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KR102761871B1 - 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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KR102761871B1
KR102761871B1 KR1020240038405A KR20240038405A KR102761871B1 KR 102761871 B1 KR102761871 B1 KR 102761871B1 KR 1020240038405 A KR1020240038405 A KR 1020240038405A KR 20240038405 A KR20240038405 A KR 20240038405A KR 102761871 B1 KR102761871 B1 KR 102761871B1
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KR
South Korea
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communication
base station
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reception
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KR1020240038405A
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김경환
김상헌
신영섭
윤준영
조용성
차태영
하용수
Original Assignee
한국지능형교통체계협회
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Abstract

일 개시에 의하여, 노변기지국과의 통신을 설정하는 통신 모듈, 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지를 분석하여 노변기지국의 통신 성능을 측정하는 통신 성능 측정부 및 통신 성능 측정부에서 측정된 노변기지국의 통신 성능을 GUI를 이용하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치를 제공할 수 있다.

Description

다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING COMMUNICATION INFRASTRUCTURE THROUGH MULTIMEDIA COMMUNICATION CONVERGENCE TRANSMISSION AND RECEPTION}
본 발명은 V2X 노변기지국의 통신 성능을 지속적으로 측정하고 관리하는 것으로서, 특히, 다매체 통신 융합 송수신 모듈을 이용하여 통신 방식에 관계없이 전체적인 인프라 모니터링이 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.
V2X(Vehicle to Everything) 통신은 차량이 유무선망을 통해 다른 차량과 도로 등 인프라가 구축된 사물과 정보를 교환하는 것 또는 그 기술을 의미한다. V2X는 차량 대 차량(V2V, Vehicle to Vehicle), 차량 대 인프라(V2I, Vehicle to Infrastructure), 차량 대 보행자(V2P, Vehicle to Pedestrian) 및 차량 대 네트워크(V2N, Vehicle to Network)의 4가지 유형의 통신으로 구성된다. V2X는 안전하고 통신으로 연결된 미래의 자동차를 위한 기반기술로, 완전히 자동화된 교통 인프라를 가능하게 할 핵심 기술이다.
V2X 기술 시장이 커지면서 자율주행차 시장에서 우위를 선점하기 위해 각국의 주요 기업과 연구 단체들은 기술 개발과 기술 표준화를 위한 연구를 하고 있다. V2X를 위한 통신 표준 기술로는 DSRC 방식의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)와 cellular V2X(C-V2X) 방식의 LTE V2X가 있다. WAVE와 C-V2X는 프로토콜 스택 자체가 다르고, 데이터의 변조 방법에 차이가 있어 WAVE 단말이 C-V2X 신호를 처리할 수 없고, C-V2X 단말 이 WAVE 신호를 처리할 수 없다.
또한, 효과적인 자율 주행 체계의 도입 및 관리를 위하여는 도로에 설치된 노변기지국, LDM, 교차로 신호 정보 등의 인프라 등을 모니터링하는 것이 중요하다. 그러나 각 대상의 모니터링 항목의 종류와 양은 매우 방대하므로, 인프라 모니터링에 있어서 우선적으로 확보되어야 하는 것은 원활한 통신이다. 따라서, V2X 노변기지국의 통신 성능을 지속적으로 측정하고 추적관리하여 안정적으로 결과를 전달하는 것은 매우 중요하다. 기존의 모니터링 모듈의 경우 통신 결과를 노변기지국에 보내거나 자체 DB에 저장하는 전송 범위의 한계성이 존재하였다. 또한, 측정대상이 단방향으로 다수 설치되어 있을 경우, 통신 성능 측정을 위해 필요한 정보를 모두 직접 입력했어야 했기 때문에 연속적인 측정에 어려움이 있었다.
대한민국 특허공개번호 제 2020-0086681호 (2020.07.17) 대한민국 특허등록번호 제 2449904 (2022.09.27) 
본 발명은 노변 기지국과 통신하여 성능을 측정한 후 결과의 연산이 완료됨과 동시에 모니터링 정보를 생성하여 센터로 즉시 전송하는 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치 및 방법을 제공한다.
일 개시에 의하여, WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신 중 적어도 하나를 이용하여 노변기지국과의 통신을 설정하는 통신 모듈, 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지를 분석하여 노변기지국의 PER, RSSI, 통신거리, 이동속도, 연결된 위성의 수, 신호세기, 송수신 메시지 종류, 동작상태, 수평정밀정확도, 주행경로 내 음영구간 등의 통신 성능을 측정하는 통신 성능 측정부 및 통신 성능 측정부에서 측정된 노변기지국의 통신 성능을 GUI를 이용하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치를 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 성능 측정부는, 노변기지국의 통신 성능에 대한 결과값을 자동으로 V2X 메시지 규격에 맞추어 생성하는 메시지 생성부 및 V2X 메시지를 센터 서버로 전송하는 통합 송수신부를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 모듈은, 노변기지국의 소프트웨어적 에러가 발생하는 경우, 에러를 수정하기 위한 수정메시지를 생성하여 노변기지국으로 전송할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 모듈은, 802.11p, IEEE 1609.3, IEEE 1609.2, IEEE 1609.4, 표준을 기반으로 구성되며, SAE J2735 메시지를 사용하여 노변기지국과 통신하며, 노변기지국으로부터 수신한 SAE J2735 메시지를 분석하여 내부 패킷을 생성하는 WAVE 통신모듈 및 3GPP 36.52x, IEEE 1609.3, IEEE 1609.2, SAE J3161/1으로 표준을 기반으로 구성되며, SAE J2735 메시지를 사용하여 노변기지국과 통신하며, 노변기지국으로부터 수신한 SAE J2735 메시지를 분석하여 내부 패킷을 생성하는 LTE-V2X 통신모듈을 포함할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은, 노변기지국의 영역에 진입한 시점부터 노변기지국의 영역을 벗어나는 시점까지 MAP, SPaT, RTCM, TIM, RSA 및 BSM 메시지를 포함하는 J2735 메시지를 획득할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, J2735에 포함된 메시지의 ID에 따라 분류하고, 분류된 메시지에 포함된 수신 패킷 개수, 수신 간격시간 및 수신 전계강도의 파라미터들을 모니터링하고, 파라미터들 각각에 대한 그래프를 생성하여 화면상에 표시할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 모듈은, 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치정보를 획득하고, 수신시간 및 위치정보로부터 수신 PER 패킷을 생성할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 수신한 PER 패킷을 이용하여 PER 및 수신거리를 계산하고, 라이브 차트를 생성하여 표시하고, PER, 수신거리 및 라이브 차트를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은, 현재 시간을 포함한 V2X 메시지(송신 패킷)를 생성하여 노변기지국으로 전송하고, V2X 메시지를 수신한 노변기지국으로부터 반송된 V2X 메시지를 수신하고, V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치 정보를 획득하고, 수신시간 및 위치 정보로부터 Latency/Throughput 패킷을 생성하여 통신 성능 측정부로 전달하고, 통신 성능 측정부는, Latency/Throughput 패킷으로부터, Latency/Throughput 수신 거리를 계산하고, 계산값을 이용하여 그래프를 생성하고, 디스플레이를 이용하여 그래프를 표시하는 것일 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은, 노변기지국과의 통신이 가능한 시점부터 통신이 종료되는 시점까지 노변기지국의 수신 신호 감도(RSSI)를 측정하고, 통신 성능 측정부는, 노변기지국과의 거리에 따른 수신 신호 감도의 결과값을 그래프로 생성하여 디스플레이부를 이용하여 표시하는 것 일 수 있다.
