자동차와 이동통신기술이 융합된 커넥티드 카 산업이 새로운 블루오션으로 주목받고 있고, 휴대용 전자기기(스마트폰, 태블릿 PC, MP3 플레이어 등)와 자동차를 연결한 각종 인포테인먼트(infotainment) 서비스들도 빠르게 성장하고 있다. 커낵티드 카란 자동차가 주변과 실시간으로 소통하며 운전자에게 안전과 편의를 제공한다는 개념으로 차량 연결성(Connectivity)을 강조하고 자동차에 사물인터넷(IoT)을 채용하여 플랫폼으로 활용, 현재는 실시간 내비게이션, 주차 보조기능, 원격차량제어 및 관리 서비스뿐만 아니라 e-Mail, 멀티미디어 스트리밍, SNS 등 엔터테인먼트 서비스를 지원하고 있다. 지능형 자동차 네트워크는 MANET(Mobile Ad Hoc Network)의 한 종류로 도로 상의 자동차들의 안전한 운행 및 운행 효율성 제고 등을 위해 연구되고 있다. 급변하는 운행 정보 제공을 위해 지능형 자동차 네트워크는 자동차와 자동차간의 통신(V2V, Vehicle to Vehicle), 자동차와 인프라스트럭처 간의 통신(V2I, Vehicle to Infrastructure), V2X(Vehicle to Nomadic) 등으로 구성된다.
WiBro는 2006년 6월 상용화 서비스를 시작으로, 60km/h의 속도에도 3Mbps의 속도를 제공하는 모바일 인터넷 서비스로써 현재 서울 및 수도권 그리고 각 지방 주요도시에서 서비스 중이다. 본 논문에서는 V2I(Vehicle-To-Infrastructure)통신이라 불리는 차량-인프라간 통신에서 무인차량제어통신을 위해 현재 상용화된 무선통신기술에 대해 분석하고 WiBro 기술을 제안한다. V2I 통신환경 구축을 위해 각 WiBro 단말기를 2대의 노트북에 장착하여 차량을 운행하였으며, 각 기지국을 중심으로 커버리지, 전송률, 지연율, 손실률과 주차장 환경에서의 전송률을 테스트 하였다.
최근 자율주행자동차의 개발이 활발하게 진행되면서 더욱 안전하고 쾌적한 주행을 위해 V2V, V2I 등 V2X 서비스를 활용하는 자율주행시스템의 중요성이 높아지고 있다. 환경 센서에 기반한 부분 자율주행자동차는 장착된 센서의 인식 거리를 벗어나는 영역에 대한 예측 및 판단과 센서가 검지하기 힘든 비정형 물체에 대한 대응에 한계가 있다. 따라서 센서 검지 성능의 한계를 개선하고 보다 안전하고 쾌적한 주행을 위한 V2X 서비스 활용은 중요하다. 하지만 V2X의 잘못된 정보 제공으로 인한 자율주행자동차의 사고 위험도 존재할 수 있어 이를 방지하기 위한 기술의 적용 또한 고려되어야 할 것이다. 본 논문에서는 ISO-26262 Part3 프로세스를 활용하고 HARA를 수행하여 V2X 중에서 차량과 인프라의 통신을 활용한 V2I 오작동에 의한 자율주행자동차의 위험원을 도출하고 주요 V2I 사용례의 오작동 시뮬레이션 및 실차 시험을 기반으로 ASIL 등급을 산정하였다.
네트워크(Vehicular Ad-hoc Networks; VANET) 기술은 텔레매틱스/지능형 교통시스템을 구축하여 실시간 정보를 수집 및 공유하여 교통 체증 완화, 교통사고 예방뿐만 아니라, 차량 안에서 인포테인먼트(Infotainment) 서비스를 제공한다. 요구하는 서비스 증가로, 고정된 프레임 안에서 한정된 자원을 사용하는 기존의 기술은 효율적인 차량통신 서비스에 한계가 있다. 따라서 주변 상황에 따라 유연한 동작의 프로토콜 설계와 정보를 효율적으로 인식, 예측, 분배, 공유를 할 수 있도록 적응적인 설계가 필요하다. 본 논문에서는 차량과 RSU(Road Side Units) 기반의 V2I(Vehicle to Infrastructure) 구조와 차량간 통신 V2V(Vehicle to Vehicle) 구조를 상호 결합하여 차량 통신에 할당된 자원을 보다 효율적으로 관리, 사용하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 성능 평가를 통해 제안된 V2I/V2V 협력 스케줄 메시지 전송을 통해 높은 자원 이용률을 달성할 수 있음을 보였고, 제어정보를 넓은 범위로의 신속한 전송을 위한 최적 전송 기회 시간과 2차 릴레이 차량 전송 확률 값을 도출하였다.
최근 운전자의 편의성과 안전성 향상을 위한 커넥티드 카 및 자율주행 차량에 대한 관심과 연구가 집중되고 있다. 이러한 커넥티드 카와 자율주행 차량의 경우 대용량의 멀티미디어 전송 및 센서 데이터 공유 등 다양한 서비스를 위해 높은 전송용량과 신뢰성을 보장할 수 있는 vehicle-to-vehicle (V2V) 통신과 vehicle-to- infrastructure (V2I) 통신에 대한 기본적인 연구와 구현이 필수적이다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서 최근 mmWave 기반의 V2V, V2I에 대한 연구가 큰 주목을 받고 있다. 본고에서는 mmWave 대역 V2V 및 V2I 기술의 필요성과 채널에 관련된 기존 연구를 살펴보고, 이를 기반으로 현재까지 연구된 mmWave 대역 V2V, V2I 관련 연구에 대해 살펴보고자 한다. 또한 기존 연구의 한계점을 확인하고, 향후 연구방향과 주제에 대해 논의하고자 한다.
