차량통신시스템및서비스기술 V2.0 한국전자통신연구원

차량통신시스템및서비스기술 V2.0 한국전자통신연구원

2 TECHNOLGY BRIEF 기술소개서차량통신시스템및서비스기술 V2.0 기술개요 고속이동성 ( 최대 200 Km/h) 과통신교환시간이짧은차량망 (VANET) 에서도로나차량의위험상황을차량에게전달하는무선통신기술임 단말 고속이동성 ( 최대 200 Km/h) 과통신교환시간이짧은차량망 (VANET) 에서도로나차량의위험상황을차량에게전달하는무선통신기술 차량간통신을위해 5.8GHz 대역 RF, OFDM 모델, 차량간통신 MAC 과라우팅기술이필요함 고속으로이동하는차량환경에서차량안전, ITS, 텔레매틱스서비스를제공하기위하여차량간통신 (V2V) 과차량과인프라간통신 (V2I) 핵심기반기술과응용서비스기술 차량의안전과관련한기술의동향은최종적으로자율주행을목표로하고있으며이를위해서차량간및차량노변간통신은필수적인기술임 주파수대역 : 5.8 GHz 채널대역폭 : 10MHz 통신방식 : Broadcasting, Unicasting 데이터전송속도 : 최대 27 Mbps 패킷 Latency : 100 msec 이내 관련규격 : TTA 차량간통신물리계층 /MAC 규격, IEEE 802.11p 담당자. 나성곤

3 차량통신시스템 서버 : 센터에설치되며기지국관리, 차량정보수집 / 관리, 교통정보수집및제공 교차로안전지원장치 : 교차로영상정보와신호제어기정보를기지국을통하여차량단말에제공 기지국 : 노변에설치되며교차로안전지원장치 / 서버와연동하고차량통신모듈과무선접속기능제공 차량통신모듈 : 차량의단말과연동되며 V2V/V2I 무선통신기능제공 단말 : 차량에설치되며차량정보수집장치와연동하여차량정보및교통정보서비스를제공 기술개발상태 : 6 단계

4 TECHNOLGY BRIEF 기술소개서차량통신시스템및서비스기술 V2.0 기술설명 일반규격 RF 주파수 : 5.8 GHz RF 출력 : 최대 23 dbm 채널대역폭 : 10 MHz 변조방식 : OFDM (BPSK,QPSK,16QAM, 64QAM) MAC 방식 : 타임슬롯기반 CSMA 라우팅방식 : 위치정보기반 주요특성 WAVE WAVE(802.11p, 1609 ] 규격과호환성제공최대 1 km 통달거리 고속이동성지원 : 미드엠블방식채널추정기술 데이터속도 : 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24, 27 Mbps Packet Latency : 100 msec 이내 Latency 가적은 Multi-hop 기능지원 E-WAVE 칩은 IEEE 802.11p모뎀, MAC, AD/DA 기능을단일칩으로구현

5 기술적경쟁력 현재시판되고있는 WAVE 통신모듈의기술과성능, 그리고시판시점면을볼때에시기적으로큰격차가없으며, 업체의상용화전략에따라기술경쟁력이향상될수있는가능성이높음 스마트하이웨이적합성시험 시험목적 스마트하이웨이서비스요구사항을무선통신기술이만족하는지확인 시험장소및기간 : 여주고속도로 7 km 구간, 2009.7.4~7.10(1주 ) 시험항목및결과

