C-ITS 통신

안녕하세요. K-road 5기 정주훈입니다. 저는 Planning 파트이지만 동시에 정보통신 공학과에 재학 중이라 통신 관련 기술에 대하여 한번 글을 적어보려 합니다. 자율 주행에서 정보와 이를 가져온다는 행위는 중요한 절차입니다. 만약 차량의 주변환경과 교통 상황 등을 미리 알 수 있다면 이 자율주행에 얼마나 영향을 줄까가 흥미로워서 C-ITS를 주제로 선정하게 되었습니다.

C-ITS의 정의

C-ITS(Cooperative ITS, C-ITS)를 알려면 먼저, 과거 차량과 차량, 인프라 그리고 사람이 직접 대화할 수 있는 기술이 필요했고 이에 따라 V2X 통신과 ITS 통신이 탄생하게 되었습니다. 여기서 ITS(Intelligent Transport Systems)는 지능형교통체계로 교통 신호 제어, 교통 모니터링 센터 등을 통해 중앙에서 교통 흐름을 관리하고 최적화하는 기술입니다. 그리고 V2X는((vehicle to everything) 차량과 인프라 간의 직접 통신을 통해 실시간 정보 교환을 하는 기술입니다.

위의 ITS의 정보를 V2X 통신을 통해 차량에 전달해 차량의 속도나 경로를 변경할 수 있는데 이 두 가지 통신이 합쳐진 기술이 바로 C-ITS입니다.

C-ITS의 통신요소

C-ITS의 통신을 위해서는 4가지 차량(Vehicle), 보행자(Person), 도로변 각종 센서와 노변 장치(Road Side Unit), 정보를 생산 관리 배포하는 정보관리센터(C-ITS 센터)로 구성됩니다.
도로변의 센서와 노변 장치를 통해 정보를 C-ITS 센터에서 얻어 연계 기관과 정보를 공유한 후, 데이터를 처리하여 노변 기지국을 비롯한 현장에 전송합니다. 현장에 전달된 정보는 다시 차량으로 보내지고, 이후 차량 간 안전 정보를 교류하게 되는 것입니다. C-ITS는 여러 기관 및 설비, 장치가 쌍방향으로 소통한다는 특징을 가지고 있습니다.

C-ITS의 통신방법

차량에는 안테나와 통신장치, 운영 장치, 차량 정보 수집 장치, 그리고 표출방치로서 내비게이션과 HUD, 스마트폰 등이 갖춰져 있습니다. 지능형 교통 정보는 C-ITS 센터, 지원시스템을 통해 GPS나 WAVE, OBD, C-V2X 등 주행 중인 차량에 제공됩니다.

C-ITS 통신장치

OBU (On-Board Unit): 차량에 설치되는 장치로, DSRC(무선 통신)를 통해 다른 차량이나 인프라와 통신합니다. 주행 정보 수집, 교통 정보 수신, 사고 예방 등에 활용됩니다.
RSU (Roadside Unit): 도로 내에 설치되는 기지국으로, 차량과 통신합니다.
교통 정보 제공, 신호 제어, 사고 감지 등에 사용됩니다.
TMC (Traffic Message Channel): 모터 차량 운전자들에게 교통 및 여행 정보를 제공하기 위한 기술입니다. ALERT C 또는 TPEG 프로토콜을 사용하여 디지털적으로 인코딩되어 전송됩니다.

OBU (On-Board Unit)

OBU(차량 탑재 장치, On-Board Unit)는 다양한 형식의 정보를 수집하고 처리할 수 있도록 설계되어 있습니다. OBU는 DSRC(Dedicated Short Range Communications)와 C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)와 같은 V2X 통신 프로토콜을 통해 정보를 수신하며, 이 정보를 표준화된 형식으로 처리하여 자율주행 시스템과 운전자에게 제공합니다.

OBU (On-Board Unit)의 정보 형식

• DSRC를 통한 메시지 형식
  DENM (Decentralized Environmental Notification Message): 도로 사고, 위험 경고 등을 포함합니다. 도로 상황의 변화나 위험 요소에 대한 정보를 차량끼리 또는 차량과 인프라 간에 실시간으로 교환하는 데 사용됩니다.
  DENM의 구조는 아래와 같습니다.
  

• HEADER

  • proto : DENM 메시지의 통신 프로토콜을 지정하고 이는 DENM 메시지가 전송되는 특정 통신 프로토콜을 식별하는 데 사용됩니다.
  • version : DENM 표준의 버전을 식별하는 값으로 메시지의 형식이나 구조의 변경을 식별하는 데 사용됩니다.
  • message ID : DENM 메시지를 식별하는 고유한 식별자입니다. 이것이 DENM이라는 것을 알려주는데 사용합니다.
  • generation time : DENM 메시지의 생성 시간을 나타냅니다. 이는 DENM 메시지가 생성된 시간을 표시합니다.

• BODY

  • Decentralized Situation Management : DENM 메시지에 포함된 이벤트의 관리 및 처리를 위한 부분입니다.
    • Action ID : DENM 메시지에 포함된 이벤트의 유형을 식별하는 값입니다. 이를 통해 이벤트가 어떤 종류의 조치를 필요로 하는지를 식별할 수 있습니다.
    • Data Version : 데이터 버전은 DENM 메시지의 데이터 형식이나 구조의 버전을 나타냅니다. 이 값은 DENM 메시지의 데이터를 해석하는 데 필요한 버전 정보를 제공합니다.
    • Expiration Time : DENM 메시지의 유효 기간을 나타냅니다. 이는 DENM 메시지가 유효한 시간을 지정하며, 이 시간 이후에는 메시지가 더
      이상 유효하지 않다는 것을 나타냅니다.
  • Decentralized Situation : DENM 메시지에 포함된 특정 상황에 대한 세부 정보를 담고 있는 부분입니다.
    • Severity (심각성) : DENM 메시지에서 보고된 상황의 심각성을 나타냅니다.

이렇게 C-ITS 통신 방법을 통해 도로 상황, 인프라와 차량의 양방향통신으로 운전자의 안전과 주행을 보강하게 시켜줄 수 있습니다.