[ 차세대이동통신 ] 3GPP LTE Rel-14 에서의 V2X 표준화동향 서론 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는 LTE(Long Term Evolution) 의릴리즈 (Release)-14 버전 (version) 을위한연구과제 (Study Item, SI) 중하나로써, V2X에대한연구를 2015년 3/4분기부터시작하여 2016년 2/4분기까지진행하였으며, 이를통해기술보고서인 TR 36.885에대한작성을완료하였다. V2X의주요 3가지표준화연구대상인 V2V, V2P, V2I/N 중 LTE D2D(Device to Device) 에서단말과단말간의통신인터페이스로정의하였던 PC5를기반으로한 V2V가먼저연구되었으며, 이에대해서는 3GPP LTE 릴리즈-14 버전을위한작업과제 (Work Item, WI) 로 2016년 1/4분기부터 3/4분기까지표준화가진행되었다. PC5를기반으로한 V2V를제외한 Uu 기반의 V2V, PC5 및 / 또는 Uu 기반의 V2P와 V2I/N의경우 3GPP LTE 릴리즈-14 버전을위한또다른작업과제로 2016년 2/4분기부터표준화가진행되어 2017년 1/4분기에완료를목표로현재마무리단계에있다. LTE 릴리즈-14 버전에서의 V2X에대한작업과제 (Work Item, WI) V2X(Vehicle-to-X; Vehicle-to-Everything) 통신은운전중도로인프라및다른차량과통신하면서교통상황등의정보를교환하거나공유하는통신방식을의미한다. V2X는차량들간의통신을뜻하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과개인에의해휴대되는단말간의통신을뜻하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), 차량과도로변의유닛 (roadside unit, RSU)/ 네트워크 (network) 간의통신을뜻하는 V2I/N(Vehicle-to-Infrastructure/Network) 를포함할수있다. 이때, 상기도로변의유닛은기지국또는고정된단말에의해구현되는교통인프라구조독립체 (transportation infrastructure entity) 일수있다. 예를들어, 차량에속도알림 (speed notification) 을전송하는독립체일수있다 [1]. V2X를위해서는 V2V, V2I, V2P 각각에대해서 1) 아래그림 1에서보는것과같이오직 LTE의단말과단말간의통신인터페이스인 PC5 기반의 V2X 동작만을지원하는시나리오 (Scenario 1),
2) 아래그림 2 에서보는것과같이오직 LTE 의기지국과단말간의통신인터페이스인 Uu 기반의 V2X 동작만을지원하는시나리오 (Scenario 2), 3) 아래그림 3 에서보는것과같이 PC5 및 Uu 모두를사용하여 V2X 동작을지원하는시나리오 (Scenario 3) 가고려될수가있다. 그림 1: V2X 시나리오 1 [1] 그림 2: V2X 시나리오 2 [1]
그림 3: V2X 시나리오 3 [1] V2X에서통신의송 / 수신은기지국을거쳐서이뤄질수도있고, 단말간에직접통신을통해서이뤄질수도있다. 이때, 기지국을거치는경우 LTE 기반의 V2X 통신에서는 LTE의기지국과단말간의통신인터페이스인 Uu 링크를통해송 / 수신이이뤄질수있으며, 단말간에직접통신을통한경우 LTE 기반의 V2X 통신에서는 LTE의단말과단말간의통신인터페이스인 PC5 링크를통해송 / 수신이이뤄질수있다. 한편, LTE에서기지국으로부터의단말로의통신은하향링크 (downlink) 로단말로부터의기지국으로의통신은상향링크 (uplink) 로불리고있다. 3GPP LTE 릴리즈-12에서부터는상기상 / 하향링크에추가적으로단말로부터의단말로의통신을사이드링크 (sidelike) 로정의하여부르고있다. LTE에서상기 PC5 기반의사이드링크통신을처음활용하여적용한기술아이템이공공안전 (public safety) 및기타상업목적의근접통신 (Proximity Communication, Prose) 인 D2D이며, 이에대한많은연구가진행되어왔다. 따라서, LTE 기반의 V2X 통신에서 LTE의단말과단말간의통신인터페이스인 PC5 링크를활용하여통신을수행하는경우, 기존에 3GPP LTE 릴리즈-12/13에서 D2D를위해정의되었던물리채널및물리신호를 V2X 환경에맞게끔성능개선 (enhancement) 을하여활용하는방안이우선적으로고려되었으며, 이에대한연구가진행되었다. 즉, D2D에서단말들간의인터페이스로정의하였던 PC5를기반으로한 V2V에대한연구가먼저진행되었으며, 이중사이드링크의물리레이어 (physical layer) 구조의성능개선이하나의큰
