| 1차년도 |
● 5G 기반 실시간 LDM 정보 수집·배포 지원 프로토콜 연구
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● 연구개발 내용 1: 5G 기반 LDM 수집·배포를 위한 효율적인 차량-클라우드 (V2Cloud) 통신 아키텍처 연구- LDM은 주변의 도로 지형, 표지판, 사고, 날씨, 차량에 대한 정보를 실시간으로 제공하여 자율주행차량의 안정성 향상에 기여하므로 자율주행에 있어 필수적인 요소임- LDM에서 주변 차량 정보와 같이 실시간으로 변하는 정보는 1초 이내에 다시 최근 정보로 업데이트 되도록 요구하고 있으며, 이는 5G 기반 URLLC 기술을 사용하면 만족시킬 수 있을 것으로 예상- 자율주행차량의 안전과 직결되는 주변 정보 중 가장 동적으로 변화하여 잦은 업데이트가 필요한 차량의 움직임 (속도, 방향, 위치 등)정보이며, 이 정보가 각 차량에서 LDM 업데이트를 위해 동시에 전송되기 때문에 많은 무선 자원이 요구되며 backhaul 쪽의 자원 사용량도 클 것으로 예상- 5G 기반의 multicast/broadcast는 그림 4와 같이 LTE broadcast라 불리는 evolved Multimedia Broadcast and Multicast Service (eMBMS)에 기반을 두고 있음 - 이와 같은 5G의 중앙화된 아키텍처로 인해 eMBMS 제공 시, latency가 증가할 뿐만 아니라 여러 개 (최대 256개)의 gNB를 묶어서 eMBMS 제공하기 때문에 자율주행차량에 필요한 범위 너머의 지역 정보를 제공하게 되는 결과를 초래하여 무선 자원을 낭비하게 됨- 이 과제에서는 5G URLLC 통신 기반 LDM 업데이트를 위한 무선 자원 요구량을 최소화하기 위해 uplink 및 downlink에 최적화된 V2Cloud 통신 프로토콜 연구를 수행할 것임☞ 2018년 10월 한국정보통신기술협회의 자율주행차 ICT 표준화전략맵에서는 자율주행차 LDM 생성을 위한 차량-클라우드 (V2Cloud) 인터페이스 정의를 위한 데이터 및 메시지 규격을 내용으로 하는 표준화 계획을 밝힘- 구체적으로, localized information이 매우 중요한 V2X의 특성상 backhaul을 거쳐 cloud에까지 정보가 전송될 필요가 없는 경우, Single-Cell Point-to-Multipoint (SC-PTM) 기술 등 (그림5)을 사용하여 backhaul에 가해지는 부하를 최소화하는 연구를 수행할 것임- 또한 이 과제에서는 5G의 주요 기술로 부상중인 Mobile Edge Computing (MEC)을 노변 기지국 (Road Side Unit, RSU) 에 적용하여 LDM 생성을 위한 backhaul로의 트래픽을 최소화하기 위한 기법 연구를 수행할 것임 - 구체적으로, LDM 업데이트를 위한 주변 차량 정보와 같이 매우 역동적인 데이터의 경우 노변 기지국과 같은 도로 인프라가 각 차량이 전송하는 Basic Safety Message (BSM)을 수신하도록 하여 이를 종합 (aggregation)하고 LDM 업데이트를 위해 사용함으로써 backhaul로의 트래픽을 최소화하기 위한 연구를 수행할 것임● 연구개발 내용 2: 5G 통신상의 LDM 정보 업로드 (uplink)와 V2V 전송 (sidelink) 사이의 무선 자원 관리 효율화 연구- 5G 등 cellular 기술이 지원하는 C-V2X 서비스들에 사용되는 통신 방식은 단말 간 직접 통신인 