차량 밀집 교차로에서의 프로브 차량 정보(PVD) 수집을 위한 WAVE 채널 운영 알고리즘 연구

Abstract

차량 수의 증대에 따라 교통사고 및 체증 등 여러 문제가 급속화되고 있다. 이를 해결하기 위해 교통 통제 시스템에 ICT 기술을 접목한 지능형교통시스템(ITS, Intelligent Transportation Systems) 연구가 활발히 진행되고 있다. 지능형 교통 시스템의 가장 중요한 요소는 프로브 차량 정보(PVD, Probe Vehicle Data)를 수집하는 것이다. 프로브 차량 정보는 V2X 통신을 통해 수집되며 각 차량은 자신들의 프로브 차량 정보를 V2X 통신을 이용해 도로변에 설치된 노변기지국(RSU, Road Side Unit)에 자신의 프로브 차량 정보를 송신하고 수집된 정보는 가공되어 교통 서비스를 제공한다. 현재 V2X 통신 중 주도적으로 사용되는 것은 IEEE 1609.x와 IEEE 802.11p 표준을 기반으로 하는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments)통신이다. WAVE는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) MAC 프로토콜에 의한 경쟁을 통해 프로브 차량 정보를 전송하게 된다. 그렇기 때문에 도심지의 교차로와 같은 차량 밀도가 높은 지역의 경우, 경쟁의 심화로 인한 전송 패킷들의 빈번한 충돌과 비교적 짧은 길이의 서비스채널 구간으로 충분한 프로브 차량 정보를 수집할 수 없다. 본 논문에서는 1609.4 다중 채널 Immediate 접속 모드를 운영하여 서비스 채널 구간의 길이를 증가시키고, 프로브 차량 정보 수집 주기를 고려하여 노변 기지국으로 전송 시도하는 차량들을 10개의 동기화 구간으로 랜덤하게 분산시켜 경쟁을 최소화하였다. 시뮬레이션 결과 랜덤 분산이 균등하게 분포되지 않고 밀집되는 현상이 발생하여 이를 완화시키기 위해 서비스 채널에 다시 한 번 슬롯을 할당하여 분산시켰다. 그 결과 차량의 수가 100 ∼ 400대인 구간 내 WAVE 다중 채널 접속보다 이중 랜덤 분산 접속 방식이 2배 이상 가량 높은 수신율을 얻을 수 있었다. 특히 수신율 20%에 근접한 150대 이후 구간에서 200대까지 이중 랜덤 분산 접속 방식은 약 80%, 250대 구간에서는 약 60%의 수신율을 확인할 수 있었다.