지난달 초 서울시와 대전시 제주시가 각각 ITS사업자를 선정한데 이어 지난주에는 전주시 가 한국통신을 첨단 교통모델도시 건설사업의 전담사업자로 선정했다.
이에 따라 한통은 내년 5월까지 총 사업비 98억원을 들여 전주시의 지능형교통시스템(ITS)을 구축할 계획이다. 이 시스템 구축되면 전주시는 도시 부간선도로(76.2㎞) 신호제어, 돌발
상황 관리시스템, 교통정보시스템, 교통정보안내, 교통단속시스템 등의 기능을 갖춘 ITS를 통해 전주시 일원과 월드컵경기장 진입도로에 최상의 교통서비스를 제공할 수 있게 된다.
'서울 교통 1번지' 강남구도 최근 지능형교통관리시스템(ITMS-Intelligence Traffic Management System) 개발을 완료하고 시범 가동 등을 거쳐 오는 7월말부터 주민들에게 서비스를 제공한다는 계획을 발표했다.
이러한 ITS의 무선 통신을 위해서 현재 근거리 전용 패킷통신시스템(DSRC-Dedicated Short Range Communication)의 이용이 활발히 논의되고 있다. 특히 최근에는 국내 DSRC 표준이 잠정적으로 능동형 방식으로 결정됐다.
이와 관련 한국전자통신연구원(ETRI)의 기술자료를 바탕으로 ITS 무선통신의 주축이 될 것으로 전망되는 근거리 전용 패킷통신시스템의 국내외 기술 및 표준화 동향을 살펴봤다.
DSRC의 기술적 특징
DSRC는 ITS 서비스를 제공하기 위한 통신수단의 하나로서 노변장치라고 불리는 도로변에 위치한 소형기지국과 차량 내에 탑재된 차량 탑재장치 간의 단거리 전용통신을 의미한다.
DSRC는 노변-차량간 양방향 근거리 통신(Coverage 100m 이하), 일 대 다수의 통신기능, LOS(Line of Sight)를 유지할 수 있는 통신환경, 고속전송(∼1Mbps) 기능, 값싸고 단순한 변조기술을 사용하는 특징을 갖고 있다. 이러한 DSRC의 기본적인 요구사항은 다음과 같다.
□ 광범위한 응용서비스
지능형교통시스템의 서비스를 북미에서는 29가지로 분류하고 있으며, 국내에서는 14가지로 분류하고 있다. 차량에 설치되는 단말기는 자동요금징수 서비스, 교통정보 서비스 및 도로안내서비스, 그리고, 물류서비스 등의 다양한 서비스를 제공해야 하며, 한 개의 단말기가 여러 가지 서비스를 제공할 수 있어야 한다. 따라서, 지능형교통시스템의 다양한 서비스를 수용할 수 있도록 단말기와 기지국 구조를 설계하는 것이 중요하다.
□고속 패킷 데이터 전송
지능형교통시스템의 정보는 짧은 패킷데이터 전송특성을 가지고 있다. DSRC 통신은 좁은 통신영역내에서 고속으로 패킷데이터를 송수신하는 것으로 지능형 교통시스템 서비스를 제공함으로써 무선채널의 통신효율을 증가시킨다.
□ 차량단말기의 소형화 및 저렴화
차량에 탑재되는 단말기는 적은 크기와 저렴한 가격으로 구현됨으로써 지능형교통시스템의 통신 인프라를 구축하기 위한 투자비용을 줄일 수 있고, 아울러 서비스 확산이 조기에 이루어 질 수 있다. 따라서, 단말기의 HW와 SW는 간단한 구조로 설계되어야 하고, 디지털회로의 ASIC 개발과 RF회로의 MMIC 개발 및 전력소모를 줄이기 위한 전력제어 등의 고려가 필요하다.
□ 편리한 사용자 인터페이스
DSRC는 차량내 운전자의 안전과 편의를 고려하여야 한다. 운전자가 운전중 디스플레이를 볼 경우 사고를 유발할 수 있으므로 음성으로 제공하는 등의 안전한 방법을 이용해야 한다. 그리고, 필요에 따라 문자메시지나 화상정보를 디스플레이 장치를 통하여 제공할 수도 있다.
□ 신뢰성 및 안전성
DSRC는 전송데이터의 신뢰성과 차량의 안전성을 고려해야 한다. ETCS(Electronic Toll Collection) 시스템에서는 과금이 정확히 이루어졌는지를 확인하기 위해 오류없이 데이터 전송이 이루어져야 하며, 아울러 사용자의 불법사용을 막기 위한 가입자 인증기능과 암호화 기능이 필요하다. 그리고, 노변의 환경조건과 주행중인 차량의 환경조건을 고려하여 운용시 안전한 시스템이 되도록 설계되어야 한다.
DSRC 통신방식
고정국인 RSU(Road Side Unit)와 이동하는 차량의 OBU(On-Board Unit) 사이의 송수신기를 구현하는 방법에는 능동방식과 수동방식으로 대별된다.
