C-V2X 기반 커넥티드 차량을 위한 유즈케이스 분석 및 서비스 기술 개발 동

ITFIND 주간기술동향 2126호

 

본 내용의 경우 IITP의 주간기술동향에 대해서 요약한 내용으로 원문은 아래의 링크를 참고 부탁드립니다.

https://www.itfind.or.kr/streamdocs/view/sd;streamdocsId=dn5NVYrxmR7gYh9LtrUT4AkLZNaNmZcV6_ek71NW_k8

 

 

발행일: 2024-03-20

 

 

서론

현재 차량용 통신 기술은 IEEE에서 제안하고 있는 IEEE 80.11 기반의 WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments)및 NGV (Next Generation Evolution) 통신 기술과 3GPP에서 제안하고 있는 LTE (Long Term Evolution) 및 NR (New Radio) 기반의 C-V2X (Cellular Vehicle to Everything) 기술로 나눌 수 있다.

 

IEEE 기반 기술은 노매딕 환경에 적합한 무선랜 기술을 근간으로 물리계층을 수정하여 고속 이동 환경에서도 무선통신이 가능하게 했으며 3GPP 기술은 이동통신 기술을 바탕으로 대용량 전송 및 지연시간을 최소화할 수 있도록 표준을 재정하였다.

차량용 통신 기술의 진화에 따라 데이터의 전송속도 및 지연시간에 맞는 다양한 서비스 및 유즈케이스들이 소개되었으며 유럽에서는 Day-1/1.5/2 등으로 구분하여 상용화 서비스에 대한 로드맵을 제시하고 있다.

 

• Day-1 서비스
  
  • 100ms 이내의 지연시간과 10Mbps 내외의 전송속도를 지원할 수 있는 WAVE 및 LTE-V2X (Rel.14)통신 기술을 활용한 다양한 안전 서비스
• Day-1.5 서비스
  • 이전보다 더 넓은 대역폭을 지원할 수 있는 LTE-V2X (Rel. 15)기반의 자율주행 및 안전운전 지원 서비스
• Day-2 서비스
  • 수십~수백 Mbps급 데이터 전송속도와 10ms 이내의 지연시간을 보장할 수 있는 5G-NR-V2X 통신 기술을 기반으로 원격주행, 군집주행, 실시간 인지 공유 등의 커넥티드 자율주행에 적합한 서비스

 

본 내용에서는 차량용 통신 서비스에서 C-V2X Release 15 및 Release 16을 활용한 커넥티드 서비스를 중심으로 표준단체에서 제시하는 대표적인 유즈케이스들과 그에 따른 통신 요구사항, 커넥티드 서비스 기술 동향에 정리하였다

 

 

커넥티드 서비스를 위한 유즈케이스

5G-NR-V2X 통신 기술을 활용한 유즈케이스에 대한 서비스요구사항 (Service Level Requirements: SLR) 정리

 

• 군집주행 서비스
  • 군집주행의 경우 차량 간 혹은 차량과 인프라 간 통신을 통한 군집합류, 이탈, 제어 등의 메시지를 공유하고 전달한다
• 원격제어, 원격주행
  • 원격제어 또는 원격주행의 경우 차량의 카메라 정보, 차량의 상태 정보, 주행도로 환경 정보 등을 서버로 전송하고 원격 오퍼레이터 혹은 시스템은 차량에 적절한 제어 정보를 내려주게 된다. 데이터 업로드시 대용량 전송이 요구되며 차량제어를 위한 정보는 높은 신뢰성 보장이 필요하다.
• 센서 공유 서비스
  • 차량 간 혹은 차량과 인프라 간 취득한 객체 및 이벤트 정보를 주변 차량에 공유함으로써 차량의 인지 범위를 확대하고 인식 정확도를 개선
• 첨단주행 서비스
  • 차량 혹은 인프라에서 인지한 객체 및 이벤트 정보를 실시간으로 주변 차량 또는 인프라에게 전달하여 주행 차량의 안정성 향상이며, 실시간 데이터 전송을 위한 지연시간 및 신뢰성 확보 요구됨