일 개시에 의하여GPS 정보를 수집하는 GPS 모듈을 더 포함하며, 통신 성능 측정부는, 상기 노변기지국의 통신 범위내에서 GPS 모듈로부터 현재 위치에서의 위성으로부터의 GNSS 수신 정보를 획득하고, 상기 GNSS의 수신 정보에 포함된 연결 위성 수, 수평 위치 정밀도 저하율, GNSS 추정 정확도 값을 추출하여 디스플레이부를 이용하여 표시할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은 돌발 검지기로부터 돌발 검지 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 돌발 검지 정보를 획득하고, 돌발 검지 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 돌발 검지 정보를 획득하고, 통신 성능 측정부는, 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 각각 포함된 msgCnt 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 1 통신 성공률을 계산하고, 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 포함된 TimeStamp 정보를 이용하여 제 1 통신 성공률을 보정하는 것 일 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은 신호제어기로부터 신호 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 신호 정보를 획득하고, 신호 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 신호 정보를 획득하고, 통신 성능 측정부는, 제 1 신호 정보 및 제 2 신호 정보에 각각 포함된 TimeStamp 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 2 통신 성공률을 계산할 수 있다.
일 개시에 의하여 통합 송수신부는, 통신 모듈과의 내부 통신을 수행하는 L2 스위치 및 WIFI/BT 모듈을 포함하는 내부 통신 송수신부 및 이동통신망을 제공하는 LTE 라우터를 포함하는 외부 통신 송수신부를 포함할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 디스플레이부를 이용하여 사용자에 의하여 선택된 노변기지국의 통신 측정 수치 및 라이브 차트 그래프를 디스플레이부를 이용하여 표시하고, 라이브 차트 그래프의 시간 축을 이동하는 사용자 입력에 대응하여, 시간의 흐름에 따른 노변기지국의 통신 성능을 표시할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 노변기지국의 통신 성능 시험결과를 요청하는 사용자 입력에 대응하여, 노변기지국의 통신 성능 시험 결과 레포트를 자동으로 생성하여 제공할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 노변기지국의 GNSS 좌표를 이용하여 하기 수학식 1에 의하여 노변기지국의 통신 영역(d)을 측정할 수 있다.
[수학식 1]
R: 지구반지름, ø:위도(rad), λ경도(rad)
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 노변 기지국과의 실시간 거리 측정 데이터를 이용하여 하기 수학식 2에 의하여 노변 기지국의 통신 영역(m)을 측정할 수 있다.
[수학식 2]
r: 지구반지름, ø:위도(rad), λ경도(rad)
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 하기 수학식 3의 슬라이딩 윈도우 방식 또는 하기 수학식 4의 전체평균 방식을 이용하여 노변기지국의 제 1 채널의 패킷 에러율을 계산하고, 하기 수학식 4에 의하여 제 1 채널의 전체 평균 패킷 에러율을 계산할 수 있다.
[수학식 4]
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 제 1 채널 내지 제 n 채널 별 패킷 에러율의 평균값을 합산하여 전체 채널의 평균 패킷 에러율을 계산하고, 노변기지국으로부터 새로운 패킷을 획득할 때마다, 새로운 시퀀스 그룹을 생성하여 노변기지국의 통신 성능을 측정할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 모듈은, 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지에 노변기지국의 식별 정보를 매핑하여 저장하고, 노변기지국의 통신 성능 측정이 종료된 후, 노변기지국과 송수신한 패킷 개수를 비교하여 데이터 누락 여부를 판단할 수 있다.
기지국으로 상향링크동기화를 맞출 수 있는 프리앰블을 전송하고, 기지국으로부터 상기 프리앰블에 대한 AR(Acess Response)메시지를 수신하고, AR 메시지에서 수신한 상향링크의 자원할당 크기에 따라 MAC PDU(Packet Data Unit)를 재생성할 수 있다.
일 개시에 의하여 AR 메시지가, 프리앰블에 대한 응답인 경우, AR 메시지 스케쥴링 정보에 사용된 RA-RNTI는 하기 수학식 5에 의하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 통신 인프라의 기능 및 성능을 쉽고 정확하게 측정할 수 있어서 인프라의 관리, 유지 보수 및 서비스 수준 유지 측면에서 큰 이득이 있다.
또한, 다중통신방식 측정방식을 이용하여 통신 인프라를 모니터링하는 특징에 의하여 기존 Wave 방식 및 새로운 LTE-V2X 통신 방식을 모두 지원하여 동시에 성능 측정이 가능해진다. 이동 통신망을 이용하여 측정 결과를 자동적으로 최상위 센터에 전송할 수 있으므로 서비스 연계과정이 간소해진다.
기존 모듈과 달리 통신 인프라 모니터링 측정 구간 내에서 다수의 모니터링 대상인 노변기지국이 존재할 경우, 기지국 별 특성과 통신 영역을 자동적으로 식별하여 기존의 수동적 기입 과정을 생략할 수 있으며, 관리자의 지속적인 관찰이 필요하지 않아 경제적이다.
또한, 자율 주행 인프라 조성 시 가장 중요한 통신 성능을 지속적으로 확인하고 관리함으로써, 자율주행 산업의 서비스 안정성 유지에 기여할 수 있다.
도 1은 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링하는 기술적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 개시에 의한 통합 송수신부와 외부 장치와의 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 개시에 의한 WAVE 통신 모듈 및 LTE-V2X 통신 모듈의 상세 구성도이다.
도 6은 일 개시에 의한 WAVE/LTE-V2X 송수신 제어부와 GUI 제어부의 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 개시에 의하여 V2X 메시지를 모니터링하는 화면을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 개시에 의한 실시간으로 수신 패킷 에러율을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
도 9는 일 개시에 의한 실시간으로 송신 패킷 에러율을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
도 10은 일 개시에 의하여 실시간 통신 영역을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
도 11은 일 개시에 의한 지연시간 및 최대 전송 용량을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
도 12는 일 개시에 의한 RSSI를 측정하는 특징 및 GNSS음영 구간을 확인하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
도 13은 일 개시에 의한 돌발 검지 정보 및 신호 정보 데이터의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 개시에 의한 측정 결과에 대한 원시데이터를 설명하는 도면이다.
도 15는 일 개시에 의한 TX DEV 거리데이터 및 송수신 데이터를 나타낸다.
도 16은 일 개시에 의한 리뷰 데이터를 생성하고 저장하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 개시에 의한 리뷰 리포트를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 18은 일 개시에 의한 채널 패킷 에러율(PER)을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 19는 일 개시에 의한 채널 카드를 설정하는 특징을 설명하는 도면이다.
