무선통신기술 현황분석 결과

적용할 V2X 미래 기술로는 충분하지 않은 것으로 평가되고 있다[11]. 우리나라 에서는 2000년부터 DSRC 기술이 본격적으로 도입되어 현재 통행료 징수서비 스 및 대중교통 정보서비스 등에 활용되고 있다.

WAVE 통신기술은 미국의 전기전자학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 이하 IEEE) 통신표준으로 차량과 차량 통신인 V2V와 차 량과 인프라 간 통신인 V2I 통신을 모두 지원한다. 기본적으로 WAVE 통신기 술은 고속으로 이동하는 차량에서 차량 간 또는 차량과 인프라 간 패킷 프레임 을 100 msec 이내 짧은 시간 내에 송수신할 수 있는 기술이다. 표준 주파수는 5.9 GHz 전용 주파수 대역을 사용하며 미국 및 유럽 등지에서는 시속 200 km 의 고속이동환경에서 최대 27 Mbps 데이터 전송속도를 가지고 전파통달거리가 최대 1 km가 되어야 하며 100 msec 이내의 짧은 패킷 속도 등을 가지는 기본 적인 성능목표를 만족시키고 있다. 미국에서 WAVE 통신기술은 운수성 (Department of Transportation, US DOT)을 중심으로 국가 차원의 교통정보와 차량 안전서비스를 제공하기 위한 목적으로 개발되었다. 우리나라에서는 C-ITS 사업을 추진하면서 차량에 WAVE 통신 단말기를 설치하고 도로변 기지국을 약 1 km 간격으로 설치하여 도로안전 확보 및 교통환경 개선을 위한 시범사업 수 행을 완료한바 있다[15].

최근에는 WAVE 등으로 대표되는 V2X 통신을 지원하기 위해 육상에 널리 구축된 LTE 통신 네트워크 적용이 고려되고 있으며 이동통신 기술협력기구 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 LTE 기반 V2X 서비스의 사양 을 제시하기도 하였다. LTE와 V2X를 통합으로 활용하는 방식에서는 V2V 통신 을 WAVE, DSRC 등과 같은 기존 V2X 통신 시스템을 사용하고 V2N과 V2I를 LTE 네트워크로 활용하는 방식이다.

무선설비기준 및 규정을 준수하도록 하고 있다. GMDSS는 전 세계 해역을 A1

~ A4 등 4개 해역으로 나눠서 각 구역에 필요한 주파수 및 필수 기능 등을 명 시하고 있다. 대부분의 선박 충돌사고가 발생하는 연안에서는 VHF 주파수 대 역을 사용하는 통신기술이 활용된다. 해상에서 선박의 정보를 타 선박이나 육 상에 제공하는데 가장 널리 사용되고 있는 통신 기술은 AIS이다. 하지만 AIS는 특성상 최대 전송속도가 9.6kbps로 고도화된 서비스를 제공하기에는 너무 낮은 성능을 제공하고 있으며[40], AIS 초기 설정 값 오류, 트래픽의 증가로 통신서 비스 품질 저하 등의 문제점으로 인해 성능 개선을 위한 필요성이 제기되고 있 다.

최근 자율운항선박 기술개발 프로젝트에서는 위성통신을 육상과 선박 간 주 통신수단으로 활용하여 기술을 개발하고 있는데, 전 세계를 커버하는 단일 위 성시스템이 없다는 것과 전파 간섭 및 이용에 있어 높은 비용 등이 주요 문제 점으로 지적되고 있다.

한편, 한국형 e-Navigation에서 적용하는 초고속 해상무선통신망은 공공안전 통신망 주파수로 할당된 700 MHz 대역을 이용하고 현재의 통신 수단보다 높 은 목표를 가지고 연구개발 추진 중이다.

Table 8은 AIS와 연구개발 추진 중인 LTE-M을 비교한 것이다.

