VANET환경에서 효율적인 멀티홉 지향성 브로드캐스트 알고리즘

Abstract

최근 ITS(Intelligent Transportation Systems)에 대한 관심이 증가되면서 안전운전을 위한 V2V(Vehicle to Vehicle)통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량안전메시지는 주변의 다수의 차량들에게 전송해야 하므로 일반적으로 멀티홉(Multi-hop) 브로드캐스트방식으로 전달한다. 특히 인명과 관련된 안전서비스는 신뢰성 있는 메시지 전달에 높은 요구사항을 필요로 한다. 이에 차량 안전서비스를 위한 효율적인 멀티홉 라우팅 프로토콜의 설계는 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. VANET(Vehicular Ad-hoc Network)는 차량의 높은 이동성과 차량 분포에 따라 네트워크토폴로지가 자주 변한다. 또한, 무선채널 환경에서 지형에 따른 fading과 밀집된 노드 특성에 따른 간섭(interference) 등으로 인해 기존의 MANET(Mobile Ad-hoc Network)에서의 방식을 그대로 적용하기에는 적합하지 않다. 차량 환경에 적합한 멀티홉 브로드캐스트 기법을 제시하기 앞서, 기존 MANET에서의 멀티홉 브로드캐스트 기법들을 차량 환경으로 구성하여 네트워크 시뮬레이터인 Qualnet 4.0에서 실험하고 성능을 비교하였다. 실험을 통해 차량안전 서비스의 요구사항과 기존기술의 분석을 통해 요소기술 과 요구조건 및 문제점 등을 면밀히 분석하여 이를 해결 하기위한 방안들을 얻을 수 있었다. 이를 토대로 위치정보를 이용한 MAC Forwarding 알고리즘을 제시하고 성능을 평가하였다. 최적의 전달노드를 선정하기 위해 상대거리에 따른 매체 접근 시간(media access time)을 달리하고 도로의 상황에 맞는 전달 영역을 설정하여 신뢰성을 높였다. 실험결과 기존의 방식들보다 우수한 성능을 보였다. 특히 라우팅 오버헤드(Routing Overhead)를 현저히 줄일 수 있었으며 이는 대규모 네트워크인 차량환경의 특징을 고려한다면 매우 효율적인 방식임을 알 수 있다. 이 같은 방법을 이용하여 차량주행 중에 발생하는 각종 안전 정보를 차량들 간에 실시간으로 교환 가능하도록 함으로써 교통사고의 발생률을 현저하게 줄일 수 있을 것이다. 또한 본 논문의 실험 결과물들은 향후 관련 기술을 연구하는 타 기관 및 연구원들에게 매우 유용한 선행 연구 자료가 될 것으로 기대한다.; Currently, As the interest in ITS(Intelligent Transportation Systems) increases, studies on V2V(Vehicle to Vehicle) communication for safe driving have been actively progressing. Vehicular safety messages need to be transmitted to a majority of vehicles nearby so that these messages are delivered by means of multi hop broadcasting generally. In particular, safety services(applications) related to human life needs high requirement in terms of reliable message delivery. So, design of effective multi hop routing protocol for vehicular safety services(applications) plays an important role. In VANET(Vehicular Ad-hoc Network) environment, network topology changes frequently according to high mobility and distribution of vehicles. Also, In wireless channel environment, As a consequence of fading according to buildings and interference due to characteristic of dense nodes, it is not suitable to apply approaches in the existing MANET(Mobile Ad-hoc Network) (as it is) to the VANET environment. Prior to presenting multi hop broadcasting schemes suitable for vehicular environment, existing multi hop broadcasting schemes in MANET are applied in vehicular environment to carry out an experiment and compare performance in network simulator Qualnet 4.0. In experiments, through analyzing requirements and existing techniques for vehicular safety service(application), element techniques, requirements and problems are elaborately analyzed and approaches to solve these are obtained. Based on these, MAC forwarding algorithm utilizing location information is proposed and performance is evaluated. In order to select the optimum forwarding node, media access time according to relative distance is differentiated, reliability is enhanced by setting forwarding area suitable for road condition. Experiment result shows a superior performance than existing approaches. Especially, routing overhead is reduced considerably, and this is a very effective method because vehicular environment is a large scale network. If various safety informations generated during driving is made exchangeable in realtime between vehicles, incidence of traffic accident will be reduced remarkably. Also, experiment results in this paper are expected to be used as valuable advanced research material for other institutes and researchers studying on the related techniques.