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.
차량-인프라 간(V2I, Vehicle-to-Infrastructure) 통신 환경에서 도로 상의 차량 및 사용자들에게 보다 양질의 서비스를 제공하기 위해서는 차량이 기지국 간을 이동 시에도 데이터 흐름이 끊어지지 않도록 하는 핸드오버 기능의 제공이 필요하다. WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 표준은 차량 환경에서 장치 간에 보다 효과적인 통신을 하기 위한 여러 기능들을 정의하고 있지만, V2I 서비스의 품질을 향상시키기 위한 핸드오버 기능은 포함하고 있지 않다. 본 논문에서는 WAVE 통신 시스템에 기반을 둔 핸드오버 메커니즘을 소개하고, 실제 도로 상에서 해당 메커니즘이 구현된 기지국 및 단말기를 이용한 실험을 통해 도출된 성능 분석 결과를 보인다.
지능형 교통 시스템(ITS. Intelligent Transportation System)은 도로, 차량, 신호시스템 등 기본 교통체계의 구성요소에 첨단 정보통신 기술을 접목함으로써 교통시설의 기반구조에 대해 지능화와 첨단화를 꾀하고자 하는 차세대 교통체계로 우리 나라가 처한 교통 환경의 실태와 기존 교통체계의 문제점을 고려할 때 당면한 교통 문제를 해결해 줄 수 있는 유력한 방안으로 여겨진다. ITS는 운전자 혹은 도로 교통 시스템에 각종 응용 서비스를 제공하게 되는데 이를 위해서는 도로변에 위치하는 기지국 등의 ITS 기반 요소들과 도로를 운행 중인 차량간의 빠르고 정확한 정보교환이 가능해야 한다. 정보교환을 위한 통신 기술 중 하나인 DSRC(Dedicated Short Range Communication)는 저출력의 양방향 통신 특성을 갖고 ITS가 제공하는 대부분의 서비스에 다양하게 적용될 수 있으므로 효과적인 ITS의 구축과 빠른 확산을 위해 필수적인 기술로 간주되고 있다. 본 논문에서는 이러한 DSRC를 기반으로 하는 ITS통신망의 구조 정립에 대해 논하고 있다. 효과적인 ITS 서비스를 위해서는 물리적 통신망은 물론 통신망을 구성하고 있는 각 요소들과 관련되어있는 정보시스템들이 동시에 연구되어야 하므로 ISCNA(Information Systems and Communication Networks Architecture) 준거모형에 의한 접근을 하였다. 세부적인 측면으로는 서버 시스템의 구조, 서버와 서버간, 서버와 노변 기지국, 노변 기지국과 차량 단말 간의 통신망 구조 정립에 대해 살펴보았다.
최근에는 차량용 센서와 통신 기술의 발달로 길안내와 교통체증 알림 서비스뿐만 아니라 주변 차량의 주행 정보, 도로 상태 정보, 차량 간 긴급 메시지 전달 등과 같은 다양한 ITS 서비스가 가능해졌다. ITS 서비스의 발전은 고속 주행용 차량을 위한 V2X 통신 기술이 소개되면서 가속화 되고 있다. 본 논문에서는 V2X 통신기술 중에서 IEEE802.11p 규격을 기반으로 개발한 WAVE 통신장치를 소개한다. WAVE 기술로 구현된 기지국 및 차량 통신장치에 대한 구조 및 특징 그리고 각 통신장치에 사용된 RF/안테나의 특성에 대해서도 설명하였다. 개발한 WAVE 통신장치의 성능 평가를 위해 시험차량에 설치된 통신장치와 시험 도로에 설치된 기지국 통신장치간의 데이터 전송량과 PER 그리고 지연시간 등을 실제시험도로에서 측정하였다. WAVE 통신장치는 전반적으로 6~7Mbps의 데이터 전송량을 가지며 1km 통신영역에서 10% 내외의 PER를 나타내었다. 그리고 모든 구간에서 3ms이내의 패킷 지연시간을 만족하였다. 측정된 WAVE 성능은 ITS 서비스에 충분한 성능이며 인터넷 동영상 서비스도 가능함을 실제 시연을 통해서 입증하였다.