6 기술의특징및장점 기술의우수성 WAVE 표준을준용한무선통신기술 : IEEE 802.11p MAC/ 모뎀기술 차량간통신핵심원천기술 고속이동환경에서의채널추정기술 : Mid-amble 기반채널추정기술로고속이동환경에서의 Long Packet 전달가능 CSMA-TDMA Hybrid MAC 기술 : 하나의무선채널을시구간으로분리하여신뢰성있는메시지전달가능 기술수준 차량간통신모듈시제품개발 (2008.11) : ITS World Congress 차량간추돌방지서비스시연 스마트하이웨이적합성시험 (2009.7) : 한국도로공사여주시험장 부산 ITS 세계대회 WAVE 시연 (1010.10.25), WAVE 칩개발및샘플칩확보 (12 월초 ) 적용분야 안전서비스 전후방추돌방지 교차로안전지원 교통표지판정보제공 차량및교통정보서비스 차량진단 차량정보수집 교통정보수집 / 제공 멀티미디어다운로드 IP 기반패킷서비스 관련지재권현황 No. 국가출원번호 ( 출원일 ) 상태명칭 1 KR 2008-0020670 (2008.03.05) 등록 고속이동환경에서 Midamble 을이용한채널추정방법 2 KR 2010-0037035 (2010.04.21) 차량통신환경에서의자동이득제어기법 3 KR 2010-0103699 (2010.10.22) WAVE 기반멀티채널운용방법및장치 4 KR 2010-0110474 (2010.11.08) WAVE 시스템에서멀티채널동작시차량간통신을위한서비스채널운영방법 5 KR 2008-0118384 (2008.11.26) OFDM 기반차량통신시스템의시간동기장치및방법 담당자. 나성곤

7 No. 국가출원번호 ( 출원일 ) 상태명칭 6 KR 2009-0121379 (2009.12.08) 차량간유니캐스트멀티홉통신을위한위치기반 VMP-unicast 라우팅알고리즘 7 KR 2007-0092999 (2007.09.13) 등록 차량간통신을이용한위험상황경고메시지전달방법 8 KR 2008-0064243 (2008.07.03) 등록 경고메시지전달을위한중계차량선전방법 9 KR 2009-0128443 (2009.12.21) 무선이동환경의우선순위및위성항법장치기반적응적변조및코딩운용방법 10 KR 2008-0128777 (2008.12.17) 교차로에서능동형안전운전지원시스템 11 KR 2009-0126261 (2009.12.17) 차량무선통신시스템과차량 ID 를이용한실시간교통법규위반통보, 납부및이력관리시스템 12 KR 2010-0019151 (2010.03.03) 고속이동환경에서의주파수옵셋추정및보상방법 13 KR 2007-0124492 (2007.12.03) 등록 노변장치와차량장치간통신방법 14 KR 2007-0123362 (2007.11.30) 등록 무선노드간의비콘송수신방법 15 KR 2010-0074672 (2010.08.02) WAVE 시스템에서핸드오버를위한기지국의 CCH 접근방법 16 KR 2007-0119136 (2007.11.21) 등록 차량간통신에서안전메시지전달을위한 MAC 프로토콜 17 KR 2009-0037198 (2009.04.28) 차량통신에서의협력통신기법 18 KR 2009-0128440 (2009.12.21) 기지국과차량간무선통신을이용한교차로안전지원을위한영상정보서비스및그방법 19 KR 2008-0127353 (2008.12.15) OFDM 시스템에서채널추정을위한패턴삽입시전송시간계산방법 20 KR 2008-0128778 (2008.12.17) 차량간통신에서의고속멀티홉전송장치및그방법 관련표준현황

