::: ETRI, The Future Wave :::

차량 네트워킹 기술

곽동용 (dykwak@etri.re.kr)

ETRI, 텔레매틱스연구부

2009.06.25.

KRnet20092

목차

I. 개요

II. 국내외 R&Ds

III. 국내외 표준화 동향

IV. VANET

V. 결론

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I. 개요 – 기술 정의

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텔레매틱스/ITS 를 위한네트워킹 핵심 능력 제공

안전/편의/이동성 향상을 통한안락한 생활 공간 창출

차량 네트워킹 기술이란?

차량에서 이용 가능한 유무선 네트워크를 서비스 특성 및 네트워크 상황에 따라

최적으로 접속하여 차량에서의 다양한 IT 관련 융합 서비스를 제공하기 위한 기반 기술

다중무선접속플랫폼

WheelSens.

Multimedia

DistanceSens.

RearCamera

In-Vehicle Network

V2I

V2V

V2N

IVN

IVN-Sensor

GyroSens.

기지국/RSU

차량

노매딕 기기

IT WorldAutomotive World

CDMA, DSRC, WLAN, ..

WAVE

Bluetooth, USB, …

CAN, LIN, FlexRay, MOST

복합 안테나

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I. 개요 – 기술 흐름

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(Source : ETRICO, 2008)

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I. 개요 – What is Connected?

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Connected Vehicle Connected Driver/Passengers

Core Auto SystemsRemote diagnostics connectionSystem problem reporting linkECU SW correction connectionECU SW function update linkState mandate compliance linkOEM/Dealer/CRM link

Driving RelatedRoute-destination download linkTraffic information connectionMobile search connectionMobile navigation connectionElectronic toll connectionRoad usage fee connection

Safety & SecurityCar-to-car: driver assist systemsCar-to-roadway: collision avoidance

Safety & SecurityeCall/ACN connectionb-Call/road assistance link

Car Infotainment SystemsRemote system controlMap update connectionTracking information connectionStolen vehicle tracking connection

Infotainment RelatedVoice communication linkInformation access connectionEntertainment download linkMobile device connection

(Source : iSuppli, 2009)

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I. 개요 – 주요 통신 기술

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(Source : Frost & Sullivan)

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I. 개요 – 무선 통신 Lifecycle

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I. 개요 – 무선 통신 기술 비교

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I. 개요 – 무선통신 기술 응용 분야

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I. 개요 – 시장성

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세계시장규모 및전망

출처: Wireless Car <IMS Research, 2008>

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 CAGR

차량판매대수 69,800 71,545 73,262 74,976 76,701 78,457 80,215 2%

(단위:천대)Bluetooth 43,736 54,112 63,800 75,709 81,183 91,344 100,099 12.5%

Cellular 4,152 5,516 6,978 8,595 10,178 11,525 12,512 17%

WLAN 0 108 399 744 1,308 2,149 3,099

WUSB 0 0 95 200 372 554 740

DSRC 3,986 5,628 6,601 7,968 8,763 10,452 12,728 18%

CALM 0 2 2 9 14 18 26

(KU)

(year)

V2X 기기 보유차량의 급격한 증가

(2015년 총 1억3천만개육박)

시장성및경제성

텔레매틱스/ITS 서비스 및 통신시장의 증가에 따라 차량 네트워킹을 위한 V2X 미디어 수요 증대

약 8천만개의 잠재수요 존재 (09년 5천만개 2015년 1억 3천만개)

스마트하이웨이 등 국가기간인프라 구축에 따른 ‘V2X In-car device’ 시장 존재

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II. R&Ds - EU

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C2C-CC

자동차 제조업체 주도

802.11p 기반 Safety-Critical V2V 통신

CALM

자동차 부품업체 주도

Multiple Communication 채널 수용

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II. R&Ds - EU

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II. R&Ds – Frequency allocation for V2X communication

