[논문]RSU를 위한 WAVE 네트워킹 서비스 프로토콜 개발

주홍택; 고강민; 권동우

doi:10.7840/kics.2012.37b.5.395

RSU를 위한 WAVE 네트워킹 서비스 프로토콜 개발
Development of WAVE Networking Service Protocol for RSU(Road-side Unit) 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.37B no.5, 2012년, pp.395 - 404

주홍택 (계명대학교 컴퓨터공학과) , 고강민 (계명대학교 컴퓨터공학과 컴퓨터네트워크실험실) , 권동우 (포항공과대학교 정보전자융합공학부)

초록
AI-Helper

이 논문에서는 지능형 교통 시스템(ITS)를 위해 IEEE 1609.3 표준 문서에서 규정한 WAVE 네트워킹 서비스를 위한 표준 프로토콜 개발 결과를 제시한다. 그 중에서 특히 WAVE Management Entity(WME)와 WAVE Short Message Protocl(WSMP) 개발 결과에 중점을 두고 설명한다. 검증을 위해서 Traffic Management System(TMS)과 RSU 관리자의 개발 결과와 이를 이용한 교통사고 발생 시나리오에서의 TMS의 동작을 통해 개발 결과에 대한 검증 결과도 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we analyze and develop standard protocols for WAVE Networking Services described by IEEE 1609.3 which is one of standards for Intelligent Transportation Systems. In particular, we develop 'WAVE Management Entity(WME)' and 'WAVE Short Message Protocol(WSMP)'. For verification of development, we also develop Traffic Management System and RSU Manager, then we present results of verification by Traffic Management System in the car accident scenario.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

TMS는 도로의 교통 정보를 실시간으로 전송해주는 WAVE 애플리케이션으로, RSU가 다수의 OBU로부터 차량들의 속도 데이터를 수집하여 다른 구역의 RSU를 통해 OBU들에게 전달해주는 서비스를 제공한다. WSMP와 WME가 제대로 구현이 되었는지 검증하기 위해 RSU와 OBU들 간에 WSM 전송이 잘 되는지. WME의 내용을 잘 읽어오는지 확인하여야 한다.
4의 MAC 계층의 다중 채널 서비스를 분석하고 구현하는 것이다. 그리고 TMS를 프로토콜 검증의 목적이 아닌 실제 지능형 교통 시스템에 적용하여 사용할 수 있도록 요구사항을 파악하고, 이 요구사항을 만족시킬 수 있는 실용적인 시스템으로 향상시키는 것이다.
. 본 논문에서 WAVE의 WSMP를 개발한 것과 달리 IP 기반에서의 차량 통신을 다루고 몇 가지 문제점을 보완하기 위해 DCCP를 제안했다.
그 중 WAVE에 대해서는 구조, 주파수 대역, WAVE MAC에 대한 설명을 하고 있다. 본 논문에서는 WAVE 네트워킹 서비스 프로토콜의 개발에 대한 내용이 주를 이루지만, 이 논문에서는 전반적인 WAVE에 대한 설명을 볼 수 있다.
. 여기에서는 차량간 통신에 모바일 액세스 포인트가 이용가능한지 알아보기 위해 실제 도로에서 간단한 V2I2V 통신 시스템을 만들어 테스트하고 결과를 제시하고 있다. 또 다른 논문에서는 어디서나 무선 인터넷 접근이 가능한 무선 액세스 포인트의 프로토 타입을 보여주고 있으며 실제 테스트에서의 성능을 측정하고 있다^[17].
이 논문에서는 IEEE 1609.3에 기술되어 있는 WAVE Networking Services 표준 프로토콜을 분석하고 구현하였다. 구현된 프로토콜을 검증하기 위해 WAVE 애플리케이션인 TMS와 RSU 관리자를 개발하였고, 특정 시나리오(사고 상황)를 만들어서 TMS를 이용하여 프로토콜이 표준에 따라 올바르게 구현되었음을 검증하였다.
4 멀티채널 오퍼레이션에 관해 기술되어 있다^[3-6]. 이 논문에서는 Road-Side Unit(RSU)를 위하여 IEEE 1609.3 표준 문서에 기술 되어 있는 WAVE 네트워킹 서비스 프로토콜을 구현하고 그 결과를 제시한다. 그 중에서 특히 WAVE Management Entity(WME)와 WAVE Short Message Protocol(WSMP)을 분석하고 구현하였다.
이와 비슷하게 김현숙은 VANET에서 긴급 메시지 전달을 위한 중계노드 선정 기법을 제시하고 있다^{[12, 15]}. 이 두 논문에서는 V2V 통신에서 메시지를 어떻게 효율적으로 전달할 것인가에 대한 방법을 제시한다.

