ITS 서비스를 위한 DSRC 기술동향

I. 서론 1990년대 이후 자동차가 대중화됨으로써 국민생활에 편리함을 가져오는 긍정적인 면이 있는 반면, 교통 혼잡, 사고, 공해유발 등의 부정적인 면을 간과할 수 없는 시점에 도달하였으며, 이에 따라 자동차 및 교통이용자의 급증에 따른 사회 기반시설의 균형적인 발전이 더 한층 요구되고 있다. 이러한 기반 시스템으로서의 정보통신 기술은 21세기 교통문제 해결의 핵심기술로 떠오르고 있다. 자동차대수의 증가는 매년 20%이상씩 증가로 벌써 1,400만대에 이르는 만성적이고 전국적인 도로교통 혼잡으로 인한 경제적 손실은 ’88년 7,600억원에서 ’98년에는 12조원으로 총 GNP의 3%를 차지할 정도로 급증 되었으며, 2000년에는 무려 20조원에 달할 것으로 예상된다. 운전자는 주행중인 도로가 왜, 얼마동안 막히는지, 우회도로는 이용 가능한지를 알지 못하고, 대중교통이용자는 버스가 언제 도착하는지, 어디서 갈아타야 할 것인지를 알지 못하고, 운송업 사업자는 자사 화물차의 위치나 수송 소요시간을 알지 못한다. 따라서 사회생활과 경제활동을 지원하는 공공사회 기반구조로서 정보기술, 통신기술, 센서기술 및 제어기술 등을 이용한 보다 향상된 운송효과를 기대할 수 있는 ITS(Intelligent Transport System; 지능형 교통 시스템)의 도입이 필요하다. 이는 도로, 자동차, 이용자 등 교통체계 구성 요소간 정보흐름을 원활하게 하여 단절된 교통흐름을 개선시키고 교통 이용자의 물류비용을 최소화 하고, 여행시간의 단축 및 활용을 가능하게 할 것이다. 지능형 교통시스템을 구축하기 위해서는 양질의 교통정보를 수집하고 효율적으로 분배하는 시스템의 도입이 필수적이다. ITS 전용 단거리 무선통신기술은 통신반경이 수 미터에서 수백 미터인 도로변 기지국장치와 이 통신영역을 통과하는 차량 탑재장치들 사이에서 점대점(Point-to-Point) 또는 점대다점(Point-to-Multipoint) 양방향 고속통신 기술로서, 공중 무선 통신망과 달리 도로상에서 주행중인 차량을 대상으로 하여 도로변에 비교적 간단한 기지국 시스템을 설치하고 저가의 통신단말기로서 사용자에게 값싼 서비스를 제공할 수 있는 장점을 가지고 있을 뿐 만 아니라 적은 비용으로 교통정보수집이 가능하여 인적 및 물적 자원의 원활한 유통을 가능하게 한다. 현재 ITS 서비스에 적용되는 대표적인 단거리 무선통신기술은 그 용도에 따라 비이콘(Beacon) 방식과 DSRC(Dedicated Short-Range Communication) 통신방식으로 구분할 수 있다. 비이콘 통신방식은 노변 기지국과 차량 단말기간 단방향 서비스(기지국 -> 단말기, 단말기->기지국)를 위주로 하는 저속(10Kbps이하) 통신시스템으로서 제한적인 양방향 통신이 가능하다. 현재의 발전된 정보통신기술을 이용한 ITS 전용 단거리 무선통신(DSRC)기술이 그 대안으로 떠오르고 있다. 본 고에서는 ITS 서비스를 위한 각종 통신방식에 대해서 살펴보고, 최근에 세계적인 표준화와 더불어 국내에서 개발중인 능동형 DSRC 통신기술에 대해서 기술하였다. II. 서비스 동향 및 전망 1. 국외 동향 외국에서 정부와 산업체, 그리고 연구소와 대학을 중심으로 미국과 유럽, 그리고 일본에서 추진되고 있는 ITS 분야의 서비스 동향을 고찰한다. 1) 미국 (1) 단거리 전용 통신(DSRC ; Dedicated short Range Communication) 미국은 1991년 ISTEA(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)를 승인한 이후부터 ITS 분야의 기술 개발에 중점적으로 투자를 하고 있다. ITS 서비스를 위한 노변 기지국과 차량간 통신방식은 여러 통신 방식중에 DSRC(Dedicated Short Range Communication)방식이 선정되었으며 DSRC 통신을 이용하여 자동요금징수(ETC ; Electronic Toll Collection)서비스와 차량장치식별(AEI; Automatic Equipment Identification) 서비스를 우선적으로 제공하고 있다. 미국의 동부지역으로 발달한 ETC 시스템은 현재 900 MHz 대역을 이용한 수동방식의 시스템을 사용하고 있으며 1999년 7월에 약 500 만대를 사용하고 있다. 새로운 ITS 서비스를 제공하기 위해서는 능동방식의 DSRC 통신방식이 필요하므로 5.8 GHz 대역에서는 능동방식의 ETC 시스템을 사용하려는 추세이다. 