도 20은 일 개시에 의한 통신 중첩 지역 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 개시에 의한 서버 연결 상태 확인 및 데이터를 저장하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 22는 일 개시에 의한 데이터 누락 점검 기능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, NR(New Radio) 시스템 및 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(LTE-Advanced) 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 개시의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템(예를 들어, WiBro(Wireless Broadband), GSM(Global System for Mobile Communication)과 같은 셀룰러(cellular) 통신 시스템 또는 WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication)와 같은 근거리 통신 시스템)뿐만 아니라 면허 대역 및 비면허 대역을 사용하는 여타의 통신 시스템에도 본 개시의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 개시의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
또한, 후술되는 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 엔트리(entry)를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시적으로 사용하는 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
V2X (vehicle-to-everything)은 차량에 설치된 단말과 임의의 장치 간의 통신을 의미한다. V2X에서 X에 해당하는 임의의 장치가 차량(vehicle), 보행자(pedestrian), 인프라스트럭쳐(infrastructure)인 경우에 차례로 V2V, V2P, V2I 등으로 나타낼 수 있다. V2X 단말이란 V2X 통신을 지원하는 단말일 수 있다.
이하에서, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링하는 장치(10)는 통신 인프라 모니터링 장치(10)로 축약하여 설명하도록 한다.
도 1은 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링하는 기술적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 V2X 노변기지국의 통신 성능을 지속적으로 측정하고 추적 관리함으로써 안정적이며 원활한 V2X 통신을 보장하는 기능을 제공할 수 있다.
노변기지국(RSU)은 움직이고 있는 차량의 온보드유닛(OBE)와 통신 및 데이터 교환을 목적으로 도로전송 네트워크의 고정된 위치에 있는 장치로 차세대 지능형교통체계(C-ITS) 시스템 구성 요소 중 하나다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국과 통신하여 통신 성능을 측정한 후, 그 결과의 연산이 완료됨과 동시에 국내에서 사용하는 V2X 메시지 규격에 맞추어 데이터를 생성하여 통제 서버(600)로 즉시 전송한다. 이에 의해, 통제 서버(600)에서는 노변기지국의 통신 상태에 대한 모니터링 결과를 즉시 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국의 좌표, PER, RSSI, 통신거리, 이동속도 뿐 아니라, 노변기지국에 연결된 위성의 수, 신호의 세기, 노변기지국이 송신하는 메시지의 종류, 동작 상태, 수평 정밀 정확도, 주행경로 내 음영구간 등의 항목이 측정가능하다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 WAVE 통신방식 및 LTE V2X 통신방식을 모두 지원하며, 동시에 통신 성능의 측정이 가능하다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 자체적으로 통신 방식 별 데이터 필터링을 통해, 표준규격에 맞추어 운영하는 노변기지국의 통신방식에 관계없이 전체적인 통신 성능 측정이 가능하다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국을 모니터링하는 도중 이상여부가 발견된 경우, 정해진 아키텍처 및 프로세스에 따라서 노변기지국의 시스템 초기화를 명령하거나, 통제서버(600)에 이상 내용 및 고유 번호에 관한 정보를 전송하여 빠른 유지 보수를 가능하게 할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 각각의 노변기지국 별로 통신 성능 측정 결과를 구분하여 관리함으로써, 상세한 통신 성능 분석이 가능해진다. 특히, 정밀도로지도의 정보를 활용하여 개별적인 노변기지국의 성능을 관리할 수 있다.
도 2는 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 개시에 의한 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치의 상세 구성을 설명하는 도면이다.
일 개시에 의하여, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신 중 적어도 하나를 이용하여 노변기지국과의 통신을 설정하는 통신 모듈(100), 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지를 분석하여 노변기지국의 PER, RSSI, 통신거리, 이동속도, 연결된 위성의 수, 신호세기, 송수신 메시지 종류, 동작상태, 수평정밀정확도, 주행경로 내 음영구간 등의 통신 성능을 측정하는 통신 성능 측정부(200) 및 통신 성능 측정부(200)에서 측정된 노변기지국의 통신 성능을 GUI를 이용하여 표시하는 디스플레이부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 성능 측정부가 특정 동작을 수행할 수 있도록 하는 명령들(instructions)을 저장하는 적어도 하나의 메모리(400)를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신 방식을 모두 지원하며, 복수개의 노변기지국과 각각 다른 방식으로 동시에 통신할 수 있다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국의 통신 상태, 거리, 통신 인프라 모니터링 장치(10)의 통신 상태, 이동통신망의 상태, V2X 통신의 상태 등을 포함하는 통신 환경에 기초하여 노변기지국과의 통신 방식을 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 디스플레이부를 통하여 노변기지국의 통신 성능 및 통신 상태를 확인할 수 있으며, 보다 구체적으로 각각의 노변기지국의 ID를 이용하여 개별 통신 상태에 대한 정보를 확인할 수 있다.
일 개시에 의하여, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국의 통신 상태에 따라 WAVE 통신 및 LTE-V2X 중 어느 하나를 이용하여 통신하거나, 두 가지 통신방식을 모두 사용하여 통신할 수 있다.
통신 모듈(100)은 GNSS 및 TSK수신부(101), WAVE 통신모듈#1(102), WAVE 통신모듈#2(103), LTE-V2X 통신모듈#1(104), LTE-V2X 통신모듈#2(105)를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 모듈(100)은, 노변기지국의 소프트웨어적 에러가 발생하는 경우, 에러를 수정하기 위한 수정메시지를 생성하여 노변기지국으로 전송할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 성능 측정부(200)는, 노변기지국의 통신 성능에 대한 결과값을 자동으로 V2X 메시지 규격에 맞추어 생성하는 메시지 생성부(201), V2X 메시지를 센터 서버로 전송하는 통합 송수신부(202), 통신모듈(100)로부터 송수신한 메시지를 제어하는 WAVE/LTE-V2X 송수신 제어부(203) 및 디스플레이부의 GUI를 생성하고 수정할 수 있는 GUI 제어부(204)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(300)는 GUI 제어부(204)에 의해 생성된 GUI를 통해 사용자 인터페이스를 제공하며, 사용자는 사용자 인터페이스의 조작을 통해 통신 인프라 모니터링 장치(10)를 제어할 수 있다.
도 4는 일 개시에 의한 통합 송수신부와 외부 장치와의 통신을 설명하기 위한 도면이다.
통합 송수신부(202)는 다매체 통신 융합 송수신을 수행하며, 타기관 통합 진단 장치와 연결되거나 자율주행차량의 시스템과 L2 스위치(211) 또는 WIFI/BT 모듈(212)을 통해 연결될 수 있다. 또한, 긴급 복구 운영 관제센터와 같은 통제 서버(600)와 LTE 라우터(213)를 통해 연결될 수 있다.
다매체 통신 융합 송수신 모듈을 포함하는 통합 송수신부(202)에서는 내부의 장비들이 L2 스위치를 통해 연결되어 있고, 운영/관제센터 등의 외부망으로 데이터를 전송하거나 데이터를 수신할 때, LTE 라우터를 통해서 송수신을 진행한다. 통합 송수신부(202)는 유무선 인터페이스를 통해 (유선 랜, LTE(5G), BT/WIFI) 등을 통해 데이터를 송수신 하고 연계된 다수의 장비와 같은 프로토콜 기반으로 동작한다. 장비 내부적으로 L2 스위치에 모두 연결되어 있어서 각각의 장비로 데이터 전달하고, 최종적으로 유선 또는 무선으로 데이터가 전달된다.