 

커넥티드 서비스 기술 개발 동향

(해당 시연은 Day-1.5 이상의 협력형 자율주행 서비스에 가까운 시연 및 검증 사례들을 중심으로 소개한다)

 

2021년 국내에서 자율협력을 통한 화물차 군집주행 연구 및 기술 시연의 사례를 통해 각각의 서비스를 정리했다

V2X 기술을 활용한 협력 인지의 대표적인 사례로 sensor sharing과 see through 서비스를 시연하였고, 협력 안전으로는 VRU 보호 서비스 그리고 협력 주행으로는 우합류 서비스를 시연하였고, 각각의 서비스에 대한 효율성과 정의된 KPI 항목에 대한 성능 개선을 검증하였다. 

 

 

• V2X 기반 화물차 군집주행 시연 주요 특징

국토교통부 보도자료, 첨단자동차과, 2021

HMI (Human Machine Interface), LV (Leader Vehicle)

• 1. 우합류 협력 주행 서비스 (협력주행)
  • 아래 그림과 같이 진입하는 커넥티드 차량이 우합류 메시지를 전송하고 도로변에 설치된 인프라에서는 전체적인 차량 흐름을 파악하여 커넥티드 차량에 대해 주행 가이던스 정보 (가감속 등)을 제공
  • 인프라에는 카메라가 탑재되어 있어서 일반 차량에 대한 주행 의도를 실시간 파악

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

 

• 2. 교통약자를 위한 VRU 보호 서비스 (협력안전)
  • 횡단보도 주변에 주˚정차된 차량이나 사물 등의 장애물에 의해 주행하는 차량이 보행자의 위치나 움직임을 제대로 파악하지 못하는 경우 접근하는 차량에 경고메시지를 방송
  • 보행자 및 접근하는 차량의 통신장치는 주변 기지국과 통신을 통해 해당 서비스 구간에서 이동 궤적 추종 및 분석을 통해 충돌 예측을 수행

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

 

• 3. Sensor sharing 서비스 (협력인지)
  • 교차로 진입 시 주변 건물 등에 의한 시야 방해로 인해 타 차량의 접근을 인지하지 못하는 경우 인프라가 진입 차량에 안전 메시지를 전달함으로써 차량간 충돌을 방지하거나 긴급 제동을 줄일 수 있도록 하는 서비스
  • 아래 그림과 같이 교차로에 진입하는 커넥티드차량은 접근하는 일반 차량이 건물에 가려서 인식 불가한 상황일 때, 반대편 커넥티드 차량이 레이더 등의 센서를 통해 일반 차량의 접근을 감지하고 주변 인프라에게 정보를 제공하여 인프라에서는 차량의 움직임을 추적하여 위험도를 분석하여 안전한 교차로 진입을 할 수 있도록 메시지를 제공

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

 

• 4. See through 기술 (협력인지)
  • 협력인지 서비스로 특히 곡선구간에서 저속 차량을 추월하는 경우 유용한 서비스
  • 실시간으로 고화질의 영상정보를 후방 차량에 전송하고 후방 차량은 영상 처리를 통해 앞 차량에 의해 가려진 부분을 수신된 영상으로 복원처리 함으로써 운전자 혹은 자율차에 신속하고 정확한 판단 및 제어를 할 수 있도록한다
  • 아래 그림과 같이 선행 차량이 후항 차량에게 반대편 차선에서 접근하는 차량에 대해 차량 간 통신을 통한 영상을 전송함으로써 추월 판단을 할 수 있도록 협력하는 서비스 시나리오 구성 및 시연 상황을 보여준다

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019

5GCAR, Deliverable D5.2, The 5GCAR Demonstrations, V1.1, 2019