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Region StatusFrequency

Range Bandwidth

EuropePlanned 5885-5925 MHZ 70 MHz

Allocated 63-64 GHZ 1 GHz

JapanAllocated 5770-5850 MHZ 80 MHz

Planned 710-770 MHz 60 MHz

USA Allocated 5850-5925 MHZ 75 MHz

Korea Planned 5875-5905 MHZ 30 MHz

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II. R&Ds - EU

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II. R&Ds – CVIS (EU)

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CVIS (Cooperative Vehicle Infrastructure System)

개요

유럽 연합에 의해 지원받고 ERTICO의주관으로 진행되는 안전 주행 환경프로젝트 (2006~2010, 2억 유로)

목표 시스템

IPv6, OSGi, CALM 기반 표준화된 차량및 노변장치 모듈 및 관련 시스템과서비스를 개발

구현 서비스

EDA(Enhanced Driver Awareness)• ‘Ghost Driver’(졸음운전, 난폭운전 등)

를 탐지 및 주변 알림 서비스 구현

• RSU 기반 탐지

• In-vehicle 기반 탐지

CVIS 개념도(출처 : The Fully Networked Car Workshop, 2008)

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II. R&Ds – IntelliDrive (VII, USA)

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IntelliDrive (Safer, Smarter, Greener)

개요미국 DOT의 지원으로 교통정보와 차량안전 서비스 제공을 위한 국가 차원의 통신인프라 연구

참여기관BMW, Chrysler, Daimler Benz, Ford, GM, Honda, Hyundai, Nissan, Toyota, etc.

주요 ProjectSafeTrip-21: The Connected TravelerVII Proof-of-Concept Test

개발 기술안전 서비스에 중점을 둠

V2VEmergency brake warnings, Forward collision avoidance warningLane change warning

V2ITraffic signal violation warningCurve speed warningApproaching emergency vehicle warning

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II. R&Ds – IntelliDrive (PATH, USA)

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PATH (Partners for Advanced Transit and Highways)Automated Highway Systems (1997-2003)

Active Safety Systems (2002-present)Cooperative Intersection Collision Avoidance SystemsSituational Awareness

Connected Traveler (2008-present)Collect traffic data from/deliver traveler information to mobile consumer devices

• Cell Phones, PDAs, PNDsBecome independent of communication link

• Cellular Network (3G), Wi-Fi, DSRC, mobile WiMax, …Become independent of vehicle mode (cars, buses, or trucks)

• Cell Phones, PDAs, PNDsDeliver at least “soft” safety, and perhaps more

• “Stopped Traffic Ahead” alert• “Bike/Ped Nearby” alert

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II. R&Ds – 국내

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스마트하이웨이 (국토해양부, 한국도로공사)

첨단 도로기술, IT를 활용한 통신 기술, 차세대자동차 연계기술이 융복합 되어 최적의교통류가 확보되는 미래의 지능형 고속도로구축

2008년 9월에 스마트 하이웨이 사업 1단계연구 착수

VMC 기술 (ETRI)

2007 ~ 2011V2V/V2I Routing/MAC/PHY 기술 개발

u-Transportation 시스템 기술(한국교통연구원)

2006~2010정보처리가공, 정보제공체계, 운영관리, Planning, 인프라관리

Proactive Idle Stop (PIS) 기술 (ETRI)

2007~2010연료 절감을 위한 IT융합 공회전 STOP 제어기술 개발

…

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III. 차량 네트워킹 표준화 현황

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IVN ICT기기 기지국/RSU

서비스 제공자차량 게이트웨이

I1 I2 I3 I4

차량

ISO TC22ISO TC204

WG17

TTA PG310ITU-T SG16

WAVE

ISO TC204WG15

TTA PG310

ISO TC204WG16

AUTOSAR

C2C-CC

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III. Standard - ETSI

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ETSI(European Telecommunications Standards Institute)

EC공식인정기관, 60개국 700여 멤버 기관 가입

TC ITS-2007년 12월 시작, 5개의 WG 으로 구성

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III. Standard - ETSI

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WG1

WG2

WG3

WG4

WG5

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III. Standard - ETSI

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Applications Purpose Use cases

