IT R&D Global Leader

WAVE 기반 차량 안전 및 C-ITS 기술 동향

2

목 차

WAVE 통신 기술 개념

C-ITS 서비스 기술

1

3

차량 안전 서비스 기술 2

3

스마트 자동차 정의

24 GHz Radar

77 GHz Radar Obstacle Detection

Sensor

Rear End Sensor

Rear End Camera

Side Mirror Camera

DSRC OBU Integrated Antenna Navigation Terminal

Smart Phone

Telematics Terminal

Black Box

GPS Sensor TPMS

Smart Cruise Control

IVN

• Safe Car to prevent accidents

• Convenient Car to enjoy infotainment

• Green Car to reduce CO2 emission

4

ECU

Control

Control SW

V2V

Radar

RSE

Unexpected Situation

Vehicle Information Control SW Driving Control

Server

V2X

스마트 자동차 기술

Control SW

V2X

• Multi-sensor Fusion

• V2X Networking

• Real-time Vehicle Control

5

C-ITS 개념

C-ITS 는 Personal ITS station, Vehicle ITS station, Roadside ITS

station, Center ITS station 로 구성되며 상호 직접 접속 및 서비스제공

ISO WG18 참조 : C-ITS 시스템 구성

6

INV Ptotocol

V2X Networking

CAN

Security

NPC

ND Protocol

Router

INF

V2V/V2I Protocol

NM V2I

V2V

3G

GPS

Service Platform

OS

Middleware

MOST

Flexlay IP Network

IVN V2X ITS Center

V2X 통신 개념

• V2X Networking : V2V, V2I(DSRC, 3G/4G, DMB, WAVE)

• IVN interworking : CAN, MOST, Flexlay, Ethernet

• Nomadic interworking : Smart Phone, Notebook

7

WAVE 기술 개념 Wireless Access in Vehicular Environment 약자의 IEEE 기술 표준

공공 안전과 ITS 서비스를 위한 V2V/V2I 차량 네트워킹 기술

전용 주파수 : 5.855 ~ 5.925 GHz(70MHz)

WAVE 기술

V2I

V2V

노변 기지국(RSE)

차량 단말(OBE)

노변 기지국(RSE)

서버

8

미국 WAVE 표준 IEEE 1609.1 : 응용 서비스 Resource Manager

IEEE 1609.2 : 시큐리티

IEEE 1609.3 : IP Networking, 안전 메시지 처리 프로토콜(WSMP)

IEEE 1609.4 : 멀티 채널 기능

802.11p : 물리계층과 MAC 계층

WAVE 기술

PHY Layer

Networking

Services

Upper Layers

Security

Services

IEEE 1609.1,

et al.

IEEE 1609.3

IEEE 802.11p

WAVE Model

Medium

IEEE 1609.2

LLC SublayerIEEE 802.2

MAC SublayerIEEE 1609.4,

IEEE 802.11

Physical

Network

Application,

Presentation,

Session

Data Link

OSI

Reference

Model

Transport

Medium

9

차량 안전 서비스 기술 2

10

ECU

V2V

Radar

V2X통신 단말

차량 안전 서비스 기술

• 시스템 구성 : V2X 통신 단말, 차량용 안테나

• 전달 정보 : 차량의 ID, 위치, 차량 상태 정보(브레이크, 차선변경 등)

• 통신 요구 사항

전파통달거리: 300m 정도

통신 성능: PER 10% 이내

위치 에러: 차선 구분이 가능

인증 및 보안: 차량 ID 및 위치 정보 보호

CAN

ECU

Radar

CAN

V2X통신 단말

11

미국 SAFETY PILOT

서비스

서비스 응용 서비스

긴급 브레이크 경고 전방 차량의 긴급 브레이크를 경고

전방향 추돌 경고 전방향 차량의 추돌을 경고

교차로 안전 지원 교차로에서의 추돌 경고

사각 영역 경고 좌우 사각 영역에 차량 진입을 경고

반대편 좌회전 경고 (LTAP)

