 만들고 상기 메시지가 요구하는 타깃 방향(또는 타깃 영역, 타깃 패턴)에 대한 정보를 코드 생성부(1400)에 전달한다. 기계적/전자적 상태와 상관없는 종류의 메시지는 예를 들어, 메시지 프루빙(proving), 디스커버리(discovery) 메시지, 기타 차량의 기계/전자적 상태와 상관없는 서비스 레벨의 메시지가 될 수 있다.
도 15는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 통신하는 단말 장치의 구성을 예시하는 도면이다.
본 개시에 따른 단말(또는 차량) 장치(1500)는 도 15에 예시된 구성 요소들 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있다.
GPS부(1410)는 외부의 GPS 위성(1599)으로부터 전송되는 신호를 모니터링하여 상기 단말(1500)의 위치를 좌표로써 인식할 수 있다. 상기 GPS부(1410)는 상기 인식한 좌표 정보를 MAP 관리부(1420)에 전달할 수 있다.
MAP 관리부(1420)는 지도(map) 정보를 포함하고 있으며, 상기 좌표 정보를 이용하여 상기 단말의 온로드/오프로드 정보, 주행 도로의 층에 대한 정보 및 진행 방향 정보 등을 연산하여 중앙 데이터 버스(1580)로 전달한다.
카메라(1520)는 상기 단말(또는 차량) 외부의 도로 상황을 캡쳐하여, 캡쳐된 이미지를 레인 감지부(1430)에 전달할 수 있다.
상기 레인 감지부(1430)는 컴퓨터 비전(vision) 알고리즘을 통하여, 현재 차량이 주행하고 있는 레인을 알아내고 해당하는 레인 정보를 상기 중앙 데이터 버스(1580)로 전달한다.
기계/전자 이벤트 감지부(1450)는 기계적/전자적 상태를 주기적 또는 비 주기적으로 모니터링 한다. 만약 이벤트가 발생하면, 상기 기계/전자 이벤트 감지부(1450)는 상기 이벤트와 관련된 메시지를 서비스 관리부(1440)에게 전달하거나 상기 중앙 데이터 버스(1580)로 전달한다. 만약 상기 메시지가 긴급한 것이면, 직접 코드 생성부(1400)에게 전송할 수도 있다.
서비스 관리부(1440)는 기계/전자적 이벤트와 관계 없는 메시지를 생성하거나 상기 기계/전자 이벤트 감지부(1450)으로부터 메시지를 받을 수 있다. 상기 서브스 관리부(1440)이 상기 기계/전자 이벤트 감지부(1450)으로부터 메시지를 받으면, 관련된 애플리케이션 레벨의 메시지를 만들 수 있다. 상기 서비스 관리부(1440)는 상기 애플리케이션 레벨의 메시지를 메시지 타입 결정부(1522)로 전달할 수 있다.
상기 메시지 타입 결정부(1522)는 상기 전달받은 메시지의 타깃 방향(또는 타깃 영역, 타깃 패턴)을 결정할 수 있다. 상기 결정된 타깃 방향 정보는 상기 중앙 데이터 버스(1580)로 전달된다.
메모리(1524)는 다양한 위치 관련 정보의 계산 및 저장에 이용될 수 있다.
안테나(1526)는 상기 단말(1500) 외부의 다른 차량(1598)으로부터 전송되는 신호를 감지/수신하거나, 통신부(1530)에서 만들어진 신호를 전송하는데 사용될 수 있다.
상기 통신부(1530)는 상기 안테나(1526)를 이용하여 신호를 수신하고 수신된 신호를 정보로 바꿀 수 있다. 상기 통신부(1530)는 상기 수신 정보를 제어부(1510)로 전달할 수 있다. 상기 통신부(1530)는 예를 들어, WiFi, 모바일 브로드 밴드 (1G~5G) 또는 블루투스(Bluetooth®)와 같은 통신 기술로 무선 통신을 수행할 수 있다.
외부 단말로부터 수신되는 메시지에 따라, 알람은 소리 또는 영상 등의 형식으로 표시될 수 있다. 스피커(1526)는 제어부(1510)의 제어에 의해 소리로 사용자에게 알람(alarm)을 출력할 수 있다. 디스플레이(1528)는 상기 제어부(1510)의 제어에 의해 화면에서 영상으로 사용자에게 알람(alarm)을 출력할 수 있다.
상기 중앙 데이터 버스(1580)는 제어부(1510)와 각종 구성 요소들의 정보를 주고 받고, 제어 신호를 주고 받는 통로로 사용될 수 있다.
