최근 차량 네트워크에서 포그 컴퓨팅 기능을 적용하는 새로운 연구가 진행 중이다. 특히, 최근 개발 중인 차량 포그 컴퓨팅 기술은 교통 정보를 실시간으로 수집하여 빠른 처리가 가능하며 이를 장법을 통해 안정된 차량 및 교통 서비스를 제공할 수 있다. 이런 차량 포그 컴퓨팅 기술은 교통 정보 수집, 운전 정보 제공, 스마트 교통 통제 및 도로 안전 메시지 등의 정보를 차량에 빠르게 전달할 수 있다. 본 논문에서는 차량 포그 컴퓨팅 기술을 리뷰하고 교차로 환경에서 차량 포그 컴퓨팅 기반 안전 메시지 전달을 위한 교통 시스템을 제안한다. 특히, 제안하는 기법은 대기 시간에 민감한 안전 메시지를 빠르게 전송할 수 있는 장점을 가지고 있다.
최근 커넥티드카, 자율주행차량 등 차량에 관한 기술이 연구개발 되어 발전함에 따라 차량의 기술이 더욱더 확장되었다. 주변 차량, 인프라, 네트워크, 스마트폰 등 다양한 통신 기기들이 차량과 연결이 가능해졌다. 다만, 차량 기술의 발전과 더불어 차량 시스템 해킹 공격 방식이 다양해지고 있지만 이에 관한 연구와 대응 방안은 미흡한 편이다. 따라서 본 논문에서는 블록체인을 활용하여 차량 통신에 사용되는 CAN(Controller Area Network) 데이터 프레임 내의 차량 ID 가 해킹 공격에 의해 위·변조 되는 것을 방지함으로써 신뢰성 검증이 가능한 방안에 대해 제안하였다.
차량의 전자화가 진행됨에 따라 차량내 전자제어장치의 사용이 증가하고 있으며 각 제어장치들은 급증하는 정보의 처리를 위해 차량 통신 네트워크에 연결되고 있다. 본 논문에서는 FlexRay-CAN의 이종 통신망에 연결된 액추에이터의 네트워크 기반 제어를 위한 FlexRay-CAN 게이트웨이를 구현하고 FlexRay 슬롯의 2분법을 사용하여 할당된 최소한의 FlexRay 프레임 ID (Frame ID)를 사용하여 필요한 센서 정보를 제어 안정성을 보장하는 최대 허용 지연시간 이내로 전송하기 위한 패킹 알고리즘 제안한다. 접촉 힘 센서 정보를 대상으로 패킹맵을 구성하였으며 제안된 알고리즘은 이종의 네트워크에 분산되어 있는 시스템의 제어에 적용할 수 있다.
차량의 주행환경은 차량의 위치와 속도, 차량 사이의 거리변화가 심한 특징을 가진다. 차량 통신시스템의 성능은 차량의 주행환경에 영향을 받기 때문에, 정확한 성능 측정을 위해서는 실제 도로환경에서 주행환경을 고려하여 시스템 성능 시험을 수행해야 한다. 본 논문은 실제 도로환경에서 V2V/V2I 성능과 V2V 멀티홉 전송기능 시험 방법을 제안하고, 기 개발된 차량 통신시스템으로 측정한 시험 결과를 제시한다. 시험결과를 통해 통신장치의 거리와 차량의 주행 방향이 통신성능에 영향을 주는 것을 확인하였다. 또한 제안된 멀티홉 시험 방법으로 제한된 지역 내에서 주행하는 차량을 활용하여 멀티홉 전송 기능을 확인하였다.
기존 전동차 제어시스템의 경우에는 종합제어장치를 통하여 차량 내의 각종 정보를 운전자 화면에 현시하여 운전자가 차량의 상태를 감시하도록 구성되어 있다. 그러나 차량고장 등과 같이 갑작스런 사고가 발생할 경우에는 운전자가 당황하여 정확한 고장조치를 하기 어려운 것이 현실이다. 또한 제동제어기 및 보조전원장치 등 주요장치들의 제어정보를 분석하기 위하여 차량이 기지에 입고되고 난 후에 유지보수원이 현장에서 일일이 수동으로 데이터를 저장하는 매우 비효율적인 유지보수시스템으로 운영되고 있다. 이러한 점을 개선하기 위해서는 차량 내에 센서통신네트워크 및 감시시스템을 설치하여 차량 내의 모든 정보를 실시간으로 송수신하는 시스템을 구축하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 시스템 구축을 위하여 전동차 제어 및 감시시스템의 표준화 방안을 제시함으로써, 이를 통해 차량시스템의 안전성을 향상하고 유지보수를 보다 효율적으로 개선하고자 한다.