Active road safety

Driving Assistance -Co-operative

awareness

• Emergency vehicle warning• Slow vehicle indication• Intersection collision warning• Motorcycle indication

Driving Assistance-Road hazard warning

• Emergency electronic brakelights• Wrong way driving warning• Stationary vehicle – accident, vehicle problem• Traffic condition warning• Signal violation warning• Roadwork warning

Traffic management

Speed management• Regulatory / contextual speed limit notification• Greenlight optimal speed advisory

Co-operativenavigation

• Traffic information and recommended itinerary• Enhanced route guidance and navigation• Limited access warning and detour notification• In-vehicle signage

Co-operative localservices

Location based services

• Point of interest notification• Automatic access control and parking management• ITS local electronic commerce• Media downloading

Global Internet services

Communities services• Insurance and financial services• Fleet management• Loading zone management

ITS station life cycle management

• Vehicle software / data provisioning and update• Vehicle and RSU data calibration

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III. Standard – CALM (Communication Access for Land Mobiles)

ISO TC204 WG16

표준화 현황

• V2V/V2I/I2I 통신 모드 제공, IPv6기반 인터넷 서비스 지원, Seamless Handover

• 기존/향후 ITS 무선 표준 (WLAN, DSRC, GPRS, …)과 호환가능한 개방형 구조 제안

• 총 8개의 서브그룹에서 구조, 미디어, 네트워킹, Probe데이터, 응용관리, 긴급통신, 애드혹, 보안 이슈 등을 다루고 있음

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III. Standard – C2C-CC

C2C-CC

주요 미션

개방형 C2C 유럽 산업 표준 제정

Inter-vehicle operability 보장

Active safety application 개발

Royalty free European-wide exclusive frequency band 확보

전세계 C2C 유사 표준과의 조화

시장 침투를 위한 비즈니스 모델 발굴

자동차 제조사, 연구 기관 등 29개기관이 참여하고 있음

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III. Standard – ITU-T SG16

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Main areas recognized to be standardized

I3 : Wireless/wired communication interface between Vehicle Gateway and ICT devices

I5 : The interface between Vehicle-to-Vehicle communication

I1 : The interface between the IVN and Vehicle Gateway

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III. Standard - WAVE

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III. Standard - ISO TC204 WG17

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개요

• 노매딕 장치를 이용해 ITS 서비스를제공하는데 필요한 표준화 추진 시작(08년3월)

• TC22 와의 협의(Lexington resolution)를 통해 Liaison 으로서협력하여 표준화 추진

주요 표준 항목

• Vehicle Gateway

• 차내망과 노매딕 기기 간의 원활한연결성 제공

• Nomadic Device의 “똑똑한” Trip Planner

• GPS, Wi-Fi, DSRC, BT 등Open Platform

• 스마트 기반 Dynamic/Active Map 구현

Nomadic Devices

Vehicle(OBU)

OB

U-D

ispa

tche

r (1)

MobileTelecommunication

D-P

DU

AP

I

ISO 22900 Road Vehicles –

Modular VCI: Part 2: D-PDU API

(출처 : Proposal to utilize ISO TC22/SC3/WG1 ISO 22900 MVCI and ISO 22901 ODX to support ITS, by

ETRI)

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III. Standard – 국내 텔레매틱스/ITS 표준화 현황

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KATS/KSA

개요

• 국제표준화기구 (ISO, IEC) 산하 정보통신분야TC/SC의 대응과 KS규격 제/개정 검토 및 심의를 위해구성된 전문위원회 운영

• 주요 활동

- ISO/IEC 국제표준전문가 활동 지원

- ISO/IEC 국제표준 제/개정 관련 투표 관리

TTA PG310

개요

• 국내 텔레매틱스/ITS 표준화 주도(2004 ~ )

• 주요 활동

- ITS 무선통신 실무반 (WG3102)

- 차량간 통신 실무반 (WG3104)

- 차내망 인터페이스 실무반 (WG3105)