통합 송수신부(202)의 GUI 제어부에서는 외부 운영/관제센터의 접속정보와 접속상태 등을 모니터링 할 수 있고, 운영/관제센터에서 제공하는 정보(LDM 등) 수신이 가능하다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 통합진단/추론 시스템, 운영/관제센터 등과 통신을 하기 위해 JSON, KAFKA, ISO15784 등의 규격을 모두 지원한다. 해당 파서/생성기, 인코더/디코더 등을 모두 가지고 있어 해당 장비들과 호환된다.
RSU의 송신데이터를 검증하기 위한 J2735 메시지 등도 운영/관제센터로부터 수신하여 패킷 정확도를 측정할 때 사용한다. ITS 센터 - ITS 현장장비 간 표준인 기본교통정보교환 기술기준 II (국토교통부 고시 제2021-1060호)와 호환되는 프로토콜 사용이 가능하다.
사용자는 사용자 인터페이스를 포함한 GUI를 통해 통신 파라미터를 설정하거나, LTE 라우터의 WEB UI를 이용하여 파라미터의 변경을 할 수 있다.
또한 통합 송수신부(202)는 시험 차량(500) 내부의 타 장비와의 데이터 송수신을 위한 인터페이스가 구성된다. LAN을 통한 내부 유선네트워크 및 WIFI/BT를 통한 무선통신 기능을 지원한다.
도 5는 일 개시에 의한 WAVE 통신 모듈 및 LTE-V2X 통신 모듈의 상세 구성도이다.
일 개시에 의하여 WAVE 통신 모듈은, 802.11p, IEEE 1609.3, IEEE 1609.2, IEEE 1609.4, 표준을 기반으로 구성되며, SAE J2735 메시지를 사용하여 노변기지국과 통신하며, 노변기지국으로부터 수신한 SAE J2735 메시지를 분석하여 내부 패킷을 생성할 수 있다. Service application에서는 메시지를 송수신하고, 분석하여 내부 패킷을 생성하여 GUI 제어부로 전달한다.
LTE-V2X 통신모듈은 3GPP 36.52x, IEEE 1609.3, IEEE 1609.2, SAE J3161/1으로 표준을 기반으로 구성되며, SAE J2735 메시지를 사용하여 노변기지국과 통신하며, 노변기지국으로부터 수신한 SAE J2735 메시지, SAE J3161/1을 분석하여 내부 패킷을 생성할 수 있다. Service application에서는 메시지를 송수신하고, 분석하여 내부 패킷을 생성하여 GUI 제어부로 전달한다.
일 개시에 의하여 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 TX DEV(인프라인 경우 RSU)의 ID, 수신 패킷 갯수, 수신 간격시간, 수신 전계강도 (RSSI) 등의 파라미터들을 실시간으로 모니터링 가능하다.
또한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 라이브차트 UI를 통해 데이터 수신의 상태를 그래프로 나타낼 수 있다. 또한, 해당 기능은 측정 장비가 해당 기지국의 영역에 진입했을 때부터 통신영역을 빠져나갈 때까지 계속 측정되며, 해당 기지국이 어떤 서비스를 하고 있고, 현재 상태가 어떤 지 파악하는 데 중요한 기능이다. 단, 임의로 TX DEV의 통신영역을 설정한 경우는 해당 통신영역 내에서만 측정이 이루어진다.
도 6은 일 개시에 의한 WAVE/LTE-V2X 송수신 제어부와 GUI 제어부의 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.
WAVE/LTE-V2X 송수신 제어부(203)은 2개의 WAVE 통신모듈 및 2개의 LTE-V2X 통신모듈로 구성되며, 각각의 통신 모듈은 하드웨어 위에 기본 스택이 올라가며, 그 상위에 ASN 인코더/디코터를 포함한다. 또한, 그 상위에는 GNSS / RTK 처리로직, 패킷 생성부 및 패킷 송수신부를 포함한다.
GUI 제어부(204)는 데이터베이스 저장소의 상위에 DB 처리부, GUI 표출부, 연산처리부를 포함하며, 그 상위에 소켓 처리부 및 파라미터 설정부를 포함한다.
도 7은 일 개시에 의하여 V2X 메시지를 모니터링하는 화면을 나타내는 도면이다.
일 개시에 의한 통신 모듈은, 노변기지국의 영역에 진입한 시점부터 노변기지국의 영역을 벗어나는 시점까지 MAP, SPaT, RTCM, TIM, RSA 및 BSM 메시지를 포함하는 J2735 메시지를 획득할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, J2735에 포함된 메시지의 ID에 따라 분류하고, 분류된 메시지에 포함된 수신 패킷 개수, 수신 간격시간 및 수신 전계강도의 파라미터들을 모니터링하고, 파라미터들 각각에 대한 그래프를 생성하여 화면상에 표시할 수 있다.
도 8은 일 개시에 의한 실시간으로 수신 패킷 에러율을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
일 개시에 의하여 통신 모듈은, 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치정보를 획득하고, 수신시간 및 위치정보로부터 수신 PER 패킷을 생성할 수 있다. 일 개시에 의한 통신 성능 측정부는, 수신한 PER 패킷을 이용하여 PER 및 수신거리를 계산하고, 라이브 차트를 생성하여 표시하고, PER, 수신거리 및 라이브 차트를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국으로부터 V2X 메시지를 수신하고, 수신한 V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치 정보를 획득할 수 있다. 이를 이용하여 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 수신 PER 패킷을 생성하고, Live chart, Monitoring Information, TR information를 포함하는 GUI로 생성하여 도 8과 같이 디스플레이부에 표시하고, DB에 저장한다. 이때, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국의 정보에 기초하여 각각의 폴더를 생성하여 DB 파일을 생성하여 데이터를 관리할 수 있다.
실시간 수신 패킷 에러율 측정화면에 포함된 그래프는 수신 PER에 대한 측정화면을 나타낸다. 라이브 차트의 가로는 시간이고, 세로는 결과값을 의미한다. 빨간색 그래프는 기지국과의 거리를 나타내며, 녹색 그래프는 PER 값을 나타낸다. 즉, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국을 중심으로 통신 영역 내에서 PER의 변화가 어땠는지 여부를 그래프로 생성하여 제공할 수 있다.
도 9는 일 개시에 의한 실시간으로 송신 패킷 에러율을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국으로 현재 시간을 포함하는 V2X 메시지를 송신할 수 있다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 V2X 메시지를 수신한 기지국으로부터 재전송된 V2X 메시지를 수신하여 수신 시간 및 위치 정보를 획득할 수 있다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 송신시간, 수신시간 및 위치 정보를 이용하여 송신 패킷 에러율에 대한 그래프를 생성할 수 있다.
도 10은 일 개시에 의하여 실시간 통신 영역을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 실시간으로 기지국과의 통신 영역을 측정할 수 있다. 도 10의 그래프에서 붉은색 그래프는 기지국으로부터의 통신 영역을 나타낸다. 예를 들어, 그래프에서 기지국 전 520m 지점부터 기지국 위치를 지나 1.2km 지점까지 통신이 가능함을 보여준다. 특히, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 수신 패킷 간격에 대한 그래프를 같이 표시하여 기지국의 통신영역을 용이하게 파악할 수 있게 하였다.