그리고 주별로 서로 다른 통신방식을 사용함에 따라 상호 연동이 될 수 없으므로 국자적으로 표준화를 추진하고 있는 상태이다. AEI 서비스는 물류 및 유통에 관련된 트럭, 트레일러의 현재 위치를 파악함으로서 도착 예정 시간을 파악하고 결과적으로 “Just in deleivery” 가 가능하도록 한다. 이외에도 DSRC통신을 활용하여 다양한 ITS 서비스를 제공할 수 있다. FHWA(Federal HighWay Administarion)에서 설립한 ARINC 사에서는 미국의 ITS 서비스를 제공하기 위한 평균 데이터 전송속도를 분석하였는데 분석결과 하향 링크와 상향 링크에서 모두 600 kbps 이상이 되어야 한다고 주장을 하였다. 그리고 5.85 ~ 5.925 GHz(75 MHz) 대역을 ITS 서비스용으로 FCC에 주파수 할당이 승인된 상태이다. (2) 자동화도로시스템(AHS; Advanced Highway System) 자동화 도로 시스템은 도로상의 차량들이 안전거리를 유지하면서 일정한 속도가 운행하면서 유고시 차량의 운행을 제어함으로서 차량의 교통 및 안전을 극대화하는 개념의 도로 시스템을 말한다. 자동화 도로 시스템의 구현은 20년후에 현실화될 시스템으로 전망하고 있다. 자동화 도로 시스템의 시스템 정의와 시범 사업 추진과 평가를 위해 NAHSC(National Automated Highway System Corsotium) 이 구성되었으며 여기에는 자동차 제조업체, 건설업자, 정부 관계자, 지자체 관계자, 학계 등 이 참여하고 있으며 연방정부는 협력자 역할을 담당한다. 1991년에 발표한 ISTEA(Intermodal Surface Transportation Efficiency Act)에서 자동화 도로 시스템의 요구사항이 제시되었으며 1997년 8월에 자동화 도로 시스템의 기술적 타당성 검토를 위한 시연회가 샌디에고에서 실시되었다. 이러한 자동화 도로 시스템이 궁극적인 목적은 다음과 같다. 운전자의 사고를 줄이고 안정성을 높인다. 기존 교통시설과 연계하여 기술개발의 중복 투자를 줄인다. 여행 시간과 대기 시간을 줄이고 대중 교통 이용시 환차 시간을 줄인다. 배기 가스를 줄여서 대기 환경의 피해를 줄인다, 교통 시스템 구축 및 관련 산업을 창출한다. (3) 버스위치정보시스템(BLIS; Bus Location Information System) BLIS 시스템은 오하이오 주립대학내 버스 운행 정보 안내 및 관리를 위해 대학내부의 연구소가 수행한 연구과제로 APTS 분야의 Prototype 으로 평가할만한 하다. BLIS시스템은 오하이오 주립대학내 버스의 위치를 위치를 실시간으로 모니터하고 버스가 정류장에 도착하는 시간을 알려주는 기능을 구현하여 버스 이용자나 관리자에게 버스 주행 정보를 제공하기 위해 개발되었다. BLIS 시스템은 버스의 위치 정보는 Trimble Lasken SK-8 GPS(Global Positioning System)수신기를 이용했으며 버스내 단말기와 센터간에는 CDPD(CDMA Packet Data) 통신을 사용하였다. 그리고 GPS 에서 얻어진 좌표정보와 대학내 도로정보에 대한 GIS정보간 매핑을 하였고 센터는 PC를 사용하여 구성하였다. 이시스템은 오하이오 주립대학내에서 설치되어 운용중이다. 2) 유럽 (1) DSRC통신기술개발 유럽의 DSRC 통신은 초기에 고속도로상의 자동요금징수 서비스를 중심으로 연구되었으며 점차 주차장관리시스템이나 억세스제어관리시스템으로 발전되어 왔다. 자동요금징수시스템은 주행하는 차량내 설치된 차량단말기와 노변 기지국간 무선통신에 의해 도로 사용료를 징수 시스템으로 시스템을 간단하고 값싸게 구현하도록 연구되었다. 따라서 무선통신방식은 수동방식 또는 Backscattering 방식을 사용한다. 이방식은 역방향링크 구성시 단말기는 기지국에서 수신한 CW(Continuous Wave)를 사용하여 AM 변조를 한다. 이렇게함으로서 단말기내 오실레이터를 내장하지 않고 역방향 변조가 가능하므로 단말기를 저렴하게 구현할 수 있다. 그러나 순방향 링크의 CW를 사용하므로 주파수를 재사용하기 위한 노변기지국간 거리가 충분히 떨어져야 하는 단점이 있다. 이러한 수동방식은 순방향 링크에서는 500 kbps를 전송하고 역방향 링크에서는 250 kbps를 전송한다. 유럽에서 사용하는 수동방식의 표준화는 CEN TC278 Working Goup 내에서 이루어졌으며 5.8 GHz 대역을 사용하고 있다. 이 표준화 Working Group에서는 물리 계층과 데이터 링크 계층, 그리고 응용계층에 대해서 표준화를 추진하였으며 현재 Enable Standard로 기본 파라미터와 선택 파라미터를 정의한 상태이며 실제 파라미터값은 노변 기지국과 차량 단말기간 통신 프로파일에 의해 결정하도록 되어 있다. 