Wi-Fi 기반의 차량과 기지국간 (vehicle-to-infrastructure, V2I) 통신은 차량과 승객의 안전과 편의 및 교통 효율성을 향상시킬 수 있는 방법으로 관심을 받고 있다. 그러나 노변에 위치한 엑세스 포인터 (access point, AP)는 이동차량에게 비용적인 측면에서 효과적인 인터넷 연결을 지원할 수 있지만, 차량의 빠른 이동과 AP의 제한된 전송거리는 빈번한 핸드오프를 유발한다. 그러한 문제점은 모바일 AP (mobile AP, MAP) 플랫폼을 사용하여 해결할 수 있다. MAP는 노변에 위치한 AP보다 적은 양의 대역폭을 제공하지만, 차량과 함께 이동함에 따라 더 오랜 시간 서비스를 제공할 수 있다. 이 논문은 이동차량이 노변의 고정된 AP 혹은 MAP 중에서 효과적으로 AP를 선택할 수 있는 하나의 새로운 AP 선택 기법을 제안한다. AP 선택기준을 위하여 AP의 접속 가용시간과 제공 가능 대역폭을 함께 고려하고, 그러한 기준을 바탕으로 AP 선택 기법을 제안한다. 실제 버스 트레이스 기반의 시뮬레이션을 통해 제안한 기법이 기존의 방법보다 좋은 성능을 제공하는 것을 보여준다.
자율협력주행 도로시스템은 자율주행차와 V2X 통신으로 연결되어 상호정보를 주고받으며 자율주행차의 안전주행을 지원하는 도로인프라 시스템을 말합니다. 본 연구는 자율협력주행 도로시스템 서비스의 성능평가 방안 제시를 목적으로 하며, 도로인프라에서 자율주행차에 정보를 제공하는 I2V 서비스 중 '작업구간 정보제공 서비스'를 예를 들어, 먼저 서비스에 대한 Use Case 분석과 서비스 성능을 확인하기 위해 필요한 요구사항 및 서비스 범위를 정의하고, 이러한 서비스의 성능평가 수행을 위한 평가시스템을 제안하였다. 또한, 본 연구에서 제안한 평가시스템을 활용하여 '작업구간 정보제공 서비스'의 현장시험을 통해 평가 가능여부를 검증하였다.
본 논문에서는 차량의 흐름을 지체시키는 병목 지점에서 차량의 연료소비 감소를 위한 WAVE 방식 기반 V2V 및 V2I 의 정보 통신 기술을 이용하여 차량의 상대적인 속도를 제어하는 방법을 제안하였다. 연비 효율 비교 분석을 위한 모델을 제시하여 주기적으로 차량의 정차를 요하는 교통 신호등 방식보다 제안하는 방식이 병목 지점에서 연비 효율이 높아짐을 보였다. 또한 이 방식에서 병목지점에 진입하는 차량 간 속도 제어를 위한 감 가속도 유도 알고리즘을 제시하였다.
V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신은 ITS(Intelligent Transportation Systems)와 텔레매틱스 서비스를 제공하기 위한 차량과 노변 기지국간 통신 기술을 말한다. 차량은 Probe data를 기지국을 통하여 수집하며, 기지국은 도로 상태나 교통 정보를 차량에 제공한다. 이러한 V2I 통신 서비스를 제공하기 위해서는 신뢰성 있으며 높은 전송률을 달성할 수 있는 링크 적응 기법이 필요하다. 수신단은 추정한 CSI(Channel State Information)를 송신단으로 피드백하며 송신단은 이 정보를 이용하여 링크 적응을 한다. 그러나 차량 속도에 의한 채널의 빠른 변화와 계층 간 처리 지연 시간으로 인해 추정한 CSI는 outdated되게 된다. 이를 위해, V2I 통신 시스템에서 링크 적응을 위한 채널 보간과 예측 기법이 필요하다. 본 논문에서는 ADPSS(Advanced Discrete Prolate Spheroidal Sequence) 채널 보간과 예측 기법을 제안한다. 제안한 기법은 정규 직교 기저를 만들고 상관 행렬을 이용하여 채널 보간과 예측을 한다. 또한, 주파수 도메인에서 잡음 제거를 위해 스무딩을 한다. 모의실험 결과, 기존 기법과 비교했을 때 제안한 기법이 차량의 높은 속도와 낮은 속도를 가지는 고속도로와 도심지에서 성능이 향상된 것을 볼 수 있다.
본 연구에서는 V2I 통신환경 하에서 수집되는 개별 차량 정보를 활용하여 연동교차로의 교통상황에 대응할 수 있는 실시간 교통신호 제어 알고리즘을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 알고리즘은 매 초 간격으로 V2I 통신환경에서 수집되는 차량 정보를 가공 처리하여 연동교차로 교통신호 제어에 필요한 현시 그룹 길이, 현시 길이, 현시 순서 등을 결정할 수 있다. 개발된 연동교차로 교통신호 제어 알고리즘의 효과 평가를 위해 미시교통시뮬레이션 모형인 VISSIM을 이용하였다. 다양한 교통조건 하에서 기존 정주기식 연동 교통신호 제어 방식과 개발된 알고리즘의 성능을 비교한 결과, 개발된 알고리즘의 성능이 우수한 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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