도 11은 일 개시에 의한 지연시간 및 최대 전송 용량을 측정하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 실시간 지연시간 및 최대 전송 용량 측정 기능을 제공할 있다. 실시간 지연 시간 및 최대 전송 용량 측정 절차는, 현재 시간을 포함한 송신 패킷을 생성하여 기지국으로 전송하며, 이 패킷을 수신한 기지국으로부터 재전송된 해당 패킷을 수신하여 수신된 패킷 시간과 송신한 시간을 이용하여 측정한다.
보다 구체적으로, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 현재 시간을 포함한 V2X 메시지(송신 패킷)를 생성하여 노변기지국으로 전송하고, V2X 메시지를 수신한 노변기지국으로부터 반송된 V2X 메시지를 수신하고, V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치 정보를 획득하고, 수신시간 및 위치 정보로부터 Latency/Throughput 패킷을 생성하여 통신 성능 측정부로 전달하고, 통신 성능 측정부는, Latency/Throughput 패킷으로부터, Latency/Throughput 수신 거리를 계산하고, 계산값을 이용하여 그래프를 생성하고, 디스플레이를 이용하여 그래프를 표시할 수 있다. 또한, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 상기 계산값 및 그래프를 DB에 저장하여 관리할 수 있다.
도 12는 일 개시에 의한 RSSI를 측정하는 특징 및 GNSS음영 구간을 확인하는 기술적 특징을 설명하는 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 수신 신호 감도(RSSI)를 측정할 수 있으며, 도면 상 붉은색 그래프는 거리를 나타내며, 파란색 그래프를 수신신호 감도를 나타낸다. 사용자는 GUI를 통해 거리에 따른 수신 신호 감도를 쉽게 파악할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 상용 RTK 장비를 활용하여 GPS 정보를 수집하고, GPS 정보에 포함된 정보에서 GNSS의 수신 상태를 확인할 수 있다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변 기지국과 통신이 가능한 영역 내에서 GPS 모듈을 이용하여 통신 인프라 모니터링 장치(10)의 위치 정보를 수집할 수 있다. 이에 따라 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변 기지국의 통신 영역 내에서의 통신 인프라 모니터링 장치의 연결 위성 수, 수평 위치 정밀도 저하율, GNSS 추정 정확도 등의 값을 표출하거나 저장할 수 있다. 또한 지도에 해당 내용을 표시할 수 있고, 지도 표시 범위와 색은 별도 설정 가능하다.통신 인프라 모니터링 장치(10)는 상기 언급된 기능으로 저장된 GNSS 상태를 활용하여 모니터링 결과 분석 및 비교에 사용할 수 있다. 또한, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 UDP를 통하여 외부 GNSS 데이터를 수신하여 장비의 위치 정보로서 사용할 수 있으며 해당 포트는 GUI 설정 메뉴에서 변경할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 모듈은, 노변기지국과의 통신이 가능한 시점부터 통신이 종료되는 시점까지 노변기지국의 수신 신호 감도(RSSI)를 측정하고, 통신 성능 측정부는, 노변기지국과의 거리에 따른 수신 신호 감도의 결과값을 그래프로 생성하여 디스플레이부를 이용하여 표시하는 것 일 수 있다.
일 개시에 의하여 GPS 정보를 수집하는 GPS 모듈을 더 포함하며, 통신 성능 측정부는, 상기 노변기지국의 통신 범위내에서 GPS 모듈로부터 현재 위치에서의 위성으로부터의 GNSS 수신 정보를 획득하고, 상기 GNSS의 수신 정보에 포함된 연결 위성 수, 수평 위치 정밀도 저하율, GNSS 추정 정확도 값을 추출하여 디스플레이부를 이용하여 표시할 수 있다.
도 13은 일 개시에 의한 돌발 검지 정보 및 신호 정보 데이터의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 13(가)와 같이 일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 돌발 검지기로부터 돌발 검지 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 돌발 검지 정보를 획득하고, 돌발 검지 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 돌발 검지 정보를 획득하고, 통신 성능 측정부는, 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 각각 포함된 msgCnt 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 1 통신 성공률을 계산하고, 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 포함된 TimeStamp 정보를 이용하여 제 1 통신 성공률을 보정하는 것 일 수 있다.
돌발 검지 정보는 두 가지 경로로 수신될 수 있다. RSU를 통해 통신 인프라 모니터링 모듈의 V2X 모뎀 (LTE-V2X, WAVE) 등으로 수신될 수 있고, 센터 서버를 통해 직접 수신될 수 있다. 돌발 검지 정보는 RSA의 형태로 전송되는 경우와 돌발검지기로부터 별도의 프로토콜로 전달되는 경우가 있으나, RSA의 형태로 구성될 때에만 데이터 비교가 가능하다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 설정 메뉴로부터 이미 입력된 TX DEV의 좌표 및 거리정보를 통해 해당 거리만큼만 특정할 수 있고, 최종적으로 RSU를 통해 수신된 데이터와 센터를 통해 수신된 데이터의 최종 평균 성공률을 계산할 수 있다. 또한 데이터가 누락된 지점을 지도에 표출하여 V2X 통신 또는 상용망 으로부터의 통신 상태를 확인할 수 있다.
RSA/항목 센터수신 RSU수신 매칭
msgCnt 120 120 성공
119 실패
118 118 성공
117 117 성공
116 116 성공
115 115 성공
114 성공
113 113 실패
돌발정보 (RSA)메세지를 매칭한다고 했을 때 위의 표가 간략한 예시가 될 수 있다. 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 SAE J2735 RSA 데이터에서 정의하고 있는 msgCnt를 통해서 센터에서 수신된 데이터와 RSU를 통해 수신한 데이터를 비교할 수 있다. 위의 표를 보면 센터 수신 데이터는 모두 존재하나, RSU를 통해 수신된 데이터가 빠진 경우, 해당 매칭은 실패가 된다. msgCnt의 경우 (0~127)로 정의가 되어 범위가 제한적이라 매칭에 어려움이 있을 경우, timeStamp 등을 같이 비교하여 데이터의 매칭을 세분화할 수 있다.
도 13(나)와 같이 일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 신호제어기로부터 신호 정보(J2735 SPAT)를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 신호 정보를 획득하고, 신호 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 신호 정보를 획득하고, 통신 성능 측정부는, 제 1 신호 정보 및 제 2 신호 정보에 각각 포함된 TimeStamp 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 2 통신 성공률을 계산할 수 있다.
신호정보는 두 가지 경로로 데이터가 수신될 수 있다. RSU를 통해 통신 인프라 모니터링 모듈의 V2X 모뎀 (LTE-V2X, WAVE) 등으로 수신될 수 있고, 센터 서버를 통해 직접 수신될 수 있다.
신호정보는 SPaT의 형태로 전송되는 경우와 신호제어기로부터 별도의 프로토콜로 전달될 수 있는데, SPaT의 형태로 구성될 때는 데이터 비교에 문제가 없으나 신호정보의 개별프로토콜로 구성된 경우, 프로토콜 호환이 되지 않으면 인프라 모니터링 모듈에서 신호 데이터의 비교가 불가능하다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 설정 메뉴로부터 이미 입력된 TX DEV의 좌표 및 거리정보를 통해 해당 거리만큼만 특정할 수 있으며 최종적으로 RSU를 통해 수신된 데이터와 센터를 통해 수신된 데이터의 최종 평균 성공률을 계산한다. 또한 데이터가 누락된 지점을 지도에 표출하여 V2X 통신 또는 상용망으로부터의 통신 상태를 확인할 수 있다.