8 기술동향 자동차부품업체로세계적인기업인 Denso 에서는 2008 년 10 월 IEEE 802.11p 규격을만족하는 WAVE 통신모듈을개발하여제한적으로제작하여시스템검증용으로활용하고있으며 2009 년말에는 WAVE chipset 이실장된통신모듈을제공할예정이며, 최근에는미국의 Kapsch 사에서도 WAVE 통신모듈을개발하여도로 Tolling, 교차로안전, 차량안전서비스시험을추진하고있음 국내기술 WAVE 규격을만족하는차량통신모듈은 VMC 기술개발공동연구기관인라닉스에서샘플칩을제작중에있음 ETRI 에서는 2004부터차량간통신기술을연구하였으며, 무선랜을이용한차량간통신시험연구를추진하였고 2007 년부터 VMC(Vehicle Multi-hop Communication) 기술개발을시작하여 5.8GHz 대역의차량간통신핵심기반기술과국내외표준화를추진하였으며, 2009년도 7월에는 ITS Korea 주관으로스마트하이웨이적합성시험을추진하여차량이고속으로이동하는환경에서스마트하이웨이통신요구사항을만족하는지를확인함 해외기술 미국 5.9GHz DSRC/WAVE 기술개발 미국은 DOT(Department of Transportation) 에서는 5.9 GHz 대역의 WAVE(Wireless Access for Vehicular Environment) 기술을 V2V 통신과 V2I 통신을적용하여차량관련공공서비스와일반서비스에사용할계획으로기술개발을추진하고있음 유럽 C2C-CC(Car-to-Car Communication Consortium) 기술개발 유럽의 CarTALK2000 은 5GHz 무선랜기술과위치정보기반라우팅프로토콜을이용하여차량에위험경고정보제공이나안전운행지원서비스를목표로하였으며, 후속프로젝트로진행되는 C2C-CC 콘소시엄은 5GHz 무선랜기술보다는미국의 IEEE802.11p 를적용에큰관심이있으며차량안전과트래픽정보서비스에활용할목적으로기술개발을추진하고있음. 담당자. 나성곤

9 시장동향시장동향 차량및차량노변간통신으로인해 10% 의사고감축을이룰수있는경우약 2,000 억원의비용절감효과를얻을수있을것으로기대됨 2005년교통혼잡및사고로인한사회적비용은 38조원으로경상GDP의 4.7% 에해당 ( 혼잡비용 23.7조원, 사고비용 14.3조원 ) 차량및차량노변간통신으로인해 10% 의교통혼잡및사고감축을이룰수있는경우약 2 조원의사회적비용의절감효과를얻을수있을것으로기대됨 차량간및차량노변간통신을이용하는서비스는차량의안전서비스, 차량진단및모니터링서비스, 차량트래픽의효율증대, 엔터테인먼트제공등다양한부가서비스를창출할수있음 ( 단위 : 백만불, 억원 ) 관련제품 / 서비스 시장 1 차년도 (2010) 2 차년도 (2011) 3 차년도 (2012) 4 차년도 (2013) 5 차년도 (2014) 차량통신용칩세트차량통신모듈 ( 단말장치와노변기지국겸용 ) 차량통신플랫폼응용서비스 해외 2 4 10 50 100 국내 - 1 3 10 20 해외 8 16 40 200 400 국내 - 4 12 40 80 해외 6 12 24 40 40 국내 3 6 9 9 9 해외 2 6 18 24 40 국내 - 1 2 4 8 국내시장 해외시장 2010년에 ITS 세계대회에서차량간통신및기지국-차량통신시스템을구현하여 Bexco 주변의 Show case 및부산-울산간고속도로에설치하여시범서비스를보였음 관련기업 미국 Denso, Kapsch 에서제공하는 WAVE 통신모듈을차량안전과 ITS 서비스에적용하여통신기술을검증하고서비스효과를분석하고있으며 2013년미국전역에통신인프라구축계획에대비하고있음 미국의 VSCC나유럽의 Car-to-Car 콘소시엄에서는 WAVE 통신모듈을차량을 Integrated Safety 서비스에적용을위한무선통신시험을추진하였음 수요처 삼성, LG, 볼보, 아우디, 구글, Microsoft, 애플, BMW, 샤오미, GM, 폭스바겐 기술수요 적용처 자동차, 스마트폰, 소프트웨어관련대기업 스마트폰, TV, 네비게이션, 자동차

