A New Congestion Control Algorithm for Vehicle to Vehicle Safety Communications

Vehicular safety service reduces traffic accidents and traffic congestion by informing drivers in advance of threats that may occur while driving using vehicle-to-vehicle (V2V) communications in a wireless environment. For vehicle safety services, every vehicle must broadcasts a Basic Safety Message(BSM) periodically. In congested traffic areas, however, network congestion can easily happen, reduce the message delivery ratio, increase end-to-end delay and destabilize vehicular safety service system. In this paper, to solve the network congestion problem in vehicle safety communications, we approximate the relationship between channel busy ratio and the number of vehicles and use it to estimate the total network congestion. We propose a new context-aware transmit power control algorithm which controls the transmission power based on total network congestion. The performance of the proposed algorithm is evaluated using Qualnet, a network simulator. As a result, the estimation of total network congestion is accurately approximated except in specific scenarios, and the packet error rate in vehicle safety communication is reduced through transmit power control.

차량 안전 통신을 위한 새로운 혼잡 제어 알고리즘 제안

차량 안전 서비스는 무선 환경에서 차량 간 통신(Vehicle-to-Vehicle, V2V)을 통하여 운전 중 발생할 수 있는 위험을 사전에 감지하여 운전자에게 알려줌으로써 교통사고와 교통 체증을 줄이는 서비스이다. 차량 안전 서비스를 위해서 차량은 안전 메시지(Basic Safety Message, BSM)를 주기적으로 브로드캐스트 한다. 하지만, 차량 밀집 지역에서 이는 과도한 네트워크 트래픽의 원인이 되고 안전 메시지의 전송실패 확률과 지연을 급격하게 증가시켜 차량 안전 서비스의 안정성을 떨어뜨린다. 본 논문에서는 차량 안전 서비스를 수행하는 과정에서 발생하는 통신 혼잡 문제를 해결하기 위해 Channel Busy Ratio와 차량 수 간의 관계를 수식적으로 근사하고 이를 이용하여 전체 네트워크 혼잡도를 추정한다. 그리고 이를 기준으로 송신전력을 제어하는 새로운 상황인지 기반 송신전력제어 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 네트워크 시뮬레이터인 Qualnet을 이용하여 성능평가를 하였고 그 결과, 전체 네트워크 혼잡도의 추정이 특정 시나리오에서 정확하게 근사 되었으며 송신전력제어를 통해 차량 안전 통신 간 패킷 에러율이 감소한 것을 확인할 수 있었다.