SPaT/목 센터수신 RSU수신 매칭
timeStamp 63886 63886 성공
63986 실패
64086 64086 성공
64186 실패
64286 64286 성공
64386 64386 성공
64486 64486 성공
64586 64586 성공
신호정보 (SPaT)메세지를 매칭한다고 했을 때 위의 표가 간략한 예시가 될 수 있다. SAE J2735 SPaT 데이터에서 정의하고 있는 intersection -> item -> timeStamp를 통해서 센터에서 수신된 데이터와 RSU를 통해 수신한 데이터를 비교할 수 있다. 위의 표를 보면 센터 수신 데이터는 모두 존재하나, RSU를 통해 수신된 데이터가 빠진 경우를 볼 수 있다. 이럴 때 해당 매칭은 실패가 된다.도 14는 일 개시에 의한 측정 결과에 대한 원시데이터를 설명하는 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 통신 인프라 모니터링 모듈의 데이터 측정 결과에 대한 원시데이터를 SQL DB 파일 형태로 저장한다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 V2X 패킷 에러율, 지연시간, 최대 전송 용량, J2735 메시지 수신 결과, J2735 메시지 비교정확도 정확도 등의 결과값 및 계산에 사용되는 파라미터를 모두 저장하며, 리뷰 기능 및 레포팅 기능을 통해 계산된 값을 읽어서 과거 테스트 상황을 재연하거나, 결과 리포트로 출력할 수 있다.
도 15는 일 개시에 의한 TX DEV 거리데이터 및 송수신 데이터를 나타낸다.
도 15는 원시데이터 내부의 내용이다. 해당 RAW는 데이터가 수신될 때마다 기록되며 TX DEV까지의 거리는 CalDist 로 저장된다.
송수신 데이터가 DB에 쌓여있는 도면을 살펴보면, RecNO에 따라서 순차적으로 수신된 데이터 패킷이 저장됨을 확인할 수 있다.
도 16은 일 개시에 의한 리뷰 데이터를 생성하고 저장하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 실시간으로 통신 성능에 대한 데이터를 측정하고, 실시간으로 DB에 저장하고 로딩하여 상황을 재연할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)에서 데이터 리뷰를 진행할 때 선택하는 화면의 예시를 살펴보면, 여기에서는 Receive / Send DB를 불러올 수 있고 해당 DB를 선택하면 저장된 테스트케이스, 기지국 정보 등이 표출된다.
도면과 같이 리뷰 데이터가 열리면 화면이 표출되고, Live chart의 시간 축을 마우스로 드래그하며 전체 시험영역을 확인할 수 있다. 또한 플레이 버튼을 누르면 저장된 DB 데이터를 읽어와서 지도 및 각종 차트를 표시한다.
도 17은 일 개시에 의한 리뷰 리포트를 예시적으로 나타내는 도면이다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 디스플레이부를 이용하여 사용자에 의하여 선택된 노변기지국의 통신 측정 수치 및 라이브 차트 그래프를 디스플레이부를 이용하여 표시하고, 라이브 차트 그래프의 시간 축을 이동하는 사용자 입력에 대응하여, 시간의 흐름에 따른 노변기지국의 통신 성능을 표시할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국의 통신 성능 시험결과를 요청하는 사용자 입력에 대응하여, 노변기지국의 통신 성능 시험 결과 레포트를 자동으로 생성하여 제공할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 결과 리포트 출력을 제공할 수 있다. 사용자에 의하여 결과 리포트를 출력 버튼이 선택되면 Report 할 DB를 선택할 수 있고 해당 DB의 지도 데이터가 표출된다. 또한 해당 Report의 순번 / 장비ID / 설치 지점 주소 / 도로명 등을 수동으로 입력하여 결과 파일에 적용한다. Generate 버튼을 누르면 리포트 파일이 생성된다.
사용자가 생성 버튼을 누르면 csv 형식의 파일이 생성되며, 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 RSU 장비의 정보(ID, 좌표), 일시 및 측정 시 진행했던 측정정보, 측정정보에 따른 시험 결과표, 지도 결과, 시험 결과 그래프, J2735 메시지 수신 결과, J2735 메시지 비교정확도 등이 저장되어 리포트가 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국 좌표를 기준으로 통신 가능한 인프라 통신영역을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국 좌표를 기준으로 진입 시 수신 최대거리, 진출 시 수신 최대거리를 측정하고, GNSS 좌표를 통한 계산식으로 두 거리를 계산한다. 또한, 실시간으로 기지국까지의 거리를 모니터링하고 거리 계산은 아래 수학식 1 및 수학식 2 중 어느 하나를 이용하여 계산한다. 계산식은 사용자 또는 자동설정을 통해 선택할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국의 GNSS 좌표를 이용하여 하기 수학식 1에 의하여 노변기지국의 통신 영역(d)을 측정할 수 있다.
R: 지구반지름, ø:위도(rad), λ경도(rad)
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변 기지국과의 실시간 거리 측정 데이터를 이용하여 하기 수학식 2에 의하여 노변 기지국의 통신 영역(m)을 측정할 수 있다.
r: 지구반지름, ø:위도(rad), λ경도(rad)
도 18은 일 개시에 의한 채널 패킷 에러율(PER)을 계산하는 방법을 설명하는 도면이다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 슬라이딩 윈도우 방식 또는 전체 평균 방식 중 어느 하나를 이용하여 패킷 에러율을 계산할 수 있다. 어느 방식을 선택할지는 GUI 설정 화면에서 선택할 수 있다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 하기 수학식 3의 슬라이딩 윈도우 방식 또는 하기 수학식 4의 전체평균 방식을 이용하여 노변기지국의 제 1 채널의 패킷 에러율을 계산하고, 하기 수학식 4에 의하여 제 1 채널의 전체 평균 패킷 에러율을 계산할 수 있다.
상기 수학식 3에서 패킷 에러율을 계산하는 식은 아래 슬라이딩 윈도우 계산 방식에 따른 것이다.
여기서, 송수신 패킷 개수는 대상 장비로부터 시험 구간 내에서 수신받은 마지막 메시지의 메시지 순번과 처음 메시지의 순번의 차이이다.
일 개시에 의한 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 제 1 채널 내지 제 n 채널 별 패킷 에러율의 평균값을 합산하여 전체 채널의 평균 패킷 에러율을 계산하고, 노변기지국으로부터 새로운 패킷을 획득할 때마다, 새로운 시퀀스 그룹을 생성하여 노변기지국의 통신 성능을 측정할 수 있다.
도 18에서와 같이, 장비의 전체 패킷 에러율은 각 통신 모듈의 평균을 사용하여 계산할 수 있다.
일 개시에 의하여 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지에 노변기지국의 식별 정보를 매핑하여 저장하고, 노변기지국의 통신 성능 측정이 종료된 후, 노변기지국과 송수신한 패킷 개수를 비교하여 데이터 누락 여부를 판단할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)의 통신 모듈은 WAVE 통신 모듈과 LTE-V2X 통신 모듈이 동시에 운용될 수 있고, 사용자는 GUI를 통해 어떤 모듈인지 구분할 수 있다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)에서의 위도/경도 데이터는 RTK를 사용하며, 소수점 7자리까지 지원한다.