기술이전내용및범위 < 시스템구성도 > 차량통신모듈플랫폼하드웨어기술 차량단말용통신모듈의하드웨어를제작하기위해필요한디지털보드와 5.8GHz RF 보드설계기술을제공 차량통신모듈플랫폼소프트웨어기술 차량단말용통신모듈의소프트웨어를제작하기위한 MAC 소프트웨어및라우팅소프트웨어설계기술을제공 차량통신모뎀기술 IEEE 802.11p 규격을만족하며미드앰블을이용한채널추정기술을사용한 OFDM 방식의모뎀설계기술을제공 차량통신 MAC 하드웨어기술 IEEE 802.11p 규격을만족하며 Time Slot 기반 CSMA 기술을사용하는 MAC 하드웨어설계기술을제공 교차로안전지원장치기술 교차로에서사고방지를위하여영상정보와신호제어기정보를이용하는교차로안전지원장치설계기술을제공 차량정보서버기술 차량으로부터수집된차량정보를노변기지국을통하여서버로전달하고차량정보기반의서비스를제공하기위한서버기술을제공 차량단말기술 차량간안전서비스, 차량정보수집서비스및교차로안전지원서비스를제공하기위하여교차로안전지원장치, GPS, 차량정보수집장치, 차량, 서버, 기지국으로부터수집한정보를분석 / 가공 / 표시하는기술과차량 / 주행정보를서버에전달하는기술을제공담당자. 나성곤 10

11 예상응용제품및서비스 예상응용제품및서비스 담당자. 나성곤 BEXCO 와해운대간 ( 5km ) WAVE, DSRC, WLAN 통신망을구축하여안전하고, 편리하며, 이동성을높이는 13가지 u-its 서비스를시연 장안 IC와온양 IC 고속도로 ( 11km ) WAVE 통신망을구축하여연속적인정보통신환경을제공하고 V2I/V2V 통신기반 5가지서비스를시연 제공서비스 : Web Browsing/ CCTV 동영상 / 돌발상황메시지 / 차량정보방송 / 차량간메시지 WAVE 기반서비스 : 신호위반경고 / 돌발상황경고 / 교차로안전지원 / 교차로보행자경고 / CCTV 교통정보 DSRC/WLAN서비스 : 교통정보메시지 / 인터넷검색 / CCTV 교통정보담당자. 나성곤

12 관련특허요약 발명의명칭 무선통신시스템에서의채널추정방법및장치 기술개요 본발명은무선통신시스템에서채널추정방법및장치에관한것으로, 고속이동환경에서의채널추정방법및장치에관한기술임 OFDM 시스템의구성 OFDM 시스템의송신장치 (100) 는채널코딩부 (110), 변조부 (120), 제 1 변환부 (130) 및역고속푸리에변환부 (140) 를포함함 채널코딩부 (110) 는전송할데이터를채널코딩하고, 변조부 (120) 는채널코딩된데이터를 QP 나또는 QAM 방식으로변조하여직렬데이터를생성함 제 1 변환부 (130) 는생성된직렬데이터를병렬데이터로변환하고, IFFT(140) 는병렬데이터를역고속푸리에변환함 OFDM 시스템의수신장치 (200) 는고속푸리에변환부 (210), 제 2 변환부 (220), 채널추정부 (230), 등화부 (240), 복조부 (250) 및채널디코딩부 (260) 를포함함 기술특장점 정확한채널추정방법및장치 무선통신시스템에서미드앰블을이용하여채널을추정하고이를토대로소정심볼이채널을통과하면서겪는크기와위상의왜곡을보상함 고속이동환경에서정확하게채널을추정하는채널추정방법및장치를제공함 대표청구항 전체청구항수 : 총 8 항 수신신호로부터추출한프리앰블을이용하여초기채널추정값을생성하는단계 ; 데이터심볼사이에미드앰블이있는지를판단하는단계 ; 미드앰블을이용하여제 1 채널추정값을획득하는단계 ; 초기채널추정값으로채널등화를수행하여왜곡을보상하는단계 ; 업데이트된제 2 채널추정값을획득하는단계 ; 및제 2 채널추정값으로채널등화를수행하여왜곡을보상하는단계