네트워크 성능과 주차장 할당 만족도를 동시에 고려한 모바일 에지 컴퓨팅 기반의 스마트 주차 시스템

Abstract

본 연구의 목적은 운전자가 높은 만족도를 가질 수 있는 주차장을 할당하면서, 동시에 주차장 할당 과정에서 네트워크 성능이 우수한 주차장 할당 방식을 제안하는 것이다. 이에 대해, 주차장은 차량의 목적지 근처라는 지리적으로 국한된 지역 내에서 선택된다는 특성에서 착안하여, 지역적으로 분포된 Mobile Edge Computing(MEC) 서버들 사이의 협력을 기반으로 하는 구조를 제안한다. 또한 주차장 할당 과정에서 각 주차장이 운전자의 요구사항에 대해 만족하는 정도를 점수로 나타내는 방법을 제안하여 운전자가 가장 만족할 수 있는 주차장을 할당한다. 제안하는 방안의 성능은 세 가지의 기존 방안과 비교하였다. 첫 번째 기존 방안은 Rizvi, Zehra와 Olariu(2021)가 제안한 방안으로, 모든 주차장의 정보를 저장하고 있는 클라우드가 각 차량에 대해 주차장을 할당한다[16]. 두 번째는 Kim 등(2020)이 제안한 방안으로, 차량의 목적지와 가장 가까운 Road Side Unit(RSU)이 담당 구역 내의 주차장 목록 내에서 주차장을 할당한다[15]. 이 방안에서는, 목적지와 가장 가까운 RSU를 찾기 위해 클라우드를 활용하기도 한다. 세 번째는 Tang, Wei, Zhu, Chen과 Rodrigues(2018)가 제안한 방안으로, 차량이 가장 가까운 RSU로부터 주차장들의 정보를 받고 이 중에서 가장 원하는 주차장을 선택하여 주차장 할당을 요청한다[14]. 이 방안에서는 차량에게 주차장 정보를 전달하기 위해, 주기적인 비콘 메시지가 사용된다. 그리고 차량이 선택한 주차장에 빈 공간이 없는 경우, 클라우드가 주차장을 다시 할당한다. 이러한 방안을 제시한 기존 연구들은 각자 추구하는 목표에 따라 서로 다른 주차장 할당 알고리즘을 제시하고 있다. 하지만 주차장 할당 과정에서의 네트워크 성능을 고려한 부분은 없다. 따라서 본 연구에서는 주차장 할당에 대한 운전자의 만족도와 이 과정에서의 네트워크 성능 측면을 모두 고려하고자 한다. 제안하는 방안과 세 가지 기존 방안의 성능 비교에 대한 실험은 네트워크 시뮬레이터인 NS-3를 사용하여 진행하였다. 주차장 할당 만족도 측면에서 비교하기 위해, 모든 방안에 대해 본 연구에서 제안하는 만족도 점수를 적용하였다. 또한 본 연구에서 제안하는 점수 계산 방법이 적절한지 확인하기 위해 각 방안에서 주차장과 목적지 사이의 거리를 기준으로 주차장을 할당한 경우에 대해 실험을 진행하였다. 네트워크 성능 측면에 대해서는 모든 방안에서 본 연구에서 제안하는 주차장 할당 알고리즘을 적용하여, 각 방안에서의 네트워크 트래픽 오버헤드와 지연을 비교하였다. 이 실험을 통해, 전체 차량의 주차장 할당 만족도를 기준으로 각 방안의 순위를 확인했을 때, 제안하는 알고리즘은 주차장과 목적지 사이의 거리만을 고려했을 때와 결과가 동일한 것을 보였다. 또한 기존 연구들과는 다르게 본 연구에서 제안하는 방안은 높은 주차장 할당 만족도를 유지하면서 동시에 전체 네트워크 측면에서 네트워크 트래픽이 적고, 지연이 짧은 것을 보였다.;The purpose of the study is to propose a parking lot allocation scheme based on cooperation between locally distributed Mobile Edge Computing (MEC) servers, focusing on the characteristics that parking lots are selected in areas geographically limited to the vehicle’s destination. With this scheme, the study aims to construct a smart parking system that quickly allocates parking lots that meet driver’s requirements as much as possible. In addition, the study proposes a method of expressing the degree to which each parking lot is satisfied with the driver’s requirements in the parking lot allocation process as a score. The research on the smart parking system related to this study is divided into three system structures, and three representative studies are considered. Using NS-3, a network simulator, this study compared the performance between the proposed scheme and these three existing schemes. First, the degree to which the driver was satisfied with the allocated parking lot in each scheme was compared. To confirm the additional proposed scoring method, the satisfaction level of parking lot allocation was examined based on the distance from the parking lot to the destination was used. Next, in terms of the network, overhead and delay were compared. As a result of these experiments, this study shows that the proposed scheme has small network traffic and short delay while maintaining the allocation of parking lots that many drivers are satisfied with it.