- 개요 oV2X는 Vehicle to Everything(X)의 약자로 자동차가 유무선 통신망을 통해 주변 차량과 휴대기기, 교통 인프라 등과 정보를 교환하거나 공유하는 기술
- o 자율주행 자동차 센서 인식 범위의 한계를 극복할 수 있는 완전 자율주행 구현을 위한 핵심 기술로서 통신으로 연결된 미래 자동차를 위한 기반 기술
- o 자율주행자동차뿐만 아니라 일반자동차에도 적용되어 도로정보, 교통상황에 대한 정보를 통해 사고예방 및 운전안전성 향상
- o 이동통신 기반의 C-V2X(Cellular)와 무선랜 기반의 IEE 802.11p(WAVE) 기술이 있으며, WAVE는 이미 통신 지연에 민감한 V2X 통신 기반 기술로 사용 중이다.
- oV2X 통신 기술은 차량 센서와 융합하여 Connected Car로 불리며 실시간 연결을 통한 안전성 및 편의성을 제공하며 미래에는 자율주행 자동차로 발전
2. V2X 시스템 oV2X 시스템은 차량에 탑재되는 On-Board Equipment(OBE)와 도로를 따라 설치되는 Road Side Equipment(RSE), TCP/IP 통신망 및 교통정보센터로 구성되어 있다.
o 시스템 구성 개념도
[그림] V2X 통신 시스템의 개념 oV2X 통신은 차량을 중심으로 차량간(V2V), 차량과 인프라간(V2I), 차량과 네트워크간(V2N), 차량과 보행자간(V2P) 통신이 있다.
oV2V(Vehicle to Vehicle)는 차량과 차량 간, V2I(-Infrastructure)는 차량과 인프라 간, V2P(-Pedestrian)는 차량과 보행자 간, V2N(-Network)은 차량과 네트워크 간 통신을 의미한다.
[그림] V2X 통신 구분 oV2X 기술은 센서의 제약 조건을 보완하고 시야 제약 조건에 구애받지 않는 360° 인식 능력을 제공한다.
o 미래 자동차는 ICT 기술과 융합하여 자동차 지능이 고도화되는 방향으로 발전
o 차량 센서와 V2X 통신을 이용해 주변 차량 및 교통 인프라 등과 정보를 공유하며 주행하는 완전 자율주행차 구현
o 적용되는 V2X 기술, 센서 기술, 제어 기술에 따라 CV(Connected Vehicle), AV(Automated Vehicle), 그리고 이들이 통합된 CAV(CV+AV)로 분류
[그림] 융합 자동차의 개념
3. V2X 통신기술
A. IEE, WAVE/NGVoIEE에서는 WAVE(IEE 802.11p)를 2016년 표준화해 802.11p와 호환되며 성능이 개선된 IEE 802.11bd 표준을 2021년 완료 목표로 진행하고 있다.
oIEE 802.11bd는 NextGeneration V2X(NGV)라고 부르며 5.9GHz 대역을 기본으로 사용하며 60GHz 주파수 대역을 선택적으로 사용
oNGV(802.11bd)주요 성능
o 전송속도를 2배 이상 증가시키기 위해 256QAM과 20MHz 채널을 사용하고 고속 패킷 데이터 전송과 cm급 거리 추정을 위해 60GHz 전송 기술을 선택적으로 사용
o 무선채널에 의한 수신성능을 개선시키기 위하여 LDPC 코딩기술과 패킷 반복전송, 2가지 안테나 전송방식 사용
o 다채널 페이딩 환경에서 채널 추정을 위해 미드엠블 신호를 주기적으로 전송하고 OFDM 신호의 PAPR을 개선하기 위해 DCM(Double Carrier Modulation) 방식 적용
o 자동차 간 상대거리를 분석하는 Ranging 기능은 5.9GHz 대역의 10/20MHz 주파수 채널에서 가능하며 cm급 정밀한 Ranging 방식 사용
oNGV 주요 서비스는 기존 WAVE 표준에 센서 정보 공유, 위치 정보 제공, 자율주행 지원 등의 자동차 자율주행 서비스와 열차 간 통신을 포함한다.
B. 3GPPC-V2X(Cellular V2X)o 이동통신 기술 기반 C-V2X는 Rel.14 표준을 2017년 완료, 초저지연, 고신뢰성, 고속이동성 등의 특징을 가진 3GPP Rel.16 표준이 2020년 완료
oC-V2X 통신기술은 차량간 직접통신 외에도 이동통신 기지국을 사용한 차량간 통신이 가능
o5G V2X는 LTE V2X, LTE eV2X, 5GNR V2X 기술이 있으며 대표적인 응용서비스는 자율주행차 원격운전, 고밀도 군집주행, 차량센서와 맵정보공유, 원격제어 등 27가지 제시
oLTE eV2X는 End-to-End Latency가 5ms 이내로 PER가 1% 이내를 만족하는 규격이며, NRV2X는 LTE eV2X 대비 유니캐스트와 Groupcasting이 추가돼 자율주행 서비스를 지원할 수 있는 기술을 포함한다.
oLTEV2X 및 NRV2X 기술 비교
o5GNR은 7GHz 이하 대역(FR1)과 24.25GHz 이상의 대역(FR2)에서 운용할 수 있으며 부반송파 간격도 FR1 대역에서 60kHz까지 가능
o 최대 부반송파 편수도 3300개까지 허용돼 FR1의 최대 대역폭이 100MHz로 LTE 대비 5배 높아 전체 대역폭을 한 채널에서 운용 가능
o채널 코딩 역시 초고속 전송에 적합한 LDPC를 채택해 FD/TD를 통합구조로 트래픽에 따라 효율적으로 채널 자원을 할당할 수 있어 LTE 대비 높은 주파수 효율
4.WAVE/802.11bd / 5GNRV2X 기술비교
5. 시사점 oV2X 통신은 안전성 확보를 위해 차량과 차량 간 및 차량과 인프라 간에 주고받는 정보의 정확성과 신뢰성이 보장되어야 한다.
o 차량의 상태(속도, 방향, 위치) 정보가 포함된 기본 안전 메시지의 정확성은 매우 중요하기 때문에 내용의 정확도 평가를 위한 성능 기준이 필요하다.
o 차량은 안전 서비스와 자율주행 서비스 제공 방향으로 발전하고 있으며 센서와 V2X 통신이 결합해 상황인지 범위 확대는 물론 차량 제어까지 범위가 확장되고 있다.
oIEE 802.11p/bd 기술과 LTE V2X/5G V2X 기술 간 수준과 우수성에 대한 검토와 함께 성능 향상이 필요한데 두 기술 모두 수용할 수 있는 방안을 마련할 필요가 있다.