단거리 전용 통신
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1. 개요
단거리 전용 통신(DSRC)은 차량과 인프라 간의 단거리 무선 통신 기술을 의미한다. 1999년 미국 연방 통신 위원회(FCC)가 ITS(Intelligent Transportation Systems) 사용을 위해 주파수를 할당하면서 시작되었으며, 전자 요금 징수, 버스 우선 신호, 차량 안전 검사 등 다양한 분야에 응용된다. DSRC는 유럽, 일본, 미국 간의 표준이 호환되지 않으며, 각 지역별로 주파수, 데이터 전송 속도, 프로토콜 등에 차이가 있다.
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| 단거리 전용 통신 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 이름 | 단거리 전용 통신 |
| 원어 | Dedicated Short Range Communications |
| 약자 | DSRC |
| 기술 종류 | 무선 통신 기술 |
| 기술 사양 | |
| 표준 | IEEE 802.11p |
| 주파수 대역 | 5.9 GHz (미국), 5.8 GHz (유럽) |
| 통신 범위 | 최대 1000m |
| 데이터 전송 속도 | 3 ~ 27 Mbps |
| 활용 분야 | |
| 주요 응용 | 차량 간 통신 (V2V) 차량-인프라 통신 (V2I) 자동 요금 징수 (ETC) 주차 관리 |
| 관련 서비스 | 교통 정보 제공 긴급 상황 경고 보행자 안전 차량 안전 서비스 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 낮은 지연 시간 높은 신뢰성 빠른 통신 속도 |
| 단점 | 짧은 통신 거리 제한적인 대역폭 높은 초기 구축 비용 |
| 관련 기술 및 표준 | |
| 관련 기술 | IEEE 1609 Wave Short Message Protocol (WSMP) Context Aware Services (CAS) |
| 경쟁 기술 | 셀룰러-V2X (C-V2X) |
| 기타 | |
| 현재 상황 | C-V2X 기술로 대체되는 추세 일부 지역에서 여전히 사용 중 |
2. 역사
1999년 10월, 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 DSRC 기반 ITS 사용을 위해 5.9GHz 대역에서 75MHz의 무선 주파수 스펙트럼을 할당했다.[2][3] 2003년까지 DSRC는 유럽과 일본에서 전자 요금 징수를 위해 사용되었다.[4] 2008년 8월, 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)는 ITS를 위해 5.9GHz 대역에서 30MHz의 스펙트럼을 할당했다.[5]
2020년 11월, FCC는 DSRC의 채택 부족을 이유로 75MHz 스펙트럼 중 하위 45MHz를 비면허 비ITS 용도로 인접한 5.8GHz ISM 대역으로 재할당했다. 면허 ITS 용도로 남은 30MHz 중 10MHz는 DSRC(채널 180, 5.895–5.905 GHz)에 할당되었고, 20MHz는 DSRC의 후속 기술인 LTE-CV2X(채널 183, 5.905–5.925 GHz)를 위해 예약되었다.[6][7][3]
3. 응용 분야
싱가포르의 전자 도로 요금 제도는 도로 사용 측정(ERP2)을 위해 단거리 전용 통신 기술을 사용하여 ERP1 오버헤드 갠트리 방식을 대체할 계획이다.[8]
2017년 6월, 유타주 교통부와 유타 교통국(UTA)은 솔트레이크시티의 SR-68(레드우드 로드)에서 대중교통 신호 우선을 위해 단거리 전용 통신 기술의 사용을 시연했으며, DSRC 장비를 갖춘 여러 UTA 대중교통 버스가 일정보다 지연될 경우 신호 타이밍 변경을 요청할 수 있었다.
단거리 전용 통신(DSRC)의 특징은 안테나의 지향성과 고정밀 반송파 감지를 통해 통신 영역을 의도적으로 좁게 제어한다는 것이다. 지능형 교통 시스템(ITS: Intelligent Transport Systems)에서 활용되며, 노변 기지국과 차량 내 단말기 간의 통신을 통해 운전자에게 다양한 서비스를 제공한다.
DSRC의 통신 프로토콜은 7계층의 OSI 참조 모델 중 고속 주행 시의 통신을 고려하여 제3~6계층이 존재하지 않고, 물리 계층, 데이터 링크 계층, 응용 계층의 3계층으로 구성되어 있다.[9] 대략적인 주파수 대역 등은 국제적으로 통일되어 있지만, 구현 방식은 일본, 미국, 유럽 지역별로 상이하여 호환성이 없다.
| 일본 | 유럽 | 미국 | |
|---|---|---|---|
| 규격명 | ARIB STD-T75 | CEN EN12253 등 | IEEE 802.11p |
| 주파수 대역 | 5.8GHz | 5.9GHz | 5.9GHz |
| 통신 속도 | 액티브 | 패시브 | 액티브 |
| 전송 속도 | 1 or 4Mbps | 하향: 0.5Mbps 상향: 0.25Mbps | 3-27Mbps |
| 통신 동시성 | 노변: 전이중 또는 반이중 차량: 반이중 | 반이중 | 반이중 |
4. 표준화
유럽 표준화 위원회(CEN)는 국제 표준화 기구(ISO)와 협력하여 DSRC 표준을 개발했다. 각 표준은 OSI 모형 통신 스택의 서로 다른 계층을 다룬다.