제어부(1510)는 메시지를 송신하기 위해 코드를 생성하거나, 수신된 메시지를 릴레이 할지 판단하거나, 수신된 메시지를 사용자에게 알리는 동작들을 제어할 수 있다. 본 개시에서 설명될 단말(또는 차량)의 모든 동작들은 상기 제어부(1510)의 제어에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 제어부는, 코드 생성부(1400), 릴레이 수정부(1512), 알림부(1514), 및 수신 유효화부(1516) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비록, 기타 구성 요소들이 상기 제어부(1510)의 외부에 도시되었으나, 상기 제어부(1510)는 기타 구성요소들(예를 들어, GPS부(1410), MAP 관리부(1420), 레인 감지부(1430), 서비스 관리부(1440), 기계/전자 이벤트 감지부(1450), 및 통신부(1530))도 포함하여 구현될 수 있다.
상기 코드 생성부(1400)는 상기 중앙 데이터 버스를 통해 전달되는 각종 정보를 사용하여 본 개시에서 전술된 다양한 실시예들을 적용하여 코드를 생성할 수 있다. 상기 코드는 구현 방법 또는 표준 규격에 따라 레이어 2(layer 2; 예를 들어, MAC 레이어)에서 바로 사용될 수도 있고, 상위 레이어(예를 들어, 애플리케이션 레이어)에서 사용될 수도 있다. 상위 레이어에서 상기 코드가 사용되는 예는 도 18에서 보다 자세히 설명될 것이다.
상기 수신 유효화부(1516)는 수신된 데이터가 상기 단말(1500)을 위해 유효한 것인지 아닌 것인지를 결정하며, 유효하다고 결정되면 상기 데이터를 알림부(1514)로 전달하고, 유효하지 않다고 결정되면 상기 데이터를 폐기할 수 있다.
상기 알림부(1514)는 상기 수신된 메시지의 종류에 따라 미리 정의된 방식으로 상기 스피커(1526)와 디스플레이(1528)를 제어하여 알림을 할 수 있다.
상기 릴레이 수정부(1512)는 상기 수신 유효화부(1516)의 결정 동작과 동시에 또는 순차적으로 타 차량(1598)으로부터 상기 수신한 유효한 메시지가 릴레이가 필요한지 체크할 수 있다. 만약 릴레이가 필요하면, 상기 릴레이 수정부(1512)는 IP 헤더의 TTL 필드의 값을 바꾸는 등의 패킷 수정을 할 수 있다. 그리고 상기 릴레이 수정부(1512)는 릴레이 할 패킷을 만들고 상기 통신부(1530)으로 전달할 수 있다.
도 16은 본 개시에 따른 단말의 메시지 송신 방법의 예시도이다.
단말(또는 차량)은 위치 정보 및 상기 위치 정보에 해당하는 코드를 생성할 수 있다(1600). 상기 단말은 상기 위치 정보 및 상기 코드를 주기적으로 또는 이벤트 생성시에 갱신(또는 재성성)할 수 있다.
상기 단말은 메시지를 전송할 이벤트가 발생했는지 판단할 수 있다(1602). 즉, 상기 단말은 상기 생성된 코드를 포함하는 메시지를 전송할 이벤트가 발생하였는지 체크할 수 있다.
상기 단말이 메시지를 전송할 이벤트가 발생했다고 판단하는 경우, 상기 단말은 상기 메시지를 생성한다(1604). 예를 들어, 상기 단말의 위치 변경으로 인해 이동한 거리가 임계 값 이상인 경우, 상기 단말은 새로운 메시지를 전송할 이벤트가 발생했다고 판단하여 상기 메시지를 생성할 수 있다.
상기 단말은 상기 메시지 전송을 위한 무선 자원이 그랜트 되었는지 체크한다(1606).
상기 무선 자원이 그랜트 되지 않은 경우, 상기 단말은 상기 메시지 전송을 위한 무선 자원을 요청하거나 또는 상기 무선 자원이 그랜트될 때까지 대기할 수 있다(1608).
상기 무선 자원이 그랜트 된 경우, 상기 단말은 상기 단말의 위치 정보에 근거하여 생성된 상기 코드를 포함하는 상기 메시지를 전송할 수 있다(1610). 선택적으로, 상기 단말은 상기 메시지가 최신의 메시지인지 확인하거나 상기 메시지를 갱신하는 동작을 더 수행할 수 있다. 상기 무선 자원의 그랜트를 대기하는 동안 상기 단말의 위치가 변경되는 경우, 갱신되지 않은 메시지는 상기 단말의 현재 상태를 정확히 반영하지 못할 수 있기 때문이다.
도 17은 본 개시에 따른 단말의 메시지 수신 방법의 예시도이다.
단말(또는 차량)은 위치 정보 및 상기 위치 정보에 해당하는 코드를 생성할 수 있다(1700). 상기 단말은 상기 위치 정보 및 상기 코드를 주기적으로 또는 이벤트 생성시에 갱신(또는 재성성)할 수 있다.
