VANET(Vehicle Ad-hoc NETworks)은 지능형 교통 시스템의 핵심 네트워크로 이동 중이거나 정지 중인 차량들 간의 신호 또는 데이터를 송수신하는 무선통신을 통해 네트워크를 형성한다. VANET 의 목표는 차량 간 (V2V) 및 차량 대 네트워크 (V2I) 통신을 통해 정보를 전달하여 교통 흐름을 파악하고 도로 위의 긴급 상황에 대처함으로써 안전하고 효율적인 도로 위의 운전 환경을 만드는 것이며, 최근에는 차량 통신 사용자들에게 비디오 스트리밍, email 등 인터넷을 통한 서비스를 제공하기 위한 기술을 개발 중이다. 이러한 인터넷 서비스를 제공하기 위해서는 차량이 IPv6 통신이 가능해야한다.
IETF IPWAVE 워킹 그룹은 V2V 및 V2I 통신에서의 안전하고 신뢰성있는 연결을 위해 IPv6 기반 솔루션을 개발하고 있다. 그 중 하나로 PMIPv6 기반의 차량 이동성 관리 스킴이 제안되었으며 해당 스킴에서는 차량 링크 모델을 위한 Shared-prefix model 을 제안한다. Shared-prefix model 은 여러 RSU 간에 프리픽스를 공유하는 것이며, 이를 사용할 시 동일한 프리픽스 도메인의 차량은 동일한 프리픽스를 사용하기 때문에 자신이 속해있는 RSU 가 변경되더라도 IPv6 주소를 변경할 필요가 없다.
그러나 IETF 의 차량 이동성 관리 스킴에는 몇 가지 문제가 있다. 첫째, 해당 스킴에서는 표준 IPv6 차량 이웃 검색 프로토콜과 호환되지 않는 차량 이웃 검색 프로토콜이 필요하다. 둘째, PMIPv6 는 네트워크 연결 중에 자신의 아이디와 프로파일을 획득한다고 가정하지만 IEEE WAVE 네트워크에서는 인증 과정이 없기 때문에 IEEE WAVE 네트워크에서는 이러한 정보를 얻을 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 첫번째 스킴인 IEEE WAVE IPv6 네트워크에서의 Shared-prefix model 기반 차량 이동성 관리 스킴을 제안한다. 해당 스킴에서는 VMM-NDP 모듈을 도입하여 하나의 공유 프리픽스 도메인 내에서 RSU 변경으로 인한 경로 변경을 처리할 수 있도록 한다. 또한 차량이 새로운 프리픽스 도메인으로 이동하여 차량의 현재 IPv6 주소가 변경되는 경우, 이전 IPv6 주소를 유지하여 IPv6 주소 변경을 상대 노드에게 숨긴다. 또한, 해당 스킴에서는 차량이 자신이 움직였다는 것을 알기 때문에 자신의 아이디를 취득할 필요가 없게되며 Shared-prefix model 을 사용하므로 프로파일을 얻을 필요가 없어진다.
그러나 첫번째 스킴에서 두 차량이 서로 통신하는 경우, Destination 차량의 주소가 특정 프리픽스를 갖는 모든 패킷이 해당 프리픽스를 관리하는 LBR 를 통해 Destination 차량의 RSU 로 전달되므로 두 차량 간의 데이터 경로가 최적이 아닐 수 있다. 이러한 문제를 Triangular data path problem 이라한다.
이러한 Triangular data path problem 을 해결하기 위해 두번째 스킴에서는 차량 이동성 관리 기법을 위한 Localized Forwarding 스킴을 제안한다. 제안하는 Localized Forwarding 스킴에서는 통신 거리 내에 있는 두 차량의 직접 통신이 가능하게하고 두 차량이 속하는 RSU 들끼리 WAVE 네트워크에서의 차량 트래픽에 대해 직접 통신할 수 있게 함으로써 두 차량 사이의 Triangular data path problem 을 해결한다.
하지만 첫 번째 스킴은 여전히 몇 가지 약점을 지닌다. 첫째, LBR 의 작업량은 공유 프리픽스 도메인의 RSU 가 제공하는 차량에서 생성된 모든 제어 메시지를 처리하기 때문에 계속 증가한다. 둘째, 동일한 프리픽스 도메인에 있는 LBR 과 RSU 는 해당 도메인에 있는 차량의 정보를 각각 저장한다. 이에 따라, 제어 메시지의 개수와 저장되는 차량 정보의 양이 늘어난다. 마지막으로, 데이터 포워딩 방식을 Standard IPv6 forwarding 방식을 사용하므로 LBR 과 RSU 에서의 IPv6 주소 변환이 필요하다.
이러한 약점을 해결하기 위해 마지막 스킴에서는 SDN 기반의 차량 이동성 관리 스킴을 제안한다. 해당 스킴은 첫번째 스킴에 SDN 개념을 적용하여 control plane 과 data plane 을 분리시킨다. 이에 따라, 모든 제어 메시지는 SDN 컨트롤러에서 처리되므로 LBR 의 작업 부하가 줄어들고, RSU 와 LBR 간의 제어 메시지가 불필요해진다. 또한, SDN 컨트롤러는 모든 차량 정보를 저장하므로 LBR 과 RSU 는 더 이상 차량 정보를 저장할 필요가 없어진다. 마지막으로, SDN 네트워크의 스위치는 링크 계층의 주소로 식별되는 SDN Flow rule 을 사용하여 패킷을 전달하기 때문에 LBR 및 RSU 에서 Standard IPv6 forwarding 방식을 사용하기 위한 IPv6 주소 변환이 불필요해진다.