본 논문에서는 차량 내에서 중요성이 증가하고 있는 전기전자 시스템을 효율적으로 설계하기 위해서 진행되고 있는 E/E 아키텍처 설계에 대해서 소개한다. 먼저 차세대 E/E 아키텍처를 설계하기 위한 요소기술로 와이어링 하네스의 설계, 표준회로를 적용한 표준제어기, 소프트웨어 플랫폼 및 E/E 아키텍처 평가기술에 대해서 각각 설명하였다. 다음으로 E/E 아키텍처 설계를 위해서 필요한 차량용 내부 네트워크 기술에 대한 최근의 국제표준화 동향을 살펴보고 세부기술에 대해서 소개하였다. 마지막으로 시스템레벨에서의 최적화를 고려하여 설계한 차세대 E/E 아키텍처의 설계방안에 대해서 기술하였다.
최근에 가속화된 무선 통신 기술의 발달은 교통 분야에도 새로운 가능성을 제시하고 있다. 무선 통신 기술의 하나인 애드혹 네트워크(ad hoc network)는 서비스를 제공하는 시설(Infrastructure) 없이도 노드간 통신을 통하여 데이터를 교환 할 수 있는 기술이다. 특히, 차량에 의한 애드혹 네트워크를 가리키는 Vehicular ad hoc networks (VANETs)는 주행중 차량간 통신을 가능하게 하여, 차량들 스스로 자기가 경험한 교통정보를 공유하는 분산형 교통 정보 시스템을 구성할 수 있다. 본 연구에서는 VANET을 기반으로 하는 교통 정보 시스템에서 차량간 통신에 의하여 전달되는 교통정보의 전달범위를 측정하였다. 정보의 전달 범위를 측정하기 위하여 미시적 모형의 교통 시뮬레이터인 Paramics와 네트워크 시뮬레이터인 QualNet을 통합한 컴퓨터 모의실험 환경을 구축하여, 실제 도로망과 교통수요를 바탕으로 실험을 실시하였다. 결과에 의하면, 제한속도가 97km/hr(60mile/hr)인 고속도로에서 시장점유율이 10%인 경우, 5km 전방의 교통 정보를 얻는데 비혼잡시(10veh/ln.km) 약 3분, 혼잡시(40veh/ln.km) 43초 소요되었다. 즉, 비혼잡시 대부분의 교통 정보는 반대 방향으로 진행중인 차량에 의하여 전달되고, 혼잡시에는 같은 방향으로 진행하는 차량에 의한 전달 기회가 많아진다는 사실을 보여준다. 특히, 비혼잡시 낮은 시장점유율(3%)에서도 교통 정보는 효율적으로 전달되고 있었다. 본 연구에서 소개된 VANETs은 발전 가능성이 높은 기술로, 정보를 신속하게 전달할 수 있는 장점과 함께 차량과 인프라간의 통신을 위한 시설의 설치시 밀도를 결정하는데 중요한 자료로 활용될 것으로 기대된다.
차량 간 통신 네트워크 환경에서 차량 간 혹은 차량 대 기지국 간 통신 시 다양한 통신에 방해가 되는 장애 요소가 발생하거나 존재할 수 있다. 다양한 장애 요인들로 인하여 차량의 고장이나 긴급상황이 발생할 경우 정보 전송과정에서 통신 네트워크의 포화상태나 과도한 경쟁으로 인한 패킷의 손실 및 지연이 발생하게 된다. 이러한 결과 인적, 물적 피해와 더불어 지속적인 통신시도로 차량의 전원고갈 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 다양한 장애요인이 상존하는 도로 환경에서 종단간에 고속, 안정적일 뿐만 아니라 에너지 효율적인 프로토콜 개발이 요구된다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.3 WPAN을 기반으로 차량간 통신 시스템에서 에너지 효율적인 긴급 메세지 전송을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 및 분석을 통하여 본 논문에서 제안하는 방법이 패킷충돌 및 경쟁으로 발생하는 전송지연을 감소시켰으며, 에너지 효율적인 프로토콜임을 확인하였다.
지난 5년동안 전통적인 차량에 적용된 CAN 버스 상에서의 침입탐지시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 초기에 rule-base 로 탐지하거나, 단순한 경량 알고리즘을 통해 침입탐지를 하는 알고리즘이 주를 이루었다면, 최근에는 machine learning을 적용한 탐지 알고리즘들 역시 많이 개발되고 있다. CAN 용 침입탐지시스템이 그간 학계에서 주로 연구가 이루어 졌었다면 2019년 이후에는 상용차량들에 침입탐지시스템을 실제 탑재하여 출시될 예정에 있기 때문에, 이제는 산업계 주도적인 개발과 적용이 이루어질 것으로 보여진다. 다만, CAN 버스의 설계 구조상 공격 노드를 특정하기 어렵다는 한계와 전송량 대역폭의 제한으로 인해 기술적인 한계가 있어 왔기 때문에, 최근에는 IP 체계가 적용되고 automotive ethernet 기반으로 차량 네트워크가 빠르게 적용될 예정에 있다. 이에, 본 기고문에서는 automotive ethernet 의 보안기술에 대해 살펴보고, automotive ethernet 상에서 침입탐지시스템을 개발하기 위해 필요한 사항들은 어떤 것들이 있을지 살펴보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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