상기 단말은 다른 단말(또는 다른 차량)으로부터 코드를 포함하는 메시지를 수신할 수 있다(1702).
상기 단말은 상기 메시지에 포함된 상기 코드가 지시하는 위치 정보를 자신의 위치 정보와 비교할 수 있다(1704). 상기 비교 시 상기 코드가 지시하는 위치 정보 및 지도(map) 정보를 이용한 상대적 위치에 대한 계산이 수행될 수 있다.
상기 단말은 자신의 위치가 상기 코드에 의해 지시되는 타깃 방향(또는 타깃 영역) 내에 있는지 판단할 수 있다(1706).
상기 단말의 위치가 상기 타깃 방향 내에 있는 경우, 상기 단말은 상기 메시지를 디코딩할 수 있다(1708). 상기 단말은 상기 메시지에 근거하여 알람을 출력하는 동작을 더 수행할 수 있다. 또한, 상기 단말은 상기 수신된 메시지를 릴레이 할 수 있다(1710). 이때, 상기 단말은 IP 헤더의 TTL 필드 값을 감소시키는 등의 메시지 수정을 할 수도 있다.
상기 단말의 위치가 상기 타깃 방향 내에 있지 않은 경우, 상기 단말은 상기 수신된 메시지를 폐기할 수 있다(1712).
도 18a은 본 개시에 따른 수신 단말의 코드 생성 동작과 통신 프로토콜 간의 관계를 설명하는 도면이다.
단말이 코드를 수신하는 경우(1820, 1840), 상기 코드는 L2 레이어(MAC 레이어)에서 사용되거나(1822, 1824, 1826), 상위 레이어(어플리케이션 레이어)에서 사용될(1842, 1844, 1846) 수 있다. 이때 상기 단말은 자신의 위치에 근거하여 자신의 코드를 갱신하고 있어야 한다(1830, 1850). 상기 코드 갱신 동작(1830, 1850)은 연속적(주기적) 갱신 동작(1800) 또는 온-디맨드(on demand) 백그라운드 계산(1810)과 같은 방식으로 백그라운드 수행될 수 있다.
도 18b는 본 개시에 따른 코드가 D2D 디스커버리 채널에서 사용되는 경우를 예시한다.
예를 들어, 본 개시의 코드는 3GPP에서 정의된 ProSe(Proximity Service) 관련 통신 표준의 디스커버리 채널에서 사용될 수 있다.
UE의 어플리케이션에서 생성된 위치 코드(1860)와 ProSe 기능(ProSe Function)의 애플리케이션 코드 상의 알람 메시지가 결합되어 생성된 코드(1862)는 MAC/PHY 모듈(1863)를 거쳐 PC5 인터페이스로 브로드캐스트 될 수 있다. 상기 코드를 수신하는 단말은 PHY/ MAC 모듈(1864)을 통해 코드를 수신하며, 상기 코드를 분석하고 자신이 수신 대상인지 판단한다(1865). 자신이 수신 대상인경우, 상기 단말은 ProSe 기능에 상기 코드를 조회하여 알람 메시지를 획득할 수 있으나, 자신이 수신 대상이 아닌 경우에 상기 단말은 상기 코드를 폐기할 수 있다.
도 18c는 본 개시에 따른 코드가 통신 채널에서 사용되는 경우를 예시한다.
예를 들어, 본 개시의 코드는 3GPP에서 정의된 3G/4G 관련 통신 표준의 통신(communication) 채널에서 사용될 수 있다. 도 18c는 도 18a의 1820 내지 1826 단계를 보다 자세히 예시하고 있다.
UE의 어플리케이션에서 생성된 위치 코드(1870)은 소스 L2 ID이거나 목적 L2 ID(1871)일 수 있다. 상기 위치 코드는 단말의 통신 채널 중 MAC 레이어 모듈(1872)에 입력되어 상위 계층 메시지로 입력되는 정보와 함께 단말에서 사용될 수 있다.
도 18d는 본 개시에 따른 코드가 통신 채널에서 사용되는 다른 경우를 예시한다.
예를 들어, 본 개시의 코드는 상용의 통신(communication) 채널에서 사용될 수 있다. 도 18d는 도 18a의 1840 내지 1846 단계를 보다 자세히 예시하고 있다.
UE의 어플리케이션에서 생성된 위치 코드(1880)는 상위 계층 메시지(1881)를 통해 수신되는 정보와 함께 PDCP 계층(1882)보다 상위 계층인 어플리케이션 계층에 입력되어 단말에서 사용될 수 있다.
도 19는 본 개시에 따른 코드가 물리 계층에서 사용되는 경우의 자원 구조를 예시하는 도면이다.