- EN 12253:2004 전용 단거리 통신 – 5.8 GHz에서 마이크로파를 사용하는 물리 계층(검토)
- EN 12795:2002 전용 단거리 통신(DSRC) – DSRC 데이터 링크 계층: 매체 접근 및 논리 링크 제어(검토)
- EN 12834:2002 전용 단거리 통신 – 응용 계층(검토)
- EN 13372:2004 전용 단거리 통신(DSRC) – RTTT 애플리케이션용 DSRC 프로필(검토)
- EN ISO 14906:2004 전자 요금 징수 – 응용 인터페이스
DSRC 통신 프로토콜은 OSI 참조 모델에서 물리 계층, 데이터 링크 계층, 응용 계층의 3계층으로 구성되어 있다[9]. 안테나의 지향성과 고정밀 반송파 감지를 통해 통신 영역을 좁게 제어하며, 지능형 교통 시스템(ITS)에서 노변 기지국과 차량 내 단말기 간 통신에 사용된다.
일본, 미국, 유럽은 구현 방식이 달라 DSRC 규격에 호환성이 없다.
| 일본 | 유럽 | 미국 | |
|---|---|---|---|
| 규격명 | ARIB STD-T75 | CEN EN12253 등 | IEEE 802.11p |
| 주파수 대역 | 5.8GHz | 5.9GHz | 5.9GHz |
| 통신 속도 | 액티브 | 패시브 | 액티브 |
| 전송 속도 | 1 or 4Mbps | 하향: 0.5Mbps 상향: 0.25Mbps | 3-27Mbps |
| 통신 동시성 | 노변: 전이중 또는 반이중 차량: 반이중 | 반이중 | 반이중 |
4. 1. 국제 표준
1999년 10월, 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 DSRC 기반 ITS 사용을 위해 5.9GHz 대역에서 75MHz의 무선 주파수 스펙트럼을 할당했다.[2][3] 2003년까지 DSRC는 전자 요금 징수를 위해 유럽과 일본에서 사용되었다.[4] 2008년 8월, 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)는 ITS를 위해 5.9GHz 대역에서 30MHz의 스펙트럼을 할당했다.[5]2020년 11월, FCC는 DSRC의 채택 부족을 이유로 75MHz 스펙트럼 중 하위 45MHz를 비면허 비ITS 용도로 인접한 5.8GHz ISM 대역으로 재할당했다. 면허 ITS 용도로 남은 30MHz 중 10MHz는 DSRC(채널 180, 5.895–5.905 GHz)에 할당되었고, 20MHz는 DSRC의 후속 기술인 LTE-CV2X(채널 183, 5.905–5.925 GHz)를 위해 예약되었다.[6][7][3]
유럽, 일본 및 미국의 DSRC 시스템은 스펙트럼 및 채널(5.8 GHz RF, 5.9 GHz RF, 적외선), 데이터 전송 속도 및 프로토콜을 포함하여 호환되지 않으며 상당한 차이가 있다.
유럽 표준화 위원회(CEN)는 때때로 국제 표준화 기구(ISO)와 협력하여 DSRC 표준을 개발했다. 각 표준은 OSI 모형 통신 스택의 서로 다른 계층을 다룬다.
DSRC의 통신 프로토콜은 7계층의 OSI 참조 모델 중 고속 주행 시의 통신을 고려하여 제3~6계층이 존재하지 않고, 물리 계층, 데이터 링크 계층, 응용 계층의 3계층으로 구성되어 있다.[9] 대략적인 주파수 대역 등은 국제적으로 통일되어 있지만, 구현 방식은 일본, 미국, 유럽 지역별로 상이하여 호환성이 없다.