제안 방법

RSU.a와 RSU.b에 속한 OBU를 각각 10대로 설정하고, RSU.a에 속한 OBU.a 그룹 차량들에게 사고가 발생하여 도로가 완전히 정체되는 상황을 시뮬레이션하여 시험했다. 차량들의 속도 및 평균 속도를 이용한 ‘Traffic Notification' 서비스가 조금 더 명확하게 보이게 하기 위해 사고 상황을 가정하고 여러 대의 OBU의 동작을 보여준다.
이와 달리 검증환경은 개발환경과 다소 차이가 있는데, RSU는 두 개의 테스트 보드에 각각 설치하고 두 대의 노트북을 이용하여 여러 개의 OBU의 역할을 하도록 사용한다. RSU와 OBU에서 사용되는 다양한 관리 정보(Management Information Base, MIB)는 SNMP 에이전트에 WME MIB를 추가하여 SNMP를 통해 관리할 수 있도록 하였다. RSU와 OBU 간에는 802.
WAVE Networking Services 프로토콜의 개발 결과를 검증하기 위해서 구현된 프로토콜을 사용하여 도로의 상황을 시뮬레이션 하는 Traffic Management System(TMS)을 개발하였다. TMS는 도로의 교통 정보를 실시간으로 전송해주는 WAVE 애플리케이션으로, RSU가 다수의 OBU로부터 차량들의 속도 데이터를 수집하여 다른 구역의 RSU를 통해 OBU들에게 전달해주는 서비스를 제공한다.
WAVE 프로토콜은 Xen 서버를 이용하여 각각 노변기지국 장치(Road-Side Unit, RSU)와 차량 단말기(On-Board Unit, OBU) 역할을 하는 두 대의 가상 머신을 사용하여 개발하였다. 이와 달리 검증환경은 개발환경과 다소 차이가 있는데, RSU는 두 개의 테스트 보드에 각각 설치하고 두 대의 노트북을 이용하여 여러 개의 OBU의 역할을 하도록 사용한다.
WSM 요청이 올 때, WSM 메시지를 생성하고 전송하기 위해서는 일단 WSMP 헤더의 길이를 WSM 헤더 최대 길이보다 작은지 비교한다. 이 때, 결과가 참으로 나타나면 WSMP 헤더를 생성하고 WSM 데이터를 추가 한다.
WSMP의 송/수신을 지원하기 위해서 LLC 타입1을 지원하는 기존의 LLC를 확장하여 구현하였다. DL-UNITDATA.
1. 시험 시스템 구성
구현된 WSMP 프로토콜을 검증하기 위해 시험 시스템을 구성했다. 이 시험 시스템은 구현한 프로토콜이 정상적으로 동작하는 지 알아보기 위한 시스템이므로 테스트 보드 상에서 실시하며, 실제 운행 시에 일어날 수 있는 변수나 돌발 상황은 고려하지 않는다.
3에 기술되어 있는 WAVE Networking Services 표준 프로토콜을 분석하고 구현하였다. 구현된 프로토콜을 검증하기 위해 WAVE 애플리케이션인 TMS와 RSU 관리자를 개발하였고, 특정 시나리오(사고 상황)를 만들어서 TMS를 이용하여 프로토콜이 표준에 따라 올바르게 구현되었음을 검증하였다.
그 중에서 특히 WAVE Management Entity(WME)와 WAVE Short Message Protocol(WSMP)을 분석하고 구현하였다. 구현된 프로토콜의 검증은 RSU 관리자와 도로의 상황을 시뮬레이션 하는 Traffic Management System(TMS)을 개발하여 테스트 보드에 탑재한 후 실시하였다.
3 표준 문서에 기술 되어 있는 WAVE 네트워킹 서비스 프로토콜을 구현하고 그 결과를 제시한다. 그 중에서 특히 WAVE Management Entity(WME)와 WAVE Short Message Protocol(WSMP)을 분석하고 구현하였다. 구현된 프로토콜의 검증은 RSU 관리자와 도로의 상황을 시뮬레이션 하는 Traffic Management System(TMS)을 개발하여 테스트 보드에 탑재한 후 실시하였다.
. 본 논문에서는 보안과 관련된 부분은 구현하지 않고 있는 것과 달리 이 논문은 통신 방법은 다르지만 정보들을 보내거나 받을 때의 암호화를 통해 보안을 꾀하고 있다.
이 논문에서는 RSU를 위해 1609.3 WAVE 네트워킹 서비스 부분을 구현하였다. WAVE 네트워킹 서비스는 관리 평면(Management plane)의 WAVE Management Entity(WME)와 데이터 평면(Data plane)의 WAVE Short Message Protocol(WSMP), IPv6, UDP/TCP, LLC 부분으로 구성되어 있다.
WAVE 네트워킹 서비스는 관리 평면(Management plane)의 WAVE Management Entity(WME)와 데이터 평면(Data plane)의 WAVE Short Message Protocol(WSMP), IPv6, UDP/TCP, LLC 부분으로 구성되어 있다. 이 중에서 이미 구현되어 널리 사용되고 있는 IPv6, UDP/TCP 부분을 제외한 WME와 WSMP를 개발하고 WSMP를 지원하기 위해서 기존의 LLC를 확장하였다. 그림 1에서 음영 처리된 부분이 이 논문에서 구현하는 부분이다.