본 개시의 코드는, 레이어 2(Layer 2)의 ID가 아니라, 물리 계층에서 사용될 수도 있다. 상기 코드는 D2D(device to device) 통신 시스템의 PSCCH(physical sidelink control channel)(1900)에 존재하는 SA(scheduling assignment)(1910)처럼 사용될 수 있다. 즉, 소스 단말은 상기 코드를 생성하고, 상기 생성된 코드를 실제 스케줄링 정보(즉, 시간, 주파수 자원의 정보)와 함께 상기 SA(1910)에 실어 보낼 수 있다.
주변의 단말은 상기 SA(1910)를 무조건(blindly) 들어야(listen) 한다. 따라서, 상기 주변 단말은 상기 SA(1910)에 있는 코드를 읽고, 자신이 상기 코드에 의해 지시되는 타깃 영역에 속해 있는지를 확인할 수 있다. 상기 단말이 상기 타깃 영역에 속하는 경우, 상기 단말은 상기 SA(1910)에 있는 상기 스케줄링 정보에 의해 지시되는 자원에서 메시지(1920)를 읽는다. 선택적으로, 상기 단말은 상기 메시지(1920)를 릴레이 할 수 있다.
도 20은 본 개시에 따른 코드를 PSCCH의 SA를 통해 전송하는 경우의 전송 방법 및 수신 방법의 예시도이다.
도 20(a)는 SA를 이용한 코드 전송 방법을 예시한다.
단말은 코드를 생성한다(2000).
상기 단말은 그랜트 된 무선 자원을 이용해 SA 에서 스케줄링 정보와 함께 상기 코드를 전송한다(2002). 상기 단말은 상기 무선 자원을 그랜트 받는다. 상기 무선자원이 없는 경우 상기 무선 자원을 요청할 수 있다.
이어서, 상기 단말은 상기 스케줄링 정보에 의해 지시되는 전용(dedicated) 자원에서 상기 코드에 관련되는 메시지를 전송할 수 있다(2004).
도 20(b)는 SA를 이용한 코드 수신 방법을 예시한다.
단말은 우선 PSCCH(특히, SA)를 듣는다(2010).
상기 단말은 자신의 코드를 입력 받는다(2012).
상기 단말은 자신의 코드와 상기 SA에 있는 코드(특히, 타깃 방향을 이용하여)를 비교하여, 자신이 메시지를 수신 및 릴레이 할 대상인지 판단한다(2014). 상기 결정은 L2 레이어 또는 어플리케이션 레이어에서 수행될 수 있다. 상기 단말은 IP 헤더의 TTL 필드 값을 더 고려하여 릴레이 여부를 결정할 수 있다.
상기 단말이 릴레이 할 것으로 결정하는 경우, 상기 SA에 의해 지시되는 자원에서 메시지를 듣고 상기 메시지를 릴레이 할 수 있다(2016).
상기 단말이 릴레이 하지 않을 것으로 결정하는 경우, 상기 단말은 상기 SA에서 읽은 코드를 폐기할 수 있다(2018).
상술한 본 개시의 코드는 PTT 서비스에서 UE 대 UE(UE-to-UE) 릴레이에도 사용될 수 있다.
도 21는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 PTT 서비스에서 릴레이 후보가 결정되는 원리를 도시한다.
모든 단말은 서로의 GPS 위치 정보를 알고 있다고 가정되며, PTT용 어플리케이션은 릴레이 디스커버리 어나운스먼트(relay discovery announcement) 를 위한 방향 정보를 줄 수 있다. 상기 릴레이 디스커버리 어나운스먼트 메시지는 어플리케이션 메시지뿐만 아니라 상기 코드도 가질 수 있다. 그러면, 상기 메시지에 의해 지시되는 기하(geometry)(2200)는 특정 릴레이 후보(2202, 2204, 2206)가 상기 데이터나 메시지를 릴레이 한다고 지시할 수 있다.
도 22는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 V2X 서비스에서 RSU가 릴레이 단말이 되는 경우를 도시한다.
V2X의 경우, RSU가 본 개시의 코드를 사용하여 릴레이 단말이 될 수 있다. 차량(2200)은 RSU1(2210)이 릴레이 단말이 되도록 코드(특히, 타깃 영역)를 설정할 수 있다. 상기 RSU1(2210)은 상기 코드에 근거하여 타깃 수신자의 위치를 계산한다. 그리고 상기 RSU1(2210)는 상기 차량(2200)로부터 받은 메시지를 릴레이 할 수 있다. 상기 RSU1(2210)는 네트워크에 접속된 상태일 수 있고, 이때의 릴레이 동작은 UE 대 네트워크(UE-to-Network) 릴레이 동작의 한 종류가 된다.
도 23은 본 개시에 따른 코드를 이용하여 RSU의 릴레이 방법을 예시하는 도면이다.
RSU는 차량으로부터 코드와 메시지를 수신한다(2300).