표준화기술과제이다. 특히이를위해서, 높은도플러 (doppler) 경우를핸들링하기위해복조참조신호인 DM-RS(Demodulation Reference Signal) 에대한개선방안들에대한논의가활발히진행되었으며, 상향링크에서의데이터채널인 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 나기존사이드링크에서의데이터채널인 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel) 의경우하나의서브프레임 (1ms) 내에 2개의심볼에 DM-RS를매핑하여전송하였다면, V2V를위해서는 4개의심볼에 DM-RS를매핑하여전송하는것이고려되었다. 한편으로, 사이드링크에서자원할당 (resource allocation) 향상방안역시 PC5를기반으로한 V2V에서하나의큰표준화기술과제이다. 기존 PC5 기반에서정의된자원풀 (resource pool), 자원제어및선택메커니즘, 스케줄링할당 (scheduling assignment, SA) 등을개선하는방법들이논의되었다. 구체적으로, 자원선택메커니즘으로센싱 (sensing) 기술을도입하기로하였으며, 자원할당방법으로기존제어채널과데이터채널이 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로구분되는것에추가로스케줄링에대한지연시간감소를위해제어채널과데이터채널이 FDM(Frequency Division Multiplexing) 방식으로구분되는방안이연구되었다. 또한, 사이드링크동기화 (Synchronization) 과정에대한향상방안역시 PC5를기반으로한 V2V에서하나의큰표준화기술과제이다. 기존 D2D에서와는달리 V2V의경우 GNSS( 보통 GPS로많이불리는위성위치측정시스템 ) 또는 GNSS-equivalent를통한동기화가고려될수있으며, 이에따라 GNSS 또는 GNSS-equivalent를통해서동기화에대한성능개선방안과상기 GNSS 또는 GNSS-equivalent가존재할때의동기화우선순위에대한논의가진행되고있다. 추가로, D2D에서단말들간의인터페이스로정의하였던 PC5 기반의 V2V 동작과기지국과단말간의인터페이스인 Uu 기반의기존 LTE 동작들간이공존할때의고려해야할사항들에대한논의도진행되고있다. 한편, PC5를기반으로한 V2V를제외한 Uu 기반의 V2V, PC5 및 / 또는 Uu 기반의 V2P와 V2I/N의경우, 상향링크 (uplink) 와사이드링크 (sidelink) 에서의준-정적스케줄링에의한전송 (Semi- Persistent Scheduling) 방식, V2P에서보행자단말 (P-UE) 을위한자원선택방식, V2X에서혼잡제어 (congestion control) 를위한방식등이큰표준화기술과제이다.
이중 V2P에서보행자단말 (P-UE) 을위한자원선택방식에대한논의가가장활발하게진행되었다. 3GPP LTE 릴리즈-12/13에서 PC5 링크기반의 D2D는제어채널 (Physical Sidelink Control Channel, PSCCH) 과데이터채널 (Physical Sidelink Shared Channel, PSSCH) 을특정전송자원을통해전송한다. 이특정전송자원은, 자원풀 (resouce pool) 상에서 TRP(Time Resource Pattern for Transmission) 에의해정의가된다. V2X에서 PC5 링크기반의 V2V는이와는달리센싱 (sensing) 기반의자원선택방식을통해 PSCCH와 PSSCH를전송할자원을선택한다. 하지만, V2X 중 V2P/P2V의경우단말파워소비감소가하나의큰고려사항이며 ( 특히, 보행자단말 (P-UE) 로부터의차량단말 (V-UE) 로의통신인 P2V의경우, V-UE와는달리 P- UE에서는배터리파워가한정적이므로 ), 이를위해 V-UE들간의통신인 V2V에서대략 1s에해당하는 1000개의서브프레임에대응되는구간동안센싱을수행하였던것과는달리 V2P/P2V에서 P-UE를위해서는일부서브프레임에대해서만부분 (partial) 센싱을수행하는방법이고려된다. 한편, P-UE가 V-UE에게사이드링크제어정보및데이터를송신하는경우 ( 이는 P2V 통신을수행하는경우에해당하며, 차량등의 V-UE가보행자등의 P-UE에대한정보를습득하여안전사항등에대비하는경우에해당 ) 는고려하지만, 반대로 P-UE가 V- UE로부터사이드링크제어정보및데이터를수신하지는않는경우 ( 이는 V2P 통신을수행하지않는경우에해당하며, 보행자등의 P-UE가차량등의 V-UE에대한정보를안전사항등에대비하기위해습득할필요가없는경우에해당 ) 를고려할수있으며, 이렇게사이드링크수신능력들 (sidelink reception capabilities) 이없는디바이스 (device) 들을지원하기위한경우를고려할경우 P-UE를위해서는 3GPP LTE 릴리즈-12/13에서정의된 PC5 링크기반의 D2D와마찬가지로랜덤기반의자원선택방식역시필요하다. 상기랜덤기반의자원선택방식은단말의파워소비감소측면에서도가장큰이득을가지는방법이다. 결론 상기표준화대상기술들의대한논의를포함하여, LTE 기반의 V2X 에대한표준화가 LTE 릴리즈 -14 버전을위한작업과제 (Work Item, WI) 중하나로써 2017 년 1/4 분기까지진행될
예정이다. 이후, 상기 LTE 기반의 V2X를보다개선한표준화가릴리즈-15 버전을위한작업과제 (Work Item, WI) 중하나로써예상되고있으며, 또한 5G를위한 NR(New Radio) 를기반으로한 V2X에대한표준화도릴리즈-15 버전을위한연구과제 (Study Item, SI) 중하나로써고려되고있다. Reference [1] 3GPP TR 36.885 V14.0.0, Study on LTE-based V2X Services (Release 14), Jun. 2016. 윤성준 ( 주식회사아이티엘책임연구원, yoon.sungjun@gooditl.com)