이러한 수동방식은 ITS 서비스를 제공하는데에는 전송속도나 셀 크기에 있어 제약이 많다. 수동방식의 데이터 링크 계층은 기지국의 CW를 사용하므로 반이중방식으로 동작하며 통신 프로토콜은 HDLC(High-level Data Link Control) 방식을 사용한다. 순방향 링크는 방송 채널 구성과 점대점 통신이 가능하도록 설계되어 있으며 기지국의 CW가 있을때에만 역방향 체널이 구성되므로 노변 기지국과 차량 단말기간 비동기식으로 운용된다. (2) RDS(Radio Data System) RDS 방식은 1877년 유럽방송연맹에서 개발한 시스템으로 FM 무선방송 채널의 부가 채널에 데이터를 전송하는 빙식으로 반송파 주파수는 57 KHz 이고 변조방식은 Biphase Coded DSB-SC를 사용하며 Shorten Cyclic 채널 코딩기술을 채택하였다. 이 채널에 AF, PT, RDS-TMC, DGPS, 문자정보 및 페이징 정보를 전송할수 있으며 데이타 전송속도는 1187.5 bps이다. 1987년 프랑스, 독일, 미국에서 상용화되었고 1990년 Cenelec EN 50067이 표준화되었다. 3) 일본 (1) Car Navigation System Car Navigation System은 차량 운전자가 가고자 하는 목적지까지 도로상에 현재 위치를 표시해주면서 주행을 위한 정보를 음성이나 문자 디스플레이를 통하여 실시간으로 제공해주는 시스템이다. 이 시스템은 보통 GPS를 사용하여 차량의 위치 정보를 알아내고 디지털 Map과 대응되도록 하여 차량이 진행이 도로상에 나타내도록 한다. 그리고 목적지까지 최단 거리를 찾아내어 운전자에게 주행 안내를 제공해준다. 이러한 CNS 시스템은 1993년 3월에 8000 대가 설치되었고 1999년 9월 기준으로 약 350만대가 설치되어 사용중이다. (2) VICS(Vehicle Information & Communication System) FM 다중방송채널을 이용하여 교통정보를 전송함으로서 차량 운전자에게 CNS 서비스와 광대역의 교통정보를 제공하는 시스템으로 차량 단말기는 정보를 수신만 가능하고 송신이 안되는 제약이 있다. 일본내에서는 M/W Beacon, IR(Infra-red) Beacon 및 FM 다중방송으로 복합 수신이 가능한 VICS 단말기가 1999년 9월 기준하여 약150만 대가 설치되어 운용중이다. (3) ETC 시스템 ETC 시스템은 유료도로를 통과하는 차량에게 DSRC통신을 이용하여 도로요금을 부과함으로서 Toll Gate 통과시간을 4배이상 줄임으로서 교통 효율을 개선하는 시스템이다. 일본에서는 능동방식의 DSRC 통신기술을 사용하여 ETC 시스템을 개발하고 있으며 1999년부터 설치를 시작하여 2002년에는 730개소의 Toll Gate 에 설치되고 차량 단말기는 400만대가 사용될 것으로 예측하고 있다. (4) 자동화도로시스템(AHS; Adavanced Highway System) 개발 동향 AHS 기술은 연구단계에 있으며 2000년에 AHS시스템에 대한 데모를 할 예정이다. 자동운행제어(ACC; Adaptive Cruise Control)시스템은 자동차 산업에 채택이 되었으며 레이다를 사용하여 차간 일정거리 유지하도록 제어된다. 이러한 기술은 계속 연구되어 궁극적으로는 SMARTWAY2001 로 발전될 것이다. 2. 국내 동향 1) ROTIS(Road Traffic Information System) ROTIS 시스템은 LGI(LG 교통정보)에서 개발한 시스템으로 교통정보 수집 및 가공을 통하여 교통 데이터를 제공하기 위해 개발되었다. 교통정보는 Probe Car 와 노변 기지국간 통신을 통하여 Probe Car의 현재 위치와 자동차 속도, 그리고 접속 시간을 센터로 보내어 센터에서는 시간별로 도로에 대한 교통 정보 얻을수 있다. Probe Car와 노변 기지국간 통신은 200 MHz 대역에서 점대점 통신 프로토콜을 사용하여 최대 전송은 9600 bps 이다. 현재 Probe Car는 5000대 가 설치되어 있으며 노변기지국은 서울권 지역내 12000 여곳에 설치되어 노변 기지국과 센터간은 전용선으로 망구성이 되어 있다. 센터에서는 Probe Car의 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 시간별로 도로별로 도로 교통상태를 파악할 수 있으므로 교통 방송과 관리에 활용이 가능하고 이러한 교통 데이터 정보를 장기간 수집하고 가공하게 되면 교통 통계 자료로도 활용이 가능하다. 2) CNS(Car Navigation System) CNS 시스템은 대우통신, LG 전자 및 현대전자에서 개발하여 보급이 되고 있다. 