상기 RSU는 자신의 위치 코드를 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 선택적으로, 상기 RSU가 자신의 위치 코드를 갖는다면, 상기 RSU는 수신 코드를 자신의 위치 코드와 비교할 수 있다(2302). 상기 RSU의 상기 차량으로부터의 메시지 수신은 상기 RSU의 위치 코드에 기반하여 결정(승인)될 수 있다. 상기 RSU가 자신의 위치 코드를 갖지 않는다면, 상기 RSU는 근접거리 내의 차량에서 전송되는 모든 메시지를 수신할 수 있다.
상기 RSU는 상기 수신한 코드에 근거하여 타깃 수신자의 위치를 계산할 수 있다(2304).
상기 RSU는 상기 메시지를 디코딩할 수 있다(2306).
상기 RSU는 릴레이 메시지를 수정할 수 있다(2308). 예를 들어, 상기 RSU는 IP 헤더 내의 릴레이 관련 필드(예를 들어, TTL 필드과 같은)를 수정하거나 상기 계산된 타깃 수신자의 위치 정보를 이용하여 릴레이 메시지를 재생성하는 동작을 할 수 있다.
상기 RSU는 상기 수정된 필드와 새로운 타깃 코드를 이용하여 릴레이 할 수 있다(2310).
상술한 본 개시의 코드는 PTT 서비스에서 UE 대 네트워크(UE-to-Network) 릴레이에도 사용될 수 있다.
도 24는 본 개시에 따른 코드를 사용하는 PTT 서비스에서 기지국이 릴레이 후보로 결정되는 경우를 예시한다.
도 24에서 예시되는 PTT 서비스 시스템에서, 소스 단말(2400)이 코드와 메시지를 브로드캐스팅 하면, 특정 위치의 릴레이 노드(2405)가 상기 메시지를 수신하여 릴레이 할 수 있다. 상기 릴레이 노드(2405)의 다음 홉은 eNB(2410)가 될 수 있다. 이러한 릴레이 동작은 UE 대 네트워크 릴레이 동작이 된다.
V2X 통신에서 차량들 간의 상대적인 속도는 직교 주파수 영역에서 도플러 쉬프트(Doppler shift; 도플러 편이) 현상을 발생시킬 수 있다.
도 25는 본 개시에 따른 코드를 이용하여 도플러 쉬프트 현상을 해결하는 기법의 예시도이다.
정지 상태나 저속 운동 상태의 단말은 도플러 쉬프트 현상으로 인한 문제가 심각하지 않지만, 고속으로 운동하는 차량들(특히, 서로 반대 방향으로 고속 이동하는 차량들)간의 상대 속도는 심각한 도플러 쉬프트 현상을 유발시킬 수 있다. 도 25(a)에서 보여지듯이, 서로 반대 방향으로 주행하는 제1 차량(2500)과 제2 차량(2502)는 직교 주파수 영역에서 구분되는 제1 주파수 캐리어(2510)과 제2 주파수 캐리어(2512)를 각각 할당받는다. 이때, 상기 제1 차량(2500)과 제2 차량(2502)가 전송에 사용하는 주파수 캐리어의 일부분(2520)에는 도플러 쉬프트로 인한 간섭이 발생할 수 있다. 미션 크리티컬(mission critical; 미션의 성공이 매우 중요한) 서비스는 이러한 간섭 문제를 방지할 필요가 있다.
도 2(b)는 이러한 도플러 쉬프트 현상을 방지하는 기법을 예시한다. 상기 제1 차량(2500) 및 제2 차량(2502)의 위치 코드가 RSU(2530)에 주어지면, 상기 RSU(2530)는 주파수 도메인에서 예상되는 도플러 쉬프트 만큼의 주파수 갭(gap)(2540)을 두고, 상기 차량들(2500, 2502)에게 각각 무선 주파수 자원(2550, 2552)을 할당할 수 있다. 상기 RSU(2530)은 상기 제1 차량(2500) 및 제2 차량(2502)에 대한 크게 두 주파수 영역에서 각각의 주행 방향에 대한 도플러 쉬프트를 고려하여 상기 주파수 갭(2540)을 결정할 수 있다. 이때, 상기 제1 차량(2500) 및 제2 차량(2502)이 사용할 주파수 자원(2550, 2552)에서는 도플러 쉬프트 현상이 발생하지 않으며, 상기 차량들(2500, 2502)의 V2X 통신시 도플러 쉬프트로 인해 발생할 수 있는 간섭을 피할 수 있다. 이때, 상기 차량들(2500, 2502)의 위치 코드는 SR(scheduling request) 메시지 또는 BSR (buffer status report) 메시지를 통해 상기 RSU(2530)에 전송될 수 있고, 또는 랜덤 액세스 절차에서 상기 위치 코드가 상기 RSU에게 전송될 수 있다. 한편, 상기 차량들이 전송한 위치 코드가 교차로에서 주행중임 지시한다면, 상기 차량들은 속도를 크게 낼 수 없으므로, 주파수 자원 할당시 주파수 갭을 두지 않아도 될 것이다.
