스마트 팩토리와 실 도로 주행환경에서의 WAVE V2X 통신 전파 모델 연구

Abstract

본 논문에서는 실제 V2X 통신 시스템이 구현되는 스마트 팩토리 및 실 도로 전파 환경을 분석하고, 실차 V2X 통신테스트를 진행하였다. 이를 기반으로, NS-3 시뮬레이터를 활용하여 각 주행환경 별 시나리오에 적합한 시뮬레이션 전파모델링을 연구하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 예측 값은 실측 데이터 값과의 RMSE(Root Mean Square Error)를 통해 유사성을 검증하였다. WAVE통신 단말장치를 활용한 실측값 분석결과, 최적의 V2X 통신성능 도출을 위해서는 LOS환경구축, 최대 전파 출력 설정(실험 통신모듈 기준 23dBm), 1패킷당 500byte이하의 BPSK 및 QPSK 변조방식 파라미터 값 설정 등이 필요함을 알 수 있었다. V2I를 고려한 RSU(Road Side Unit) 설치 높이는 차량 안테나 장착 높이(1.5m)를 기준으로 상대높이 2m이상 확보 시 안정적인 통신이 가능하였다. 차량 이동속도 40km/h 조건에서는 통신 가용범위가 400m로 기존 표준 제정안 가용범위 1km 대비 40%정도의 통신 신뢰도를 나타내었다. NS-3 시뮬레이터 내에 IEEE802.11p/IEEE1609.x 표준관련 통신 파라미터를 설정하였고, log-distance 경로 손실 모델(확정적 전파 모델)과 나카가미-m 페이딩 모델(확률적 전파 모델)을 적용하였다. 스마트팩토리 환경에서는 나카가미-m 페이딩 모델의 m-factor가 2일 때, 실 도로 주행환경에서는 m-factor가 1 일 때 실제 V2X 전파환경과 가장 유사한 시뮬레이터 구성이 가능하였다. 유사성 검증을 위한 RMSE값은 스마트팩토리 환경 조건 시 최소값 0.5824로 실 도로 주행환경에서의 최소값 13.799에 비해 우수한 시뮬레이션 전파모델링 구현이 가능함을 확인하였다.