이 시스템들은 모두 GPS수신기를 사용하여 차량 단말기의 위치 정보와 시간 정보를 알아내어 디지털 지도에 매핑시킨다. 그리고 목적지까지 최단 거리를 분석하여 운전자에게 운행 정보를 실시간으로 제공해준다. 이 시스템들은 GPS를 사용하기 때문에 대도시의 빌딩숲에 들어 가면 위치 오차가 100 m 정도로 발생할 수 있으므로 정확도가 떨어질 수 있다. 운전자에게 자신의 차량위치파악만을 지원해온 200만원대 고가로 인해 CNS 시스템 시장은 뚜렷한 성장세를 보이지 못하고있다. 최대 CNS 공급압체인 현대전자가 현대자동차 중심으로 ’99년말까지 12,000여대 정도 공급계획에 이르는 실정이다. 3) MDT(Mobile Data Terminal) MDT는 운전자에게 자신의 차량위치파악만을 지원해온 200만원대 고가로 인해 CNS에 비해 각종 교통정보 제공등 상당수준 가격 및 기능상의 이점으로 꾸준히 성장세에 있다. MDT 관련 사업으로 한국 GPS, 듀얼정보통신, 하우, 파워텔레콤 및 쌍용정보통신등 10여개에 이르는 업체들이 차량위치확인 및 콜택시 위치확인 및 관제용 등으로 공급 또는 사업을 진행중이다. 특히, 한국통신은 2000여대의 CVO(화물운송정보시스템)용 MDT를 ’99년말까지 화물차등에 본격 운영에 대비 20,000대의 단말기를 도입 운영예정으로 공급업체를 선정된 상태이다. 4) DSRC 패킷통신 시스템 DSRC 패킷통신시스템은 정통부 국책과제로서 한국전자통신연구원에서 개발하고 있으며 능동방식의 시스템 5.8 GHz 대역에서 1 Mbps 패킷 데이터를 전송할수 있는 시스템으로 1998년부터 연구를 시작하여 제6차 캐나다 토론토 세계대회(’99. 11)에 최초로 출품하였다. 하이게인㈜/미래ITS사에 의해 2000년 상반기에 현장에 설치하여 상용화 할 예정이다. 개발된 DSRC 통신시스템은 ETC 시스템과 교통정보 제공시스템, 그리고 버스관리시스템에 응용할 예정이다. 5) 수동방식의 ETC 시스템 수동형 DSRC 시스템은 삼성 SDS에서 이태리 방식을 사용하고 있으며, 차량 단말기와 노변에 설치되는 차량식별 및 차종분류장치와 과금처리 장치로 구성된다. 차량단말기는 OBE와 스마트 카드로 구성되며 OBE는 노변기지국과의 통신 기능을 담당하고 스마트카드는 과금 정보와 인증 알고리즘, 키이 정보를 보관한다. 스마트 카드는 ISO 7816 규격을 만족한다. 도로공사에서 1997년부터 시험운영 및 현장성능 시험을 실시하였으며, 시험결과에 따르며 Toll Gate 통과시 기존에는 8 초가 소요되었으나 ETC 시스템 설치시 2.6 초가 소요되어 평균 3배 이상의 도로 소통이 증가되는 효과를 얻었다. 도로공사에서는 2000년 3월부터 판교-성남-청계 톨게이트를 연계하여 약 7,000여대의 규모로 시범사업을 준비 중에 있다. 6) 버스안내시스템 과천지역 대중교통정보 시스템 시범사업 등 버스를 중심으로 ’96 ~ ‘99 한 버스안내 시범사업이 꾸준히 진행되어 왔으나, 아직 활성화되지는 못하였다. 과천시내 구간에서만 운영하고 있는 버스도착 안내시스템은 인근 도시간 교통정보시스템 교류 및 연계방안이 마련되지 못하여 시스템 확장이 이루어지지 않는 상태이다. 7) FM-DARC 시스템 FM 서브 방송채널을 이용하여 디지털 데이터를 전송하는 방식은 DARC 방식은 스웨덴의 Teracom사와 일본의 NHK가 1995년 채택한 방식으로 부반송파 주파수는 76 KHz 이고 변조방식은 LMSK이며 전송속도는 16 Kbps이다. 이방식은 1995년 ITU-R BS 1194로 표준화되었다. 우리나라에서는 뉴스, 기상, 증권 등의 문자정보 서비스와 교통, 고정밀 위치정보 서비스를 제공을 목표로 MBC에서 개발(’99. 12)하여 “Eyedio”라는 시스템으로 시범 서비스중에 있다. 　 III. 기술발전 현황 ITS(Intelligent Transportation System)에 활용되는 통신기술 발전추세와 기술현황에 대하여 알아 본다 1. Beacon/Tag 기술 Probe Car 와 노변 기지국간 통신을 통하여 Probe Car의 현재 위치와 자동차 속도, 그리고 접속 시간을 센터로 보내어 센터에서는 시간별로 도로에 대한 교통 정보 얻을수 있다. 센터에서는 Probe Car의 위치를 파악할수 있을 뿐만 아니라 시간별로 도로별로 도로 교통상태를 파악할 수 있으므로 교통 방송과 관리에 쉽게 활용이 가능하다. 2. GPS와 무선데이타 응용 기술 GPS수신기를 사용하여 차량 단말기의 위치 정보와 시간 정보를 무선데이타로 알아내어 목적지까지 최단 거리를 분석하여 운전자에게 운행 정보를 실시간으로 제공해준다. 