이어서, 릴레이를 통한 단말간 통신시 IP 주소를 미리 할당하는 기법에 대해서 설명한다.
상술한 본 개시의 코드를 이용한 릴레이 선택 과정이 끝나면, IP 연결 과정이 수행될 수 있다. IP 연결 과정에서 인증(authentication)과 IP 주소 할당 등의 과정들은 매우 시간을 소비하는 과정이어서, 단말간(end-to-end) 지연 시간을 늘리는 원인이 된다. 이에 본 개시는 IP 주소 선할당(preallocation) 기법을 제안한다. 이 기법은 릴레이 노드 선택이 필요한 경우에 적용될 수 있다.
단말이 릴레이 단말을 통해 타깃 단말과 데이터를 통신하는데 있어서, 상기 단말이 상기 타깃 단말을 찾기 위해, 세 종류의 디스커버리 메시지가 필요하다. 모든 단말이 전송하는 그룹 멤버 디스커버리(group member discovery) 메시지, 소스 단말이 타깃 단말로의 릴레이 요청을 위한 전송하는 릴레이 디스커버리 요청(relay discovery solicit) 메시지, 및 상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지에 대한 응답인 응답 메시지가 그것이다.
상기 그룹 멤버 디스커버리 메시지는, 메시지 타입(Message type) (2bits), 디스커버리 타입(discovery type) (2bits), UE ID (24bits), 및 어나운서 정보(Announcer info) (: 애플리케이션 레벨 ID)를 포함할 수 있다.
상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지는, 메시지 타입(Message type) (2bits), 디스커버리 타입(discovery type) (2bits), UE ID (24bits), 디스커버리 하는 단말 정보(discoverer info) (: 애플리케이션 레벨 ID), 및 타깃 정보(target info)를 포함할 수 있다.
상기 응답 메시지는 메시지 타입(message type) (2bits), 디스커버리 타입(discovery type) (2bits), UE ID (24bits), 디스커버리 되는 단말 정보(discoveree info) (: 애플리케이션 레벨 ID)를 포함할 수 있다.
각 단말들은 상기 3 개의 메시지를 주고받음으로써, 이웃하는 단말들의 정보(예를 들어, ProSe UE ID와 디스커버리 되는 단말의 쌍 정보)를 유지할 수 있다.
상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지에 포함되는 target info 및 상기 응답 메시지에 포함되는 discoveree info는 모두 타깃 단말을 식별하는 용도로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지나 상기 응답 메시지를 수신하는 타 단말은, 자신의 인접 노드 정보에 상기 타깃 단말의 정보가 있는지 체크할 수 있다. 상기 타깃 단말의 정보가 상기 인접 노드 정보에 있으면, 상기 타 단말은 릴레이를 수행할 것으로 결정하고, 상기 소스 노드 및 상기 타깃 노드에 IP 주소를 할당하며, 상기 할당된 IP 주소들을 응답 메시지에 실어 전송할 수 있다.
상기 IP 할당을 위해서는 인증이 수행되어야 하고, 인증을 위한 정보가 요구된다. 따라서, 본 개시는 상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지가 등록(registered) UE ID(즉, IMSI; international mobile subscriber identity)를 포함할 것을 제안한다. 또한, 본 개시는 상기 응답 메시지가 RAND(random challenge), AUTN_{HSS}(authentication token for home subscriber server), 및 소스 단말/타깃 단말의 로컬 IP 페어 중 적어도 하나의 정보를 포함할 것을 제안한다.
도 26은 본 개시에 따라서 IP 주소 선할당을 이용하는 단말간 릴레이 통신 방법의 신호 흐름도이다.
OOC (out of coverage)를 인지한 단말1(: 소스 단말)(2600)은 그룹 멤버 디스커버리 메시지를 전송할 수 있다(2610). 이를 통해, 상기 단말1(2600)은 단말2(: 타깃 단말)(2606)까지의 도달가능성(reachability)을 확인할 수 있다.
상기 UE1(2600)은 자신이 상기 UE2(2606)까지의 경로(path)를 가지고 있는 지 확인한다. 상기 경로를 갖지 않는다면, 상기 UE1(2600)은 적어도 하나의 다음 동작을 수행할 수 있다.
상기 UE1(2600)은 릴레이 디스커버리 요청 메시지를 전송한다(2615). 상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지는 타깃 UE(즉, UE2)의 이름과 자신(즉, UE1)의 등록 UE ID(예를 들어, IMSI)등의 정보를 포함할 수 있다.