전방 상대 차량에서의 우측 진행을 경고

전방 우회전 경고 전방 상대차량의 좌측 진행을 경고

* LTAP : Left Turn Across Path

12

미국 SAFETY PILOT

Collision Scenario

참고 : US DOT 자료

13

미국 SAFETY PILOT

V2X 메시지 적용에 따른 사용자 반응 분석

수집된 정보의 차별성 및 유용성을 분석

2013년도 법제화 추진과 인프라 확장을 위한 기본 데이터 수집

차량이 밀집되어 있는 상태에서 시스템 동작을 분석

After Market 단말 보급 및 확산 가능성 분석

• 지역 : 미국 Michigan Ann Arbor

• 기지국 : 75 마일에 29대 설치

• 단말기 : 3000대(승용자, 버스, 트럭)

• 운영기간 : 2013년(1년간)

개요

Video Clips

14

단말과 기지국, 센터로 구성

단말은 V2V/V2I 통신 기능 및 HMI 기능 제공

기지국은 신호등과 센서와 연동하며 센터와 접속

미국 SAFETY PILOT

HMI

통신 모듈 기지국

시스템 구성

15

C-ITS 서비스 기술 2

16

EU C-ITS 기술

• ITS G5 기술 : low Latency, broadcast/unicast • Ad hoc 통신 : no infrastructure requirements • 전용 주파수 대역 : 차량 안전을 위해 5.875 ~ 5.905 GHz 사용 • 통달 거리 : 200-800m

Source: ETSI

17

• 운전자 안전 지원 서비스 In-Vehicle Sign, 도로 상황 경고, 추돌 경고, 추돌방지 제어

• 추돌 방지 서비스 추돌방지 제어

EU C-ITS 기술

Source: ETSI

18

Sim TD 서비스

서비스 응용 서비스

도로공사 경고 도로 공사 중임을 경고

도로막힘 경고 도로의 Congestion 경고

신호등 정보 및 경고 신호등 정보 및 신호 위반 경고

도로날씨 경고 도로 날씨 정보 및 경고

인터넷 기반 교통정보 교통 정보 제공

실시간 Navigation 실시간 차량 정보에 의한 경로안내 서비스

EU C-ITS 기술

19

V2X 통신 시스템

시스템 규격

. Communication & Control Unit(CCU), AU(Application Unit) 로 구성

. CCU 는 WAVE, 3G UMTS, 무선랜, GPS 기능 제공

. AU는 Java VM, OSGi 플랫폼 기능 제공

CPU모듈

UMTS 모듈

WLAN 모듈 GPS 모듈

Continental 사의 CCU 외형 BOSCH 사의 AU, CCU 외형

EU C-ITS 기술

20

SimTD 통신 서비스 시연

V2V 통신 기반의 고속도로 구간 공사 경고 서비스

V2I 통신 기반의 도심지 신호등 정보 서비스

고속도로상의 공사 경고 HMI 도심지 교차로에서 신호등 정보 HMI

EU C-ITS

Video Clips

21

Function Finland France Germany Italy Spain Sweden

Safety

Traffic jam ahead warning X X X

Roadworks warning X X X X X

Car breakdown/Post crash warning X X X X X

Approaching emergency vehicle X X X

Weather Warning X X X X X

Emergency electronic brake lights X X X

Slow vehicle warning X X

Post crash warning (see CBW) X X

Obstacle Warning X X X X

Wrong Way driving in Gas Stations X X

Motorcycle Approaching Indication X X

Traffic Efficiency

In-vehicle signage / Speed Limit X X X X X X

Greenlight optimal speed advisory X X X X

Infotainment and Commercial Back-end

Point of interest notification X X

Insurance and Financial Services X

Dealer Management X

Fleet management X

Transparent Leasing X

EU C-ITS

Drive C2X 서비스

22

서버 : 센터에 설치되며 기지국 관리, 차량정보 수집/관리, 교통정보 수집 및 제공

교차로안전지원장치 : 교차로 영상정보와 신호제어기 정보를 기지국을 통하여 차량 단말에 제공

기지국 : 노변에 설치되며 교차로안전지원장치/서버와 연동하고 차량통신모듈과 무선접속 기능 제공

차량통신모듈 : 차량의 단말과 연동되며 V2V/V2I 무선통신 기능 제공

단말 : 차량에 설치되며 차량정보수집장치와 연동하여 차량정보 및 교통 정보 서비스를 제공

VMC 통신 시스템

5.8GHz 안테나

차량 통신 모듈 단말

노변 기지국 서버

교차로안전지원장치

차량정보수집장치

신호정보

영상정보

WAVE 기술 개발

23

일반 규격

RF 주파수 : 5.8 GHz

RF 출력 : 최대 23 dBm

채널 대역폭 : 10 MHz

변조 방식 : OFDM (BPSK,QPSK,16QAM, 64QAM)