이 시스템들은 GPS를 사용하기 때문에 대도시의 빌딩숲에 들어 가면 위치 오차가 100 m 정도로 발생할 수 있으므로 정확도가 떨어질 수 있다. 3. DSRC 패킷통신 기술 DSRC 패킷통신시스템은 5.8 GHz 대역에서 고속 무선 패킷 데이터를 전송할수 있는 시스템으로 차량 단말기와 노변에 설치되는 차량식별 및 차종분류장치와 과금처리 장치로 구성된다. 차량단말기 OBE는 노변기지국과의 통신으로서 다양한 교통정보 수집 및 제공이 가능하다. DSRC 시스템은 수동방식과 능동방식으로 구분된다. 4. FM-DARC 기술 FM 방송채널을 이용하여 디지털 데이터를 전송하는 스웨덴의 Teracom사와 일본의 NHK가 1995년 채택한 방식으로 부반송파 주파수는 76 KHz 이고 변조방식은 LMSK이며 전송속도는 16 Kbps이다. 이방식은 1995년 ITU-R BS 1194로 표준화되었다. 　 IV. 통신방식 분석 차량 단말기와 노변 기지국간 무선통신 방식중에서 현재 ITS에 적용하거나 적용이 유리한 무선통신 방식에 대하여 분석한다. 1. 비이컨 통신 비이컨 통신은 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀크기는 500 m 이내 이고 주파수 대역은 200 MHz 대역을 사용하며 최대 데이터 전송속도는 10 kbps 이하인 무선통신방식을 말한다. 이 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 양방향 통신이 가능하나 여러 개의 차량 단말기와 다중접속이 지원되지 않으므로 셀내에서 2개 이상의 단말기가 동시에 무선 채널을 억세스 할 때는 링크 setup이 안되는 단점이 있다. 2. 수동방식의 DSRC통신 수동방식의 DSRC 통신은 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀크기는 10 m 이내 이고 주파수 대역은 5.8 GHz 대역을 사용하며 최대 데이터 전송속도는 하향링크가 500 kbps 이고 상향링크는 250 kbps 인 무선통신방식을 말한다. 이 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 여러 개의 차량 단말기와 다중접속이 지원되지만 상향 링크 구성시 기지국의 CW 를 제공받아야 하므로 Half-Duplex 통신이 이루어지며 CW 전력으로 인하여 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 260 m 이상이 되어야 한다. 그리고 이방식은 셀 크기가 10 m 이내로 제약이 되는 단점이 있다. 3. 능동방식의 DSRC통신 Active방식의 DSRC 통신은 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀크기는 100 m 이내 이고 주파수 대역은 5.8 GHz 대역을 사용하며 최대 데이터 전송속도는 양방향 링크가 1 Mbps 인 무선통신방식을 말한다. 이 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 여러 개의 차량 단말기와 다중접속이 지원되며 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 60 m 이상으로 수동방식에 비해 셀 크기가 크고 주파수 재사용 특성이 우수한 장점이 있다. 4. FM-DARC 방식 기존 FM 방송채널을 이용하여 디지털 데이터를 전송하는 방식으로 전송속도는 최대 16Kbps이고 통신셀크기는 수십 Km 이므로 광역 서비스와 기존 방송 채널을 사용하기 때문에 디지털 송수신기 구현이 용이한 정점이 있으나 방송채널이기 때문에 하향 링크만 제공되는 단방향 서비스의 제약이 있다. 5. 셀룰러/PCS 통신 셀룰러 통신은 차량 운전자에게 이동시에도 음성 음성서비스를 제공하기 위해 개념으로 발전되었기 때문에 Circuit 통신방식이다. 차량 단말기와 기지국간 무선링크는 900 MHz 대역을 사용하여 양방향 통신이 가능하고 최대 음성 데이터 전송속도는 10 kbps 이하이고 셀 크기는 10 ~ 20 Km 정도이다. PCS 통신방식은 1.8 GHz 대역을 사용하며 유선에서의 음질을 지원하기 위해 음성 데이터 전송속도는 13 kbps 이다. 그리고 셀크기는 1 km 정도이다. V. 비교 분석 무선통신방식은 패킷 데이터 통신을 중심으로 발전한 ITS 전용 DSRC 통신과 DARC통신, 그리고 비이컨 방식을 서로 비교한다.