릴레이 후보 UE-R1(2602), UE-R2(2604)는 각각 상기 릴레이 디스커버리 요청 메시지에 대한 응답(response) 메시지를 보낼 수 있다(2620, 2625). 상기 응답 메시지는 상기 타깃 UE의 이름, 상기 소스 단말에 할당한 소스 IP 주소, 및 상기 타깃 단말에 할당한 목적 IP 주소를 포함할 수 있다.
임의의 단말(즉, 타깃 단말)은 상기 응답 메시지를 들을 수 있으며, 상기 응답 메시지에서 자신의 이름을 발견하면, 소스 IP 주소, 목적 IP 주소, 및 상기 응답 메시지를 송신한 단말(즉, 릴레이 후보 단말)의 L2 UE ID를 기억(저장)할 수 있다. 그리고, 상기 타깃 단말은 IMSI를 포함하는 사전 인증 메시지(pre authorization)를 전송할 수 있다.
상기 UE1(2600)은 RSRP(reference signal received power) 또는 다른 상위 계층 정보를 사용하여 릴레이 단말(예를 들어, UE-R1(2602))을 선택할 수 있다(2630). 그리고 상기 응답 메시지에서 획득한 인증정보를 상기 선택된 UE-R1(2602)에게 전송하여 인증을 받을 수 있다. 이렇게 함으로써, 릴레이 단말의 결정 이후에 소요되는 인증 시간 및 IP할당에 소요되는 시간을 절약할 수 있다.
상기 UE1(2600)은 데이터 패킷을 만들어 상기 UE-R1(2602)에게 전송한다(2635). 상기 UE1(2600)은 상기 획득한 로컬 소스 IP 주소, 목적 IP 주소, UE1 L2 ID, 및 UE-R L2 ID를 이용하여 상기 데이터 패킷을 만들 수 있다.
상기 UE-R1(2602)은 수신 데이터를 모니터링 한다. 자신이 이전에 선할당한 소스 IP 주소, 목적 IP 주소를 갖는 데이터 패킷이 수신되면, 상기 UE-R1(2602)은 상기 수신 데이터가 릴레이 트래픽임을 식별하고, 상기 릴레이 트래픽을 상기 소스 IP 주소, 목적 IP 주소, UE-R L2 ID, 타깃 UE의 L2 ID 를 사용하여 상기 UE2(2606)로 리다이렉트(redirect)한다(2640).
상기 UE2(2606)은 릴레이된 데이터를 수신하고 패킷을 복호할 수 있다.
도 27은 본 개시에 따른 RSU 장치의 구성을 예시하는 도면이다.
RSU 장치(2700)는 제어부(2705) 및 송수신부(2710)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(2705)는 상기 RSU의 동작을 제어하는 구성요소이다. 상기 제어부(2705)는 본 개시에서 설명된 RSU의 모든 동작을 수행하는 구성요소로 이해될 수 있다. 상기 송수신부(2710)는 상기 제어부(2705)의 제어에 의해 타 단말(또는 차량)과 신호를 송수신하는 구성요소이다.
상기 도 1 내지 도 27이 예시하는 코드 구성도, 도로 시스템의 구성도, 송수신 방법의 예시도, 신호 흐름 예시도는 본 개시의 권리범위를 한정하기 위한 의도가 없음을 유의하여야 한다. 즉, 상기 도 1 내지 도 27에 기재된 모든 정보, 필드, 구성부, 또는 동작의 단계가 본 개시의 실시를 위한 필수구성요소인 것으로 해석되어서는 안되며, 일부 구성요소 만을 포함하여도 본 개시의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 구현될 수 있다.
