WAVE와 CAN 연동을 위한 OSEK OS기반 Gateway 설계 및 성능평가

Abstract

기존의 다양한 센서, 카메라 등을 기반으로 차량 내부정보가 생성되고, 이런 정보들을 이용하는 안전시스템을 보완하기 위해서 차량의 외부정보를 수집, 이용할 수 있는 차량 외부 통신 기술이 필요하게 되었다. 이런 필요성을 기반으로 미국의 Connected Vehicle, 유럽의 Drive C2X 등의 안전서비스들이 연구되고 있다. 또한 차량과 인프라 간 통신을 이용하여 ETC(Electronic Tolling Collection) 등 다양한 ITS 서비스들이 연구되고 있다. 이에 따라 현재 차량 간, 차량과 노변장치 간 통신의 대표적인 프로토콜인 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments)에 대한 표준이 IEEE에서 제정되고 있다. 차량 내부 네트워크 프로토콜 관련해서는 자동차의 편리한 운행을 위하여 여러 가지 다양한 전자장비들이 차량 내부에 도입되었다. 이렇게 도입된 각 장치 및 센서들의 정보를 입력받아 하나의 제어기로 처리하기 위해서는 배선의 수가 증가하게 되어 차량 내부에서 선로의 배치설계에 많은 문제점이 발생하게 되었다. 또한 연비나 접촉 불량과 같은 자동차 성능의 신뢰성 저하 및 각종 고장을 일으키는 직접적인 원인을 제공하게 되었다. 이러한 문제를 개선하기 위하여 차량 내부의 모든 통신을 단일 네트워크상에서 구동하는 통신 방식이 필요해졌고, 1983년 메르세데스 벤츠의 요구로 보쉬에서 이런 문제점을 극복하고자 차량 내의 ECU(Electronic Control Unit) 간 또는 전자장치간 다중 접속 통신 프로토콜인 CAN이 개발되었다. 이렇듯 기존의 차량 내부 전자장치들을 연결하기 위한 차량 네트워크에 관련된 연구 또는 차량 외부의 정보를 활용하기 위한 차량 외부 통신에 관련된 연구는 수행되고 있다. 하지만, 차량 OS를 기반으로 차량 간, 차량과 노변장치 간 통신의 대표적인 프로토콜인 WAVE와 차량 내부 네트워크의 대표적인 프로토콜인 CAN과의 연동에 대한 연구는 이루어지고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 WAVE와 CAN을 연동하기 위한 OSEK OS기반의 게이트웨이를 제안한다. 게이트웨이는 통신 계층, 메시지 변환 계층, 메시지 관리 계층으로 구성된다. WAVE 모듈은 IP 또는 WSM(WAVE Short Message) 기반으로 통신하지만 차량 내부 장치들은 그렇지 않기 때문에 게이트웨이 통신 계층에 WAVE 통신부를 설계하여 WAVE 모듈과 통신이 가능하게 하였다. 그리고 CAN 통신부는 CAN 시뮬레이터와 통신하며 차량 내부정보를 수신한다. 메시지 변환 계층은 다른 프로토콜의 메시지 형태로 변환 기능을 수행한다. 마지막으로 메시지 관리 계층에서는 수신 메시지 저장, 메시지의 유효성에 대한 오류검사 기능 등을 수행한다. 이를 바탕으로 일반적인 BSM(Basic Safety Message)의 전송, 주행안전정보를 요청하는 RSE(RoadSide Equipment)에 대한 응답 수행, 특정 이벤트 발생 시 센서에서 생성된 주행안전정보를 BSM에 삽입하여 전송하는 과정을 확인하였고, 세 가지 프로세스 흐름에 대해 처리 시간, 전송 시간을 측정하여 성능을 분석, 검증하였다.