□ 능동방식
미국, 일본을 중심으로 활발히 검토되고 있는 능동방식의 DSRC 통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 무선 데이터 통신을 함에 있어 통신 셀 크기는 수 미터에서 수백 미터이고 주파수 대역은 5.8GHz 대역을 사용하며 데이터 전송속도는 양방향 링크가 1Mbps 이상인 무선패킷 통신방식이다.
RSU와 OBU 모두에 발진기를 내장해 독립적인 통신채널을 사용하며 OBU에 발진기를 내장하므로 회로가 복잡해져 단말기당 가격이 다소 높은 단점을 갖는다. 그러나, ASIC 개발 등 소형화를 통하여 대등한 가격을 확보할 수 있는 가능성이 있으므로 개발을 고려할 수 있다.
그리고 능동방식은 별도의 전원이 필요하므로 차량의 배터리를 이용하기 위한 배선이 복잡하고, 적절한 시판 제품을 확보하기 어렵다. 이에 대해 능동방식은 한 대의 노변 기지국이 여러 대의 차량 단말기와 다중접속을 지원하며, 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 최소 60m 이상으로 수동방식에 비해 셀 크기가 크고 주파수 재사용 특성이 우수한 장점이 있다. 따라서, 기지국의 가격이 저렴하고 10mW의 소출력 전파통신에 의해서도 넓은 통신영역을 확보할 수 있으므로 사용자 Interactive 서비스가 가능하고 다른 부가통신서비스에 확장이 용이하다.
이러한 능동방식의 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.
□ 수동방식
단말기를 간단하게 구현하기 위해 단말기내 주파수 발진기를 내장하지 않고 기지국에서 연속적으로 반송파를 송신함으로써 단말기가 수신된 연속파를 내부 주파수 발진기 신호로 사용하는 방식으로 재발신(Backscattering) 방식이라고도 한다. 단말기 회로가 간단하여 가격이 저렴하고 별도 전원이 불필요한 장점이 있으며 이미 개발된 제품도 다수 있다.
현재 나와 있는 대표적인 수동형 DSRC 통신방식의 차량 단말기와 노변 기지국의 통신 셀 크기는 10미터 이내이고 주파수 대역은 5.8GHz 대역을 사용하며 최대 데이터 전송속도는 하향링크가 500kbps, 상향링크는 250kbps이다.
이통신방식은 차량 단말기와 노변 기지국간 여러 개의 차량 단말기와 다중접속이 지원되지만 상향 링크 구성시 기지국의 CW(Continuous Wave)를 제공받아야 하므로 반이중(Half-Duplex) 통신이 이루어지며 CW 전력으로 인하여 주파수 재사용을 위한 노변 기지국간 거리가 260m 이상이 되어야 한다. 그리고, 이 방식은 셀 크기가 10m 이내로 ITS서비스의 제약이 되는 단점이 있다.
또한 기지국의 연속적인 반송파의 전력이 크기 때문에 셀(Cell)간 간섭으로 인한 영향으로 주파수 재사용률이 저하되는 단점이 있다. 이로 인해 기지국 가격이 상승하며 전파세기가 1W, 33dBm 정도로 강하게 되며 통신 반경이 협소해지는 기능 저하로 다양한 개별 서비스나 타 시스템 또는 다른 부가통신서비스와 연동이 어렵게 되는 단점이 있다.
DSRC 표준화 동향
우리나라에서의 DSRC 표준화는 TTA(정보통신기술협회)를 중심으로 이뤄져 왔다. TTA는 일부 수동방식 ETC의 표준화를 검토했으나 향후 ITS 서비스와 관련되어 공공적 측면과 능동형 DSRC 서비스의 상호 연동성 등에 초점을 맞춰 표준화를 추진해 왔다. 그리고 2001년 1월 국내 ITS 표준규격을 담당하는 TTA 산하 ITS 프로젝트그룹은 ETCS용 단거리무선통신(DSRC)의 단체표준안에 수동식 DSRC기술은 채택하지 않기로 최종 결정했다. 따라서 수동형 ETC의 도입은 사실상 어려워졌다.
이와 같이 전체 통신 기술 중에서도 차량에 실시간 교통관련 정보를 효율적이고 저렴하게 제공하기 위한 무선 통신 기술 개발이 절실한 시점에서 표준화된 규격의 확보는 범 국가적 지원 없이 그 효율적 실현이 어렵다고 할 수 있다.
지난 98년 5월의 ISO TC-204 회의에서는 물리 계층과 데이터 링크 계층(LLC 제외)에 있어서의 각국마다의 독자성을 인정하는 의미에서 물리 계층과 데이터 링크 계층의 규격은 ISO의 규격으로서 만들지 않고, LLC 와 응용계층의 규격만 국제 표준화하기로 합의했다.
따라서, 우리나라는 외국의 규격과의 통합여부에 얽매이지 않고 물리 계층과 데이터 링크 계층의 독자적인 규격을 만들 수 있는 절호의 기회를 가지게 되었고, LLC와 응용 계층에 있어서는 국제 규격을 따라야 할 필요성이 생기게 됐다.
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