앞서 설명한 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 통신 시스템의 엔터티, 기능(Function), 기지국, 단말 또는 차량 장치 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 엔터티, 기능(Function), 기지국, 단말 또는 차량 장치의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 엔터티, 기능(Function), 기지국, 단말 또는 차량 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 차량에 구비되는 통신 단말의 릴레이 기반 통신 방법에 있어서,
    상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하는 동작;
    지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하는 동작;
    상기 차량의 주행 차선을 감지하는 동작;
    상기 GPS 좌표, 상기 주행 방향 및 상기 주행 차선에 대한 정보를 포함하는 위치 코드를 생성하는 동작; 및
    상기 생성된 위치 코드를 포함하는 메시지를 생성하고 상기 메시지를 전송하는 동작을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메시지가 전달될 방향을 지시하는 타깃 방향 정보 및 상기 메시지가 전달될 영역을 지시하는 타깃 영역 정보 중 하나를 결정하는 동작을 더 포함하되,
    상기 위치 코드는 상기 타깃 방향 정보 및 상기 타깃 영역 정보 중 하나를 더 포함하도록 생성됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 온로드 또는 오프로드 상태를 결정하는 동작을 더 포함하되,
    상기 위치 코드는 상기 온로드 또는 오프로드 상태에 대한 정보를 더 포함하도록 생성됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량이 주행중인 도로의 층을 결정하는 동작을 더 포함하되,
    상기 위치 코드는 상기 도로의 층에 대한 정보를 더 포함하도록 생성됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 타깃 영역에 대한 정보는 미리 정의된 타깃 패턴의 인덱스이며,
    상기 타깃 패턴은, 전방 일렬 패턴, 후방 일렬 패턴, 전방 삼각형 패턴 및 후방 삼각형 패턴 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 차량에 구비되는 통신 단말의 릴레이 기반 통신 방법에 있어서,
    상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하는 동작;
    위치 코드를 포함하는 메시지를 타 차량으로부터 수신하는 동작;
    상기 GPS 좌표 및 상기 위치 코드에 의해 지시되는 정보에 근거하여 릴레이 여부를 결정하는 동작; 및
    상기 결정에 근거하여 상기 메시지를 디코딩하고 릴레이 하는 동작을 포함하되,
    상기 위치 코드는, 상기 타 차량의 GPS 좌표, 주행 방향 및 주행 차선에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치 코드는, 상기 메시지가 전달될 방향을 지시하는 타깃 방향 정보 및 상기 메시지가 전달될 영역을 지시하는 타깃 영역 정보 중 하나를 더 포함하고,
    상기 릴레이 여부를 결정하는 동작은 상기 타깃 방향 정보 및 상기 타깃 영역 정보 중 하나를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 위치 코드는 상기 타 차량의 온로드 또는 오프로드 상태에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 위치 코드는 상기 타 차량이 주행중인 도로의 층에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 타깃 영역에 대한 정보는 미리 정의된 타깃 패턴의 인덱스이며,
    상기 타깃 패턴은, 전방 일렬 패턴, 후방 일렬 패턴, 전방 삼각형 패턴 및 후방 삼각형 패턴 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  11. 차량에 구비되는 릴레이 기반 통신 단말에 있어서,
    상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하고, 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 주행 방향을 결정하고, 상기 차량의 주행 차선을 감지하고, 상기 GPS 좌표, 상기 주행 방향 및 상기 주행 차선에 대한 정보를 포함하는 위치 코드를 생성하고, 상기 생성된 위치 코드를 포함하여 메시지를 생성하는 제어부; 및
    상기 생성된 메시지를 전송하는 통신부를 포함하는 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 메시지가 전달될 방향을 지시하는 타깃 방향 정보 및 상기 메시지가 전달될 영역을 지시하는 타깃 영역 정보 중 하나를 결정하고,
    상기 타깃 방향 정보 및 상기 타깃 영역 정보 중 하나를 더 포함시켜서 상기 위치 코드를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 단말.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량의 온로드 또는 오프로드 상태를 결정하고,
    상기 온로드 또는 오프로드 상태에 대한 정보를 더 포함시켜서 상기 위치 코드를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 단말.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지도 정보 및 상기 GPS 좌표에 근거하여 상기 차량이 주행중인 도로의 층을 결정하고,
    상기 도로의 층에 대한 정보를 더 포함시켜서 상기 위치 코드를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 단말.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 타깃 영역에 대한 정보는 미리 정의된 타깃 패턴의 인덱스이며,
    상기 타깃 패턴은, 전방 일렬 패턴, 후방 일렬 패턴, 전방 삼각형 패턴 및 후방 삼각형 패턴 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  16. 차량에 구비되는 릴레이 기반 통신 단말에 있어서,
    위치 코드를 포함하는 메시지를 타 차량으로부터 수신하는 통신부; 및
    상기 차량의 GPS(global positioning system) 좌표를 획득하고, 상기 GPS 좌표 및 상기 위치 코드에 의해 지시되는 정보에 근거하여 릴레이 여부를 결정하고, 상기 결정에 근거하여 상기 메시지를 디코딩하고 릴레이 하는 제어부를 포함하되,
    상기 위치 코드는, 상기 타 차량의 GPS 좌표, 주행 방향 및 주행 차선에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 위치 코드는, 상기 메시지가 전달될 방향을 지시하는 타깃 방향 정보 및 상기 메시지가 전달될 영역을 지시하는 타깃 영역 정보 중 하나를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 타깃 방향 정보 및 상기 타깃 영역 정보 중 하나를 이용하여 릴레이 여부를 결정함을 특징으로 하는 단말.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 위치 코드는 상기 타 차량의 온로드 또는 오프로드 상태에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 위치 코드는 상기 타 차량이 주행중인 도로의 층에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 단말.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 타깃 영역에 대한 정보는 미리 정의된 타깃 패턴의 인덱스이며,
    상기 타깃 패턴은, 전방 일렬 패턴, 후방 일렬 패턴, 전방 삼각형 패턴 및 후방 삼각형 패턴 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
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