제1장
차량의 카메라, 레이더, 라이다는 시선이 닿는 범위 안의 물체만 감지합니다. 교차로 모퉁이 너머의 차량, 앞차에 가려진 급정지 상황, 신호등의 남은 시간처럼 센서가 직접 볼 수 없는 정보는 차량끼리 또는 도로 시설과 무선으로 주고받아야 얻을 수 있습니다. WIA-COMM-003은 이런 목적의 차량-사물 간 통신(Vehicle-to-Everything, V2X)을 위한 표준이며, 차량이 다른 차량, 인프라, 보행자, 네트워크와 안전 정보를 교환하는 방식을 규정합니다. 분류는 다음과 같습니다.
이 표준은 사고 감소, 교통 흐름 개선, 안전한 자율주행 지원이라는 목표를 홍익인간(弘益人間)의 이념으로 설명합니다. 범위에는 V2V·V2I·V2P·V2N 통신 프로토콜, 메시지 형식, 보안과 프라이버시, 지연·신뢰성 요구사항, 충돌 회피 알고리즘, 군집주행(platooning) 조정 프로토콜이 포함됩니다.
이 책 전체에서 쓰는 용어를 먼저 정리합니다.
| 용어 | 의미 |
|---|---|
| OBU (On-Board Unit) | 차량에 탑재되어 V2X 메시지를 생성·송수신하는 장치 |
| RSU (Road Side Unit) | 도로변에 설치되어 신호 정보와 지도 정보를 방송하고 V2V 메시지를 중계하는 장치 |
| BSM | Basic Safety Message. SAE J2735 계열의 기본 안전 메시지 |
| CAM | Cooperative Awareness Message. ETSI 계열의 협력 인지 메시지 |
| DENM | Decentralized Environmental Notification Message. 위험 사건 통지 메시지 |
| DSRC | IEEE 802.11p 기반의 전용 단거리 통신 |
| C-V2X | LTE-V2X와 5G NR-V2X를 포함하는 셀룰러 V2X |
시스템 구성은 단순합니다. 차량의 OBU는 다른 OBU와 V2V 메시지를 교환하고, RSU와는 V2I 메시지를, 보행자 단말과는 V2P 메시지를, 클라우드 서비스와는 V2N 메시지를 주고받습니다. 통신 스택은 아래에서 위로 물리 계층(5.9 GHz 무선), 접속 계층(DSRC 또는 C-V2X), 네트워크·전송 계층(IPv6, TCP/UDP), 보안 계층(인증과 암호화), 퍼실리티 계층(메시지 생성·처리), 응용 계층으로 쌓입니다. 보안이 메시지 생성 바로 아래에 놓여 있다는 점이 중요합니다. 안전 메시지는 위조되면 오히려 사고를 유발하므로, 서명과 인증이 응용 데이터와 가깝게 결합되어야 합니다.
표준은 두 계열의 접속 기술을 모두 수용합니다. 재료에 기재된 주요 특성은 다음과 같습니다.
| 항목 | DSRC (802.11p) | LTE-V2X | 5G NR-V2X |
|---|---|---|---|
| 주파수 | 5.9 GHz | 5.9 GHz(PC5) 또는 셀룰러 대역(Uu) | 5.9 GHz |
| 통신 범위 | 300–1000 m | 500–1500 m | 1000–2000 m |
| 지연 | 5–10 ms | 10–20 ms | 1–5 ms |
DSRC는 OFDM 변조와 CSMA/CA 매체 접근을 사용하며 연결(association) 없이 방송과 유니캐스트를 지원합니다. 채널 폭은 10 MHz이고 EDCA로 서비스 품질을 구분합니다. 도시에서는 300–500 m, 고속도로에서는 500–800 m가 현실적인 범위로 제시됩니다.
C-V2X의 LTE-V2X(Release 14)는 두 가지 모드를 갖습니다. Mode 3은 기지국(eNodeB)이 자원을 스케줄링하는 네트워크 기반 방식이고, Mode 4는 차량이 스스로 채널을 감지해 자원을 선택하는 직접 통신 방식으로 PC5 사이드링크 인터페이스를 사용합니다. 기지국 커버리지가 없는 지역에서도 안전 통신이 유지된다는 점이 Mode 4의 의미입니다. 5G NR-V2X(Release 16 이후)는 초고신뢰 저지연(URLLC), 향상된 사이드링크, 네트워크 슬라이싱을 제공합니다.
