CBF기반 전달차량 결정에서 차량의 이동방향이 성능에 미치는 영향과 신뢰성 있는 메시지 전송 방안

Abstract

VANETs(Vehicular Ad hoc Networks)에서는 운전자의 안전이나 승객의 편의를 위한 메시지 중 특히 위험 상황에 대한 긴급 메시지를 빠르고 신뢰성 있게 전달하기 위해서는 차량들의 속도와 이동 방향과 같은 특성들이 고려되어야 한다. 다음 전달 차량의 결정 주체, 차량의 속도와 이동 방향 등은 메시지 전달 차량간의 위치 관계 변화에 영향을 미치는데 전달 차량간의 위치 관계 변화로 인해 라우팅 루프 문제가 발생할 수 있고, 메시지를 수신하지 못해 불필요한 재전송을 하게 되어 메시지 전파 지연을 발생시킬 수 있다. 따라서 다음 전달 차량의 결정 주체, 차량의 속도와 이동 방향 등을 고려한 전달 차량 선택은 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 먼저 Sender-oriented 방식의 메시지 전송 기법을 이용해 전달 차량을 결정할 경우 발생할 수 있는 라우팅 루프와 메시지를 수신하지 못하는 문제에 대해 기술하고 이를 해결하기 위해 제안된 방안들과 신속한 메시지 전파를 하도록 차량의 이동 방향을 고려하여 다음 전달 차량을 결정하는 방안에 대해 살펴 본다. 반면 Receiver-oriented 방식인 CBF (Contention-based Forwarding)를 이용해 전달 차량을 결정할 경우에는 기존의 Sender-oriented 기법에서의 문제들이 발생할 확률이 거의 없고 차량의 이동 방향에 관계 없이 메시지를 전파하는 경우가 차량의 이동 방향을 고려하는 기존 연구보다 메시지 전파 지연 측면에서 더 좋은 성능을 보임을 살펴보고 이를 시뮬레이션을 통해 확인 하였다. 또한 CBF에서 차량의 이동 방향을 고려하지 않고 전달 차량을 결정하는 경우 신뢰성 있는 메시지 전파를 위해 현재 전달 차량이 다음 전달 차량으로부터 받은 메시지를 ACK(acknowledge)으로 여기는 접근 방식을 활용하여 불필요한 재전송이 발생하지 않도록 하는 방안을 제안함으로써 불필요한 재전송으로 인한 오버헤드를 줄이고 메시지 전파 지연 측면에서의 성능이 향상됨과 마지막으로 신뢰성 있는 CBF로 차량의 이동 방향을 고려하지 않고 다음 전달 차량을 결정하는 경우 신호등이 없는 직선 도로 보다 신호등이 있는 도시 도로에서 메시지 전파 지연 측면에서 더 적합함을 시뮬레이션을 통해 확인 하였다. OPNET 시뮬레이터를 이용해 세 가지 실험을 진행하였고 실험1에서는 전체 차량에게 메시지가 전파 될 때까지의 홉 수와 메시지 전파 시간을 측정하여 차량의 이동 방향을 고려하여 다음 전달 차량을 선택하는 방식과 차량의 이동 방향에 관계 없이 다음 전달 차량을 선택하는 방식을 비교하고, 실험2와 실험3에서는 불필요한 재전송 발생 횟수와 전체 차량에게 메시지가 전파되는 시간을 측정하여 기존의 차량의 이동 방향을 고려하면서 현재 전달 차량이 다음 전달 차량의 메시지를 ACK으로 여기는 방안과 차량의 이동 방향과 관계 없이 다음 전달 차량을 선택하되 기존의 ACK을 활용한 방안, 신뢰성 있는 CBF를 위한 ACK을 활용한 제안 방안을 비교한다. 실험2는 직선 도로 환경에서, 실험3은 도시 도로 환경에서 시뮬레이션을 진행하였다.;In order to convey especially the emergency message among the messages for driver safety or convenience of passengers quickly and reliably, we must take into account characteristics such as vehicle speed and moving direction of vehicle, etc. in VANETs. The subject which decides the forwarding vehicle and vehicle speed, moving direction of vehicle, etc affects in location relationship change. Due to changes in the location relationship between the forwarding vehicle it may occur routing loop problem and propagation delay can cause by unnecessary retransmit because it does not receive the message. Therefore, the selection of forwarding vehicle considering the subject which decides the forwarding vehicle and vehicle speed, moving direction of vehicle is very important. In this paper, first of all, we describe problems about routing loop and does not receive a message in this case which will select the forwarding vehicle to use the message transmission approach of Sender-oriented method. Then we will look at the proposed solutions in order to solve these problems and select of forwarding vehicle considering direction of movement for rapid dissemination of message. Existing problems in the Sender-oriented approach, on the other hand, are almost impossible in this case which will select the forwarding vehicle to use the CBF way to message transmission approach of Receiver-oriented method. And in this case which forward the message regardless of the moving direction of vehicle has shown that it perform in message propagation delay better than the existing research which considers the moving direction of vehicle. In this case which select the forwarding vehicle without considering the moving direction of vehicle in CBF, seems that the performance improvement in message propagation delay by suggesting solution to avoid unnecessary retransmission. Finally, in this case which select the forwarding vehicle without considering the moving direction of vehicle as a reliable CBF, we confirmed by simulation that the straight road with traffic lights are more appropriate in terms of message propagation delay than a straight road with no traffic lights to take advantage of the approach considering received message from next forwarding vehicle as ACK. We performed experiment of three types. In Experiment 1, we measured the number of hops and propagation time of message until propagate the message to the whole of vehicle. Then we have compared the method which decides the next forwarding vehicle considering moving direction of vehicle and did not consider it. In Experiment 2 and Experiment 3, we measured the number of unnecessary retransmission and propagation time of message until propagate the message to the whole of vehicle. We have compared the method of three. Method 1 is that considers the moving direction of the vehicle of existing and thinks the message of next forwarding vehicle as ACK. Method 2 is that decides the next forwarding vehicle without considering the moving direction of the vehicle and utilizing ACK of existing. Method 3 is proposed solution which applies ACK for reliable CBF. The simulation was performed at the straight road conditions with no traffic lights in experiment 2 and at the straight road conditions with traffic light in experiment 3.