도 19는 일 개시에 의한 채널 카드를 설정하는 특징을 설명하는 도면이다.
임시 단말 식별자 정보는 만약 프리앰블을 전송한 단말이 초기 접속을 하는 경우, 단말이 기지국과의 통신을 위해 기지국에서 할당해준 식별자를 보유하고 있지 않기 때문에, 이를 위해 사용하기 위해 전송되는 값이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국으로 상향링크동기화를 맞출 수 있는 프리앰블을 전송하고, 기지국으로부터 상기 프리앰블에 대한 AR(Acess Response)메시지를 수신하고, AR 메시지에서 수신한 상향링크의 자원할당 크기에 따라 MAC PDU(Packet Data Unit)를 재생성할 수 있다.
일 개시에 의하여 AR 메시지가, 프리앰블에 대한 응답인 경우, AR 메시지 스케쥴링 정보에 사용된 RA-RNTI는 하기 수학식 6에 의하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기지국과의 랜덤엑세스가 성공하지 못한 경우, 기지국으로 상향링크동기화를 맞출 수 있는 프리앰블을 전송하고, AR 메시지는 단말이 프리앰블을 보낸 후부터 소정의 시간 이후부터 시작하여 소정의 기간 내에 전송되어야 하며, 소정의 기간을 'AR 윈도우'라 한다(2d-51)(2d-53). 상기 AR 윈도우는 가장 첫번째 프리앰블을 전송한 이후부터 소정의 시간이 지난 시점부터 AR 윈도우를 시작한다. 일부 실시예에 따르면, 소정의 시간은 서브프레임 단위 (2ms) 또는 그보다 작은 값을 가질 수 있다. 물론 상기 예시에 제한되지 않는다. 또한 AR 윈도우의 길이는 기지국이 브로드캐스트 하는 시스템정보 메시지 또는 핸드오버명령 메시지 내에 설정될 수 있다.
한편 AR 메시지가 전송될 때에 기지국은 PDCCH를 통해 해당 AR 메시지를 스케쥴링하며, 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network TempoARy Identifier)를 사용해 스크램블링된다. RA-RNTI는 랜덤 엑세스 프리앰블 메시지를 전송하는데 사용한 PRACH 자원과 매핑되어, 특정 PRACH 자원에 프리앰블을 전송한 단말은, 해당 RA-RNTI를 바탕으로 PDCCH 수신을 시도하여 대응되는 AR 메시지가 있는지 여부를 판단한다. 만약 AR 메시지가, 프리앰블에 대한 응답인 경우, 본 AR 메시지 스케쥴링 정보에 사용된 RA-RNTI는 메시지 전송에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이를 위해 RA-RNTI는 하기의 수식으로 계산될 수 있다.
이때, s_id는 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 OFDM 심볼에 대응되는 인덱스이며, 0≤ s_id < 14(즉, 한 슬롯 내에 최대 OFDM 개수) 값을 갖는다. 또한, t_id는 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 슬롯에 대응되는 인덱스 이며 0 ≤ t_id < 80 (즉, 한 시스템프레임 (20 ms)내의 최대 슬롯 개수) 값을 갖는다. 또한, f_id는 프리앰블이 주파수 상으로 몇번째 PRACH 자원으로 전송되었는지를 나타내며, 이는 0 ≤ f_id < 8 (즉, 동일 시간 내에 주파수 상 최대 PRACH 개수)값을 갖는다. 그리고 ul_carrier_id 는 하나의 셀에 대해 상향링크로 두개의 반송파를 쓰는 경우, 기본상향링크(Normal Uplink, NUL)에서 프리앰블을 전송하였는지(이 경우 0), 부가상향링크 (Supplementary Uplink, SUL)에서 프리앰블을 전송하였는지(이 경우 1)을 구분하기 위한 인자일 수 있다.
V2X(vehicle-to-everything)는 2-스테이지 SCI를 지원한다. SCI 스테이지 1(SCI1)은 물리적 사이드링크 제어 채널(PSCCH) 상에서 수행된다. NR 다운링크 제어 정보(DCI)에 대해 채택된 폴라 코드(polar code)가 PSCCH에 적용된다. 사이드링크 제어 정보(SCI) 스테이지 2(SCI2)는 물리적 사이드링크 공유 채널(PSSCH) 상에서 수행된다. 물리적 사이드링크 다운링크 채널(PDCCH)에 사용되는 폴라 코딩이 SCI 스테이지 2에 적용된다.
제2 스테이지 SCI의 맵핑은 PSSCH 내에서의 주파수-먼저 맵핑을 사용하여 달성될 수 있다. 제2 스테이지 SCI에 대한 리소스 요소들은 PSSCH 데이터 리소스 요소들과 인터레이싱되지 않을 수 있다(PSSCH 데이터 리소스 요소들에서 로컬화되지 않을 수 있다). 제2 스테이지 SCI는 먼저 리소스 블록 입도로 주파수에서 맵핑되고, 이어서 다음 심볼(들)에서 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 맵핑은, 다음 심볼 상에서 이동하기 전에 먼저 하나의 심볼에서, 스케줄링된 PSSCH에 대한 모든 서브채널들 내의 모든 리소스 블록들에 맵핑함으로써 행해질 수 있다.
제2 스테이지 SCI의 변조 차수에 대해, QPSK(Quadrature (Quaternary) Phase Shift Keying)가 사용될 수 있다. PSSCH가 2-계층일 때, 제2 스테이지 SCI의 동일한 변조 심볼이 2개의 계층들에 맵핑될 수 있다: X(0)(i)=d(0)(i), X(1)(i)=d(0)(i).
제2 스테이지 SCI 맵핑의 일부는 코딩된 비트들의 수를 결정하는 것을 포함한다. UL-SCH를 이용한 HARQ-ACK의 코딩된 변조 심볼들의 결정은 기준선을 제공한다. 예를 들어, 제2 SCI에 대한 계층 당 코딩된 변조 심볼들의 수는 수학식 6에 의해 결정될 수 있다.
여기서는 제2 SCI 비트들의 수이고 는 24 비트인 제2 SCI에 대한 순환 중복 검사(CRC) 비트들의 수이고 는 대응하는 제1 SCI에 의해 표시되고, (알파 값)는 리소스 풀(resource pool) 당 사전 구성되거나 구성되는 값이고, 는 AGC 심볼을 제외한 PSSCH에 대한 할당된 심볼들의 수이고, 은 제2 SCI의 송신을 위해 사용될 수 있는 RE들의 수이고, 는 SCI2를 맵핑한 이후 SCI2의 마지막으로 코딩된 심볼을 갖는 RB에 남아있는 RE가 없다는 것을 보장하기 위해 결정되고, 은 PSSCH 송신의 SL-SCH에 대한 제r 코드 블록 크기이며, 는 PSSCH 송신의 SL-SCH에 대한 코드 블록들의 수이다.