MAC 방식: 타임 슬롯 기반 CSMA

라우팅 방식 : 위치 정보 기반

주요 특성

WAVE(802.11p, 1609 ] 규격과 호환성 제공

최대 1 km 통달 거리

고속 이동성 지원 : 미드엠블 방식 채널 추정 기술

데이터 속도 : 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24, 27 Mbps

Packet Latency : 100 msec 이내

Latency 가 적은 Multi-hop 기능 지원

WAVE 기술 개발

24

V2I Seamless 정보 서비스 구간

V2V 차량 안전 서비스 구간

스마트 하이웨이 서비스 시연

장안 IC와 온양 IC 고속도로( 11km ) WAVE 통신망을 구축하여 연속적인 정보통신환경 을 제공하고 V2I/V2V 통신 기반 5가지 서비스를 시연

. WAVE 기지국 5대 . 교통센터서버 1대

통신 인프라 구축 . Web Browsing . CCTV 동영상 . 돌발상황 메시지 . 차량정보 방송

. 차량간 메시지

제공 서비스

Video Clips

25

차량 단말과 통신 모듈, 차량용 안테나

복합 기지국, 기지국용 안테나

통신 모뎀 칩

스마트 하이웨이 서비스

단말

스마트하이웨이 통합 기지국

WAVE 통신 시스템

WAVE 기술 개발

ETRI/라닉스 모뎀 칩

(참고 : 스마트 하이웨이 연구 결과 자료)

26

차량 안전 서비스를 위한 상황 정보 생성 및 제공

. 요구사항 : 100msec 주기의 차량 정보와 위치 정보, 인증 및 보안

. 주요 이슈 : V2X 메시지 정확도 및 신뢰성, 메시지 표준화(예, SAE BSM)

협력 주행 제어를 위한 차량 정보 생성 및 제공

. 요구사항 : 10msec 주기의 차량 정보와 위치 정보, 인증 및 보안

. 주요 이슈 : V2X 메시지 실시간성 및 신뢰성, 메시지 표준화(예, SAE BSM)

V2X 기술 이슈

V2V 통신 기술

IVN (CAN)

Gateway V2X 단말

GPS

V2X 단말

IVN (CAN)

Gateway

GPS

27

도로 안전/협력주행제어를 위한 도로상황 정보 제공(I2V)

. 요구사항 : 100msec 주기의 도로상황 MAP, 위치 보정정보, 인증 및 보안

. 주요 이슈 : 도로상황 메시지 정확도 및 신뢰성, 메시지 표준화(예, ISO LDM)

실시간/대용량 차량 정보 수집 및 가공(V2I)

. 요구사항 : 대용량 Big Data 정보 저장 및 실시간 처리, 데이터 마이닝

. 주요 이슈 : 차량 정보 기반 핵심 콘텐츠 생성(차량 ID, 주행 패턴, 안전도, CO2 방출, 고장 진단, 고장 예측, 교통량 분석 등)

V2X 기술 이슈

V2I 통신 기술

IVN (CAN)

Gateway V2X 단말

GPS

기지국

GPS

IP 망 서버

신호등

28

V2X Networking 주요 이슈

응용 분야

V2V

안전

협력 주행

V2P안전

실시간

정보 수집

e-call

ITS 데이터

마이닝

기술

V2X 플랫폼

HW

모듈화

Smartphone

연동

안테나

다이버시티

보안

ASIC

시장

사용자

요구사항

단말기 가격(~USD500)

응용 서비스

법제도

의무 장착

인증

시험 및 평가

• 미국 미시건 Safety Pilot 시험결과 분석 및 의무 장착 추진

29

감사합니다.