LTE-M은 선박에 설치되는 무선 Router를 중심으로 인터넷에 연결하고 인터 넷을 이용한 서비스를 제공하는 것이 특징이다. 위성통신과 LTE-M의 가장 큰 특징은 Device to Device 통신이 제공되지 않고 중간에 육상 기지국 등을 거쳐 야 한다는 점이다. 이러한 통신 시스템에서는 육상으로부터 오는 통신서비스가 전파 간섭이나 기지국의 송수신 불량으로 전송이 끊기거나 지연되는 현상이 발 생할 수 있다. 또한 이러한 통신 시스템으로부터 자선 및 타선의 정보를 전달 하거나 이를 활용한 충돌 회피 등의 서비스를 이용할 경우 서비스 지연이나 데 이터 손실 등에 대비하여 반드시 이를 보완할 수 있는 Device to Device 통신 수단이 별도로 필요하다.

Category AIS LTE-M(예정) Frequencies 161.975 MHz

166.025 MHz 700 MHz Transmission Speed 9600 bps 1~10 Mbps

Latency 2 sec. ~ 3 min. -Comm. Range 20 NM

(Typical) 100 km Commercialization 2000 2021(예정)

Comm. Type

Ship to Infra., Ship to Ship

(S2I, S2S)

Ship to Infra.

(S2I) Table 8 Comparison of AIS and LTE-Maritime

한편, 도로교통에서 V2X 통신기술은 ADAS와 함께 자율주행 자동차에 핵심 적인 부분으로 인지하고 있다. 대표적인 V2X 통신기술로는 상용화 단계까지 기술 개발이 진행되고 있는 WAVE 통신기술을 꼽을 수 있다.

Table 9는 도로교통에서 사용하고 있는 주요 무선통신기술을 비교한 것이다 [12]. WAVE 통신은 LTE 통신에 비해 차량과 차량 통신인 V2V와 차량과 인프 라간 통신인 V2I를 모두 지원하며 현재 무료로 사용이 가능하다는 점에서 큰 이점이 있다. 이에 따라 도로교통에서는 WAVE 통신기술을 자율주행 자동차의 V2X 통신기술로 적용 및 개발하려는 움직임이 있다.

Category WAVE DSRC LTE Communication

Network Public Network Commercial Network Frequencies 5.85~5.925 GHz 5.795~5.715 GHz 700 GHz/2 Movement Speed 200 km/h 160 km/h 350 km/h Transmission Speed 27 Mbps 1 Mbps 300 Mbps

Latency 100 ms 100 ms 0.1 ms Comm. Range 1 km 200 m 1-5 km Commercialization 2016 2004 2011

Comm. Type

Vehicle to Infra., Vehicle to Vehicle

(V2I, V2V)

Vehicle to Infra.

(V2I)

Vehicle to Infra.

(V2I)

Service

Safety Service, Traffic Information, ETC

Traffic Information, ETC

Call, Video Telephony,

Multi-Media

Benefit

- be able to communicate between devices - free of charge

using network

- free of charge using network

- excellent performance Table 9 Comparison of Wireless Communication on Road Traffic

LTE와 WAVE 통신을 비교하면 LTE 통신은 통신료가 상대적으로 비싸고 기 지국을 거치는 통신방식을 취하는 반면 WAVE 통신기술은 차량과 차량 간 통 신인 V2V와 차량과 인프라 간 통신인 V2I를 모두 지원하며 현재 무료로 사용 이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 육상의 충분히 검증된 기술을 활용한다면 해상에서 LTE 네트워크 기술은 선박과 육상 네트워크 및 선박과 육상 인프라 간 통신으로 지원하고 선박과 선박의 통신은 V2X 통신기술인 WAVE 통신기술 로 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

No. Previous Study Purpose Research Method

1

Lee, S. J., J. S.

Jeong, M. Y.

Kim and G.

K. Park(2013)

to suggest automatic control measures of

AIS station

- managing AIS message - analyzing communication

slot share

2 Jeong, J.

K.(2012)

to propose AIS as Aids to

Navigation(AtoN AIS)

- sending AtoN status information by AIS binary message

3

Lee, J. S., M.

Jung and C.

U. Song(2016)

to propose AIS wireless protocol for

safe ship communication

- analyzing security fragility - MAC address

- VPN Tunnelling encryption technique

4 Jeong, N. J.

(2017)

to suggest direction of development for router system based

LTE comm. tech.

- LTE Router for marine environment

Table 10 A Summary of previous researches on Wireless Communication