차량통신시스템은 차량/도로기술과 정보통신기술을 접목하여 다양한 안전 메세지를 전송하거나 지능형 교통시스템에 적용이 가능한 시스템이다. 최근 차량용 센서와 통신 기술의 발달로 길안내와 교통체중 알림 서비스뿐만 아니라 주변 차량의 주행 정보, 도로 상태정보, 차량 간 긴급 메시지 전달 등과 같은 다양한 ITS 서비스가 가능해졌다. 일반적으로 차량통신은 WAVE라고 알려져 있는 IEEE 802.11p/1609표준을 채택하여 차량간 통신 및 차량-노변기지국간 통신에 이용된다. 본 논문에서는 WAVE 통신 표준에 대하여 설명하고 신호 특성을 소개하였다. 또한 V2X 통신을 위해 실제 구현된 노변 기지국(RSS), 차량통신장치(OBE)의 소프트웨어 및 하드웨어의 특성을 분석하였다. 실제 WAVE 통신의 성능 평가를 위해 시험도로에서 시험차량의 통신장치의 수신 신호 세기 지수(RSS)를 측정하였다. 측정된 WAVE 통신 성능은 ITS 서비스에 충분히 가능함을 실제 시험을 통하여 입증하였다.
본 지능형 교통 시스템(ITS) 구축을 위한 기반 기술 중 하나인 차량통신망은 다수의 차량들이 무선 통신을 기반으로 자율적으로 네트워킹을 형성하는 기술이다. 현재 차량 통신망과 관련된 많은 연두들이 활발히 진행되고 있으며 이중에서도 노 차 및 차 차간 통신을 지원하기 위한 기법들이 많은 관심을 받고 있다. 특히, WiFi 기반의 차량과 기지국간 통신은 차량과 승객의 안전과 편의 및 교통 효율성을 향상시킬 수 있는 방법으로 많은 관심을 갖고 있다. 본 논문에서는 이러한 차량통신환경에서 시도되고 있는 각종 통신 인터페이스들을 분석하고, 이러한 기술들을 효과적으로 채택할 수 있는 차량용 무선통신 허브를 설계하며, 실측실험을 통해 차량 내부 통신과 제안시스템 간의 간섭을 줄인다.
트래픽 텔레매틱스 어플리케이션으로 알려진 차량 무선통신 서비스는 현재 교통에 대해서 차량 주행환경에 대해 더욱 안전하고 효율적으로 연구되고 발전하고 있는 추세이다. 차량 통신에서는 WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments) 표준을 채택함으로써 차량 간 통신 과 차량과 기지국 간 통신에 WAVE 표준을 지킨다. 차량 통신에서는 다양한 주행환경에 따라 전파에 따른 경로 손실 모델이 적용될 수 있다. 본 논문에서는 파라미터에 따른 주행환경을 구분하고 구분된 주행환경에 따라 적합한 경로 손실 모델에 대해서 연구한다.
본 논문에서는 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 시스템을 이용하여 이동하는 차량에 탑재된 단말장치(OBE : On-Board Equipment)와 도로변에 설치된 기지국 장치 (RSE : Road-Side Equipment) 사이에 5.8GHz대 ISM대역의 주파수를 사용한 무선패킷통신방식을 통한 차량위치 추적 시스템을 제안한다. 기존의 차량 위치 추적 방식은 차량위치를 파악하여 차량위치를 센터와 사용자에게 전송하는 무선 통신방식으로 단순한 센서만 사용되었지만, 본 시스템은 차량의 위치, 통관, 차량간 통신, 교통정보 수집 및 분배 등의 다양한 업무를 수행하도록 개발되었다. 또한, 빠른 처리를 위해 통신 계층 중 물리, 데이터링크, 응용계층으로 설계하여, 기존의 무선 통신방식 및 센서를 대체할 새로운 기술로 제안한다.
차량 통신 환경에서 운전자가 돌발 상황에 미리 대비하여 교통사고를 예방하기 위해서는 교통사고 정보, 응급상황 정보, 차량 및 도로 상태 정보를 실시간으로 정확하게 다른 차량 및 기지국으로 전달하여야 한다. 본 논문에서는, 기존의 경쟁 기반 싱글 채널 동작 환경에서 충돌로 인한 송 수신 지연 및 통신 실패가 발생 수 있기 때문에 멀티 채널 동작에 적합한 Multi-Channel MAC (MCM) 기술에 대하여 설명한다. 차량 간 통신 및 차량과 기지국 간 통신 시 다양한 서비스를 수용하면서도 끊김없는 안전 서비스 제공을 위한 WAVE 표준 기반의 MAC 기술이 필요하다. 본 논문에서 소개하는 WAVE 표준 기반 MCM은 C 언어 기반 Real Time Operating System에 구현된 MAC 소프트웨어와 FPGA에 VHDL로 구현된 MAC 하드웨어로 구성된다. 구현 된 MCM의 QoS 보장 및 성능 검증은 기존 싱글 채널 동작과 비교하여 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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