초록 ▼

본 연구의 목표는 차량 간 통신 네트워크를 구축하는 차량 통신 네트워크의 신뢰성을 향상시키기 위한 MAC 및 라우팅 알고리즘의 개발이다. 본 연구는 차량 간 신속하고 신뢰성 있는 데이터 전달을 지원하기 위해 채널 경쟁과 간섭을 최소화하는 멀티채널 할당 알고리즘을 개발하고, 릴레이 노드 선정시 stale 노드로 인한 링크 단절 문제뿐만 아니라 로컬 맥시멈으로 인한 지연 및 데이터 손실 문제를 동시에 해결하기 위한 노드 이동성 예측 기반의 새로운 라우팅 알고리즘을 개발하였다. 또한 차량 간 통신에서 발생할 수 있는 긴급 상황에서 효율적

본 연구의 목표는 차량 간 통신 네트워크를 구축하는 차량 통신 네트워크의 신뢰성을 향상시키기 위한 MAC 및 라우팅 알고리즘의 개발이다. 본 연구는 차량 간 신속하고 신뢰성 있는 데이터 전달을 지원하기 위해 채널 경쟁과 간섭을 최소화하는 멀티채널 할당 알고리즘을 개발하고, 릴레이 노드 선정시 stale 노드로 인한 링크 단절 문제뿐만 아니라 로컬 맥시멈으로 인한 지연 및 데이터 손실 문제를 동시에 해결하기 위한 노드 이동성 예측 기반의 새로운 라우팅 알고리즘을 개발하였다. 또한 차량 간 통신에서 발생할 수 있는 긴급 상황에서 효율적인 메시지 전파를 위한 최소 브로드캐스팅 기반의 긴급 메시지 전파 알고리즘을 개발하였다.
1차년도에는 차량 네트워크 환경에 적합한 채널 간섭 및 채널 경쟁을 최소화 하는 멀티채널 할당 알고리즘 개발하고 개발된 알고리즘을 적용한 ns-2를 통한 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하고 평가하였다. 1차년도에 개발된 멀티 채널 MAC 알고리즘은 CCH(Control Channel) 및 SCH(Service Channel)의 time interval 확장을 위한 알고리즘으로 CCH는 멀티채널 동기화를 지원한다. 따라서 1차년도에 개발된 알고리즘은 time interval 확장 알고리즘에 적합한 DSRP 개선하였으며, IEEE 802.11a 기반의 중첩되지 않은 채널 할당이 가능하다.
2차년도에는 기존의 차량 통신 네트워크를 위한 라우팅 및 브로드캐스팅 알고리즘 분석을 통해 신뢰성 있는 차량 통신을 위한 시뮬레이션 방법론 개발하고 차량 안전 통신을 위한 효율적인 라우팅 및 브로드캐스팅 알고리즘을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 방법론은 차량 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜의 신뢰성 향상을 위해 VanetMobisim과 NS-2를 결합하였다. 2차년도에서 개발된 브로드캐스팅 알고리즘(VDBP)은 VANET에서 브로드캐스팅 폭풍 문제를 prevent 하면서 media에 대한 contention waiting time에 의한 end-to-end delay를 해결함으로써 메시지 중복을 줄이고, 브로드캐스팅 전파 속도를 향상시켰다. 이를 위해 VDBP에서 모든 차량들은 GPS 수신기를 가지고 있으며, 이를 통해 자신의 위치를 알고 있으며, 각 차량들은 다른 차량과 구분할 수 있는 자신만의 차량 ID를 가지고 있다고 가정하였다. 따라서 VDBP에서는 사고가 발생한 차량이 자신의 전송 범위 내의 모든 차량들에게 자신의 차량 ID, 위치, 그리고 TTL (time-to-live)을 포함한 Accident_Message를 브로드캐스트하게 된다. VDBP는 DDT나 TRADE와 비교한 성능평가에서 차량 수에 따른 메시지의 종단간 지연과 도착율에서 우수한 성능을 나타내었다.
3차년도에는 2차년도에 개발된 신뢰성있는 시뮬레이션 방법론을 바탕으로 에러가 발생하기 쉬운 차량 통신 환경에서 클러스터링에 기반한 긴급 메시지 전달 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 기본적으로 에러의 발생으로 인해 긴급 메시지가 전달되지 않더라도 메시지 전달이 제대로 이루어졌는지를 알지 못하는 단점을 극복하기 위하여 메시지 전달 절차에 ack 메시지를 사용하는 알고리즘이다. 이를 위해 차량의 이동방향과 속도에 대한 예측을 통해 비슷한 속도로 같은 방향으로 이동하는 차량들을 같은 클러스터로 구성하도록 하였다. 이 알고리즘은 DDT, TRADE, 그리고 2차년도에 개발한 VDBP와의 성능평가에서 차량 밀도와 에러 발생률이 높은 상태에서 높은 성능을 발휘할 수 있음을 보였다. 또한 3차년도에는 같은 도로상에서 자신보다 후방에 위치한 차량들로만 브로드캐스팅을 수행하여 메시지 충돌을 최소화하면서 메시지 지연시간을 최소화하기 위한 긴급 메시지 브로드캐스팅 알고리즘인 MPDB를 개발하였다. MPDB는 이동성 예측단계와 브로드캐스팅 단계로 구성되며, 이동성 예측단계에서는 주변 노드들의 이동성 정보(같은 도로 상의 후방에 이동 중인 차량들)를 유지하여 긴급 메시지 발생시 브로드캐스팅 단계에서 차량들 간의 경쟁을 발생시키지 않으면서 메시지를 신속히 브로드캐스팅 할 수 있다. 이때 LAT라는 차량간 링크 유지율을 개발하여 높은 차량을 메시지를 다른 차량들로 재브로드캐스팅하는 차량을 선정하기 위해 사용하였다. 본 알고리즘은 V-TRADE 및 VDMP 프로토콜에 비해 우수한 성능을 발휘함을 시뮬레이션을 통해 입증하였다.
본 연구에서 개발된 차량 네트워크 환경에 적합한 브로드캐스팅 알고리즘(MPDB)은 브로드캐스팅 폭풍 문제를 예방하면서 전송 매체에 대한 경쟁 대기 시간에 의해 발생하는 종단간 지연 문제를 해결함으로써 메시지 중복을 줄이고, 브로드캐스팅 전파 속도를 향상시키기 때문에 기존 제안되었던 브로드캐스팅 알고리즘과 비교하였을 때 높은 우수성을 보였다. 또한 차량 라우팅 프로토콜의 신뢰성 있는 시뮬레이션을 위한 2단계 시뮬레이션 방법 (VanetMobisim+Ns-2)은 네트워크 시뮬레이터가 고려할 수 없는 다양한 현실 요소들을 시뮬레이션에 반영함으로써 성능평가의 신뢰성을 보장함으로써 차량 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜의 개발에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 2차년도에 개발된 시뮬레이션 방법은 2015년도에 SCIE 저널에 출판되었으며, 3차년도에 개발된 브로드캐스팅 알고리즘은 SCI 저널에 투고되어 최종 accept되었다. 현재 in press 상태에 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• Ⅲ. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 11