ITS Korea

개요

• ITS 표준 총괄

• 주요 활동

- ITS 표준화 사업

- ITS 연구개발 사업

- ITS 표준 적용 검증

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IV. VANET (Vehicle Ad-hoc Networking)

Active SafetyAssist driver with information and warnings

By the periodic transmission of ‘status’ messages of each node

periodic messages or beacons (주변 상황 파악)a broadcast fashionvehicle’s status information

• position, speed and direction 등

By the dissemination of ‘hazard’ messages once a potential danger has been detected.

event-driven messageshow to select appropriate forwarders to efficiently provide the required reliabilityhow to satisfy the delay constraints

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c4

c1c5 c2

c3

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IV. VANET - Challenges

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Lack of connectivity and channel congestion

a penetration rate of at least 10 %too small

• ‘store and forward’

too high• Packet collisions

switching between different radio channels in case of WAVE• Feasibility regions

Radio channel characteristics

Path loss & fadingHidden terminal problem and lack of coordination

Broadcast channel access mechanism• No RTS/CTS

High mobility and lack of centralized management entity

Low packet delivery ratioHard to achieve fair and efficient use of the resources

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IV. VANET - GeoRouting

GeoNet Project

IPv6 standard + C2C-CC geonetworking국제 표준기관 (IETF, ETSI, ISO)에 반영 예정임

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GeoRouting

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Geographic unicast Topologically-scoped broadcast (scope=hops=2)

Geographically-scoped broadcast

Geographically-scoped broadcast with packet transport towards the target area

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IV. VANET - Emergency Message Dissemination (EMD)

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Marc Torrent Moreno, Ph. D. thesis, 2007

KRnet2009

IV. VANET - Vehicle Multi-hop Protocol

Basic Concept

Sender assignment forwarderPre-active Prevent contention by differential waiting timeDirectional forwarding with instantaneous forwarder table

sender need to known about neighbor nodes

Hello message beaconing• periodic: constant time interval• dynamic: constant moving distance

Maintain neighbor table

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ITS관련 표준화

미국(WAVE): IEEE802.11p+P1609+SAE

유럽(C2C GeoNet): ETSI TC ITS

Global(CALM): ISO TC204 WG16

독립적인 표준화를 진행, 중복성/호환성 문제점 존재

Joint workshop on 5.9GHz vehicular communications

2008. 09.02~04, 시카고

ISO, IEEE, ETSI 표준전문가 약 30여명 참석

• Rapid Completion of Standards for Interoperability

• 신규 구조 사용에 동의

• 중복되는 표준화 개발 지양

• 각 기구별 역할을 나누어 표준화 진행하기로 함

표준기구간 협력이 고려되고 있지만 아직 시작단계임

V. 결론

KRnet200936

(Source : ETSI TC ITS Workshop, 2009.2)

New ITS Architecture

V. 결론

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V. 결론

37(Source : Continental AG)

KRnet2009

V. 결론

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국내외기술현황

I. 자동차 제조사/통신사업자/부처별 독립적 사업주도로 차량 네트워킹 기술의 상호운용성 부재

II. 자동차 패러다임의 진화 : ‘단순한 이동수단 -> 달리는 모바일 오피스’로 자동차의 IT경쟁력 제고

III. 휴대 단말 분야의“Always Best Connectivity”를 주요 이동활동 공간인 차량으로 확장

IV. 구글/모토로라/Freescale 등 글로벌 기업들의 자동차용 IT 기술 분야 본격적 시장 공략

필요성

차세대 무선규격 출현에의 현실적인 대응 방안 필수적

자동차 제조사에서 유연하게 수용할 수 있는 네트워킹 시스템 개발 필요

신규 IT융합 서비스 개발에 필요한 차량과 외부통신간 네트워킹 시스템 요구 증대

세계적인 V2V2I 의 의무화 도입 추세에 따른 차량내 네트워크 시장 대비

V2X 네트워킹

차량 네트워킹 기술 개발

차량과 IT 기술간라이프 사이클의 부조화

다변화하는차량 무선통신 기술

KRnet2009

감사합니다