[표 1] 주요 통신방식별 비교

Passive DSRC Active DSRC FM-DARC Beacon 주파수대역 5.8GHz 5.8GHz 90MHz 200MHz 셀 크기 10 m 100 m< 50 Km 500 m 대역폭 5MHz 10MHz 　 　 변조방식 하향:ASK 상향:DPSK ASK LMSK FSK 전송속도 하향:500Kbps 상향:250Kbps 1Mbps 16Kbps 9.6Kbps 다중접속 Point-to-Multipoint Point-to-Multipoint Broadcasting Point-to-Point 프로토콜 HDLC Slotted ALOHA 　 HDLC

[그림 1] 전송속도 및 셀 크기 비교

[표 2] 무선통신방식에 따른 서비스 제공 검토

Passive DSRC Active DSRC Beacon FM-DARC ATMS 보통 적합 보통 부적합 ATIS 보통 적합 적합 적합 APTS 적합 적합 보통 부적합 CVO 적합 적합 보통 부적합 AVHS 적합 보통 보통 부적합

VI. DSRC 통신기술 DSRC방식으로는 크게 수동형 DSRC 방식과 능동형 DSRC 방식으로 분류된다. 현재 나와있는 대표적인 수동형 DSRC 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국의 통신 셀 크기는 10미터 이내이고, 주파수 대역은 5.8 GHz 대역을 사용하며 최대 데이터 전송속도는 하향링크가 500Kbps, 상향링크는 250Kbps 이다. 이 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 여러 개의 차량 단말기와 다중접속이 지원되지만 상향 링크 구성 시 기지국의 CW(지속파) 를 제공 받아야 하므로 반이중(Half-Duplex) 통신이 이루어지며 CW(지속파) 전력으로 인하여 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 260미터 이상이 되어야 한다. 그리고 이방식은 셀 크기가 10미터 이내로 ITS 서비스의 제약이 되는 단점이 있다. 이런 반면에, 최근 미국, 일본을 중심으로 활발히 검토되고있는 능동방식의 DSRC 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀크기는 수 미터 에서 수백미터 이고 주파수 대역은 5.8GHz 대역을 사용하며 데이터 전송속도는 양방향 링크가 1Mbps 이상인 무선패켓 통신방식이다. 이 통신방식은 한대의 노변 기지국이 여러 대의 차량 단말기와 다중접속이 지원하며, 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 최소 60 미터 이상으로 수동방식에 비해 셀 크기가 크고 주파수 재사용 특성이 우수한 장점이 있다. 능동형 DSRC 시스템은 일반적인 육상교통 분야는 물론 항공기 이착륙, 선박안전 및 조난 선박 구조 등에 이용될 수 있으며 개인이동통신, 무선호출기 등의 기존 통신서비스의 사용 효율을 높이고, 사용자 또는 이용자의 기호에 따라 다양하게 제공 가능하다(표 3).