PC5 인터페이스 기반 sidelink 전송과 기지국 기반 통신인 Uu 인터페이스 기반 uplink/downlink 전송이 있음- Sidelink 전송을 위한 무선 자원은 uplink 전송에서 사용되는 무선 자원을 나눠쓰기 때문에, sidelink와 uplink 전송에 사용할 자원의 분배가 중요- 그림 6에 보인 LDM type 4에 해당하는 정보의 대표적인 예시로는 차량 상태 정보, 차량 주변 정보, 도로 주변 보행자들의 정보 등이 있는데 이 정보들은 유동성이 심하여 잦은 업데이트가 필요한데, 이 중 일부는 Basic Safety Message (BSM)과 Personal Safety Message (PSM)이 제공하는 정보와 중복됨- 이 과제에서는 따라서 LDM을 위한 uplink 트래픽과 BSM, PSM 등 sidelink를 사용하는 트래픽이 무선자원을 공유하는 점에 착안, 상황에 따라 자원할당을 조정함으로써 무선자원을 효율적으로 사용하면서도 LDM과 V2V 응용의 요구조건을 만족시키는 연구를 수행할 것임
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
● 5G 표준에 기반을 둔 LDM 업데이트 연구를 통해 5G 관련 V2X 표준화에 기여- LDM은 주행 중인 차량 주변의 도로 지형, 표지판 등 정적 정보들과 도로 상황, 날씨, 주변 차량 정보 등 동적 정보들을 실시간으로 제공하여 자율주행차량의 안전성 향상에 기여하므로 자율협력주행에 있어 필수적임- LDM 정보 중 type 4 정보는 유동성이 심하여 잦은 업데이트를 요구하는 동시에 높은 신뢰성을 요구로 하는데, 이에 해당하는 정보들은 주로 차량에서 얻을 수 있는 정보들로서 5G의 URLLC를 이용하여 업데이트하는 것이 효과적임- 기존에는 도로환경정보 시스템 구축을 위한 LDM 구성에 대해 연구가 진행되었지만 5G 표준과 연계하여 대응하려는 시도는 없었음- 우리 연구가 추진되었을 경우, 5G의 URLLC를 통하여 LDM 업데이트 요구사항을 만족시키는 연구를 통해 현재 뒤처지고 있는 국내 5G 관련 V2X 표준화와 상용화에 기여할 수 있음● 자율협력주행 도로 인프라의 5G 기반 강건한 통신 아키텍처를 통한 차량 텔레매틱스 시스템 연계 및 통합에 기여- 자율주행차량의 안전에 영향을 줄 수 있는 도로 상태, 혼잡 및 사고를 감지하기 위하여 IoT 센서들이 정확한 정보 획득을 위해 자율협력주행 도로에 다수 설치될 것으로 예상됨- IoT 센서들은 VRU의 위치를 정확하게 찾아내거나 도로변의 공격자에 의한 악의적인 공격을 탐지하는 목적으로 사용될 수 있음- 다수의 IoT 센서가 데이터를 빈번히 전송하는 경우, 무선 자원의 부족 문제를 비롯한 각종 문제가 발생 가능함- 우리 연구가 추진되었을 경우, 5G 단말기에서 요구하는 위치 정확도를 제공하는 기술, mMTC 등 5G 기술을 활용하여 자율협력주행 도로 인프라의 5G 기반 강건한 통신 아키텍처를 구성하고, 이는 전반적인 차량 텔레매틱스 시스템과 연계 및 통합되어 5G 기반 V2X 시스템을 한 단계 진화하는 계기로 만들 것임
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| 사회 경제적 파급효과 |
