Performance Analysis of D2D-based and Cellular-based V2V Modes for LTE V2X Periodic Messages

Abstract

최근 도로 위에서의 공공 안전성을 높이기 위한 방안으로 차량 간 통신이 각광을 받아 이를 위해 많은 기술들이 활발히 논의되고 있다. 이 중 공공 안정성을 위해 차량이 자신의 차량 정보를 주기적으로 보내는 주기적 메시지 전달 방법에 대해 셀룰라 기반의 차량 통신 방법과 단말 간 직접 통신 신호를 이용한 차량 통신 방법, 두 가지 방법이 존재한다. 특히 단말 간 직접 통신 신호를 이용한 차량 통신 방법은 시뮬레이션 기반의 성능 평가만 주로 이루어져 있고 이에 대한 성능 분석 및 셀룰라 기반의 차량 통신 방법과의 비교 또한 연구되어 있지 않다. 본 연구는 단말 간 직접 통신 신호를 이용한 차량 통신 방법에 대한 성능 분석 및 평가를 수행한다. 또한 셀룰라 기반의 차량 통신 방법에서도 이를 동일하게 진행한 후 두 가지 방법을 비교 분석하여 도로 환경에 따라 어떠한 차량 통신 방법이 차량용 주기적 메시지 전달에 유리한지를 제시한다. 각 성능 평가는 도로 위에서의 차량 밀도에 대하여 이루어지며 시뮬레이션 결과를 통하여 분석의 정확도를 확인한다.

Long-Term Evolution vehicle-to-everything (LTE V2X) communications have been drawing a lot of attentions for public safety in road environments. It requires a vehicle to periodically transmit dynamic information such as position, velocity, path history, etc. On the other hand, there are two modes to deliver periodic messages of vehicles. One is based on LTE device-to-device (LTE D2D) communication, and the other is based on cellular communication. The mode based on LTE D2D is called D2D-based V2V, and the other is called cellular-based V2V. However, the performance of D2D-based V2V mode is usually achieved by executing system level evaluation, and there has been no comparison between two modes qualitatively. In this thesis, we analyze the performance of each mode, and compare two modes with respect to several metrics. We derive the packet reception probability considering the conditions such as resource collision, in-band emission. With derived packet reception probability, we also approximate packet reception ratio for each mode which shows the level of reliability. We validate the accuracy of our analysis with system level simulation results.