<표 3> 이용자에 따른 제공되는 응용서비스

이용 대상자 서 비 스 명 내 용 운전자/ 탑승자 　 ㅇ 도로 및 교통 정보 서비스 ㅇ 여행 정보 서비스 ㅇ 이동 사무실 ㅇ 안전운전 보조 서비스 ㅇ 교통체계/교통이용 정보 서비스 - 트래픽상황안내, 도로정보안내(도로작업/사고 /급, 회전/굴곡등), 초행길 안내 - 관광정보, 숙박예약, 렌탈안내, 주차안내 - 이동 사무실(Mobile Office), 전자은행(Tele Banking), 정보공원(Information Park), e-mail, FAX 등 - 돌발상황안내, 위험경보 및 안전장치, 점멸 시간 예고등 신호동작안내 - 최단/최적경로안내, 우회경로안내 등 　 교통체계 관리주체 ㅇ 도로 및 트래픽 최적화 관리서비스 ㅇ 첨단 대중교통관리 서비스 ㅇ 중차량 통제관리 서비스 ㅇ 자동통행료 징수 서비스 ㅇ 노약자/장애자 보호 서비스 ㅇ 차량인식 및 식별 서비스 - 신신호체계, 트래픽 정보 수집 및 처리 - 버스 도착안내 - 자동요금 징수/과금관리 - 도로사용료, 혼잡통행료 - 번호판이식, 전자번호판 - 대중교통차량 우선신호제어 　 경찰/ 응급구조 　 ㅇ 범죄차량 추적 서비스 ㅇ 교통단속 서비스 ㅇ 차량자동인식 서비스 ㅇ 검문/검색 서비스 ㅇ 차량/선박용 블랙박스 서비스 ㅇ 응급 구난 지원 서비스 - 차량위치추적 - 신호제어 - 번호판인식, 전자번호판 - 위험경보 및 안전장치 - 점멸시간 예고등 신호동작안내 - 교차로 충돌방지 - 응급차량 우선신호제어 　 　 　 운송사업자 　 　 ㅇ 물류정보 및 차량위치추적 서비스 ㅇ Dispatch 및 공차관리 서비스 ㅇ 광역 렌탈 차량 관리 서비스 ㅇ 시외버스/고속버스 운행관리서비스 ㅇ 승객탑승정보 서비스 ㅇ 시내버스 운행관리 서비스 ㅇ 도착지 주행 시산 예측 서비스 ㅇ 화물교통연계정보 서비스 ㅇ 화물배달 위치 안내 서비스 - 물류정보안내 - 차량 위치 추적 - 버스운행정보 - 무선배차 - 화물 및 차량추적 - 운전자 일지기록 - 차량 안전검사(정지중) - 차량내 안전 데이터 수집 - 상용 차량군 관리 　 일반사업자 /개인 　 ㅇ 전자지불(Electronic payment) 서비스 ㅇ 출입관리 서비스 ㅇ 차량용 블랙박스 서비스 ㅇ 교통정보 제공 서비스 ㅇ 정보통신 부가서비스 - 주차장 자동요금징수/만차안내, 자동통행료 징수, 주유소 요금 징수 - 출입통제, 국경 출입관리 - 보험료산정, 범죄예방/추적 - 인터넷등 기간망을 통하여 전국교통상황 - e-mail, FAX 등

VII. DSRC 표준화 동향 각국의 ITS 시스템에 대한 강력한 도입 요구에 힘입어 1992년부터 DSRC에 대한 국제 표준화 기구인 ISO/TC-204 WG-15에서 활발히 다루어져 왔으며, 국가별, 지역별 표준화가 별도로 진행되어 왔다. 한 예로, 유럽의 CEN은 유럽 지역 내에서의 표준화를 완료하였으며, CEN과 ISO와의 협정 -CEN에서 승인된 것을 바로 ISO에 상정할 수 있다- 을 이용하여 CEN(수동형)방식의 규격으로 ISO의 표준화를 주도하여 추진하였으나, 미국, 캐나다, 일본 등 능동방식을 채택하는 회원국들의 강력한 반대에 부딪혀 ISO 표준으로의 채택이 무산된 상태이다. 미국은 5.8 GHz 대역의 사용을 위해 주파수의 할당은 하였으나, 우선적으로 900 MHz 대역의 기존시스템을 수용하는 능동 및 수동방식이 동시에 제공될 수 있는 규격으로의 표준화를 추진하고 있다. 일본은 능동방식을 강력히 주장하는 그룹으로서 ETC 서비스 뿐만 아니라 일반적인 DSRC 서비스도 수용할 수 있도록 데이터 전송율 및 매체접속제어 기능을 강화한 규격을 제안하였으며, 일본 자체 내에서는 국가표준으로 채택한 상태이다. 그러나, 유럽이나 일본에서는 다양한 DSRC 서비스 중에서 현행 서비스 도입을 고려하고 있는 ETC 서비스 개발을 시작으로 Bottom-Up 접근방식을 취하여 통합 아키텍쳐 없이 개별적으로 개발하여 기술적 연동성 및 호환성 문제에 부딪치게 되었으며, 정부 부처간의 갈등이나 마찰이 발생하여 조기 표준화를 필요로 했다. 반면 미국은 DSRC 개발의 후발 주자로서 전 미국에 적용될 통합 아키텍쳐를 개발 연구를 중심으로 Top-down 방식을 채택하고있다. 우리나라의 경우 정보통신 표준화 단체인 TTA에서 일부 수동방식 ETC의 표준화를 검토하였으나, 향후 ITS 서비스와 관련되어 공공적 측면과 능동형 DSRC 서비스의 상호 연동성 등으로 단일화를 위하여 검토 중에 있다. 특히 전체 통신 기술 중에서도 차량에의 실시간 교통관련 정보의 효율적이고 값싼 제공을 가능하게 하기 위한 무선 통신 기술 개발이 절실한 시점에서 표준화된 규격의 확보는 범 국가적 지원 없이 그 효율적 실현이 어렵다고 할 수 있다. 비교적 뒤에 관심을 가지게 된 우리나라도 후발 주자의 장점을 살리고 우리나라의 교통현실에 맞는 범부처적인 Top-down 접근방식이 적합할 것으로 예측된다. 1998년 5월의 ISO TC-204 회의에서는 물리계층과 매체접속제어 계층에 있어서의 각국마다의 독자성을 인정하는 의미에서 물리계층과 매체접속제어 계층의 규격은 ISO의 규격으로서 만들지 않고, LLC 와 응용계층의 규격의 표준화는 1999년 말까지 완료하는 것을 목표로 추진하기로 합의되어, 우리나라는 외국의 규격과의 통합여부에 얽매이지 않고 물리계층과 매체접속제어 계층의 독자적인 규격을 만들 수 있는 절호의 기회를 가지게 되었고, LLC와 응용계층에 있어서는 국제 규격을 따라야 할 필요성이 생기게 되었다. 현재까지 국가별 제안된 규격을 비교하면 <표 4>과 같다.