도 20은 일 개시에 의한 통신 중첩 지역 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
통신 중첩 지역에서 통신 인프라 모니터링 장치(10)는 수신된 TX DEV(인프라인 경우 RSU)의 ID를 기반으로 데이터가 저장되며, WAVE TX DEV와 LTE-V2X TX DEV의 ID가 서로 다르기에 동시에 운용할 수 있으며, 전파 환경의 중첩 여부에 관계없이 측정 가능하다.
도 21은 일 개시에 의한 서버 연결 상태 확인 및 데이터를 저장하는 방법을 설명하는 도면이다.
LTE 등의 이동통신망은 기지국 상태에 의해 일시적 통신 단절 현상이 발생하는 경우가 있어서, 측정 시험을 진행하는 동안 시험 서버와의 통신 상태를 주기적으로 저장한다. 저장된 통신 상태는 측정 시험이 종료된 후 저장된 서버와의 통신 상태를 확인하여 시험 결과 분석에 활용한다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 기 설정된 주기 마다 ICMP 지연 시간을 DB에 저장하여 시험 결과 분석에 활용한다.
도 22는 일 개시에 의한 데이터 누락 점검 기능을 설명하기 위한 도면이다.
통신 인프라 모니터링 장치(10)는 통신 모듈에서 수신된 데이터와 DB에 저장된 데이터 사이의 누락을 확인하기 위하여 각 시험이 끝난 후 수신된 패킷의 개수를 비교할 수 있다.
이에 따라, 본원에서는 기지국 별 특성과 통신 영역을 자동적으로 식별하여 자율 주행 인프라 조성에 중요한 통신 성능을 지속적으로 확인하고, 서비스 안정성을 유지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신 중 적어도 하나를 이용하여 노변기지국과의 통신을 설정하는 통신 모듈;
    상기 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지를 분석하여 상기 노변기지국의 통신 성능을 측정하는 통신 성능 측정부;및
    상기 통신 성능 측정부에서 측정된 상기 노변기지국의 통신 성능을 GUI를 이용하여 표시하는 디스플레이부를 포함하고,
    상기 통신 모듈은,
    돌발 검지기로부터 돌발 검지 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 돌발 검지 정보를 획득하고, 상기 돌발 검지 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 돌발 검지 정보를 획득하고, 신호제어기로부터 신호 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 신호 정보를 획득하고, 신호 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 신호 정보를 획득하고,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 각각 포함된 msgCnt 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 1 통신 성공률을 계산하고, 상기 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 포함된 TimeStamp 정보를 이용하여 상기 제 1 통신 성공률을 보정하고, 제 1 신호 정보 및 제 2 신호 정보에 각각 포함된 TimeStamp 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 2 통신 성공률을 계산하고,
    상기 노변기지국의 통신 성능 시험결과를 요청하는 사용자 입력에 대응하여, 상기 노변기지국의 통신 성능 시험 결과 레포트를 자동으로 생성하여 상기 디스플레이부를 통해 제공하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 노변기지국의 통신 성능에 대한 결과값을 V2X 메시지 규격에 맞추어 자동으로 생성하는 메시지 생성부;및
    상기 생성된 V2X 메시지를 실시간 센터 서버로 전송하는 통합 송수신부를 포함하는, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    상기 노변기지국의 소프트웨어적 에러가 발생하는 경우, 상기 에러를 수정하기 위한 수정메시지를 생성하여 상기 노변기지국으로 전송하거나, 상기 노변기지국의 리셋 명령메시지를 전송하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    상기 노변기지국의 영역에 진입한 시점부터 상기 노변기지국의 영역을 벗어나는 시점까지 MAP, SPaT, RTCM, TIM, RSA 및 BSM 메시지를 포함하는 J2735 메시지를 획득하고,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 J2735에 포함된 메시지의 ID에 따라 분류하고, 상기 분류된 메시지에 포함된 수신 패킷 개수, 수신 간격시간 및 수신 전계강도의 파라미터들을 모니터링하고, 상기 파라미터들 각각에 대한 그래프를 생성하여 화면상에 표시하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    상기 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치정보를 획득하고, 상기 수신시간 및 위치정보로부터 수신 PER 패킷을 생성하고,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 수신한 PER 패킷을 이용하여 PER 및 수신거리를 계산하고, 라이브 차트를 생성하여 표시하고, 상기 PER, 수신거리 및 라이브 차트를 데이터베이스에 저장하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 통신 모듈은,
    현재 시간을 포함한 V2X 메시지를 생성하여 상기 노변기지국으로 전송하고, 상기 V2X 메시지를 수신한 노변기지국으로부터 반송된 V2X 메시지를 수신하고, 상기 V2X 메시지로부터 수신시간 및 위치 정보를 획득하고, 상기 수신시간 및 위치 정보로부터 Latency/Throughput 패킷을 생성하여 상기 통신 성능 측정부로 전달하고,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 Latency/Throughput 패킷으로부터, Latency/Throughput 수신 거리를 계산하고, 계산값을 이용하여 그래프를 생성하고, 상기 디스플레이를 이용하여 상기 그래프를 표시하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 디스플레이부를 이용하여 사용자에 의하여 선택된 노변기지국의 통신 측정 수치 및 라이브 차트 그래프를 상기 디스플레이부를 이용하여 표시하고,
    상기 라이브 차트 그래프의 시간 축을 이동하는 사용자 입력에 대응하여, 시간의 흐름에 따른 상기 노변기지국의 통신 성능을 표시하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 성능 측정부는,
    상기 노변기지국의 제 1 채널 내지 제 n 채널 별 패킷 에러율의 평균값을 합산하여 전체 채널의 평균 패킷 에러율을 계산하고,
    상기 노변기지국으로부터 새로운 패킷을 획득할 때마다, 새로운 시퀀스 그룹을 생성하여 상기 노변기지국의 통신 성능을 측정하는 것인, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 장치.
  10. WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신 중 적어도 하나를 이용하여 노변기지국과의 통신을 설정하고, 돌발 검지기로부터 돌발 검지 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 돌발 검지 정보를 획득하고, 상기 돌발 검지 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 돌발 검지 정보를 획득하고, 신호제어기로부터 신호 정보를 수신한 노변기지국으로부터 제 1 신호 정보를 획득하고, 신호 정보를 수신한 센터 서버로부터 제 2 신호 정보를 획득하는 단계;
    상기 노변기지국으로부터 수신한 V2X 메시지를 분석하여 상기 노변기지국의 통신 성능을 측정하고, 상기 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 각각 포함된 msgCnt 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 1 통신 성공률을 계산하고, 상기 제 1 돌발 검지 정보 및 제 2 돌발 검지 정보에 포함된 TimeStamp 정보를 이용하여 상기 제 1 통신 성공률을 보정하고, 제 1 신호 정보 및 제 2 신호 정보에 각각 포함된 TimeStamp 정보가 매칭되는지 여부를 판단하여 제 2 통신 성공률을 계산하는 단계; 및
    상기 측정된 노변기지국의 통신 성능을 GUI를 이용하여 표시하고, 상기 노변기지국의 통신 성능 시험결과를 요청하는 사용자 입력에 대응하여, 상기 노변기지국의 통신 성능 시험 결과 레포트를 자동으로 생성하여 제공하는 단계를 포함하는, 다매체 통신 융합 송수신을 통한 통신 인프라 모니터링 방법.
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