대상 데이터

시험 시스템은 그림 10과 같이 노트북 2대와 Tricomtek MW2443-Control 보드(ARM) 2대, 인터넷 공유기 1대로 구성된다.

성능/효과

NET으로 구현되었다. RSU 관리자를 통해 각 RSU들의 WME MIB의 내용들을 확인하고, Provider Service를 등록함으로써, IEEE 1609.3의 WME가 구현이 잘 되었는지 확인 할 수 있다.
a 그룹에게 전달하고 있다. 수신한 WSMP 패킷을 분석하여 화면에 출력한 결과, 표준 패킷 포맷에 맞게 정확히 송/수신 되고 있음이 확인된다. 현재 TMS 서비스에서는 WSMP 패킷을 분석하는것 외에는 WSMP가 잘 구현되었는지 확인할 방법이 없다.

후속연구

차후 연구 과제로는 IEEE 1609.2에 기술되어 있는 메시지 보안 서비스와 IEEE 1609.4의 MAC 계층의 다중 채널 서비스를 분석하고 구현하는 것이다. 그리고 TMS를 프로토콜 검증의 목적이 아닌 실제 지능형 교통 시스템에 적용하여 사용할 수 있도록 요구사항을 파악하고, 이 요구사항을 만족시킬 수 있는 실용적인 시스템으로 향상시키는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	DSRC에서 차량 간의 MAC과 네트워크 계층의 통신을 구현하는 표준 프로토콜은 무엇인가?	지능형 교통 시스템에서 단거리 통신을 위해 사용되는 Dedicated Short-Range Communications(DSRC)는 노변기지국(Road-Side Equipment, RSE)와 차량탑재단말(On-Board Equipment, OBE) 사이 또는 차량탑재단말들 사이의 근거리 무선통신을 통해 메시지 교환을 위한 시스템이다. DSRC의 핵심 부분인 Wireless Access in Vehicular Environments(WAVE)는 차량 간의 MAC과 네트워크 계층의 통신을 구현하는 표준 프로토콜을 지칭한다.
	DSRC는 무엇인가?	지능형 교통 시스템에서 단거리 통신을 위해 사용되는 Dedicated Short-Range Communications(DSRC)는 노변기지국(Road-Side Equipment, RSE)와 차량탑재단말(On-Board Equipment, OBE) 사이 또는 차량탑재단말들 사이의 근거리 무선통신을 통해 메시지 교환을 위한 시스템이다. DSRC의 핵심 부분인 Wireless Access in Vehicular Environments(WAVE)는 차량 간의 MAC과 네트워크 계층의 통신을 구현하는 표준 프로토콜을 지칭한다.
	IEEE 1609 표준 문서 중 1609.1은 무엇에 관하여 기술되어 있나요?	이 중 1609.1은 리소스 매니저, 1609.2는 애플리케이션과 Management 메시지의 보안 서비스, 1609.3은 네트워킹 서비스, 1609.4 멀티채널 오퍼레이션에 관해 기술되어 있다[3-6]. 이 논문에서는 Road-Side Unit(RSU)를 위하여 IEEE 1609.

참고문헌 (20)

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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