<표 4> 각국 DSRC 방식별 비교

항목 비교대상 사용 주파수 전송 방식 및 채널할당 전송속도 셀 크기 주파수 재사용 거리 유럽 ETC 시스템 　 　 5.8GHz 대 수동 Polling 500/250kbps 10m 260 m 일본/ 미국 ETC 시스템 능동 FDD,TDD 순방향: 1 Mbps 역방향: 1 Mbps 3m ~ 200 m 60 m 한국의DSRC시스템 능동 TDD 순방향: 1 Mbps 역방향: 1 Mbps 3m ~ 200 m 60 m

<표 5> 우리나라 DSRC 시스템 (TTA 표준초안)

Layer 규격 내용 능동 방식(안) 수동 방식(안) 　 물리계층 규격 o 반송주파수: o 채널주파수 대역폭: o 통신방식: o 변조방식: o 데이터 전송속도: o 5.8GHz 대역 o 8MHz o TDD(Time Division Duplex) o ASK(Amplitude Shift Keying) o 1.024Mbps o 5.8GHz 대역 o 20MHz(5MHz X 4Ch) o Polling o 하향:ASK, 상향:DPSK o 하향:500Kbps,상향:250Kbps 　 데이터 링크계층 규격 o 통신프로토콜 - 접속 - 채널할당 o 프레임구조: o 채널제어 - Adaptive Slotted ALOHA - TDM 에 기반한 채널 예약 할당 - Flexible 프레임 길이(1~8슬롯) - 중앙집중제어 - Adaptive Slotted ALOHA - Polling - HDLC - 중앙집중제어 응용계층규격 o ISO/TC-204 규격 수용 o 초기화 Kernel, 방송 Kernel, 전송 Kernel o 다양한 응용 서비스 지원

VIII. 맺음말 국가별 ITS추진과 시장특성을 살펴보면, 미국인 경우 ITS America가 예측한 미국의 ITS 시장규모는 2015년에 약 4,200억달러 수준이며, 이중 80% 이상이 민간부문에서 발생할 전망이다. 주요 시장으로는 차량안전과 교통안내 서비스, 상업용 차량에 대한 각종 응용서비스, 전자 지불 서비스, 고속도로 관리 운영 서비스, 교통신호 제어 서비스에 적용 가능성이 매우 높다. 2000년에서 2005년 사이에 관련 서비스의 장비시장이 급성장 할 것으로 전망되며 민간부문의 비중이 높을 것으로 예상된다. 유럽의 주요 시장은 첨단교통정보서비스분야(46%), 첨단차량서비스분야 및 도로서비스분야(29(%), 첨단화물운송서비스분야(11.7%)의 순서로 전망되며, 첨단교통정보서비스분야에는 차량 항법장치와 교통정보시스템 분야로 압축되어 시장형성이 예측되며, 첨단교통관리분야 분야는 상대적으로 낮을 것으로 전망되고, 국가별 특성이 상이하지만 교통정보 서비스제공을 위한 시스템 시장에 공동 주력하는 것이 특징된다. 아시아의 ADB 전망에 의하면 아시아권(일본제외)에서 1996년에서 20000년까지 1조달러의 인프라 구축비용이 소요될 예정인데 이중 35%가 교통개선, 15%가 교통정보 통신관련 비용이 될 것으로 보아, 단기적인 경제 여건의 악화로 저가 장비시장과 상대적으로 단순한 road pricing, toll collection 부문에 주력 될 것이다. 특히, 우리나라의 경우 단거리전용 무선통신시스템(DSRC) 단말기 시장은, 시스템의 성격이 공공성이 강하고 기반구조의 구축 및 활용이 시스템 운영상의 주요한 부분이므로 저가의 단말기를 조기에 공급하는 것이 필수적 다양한 지불매체와의 인터페이스를 통한 자동통행요금징수 서비스, 상용차량 운행관리 서비스, 차량 사고방지를 위한 전방향 위험경고 예고서비스, 교통정보제공 서비스등에 활용이 가능하여, 새로운 시장을 창출할 것으로 기대된다.