[자율주행] V2X

by 밍구21 2023. 4. 7. 17:49

자율주행차량의 센서는 레이더 범위가 최대 100M도 되지 않는다. 이는 도로 상황을 인식하고 교통 효율을 증가시키기에는 매우 좁은 범위라 볼 수 있다.

그러므로 진정한 자율주행 차량의 의미를 가지기 위해서는 외부 상황을 주고 받을 통신기술이 접해져 넓은 범위의 교통상황을 인식해야 한다.

이번 주차는 자율주행 자동차의 통신 기술인 V2X에 대해서 배워보도록 하자.

ITS(Intelligent Transport System)
:지능형 교통체계; 교통, 전자, 통신, 제어 등 첨단기술을 도로, 차량, 화물 등 교통체계의 구성요소에 적용하여 실시간으로 교통정보를 수집, 관리, 제공하는 시스템
ex) 버스정류장의 버스 도착 안내 시스템
교차로에서 교통량에 따라 자동으로 신호가 바뀌는 시스템
내비게이션의 실시간 교통정보 알림 시스템
하이패스

C-ITS(Cooperative Intelligent Transport System)
: V2X 통신기술을 이용해 전방의 교통사고 및 장애물과 주변 차량정보를 공유하여 위험상황을 피할 수 있도록 사전에 경고하는 미래형 교통체계 시스템

센서기반의 자율주행자동차의 한계 극복을 위해 C-ITS 개발 필요
➡️ C-ITS의 대상이 되는 차량, 인프라, 사람, 네트워크 간 통신을 위해 통신기술인 V2X 필요

V2X (Vehicle to Everything)
: 차량이 다른 차량 및 도로 등 인프라가 구축된 사물과 교통정보 등을 교환하는 통신기술

➡️ 90년대 말부터 연구를 했던 만큼 V2X 표준기술도 여러가지. 표준기술에 대해 알아보자.

1️⃣ WAVE
-무선랜(와이파이) 기술 802.11P를 차량에 맞게 개선
-IEEE에서 표준화
-DRSC 기반 (WAVE를 DRAC라고 말하는 기사도 있..)

https://ensxoddl.tistory.com/m/28 (DSRC와 비교)

-2010년 표준화 완료
-장: 안정성이 높고 사례가 많음
-단: 확장성이 낮음. (IEEE도 성능 향상을 위한 추가 연구를 진행 중-NGV)
-프로토콜 내부 구조

-시나리오

2️⃣ C-V2X
-셀룰러 기반
-3GPP에서 표준화
-release 버전에 따라 LTE, 5G가 나뉨
-장: 빠르고 커버리지 좋음
-단: 아직 표준화 안 됨
-Sidelink 기술 : 차량간, 차량-보행자간의 직접통신; Sidelink는 Uplink/Downlink와 대응되는 개념
-sidelink기반 시나리오

▶️둘의 비교

▶️ 두 방식 혼용이 어려운 이유
1. C-ITS용으로 배정된 주파수 대역이 DSRC, LTE-V2X, 5G-V2X를 모두 수용하기에는 부족
2. DSRC와 5G-V2X를 동시 지원하는 단일 칩은 없기 때문에, 두 개의 칩이 필요한 만큼 추가 비용이 발생

▶️ 각 국의 표준화 현황

한국은 2024년 이후 단일 표준화 진행 예정. 과기정통부와 국토부의 의견 차이 존재

▶️V2X 기술에서의 보안 위협
1️⃣무선통신 내 보안 위협 요소
-허가되지 않은 데이터가 차량 내부 네트워크로 침투
-DDoS 등의 공격을 통해 통신자원의 가용성을 침해

2️⃣V2X 자체 보안위협 요소
-무선통신망 해킹
-위장 OBU/RSU

▶️추가적인 보안 위협요소 및 보안기술

-IEEE 1609.2: V2V, V2I의 보안 규격. 메시지 인증, 무결성, 기밀성 보장.
-SCMS(Security Credential Management System): 차량 간 인증을 제공하는 차량용 공개키 기반 기술. IEEE 1609.2와 CAMP VSC3에서 정의
-차량 간 V2V 메시지 전송에 대한 성능 요구사항은 SAE의 J2945에 정의
-OBU에는 서명키의 안전한 저장 및 안전한 서명 처리를 위해 HSM(Hardware Security Module)이 들어가 있으나 HSM은 CPU에 비해 낮은 클럭 스피드와 버스 딜레이 등의 요소로 고속 서명 검증 성능 확보에 어려움이 있다.

[참고]

https://www.youtube.com/watch?v=wFpzAW4mm5M