● 주변 차량 정보 및 도로의 교통 혼잡 상황 정보 등을 실시간으로 전파함으로써, 교통사고나 교통정체로부터 발생하는 손실을 줄이는 경제적 효과를 얻을 수 있음 - 차량간의 원활한 통신을 보장하여 주변 차량의 위치 등을 담은 LDM 정보를 실시간으로 업데이트 하도록 지원함으로써, 센서 오작동, 악천후로 인한 전방 시야 미확보 등의 악조건에서도 자율주행차량의 사고를 줄일 수 있음- 도로 인프라 데이터 수집을 통해 교통 혼잡 상황 등을 자율주행차량에 실시간으로 제공함으로써, 자율주행차가 교통 정체와 같은 도로 위의 악조건에 보다 효과적으로 대응하도록 하고 이는 곧 자율주행차의 소모 연료 및 주행 시간의 감소로 이어질 수 있음- 각 자율주행차의 주행 중 연료 소모를 줄임으로써, 해외에 의존하고 있는 연료 수입을 낮추고 대기 오염으로 인한 비용을 절감할 수 있음● 우리 연구는 자동차, 물류 등 교통 관련 산업뿐만 아니라 통신 등 ICT 산업 및 이들을 융합하는 C-ITS 산업 전반에 관련된 요소 기술을 연구 개발하여 산업 구조 개선, 국가 경쟁력 제고 등의 긍정적인 영향을 끼칠 것임- 우리 연구는 도로 인프라의 5G 기반 통신 기술에 관한 것으로 통신 관점에서 도로 인프라의 역할을 새롭게 조명함으로써, 도로 인프라 관련 산업의 패러다임을 바꾸고, 이를 통한 새로운 수요 창출 및 산업 구조 개선의 효과를 꾀할 수 있음☞ 기존의 분산되고 하드웨어 (도로 및 센서 등) 중심의 패러다임에서 중앙화되고 소프트웨어 (통신 및 데이터 가공 등) 중심의 패러다임으로의 변화를 이루고자 함- 도로의 교통 혼잡 상황에 각 자율주행차량이 효과적으로 대응하도록 하여 도로 흐름이 원활해지고, 이는 곧 물류, 운송 등 관련 산업 발전에 긍정적인 영향을 미칠 것임- 자율협력주행에 도로 인프라를 통한 추가적인 안전장치 제공은 자율주행차의 안정성 제고하고 자율주행에 대한 긍정적인 인식을 갖도록 하여 자율주행차 산업 활성화에 도움을 줄 것임- 우리 연구가 성공적으로 수행되었을 경우 5G 기반 V2X를 도로 인프라에 융합하는 선도 사례가 되어 우리나라가 해당 분야를 세계적으로 선도할 수 있도록 하여, 국가 경쟁력 제고에 이바지 할 수 있음- 우리 연구의 5G 기술 (mMTC, URLLC) 활용 연구는 현재 표준화가 진행 중인 5G 통신 기술 및 산업에서 활용 가능한 형태로 관련 산업 발전에 도움을 줄 수 있음
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| 활용방안 |
○ 5G 기반 자율협력주행 도로 데이터 수집 및 배포 효율화 연구를 통해 도로 상황을 빠짐없이 모니터링하여 도로 상황 정보를 얻고 해당 정보를 도로 시스템에 활용할 수 있을 것이며, 이를 통해 교통 혼잡 개선, 도로 교통 안정성 증진을 도모하고 지능형 주행 서비스를 제공할 수 있음○ URLLC와 mMTC같은 5G의 서비스를 활용하는 자율협력주행 도로 인프라는 전반적인 차량 텔레매틱스 시스템과 통합이 되어 효율성 증가와 비용 절감이 더욱 극대화될 것임○ 자율협력주행에 있어 가장 중요하게 여겨지는 안정성을 확보할 수 있도록 5G 통신기술을 활용해 신뢰 있는 통신을 지향하고, 이를 통해 교통사고 없는 자율주행 시대를 만들고 자율주행차의 조기 상용화를 달성할 수 있음○ 자율협력주행 도로 인프라의 5G 기반 강건한 통신 아키텍처는 자율협력주행에서 도로 인프라를 정보 처리 통합의 주체로 만들 것이고 데이터 간의 긴밀한 통합을 지원하게 만들 것이며 정보서비스들을 더욱 정교하게 하여 이를 기반으로 하는 플랫폼 개발, 페이먼트 서비스 등 신규 산업을 창출할 수 있음
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