| 일본 | 유럽 | 미국 | |
|---|---|---|---|
| 규격명 | ARIB STD-T75 | CEN EN12253 등 | IEEE 802.11p |
| 주파수 대역 | 5.8GHz | 5.9GHz | 5.9GHz |
| 통신 속도 | 액티브 | 패시브 | 액티브 |
| 전송 속도 | 1 or 4Mbps | 하향: 0.5Mbps 상향: 0.25Mbps | 3-27Mbps |
| 통신 동시성 | 노변: 전이중 또는 반이중 차량: 반이중 | 반이중 | 반이중 |
4. 2. 일본의 DSRC
일본에서 DSRC는 ARIB STD-T75 "협역 통신(DSRC) 시스템 표준 규격"에 의해 상호 접속성이 확보되어 있다. 기지국 설치 가이드라인으로는 RC-003이 제정되어 있다. 변조 방식으로는 ASK 방식과 π/4 시프트 QPSK 방식 두 종류가 있으며, ASK 방식에서는 1Mbps, π/4 시프트 QPSK 방식에서는 4Mbps의 통신 속도를 실현하고 있다[9].ARIB STD-T75에서 규정하는 DSRC는 고정 길이 프레임으로 구성된 시분할 다중 접속(TDMA) 방식이 채용되었다. 하나의 좁은 통신 영역에서도 여러 차량이 존재하는 것을 상정하여 확실하고 효율적인 통신을 수행하기 위해 일정 간격으로 타임 슬롯을 설정하여 전송 타이밍을 제어하는 슬롯 알로하 방식을 채용한다[9]. 인터넷 등 통신 환경에 접속하거나, 애플리케이션을 보다 사용하기 쉽게 하기 위한 사양으로 ASL(Application Sub-Layer)과 DSRC 기본 애플리케이션 인터페이스가 있으며, ASL은 ARIB STD-T88로 규격화되어 있다[9].
ASK 방식을 사용한 시스템으로는 ETC가 있다. π/4 시프트 QPSK 방식은 VICS 등의 ETC2.0(구: ITS 스폿 서비스)에 사용되는 외에, 주유소나 주차장 등에서의 캐시리스 결제, 인터넷 접속, 물류 관리 등에 이용이 기대되어 실용화 및 본격 운용을 위한 검토가 진행되고 있다.
| 항목 | 규격 |
|---|---|
| 주파수대 | 5.8GHz대, 14ch (채널) |
| 통신 방식 | 액티브 방식 |
| 변조 방식 | ASK, QPSK |
| 변조 신호 속도 | 1Mbps (ASK), 4Mbps (QPSK) 점유 주파수 대역 4.4MHz 이하/ch |
| 주파수 간격 | 5MHz |
| 송신 출력 | 노변기; 300mW 이하 (전송 거리 30m 이상) 10mW 이하 (전송 거리 30m 이하) 차재기; 10mW 이하 |
4. 3. 미국의 DSRC
1999년 10월, 미국 연방 통신 위원회(FCC)는 DSRC 기반 ITS 사용을 위해 5.9GHz 대역에서 75MHz의 무선 주파수 스펙트럼을 할당했다.[2][3]2020년 11월, FCC는 DSRC 채택 부족을 이유로 75MHz 스펙트럼 중 하위 45MHz를 비면허 비ITS 용도로 인접한 5.8GHz ISM 대역으로 재할당했다. 면허 ITS 용도로 남은 30MHz 중 10MHz는 DSRC(채널 180, 5.895–5.905 GHz)에 할당되었고, 20MHz는 DSRC의 후속 기술인 LTE-CV2X(채널 183, 5.905–5.925 GHz)를 위해 예약되었다.[6][7][3]
5. 대한민국 현황 및 정책
제공된 원본 소스가 비어 있어 이전 답변과 동일하게 내용을 생성할 수 없습니다. 원본 소스(`source`)를 제공해주시면 지침에 따라 위키텍스트를 작성하고 검토 및 수정하여 출력하겠습니다.
참조
[1]
서적
Geographic Information Systems for Transportation
https://books.google[...]
Oxford University Press
[2]
웹사이트
Federal Communications Commission. News Release, October 1999
http://www.fcc.gov/B[...]
FCC
2009-08-16
[3]
웹사이트
Dedicated Short Range Communications (DSRC) Service
https://www.fcc.gov/[...]
2022-09-22
[4]
웹사이트
DSRC Standards: What's New?
http://www.standards[...]
US Department of Transportation
2003-04
[5]
웹사이트
European Telecommunications Standards Institute. News release, September 2008
http://www.etsi.org/[...]
ETSI
2009-08-16
[6]
웹사이트
FCC Modernizes 5.9 GHz Band to Improve Wi-Fi and Automotive Safety
https://docs.fcc.gov[...]
[7]
웹사이트
DOT's concerns and recommendations relating to the Federal Communications Commission's November 8, 2019, draft of proposed rulemaking relating to the use of the 5.850-5.925 GHz spectrum band (Memorandum)
https://www.fcc.gov/[...]
United States Department of Transportation
[8]
논문
Traffic congestion pricing methodologies and technologies
[9]
간행물
DSRC（狭域通信）の現状と動向
https://www.kendenky[...]
2008-06
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