현실에서는 두 기술이 한 지역에 공존할 수 있으므로, 표준은 DSRC와 C-V2X를 모두 갖춘 이중 모드 장치, 메시지 변환 계층, 가용성에 따른 기술 선택, 핸드오버 프로토콜을 공존(coexistence) 방안으로 둡니다.
V2X의 실제 내용은 메시지에 담깁니다. 표준이 정의하는 주요 메시지는 다음과 같습니다.
| 메시지 | 전송 주기 | 용도 | 지연 요구 |
|---|---|---|---|
| BSM | 10 Hz | 위치, 속도, 방향 | <10 ms |
| CAM | 1–10 Hz | 차량 상태 | <100 ms |
| DENM | 사건 발생 시 | 위험 경고 | <10 ms |
| SPaT | 10 Hz | 신호 현시와 타이밍 | <100 ms |
| MAP | 1 Hz | 도로 기하 구조 | <500 ms |
BSM Part I은 10 Hz로 전송되는 핵심 데이터이며, 정수 단위 인코딩이 특징입니다. 아래는 재료의 예를 줄여 인용한 것입니다.
{
"messageType": "BSM",
"msgCount": 127,
"position": {
"latitude": 37774900000, // 1/10 micro degree
"longitude": -122419400000,
"elevation": 100 // decimeters
},
"speed": 1800, // 0.02 m/s units
"heading": 18000, // 0.0125 degree units
"acceleration": { "longitudinal": 50, "yawRate": 100 },
"brakeStatus": { "wheelBrakes": "00000", "abs": "off" },
"vehicleSize": { "width": 200, "length": 480 } // cm
}부동소수점 대신 단위가 고정된 정수를 쓰는 이유는 짧은 패킷 안에서 모호함 없이 값을 표현하기 위해서입니다. 속도 1800은 0.02 m/s 단위이므로 36 m/s, 곧 65 km/h에 해당합니다. Part II는 경로 이력, 경로 예측, 차량 분류, 기상, 노면 상태 같은 선택적 정보를 사건 중심으로 덧붙입니다.
CAM은 ETSI 계열로 stationID, basicContainer, highFrequencyContainer 등 컨테이너 구조를 가지며 단위가 BSM과 다릅니다(예: heading은 0.1도 단위). DENM은 management, situation, location 블록으로 구성되고, actionID로 사건을 식별하며 relevanceDistance와 validityDuration으로 경고의 공간적·시간적 유효 범위를 정합니다. 같은 위험이라도 BSM과 CAM의 단위 체계가 다르므로, 두 계열을 모두 다루는 장치는 변환 계층에서 단위를 정확히 맞춰야 합니다.
이 장에서는 V2X를 센서가 볼 수 없는 정보를 무선으로 보완하는 체계로 정리했습니다. V2V, V2I, V2P, V2N의 네 가지 통신 유형, OBU와 RSU로 이루어진 구성, 보안 계층을 포함한 통신 스택, DSRC와 C-V2X의 특성 차이, 그리고 BSM·CAM·DENM·SPaT·MAP 메시지의 주기와 지연 요구를 살펴보았습니다. 한편 이 표준은 TypeScript SDK와 CLI 도구를 제공하지만, 이들은 위 메시지를 다루는 수단일 뿐입니다. 시스템의 본질은 메시지 형식과 지연·신뢰성 요구에 있습니다.
다음 장에서는 이 개요를 바탕으로 기술적 기초를 더 깊이 다룹니다. 5.9 GHz ITS 대역의 지역별 할당과 채널 구성, 그리고 접속 계층의 동작 원리를 살펴보고, 이어서 충돌 시간(TTC) 계산과 위협 수준 판정 같은 V2V 응용 알고리즘이 어떻게 메시지 필드에서 출발하는지 설명하겠습니다.