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IEEE 802.11p

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목차

1. 개요

IEEE 802.11p는 차량 간 통신 네트워크를 위한 전용 단거리 통신(DSRC)의 기반으로, 톨게이트 요금 징수, 차량 안전 서비스 등에 사용된다. 미국 교통부 프로젝트를 기반으로 하며, 유럽에서는 ITS-G5 표준의 기반으로 사용된다. 이 표준은 기본 서비스 집합 설정 없이 데이터 교환을 가능하게 하며, 와일드카드 BSSID를 사용하여 통신한다. 타이밍 광고를 위한 관리 프레임을 추가하고, 채널 선택성을 향상시켰으며, 일반적으로 5.9 GHz 대역에서 10 MHz 대역폭의 채널을 사용한다. 2004년 11월에 태스크 그룹이 결성되었으며, 2010년 7월에 표준이 발행되었다. 2020년 미국 연방 통신 위원회는 DSRC 스펙트럼 일부를 와이파이 및 기타 비면허 사용으로 재할당했다.

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IEEE 802.11p

2. 설명 (Description)

802.11p는 차량 기반 통신 네트워크를 위한 전용 단거리 통신(DSRC)의 기반 기술이다. 미국 교통부 주도로 개발되었으며, 국제 표준화 기구의 CALM 아키텍처를 기반으로 하여 차량과 노변 접근 지점 또는 다른 차량 간의 통신을 가능하게 하는 전국적인 네트워크를 구축하는 것을 목표로 한다.[3]

유럽에서는 802.11p가 ITS-G5 표준의 기반으로 사용되며, 차량 간 및 차량 대 인프라 통신을 위한 GeoNetworking 프로토콜을 지원한다.[4] 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)에서 지능형 교통 시스템을 위해 ITS G5 및 GeoNetworking을 표준화하고 있다.[5]

2. 1. Context

IEEE 802.11p는 차량과 도로변 인프라 간 통신 연결이 짧은 시간 동안만 유지될 수 있기 때문에, 기본 서비스 집합(BSS) 설정 없이 데이터를 교환하는 방식을 정의한다. 즉, 연결 및 인증 절차를 기다리지 않고 바로 데이터를 교환할 수 있다. 이를 위해 IEEE 802.11p 지원 스테이션은 주고받는 프레임 헤더에 와일드카드 BSSID(모두 1의 값)를 사용하며, 통신 채널에 도착하는 즉시 데이터 프레임 송수신을 시작할 수 있다.[1]

IEEE 802.11p 스테이션은 연결이나 인증을 거치지 않으므로, IEEE 802.11 표준에서 제공하는 인증 및 데이터 기밀성 메커니즘을 사용할 수 없다. 이러한 기능은 상위 네트워크 계층에서 제공되어야 한다.[1]

2. 2. 타이밍 광고 (Timing advertisement)

이 수정본은 타이밍 광고를 위한 새로운 관리 프레임을 추가하여, IEEE 802.11p를 지원하는 스테이션들이 공통의 시간 기준에 맞춰 동기화될 수 있도록 한다. IEEE 802.11p 수정본에서 정의된 유일한 시간 기준은 UTC이다.[1]

2. 3. 수신기 성능 (Receiver performance)

이 개정안에서는 통신 시스템의 채널 외부 간섭에 대한 내성을 향상시키기 위해 선택적인 향상된 채널 선택성 요구 사항(인접 채널 및 비인접 채널 모두에 대해)이 지정되어 있다. 이는 IEEE 802.11a 물리 계층에서 사용하는 5 GHz 대역의 OFDM 전송에만 적용된다.

2. 4. 주파수 대역 (Frequency band)

IEEE 802.11p 표준은 일반적으로 5.9 GHz 대역(5.850–5.925 GHz)에서 10 MHz 대역폭의 채널을 사용한다. 이는 802.11a에서 사용되는 대역폭의 절반이며, 데이터 심볼당 전송 시간은 두 배이다. 이를 통해 수신기는 차량 통신 환경에서 무선 채널의 특성, 특히 움직이는 물체에 의해 반사된 신호의 반사에 더 잘 대처할 수 있다.

3. 역사 (History)

2004년 11월, 802.11p 태스크 그룹이 결성되었으며, 리 암스트롱(Lee Armstrong)이 의장을, 웨인 피셔(Wayne Fisher)가 기술 편집자를 맡았다. 2005년부터 2009년까지 초안이 개발되었다. 2010년 4월, 초안 11은 99% 찬성으로 승인되었으며, 반대 의견은 없었다.[7] 2010년 7월 15일, "수정안 6: 차량 환경에서의 무선 접속"이라는 제목으로 승인된 수정안이 발행되었다.[8]

2008년 8월, 유럽 위원회는 5.9GHz 대역의 일부를 우선순위 교통 안전 애플리케이션[9] 및 차량 간, 인프라 통신에 할당했다.[10] 미국과의 호환성을 보장하기 위해 할당이 정확히 동일하지는 않더라도, 동일한 안테나 및 무선 송수신기를 사용할 수 있도록 주파수를 충분히 근접하게 설정하였다.

2010년에 발표된 시뮬레이션에서는 우선순위가 높은 트래픽에 대해 최대 수십 밀리초의 지연을 예측했다.[6]

2020년 11월, FCC는 DSRC 스펙트럼의 하위 45MHz (5.850–5.895GHz)를 와이파이 및 기타 비면허 사용으로 재할당했다.[11] FCC는 자동차 산업이 21년 동안 DSRC 스펙트럼을 거의 활용하지 못했고, 미국 내 DSRC 장착 차량이 15,506대(전체의 0.0057%)에 불과하다는 점을 그 근거로 제시했다.[12]

4. 구현 사례 (Implementations)

포르투갈 포르투 시에서는 대중교통 차량과 승객에게 와이파이 접속을 제공하기 위한 차량 데이터 통신망으로 사용된다.[13]

유럽에서는 유럽 위원회 문서 "5G 글로벌 개발"에 개략적으로 설명된 일련의 사용 사례를 구현할 예정이다.[14]

5. 한국의 V2X 기술 현황 및 전망

한국은 IEEE 802.11p 기반 V2X 기술 개발 및 상용화에 적극적으로 나서고 있다. 자율주행차, 커넥티드 카, 스마트시티 등 미래 모빌리티 및 도시 인프라 구축에 V2X 기술이 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 더불어민주당은 V2X 기술 개발 및 관련 산업 육성을 위한 정책 지원을 강화하고 있으며, 특히 공공 부문에서의 V2X 인프라 구축 및 서비스 확대를 추진하고 있다.

참조

[1] 웹사이트 IEEE 1609 - Family of Standards for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) http://www.standards[...] U.S. Department of Transportation 2013-04-13
[2] 간행물 EN 302 663 Intelligent Transport Systems (ITS); Access layer specification for Intelligent Transport Systems operating in the 5 GHz frequency band https://www.etsi.org[...]
[3] 보고서 E2213-03 Standard Specification for Telecommunications and Information Exchange Between Roadside and Vehicle Systems http://www.astm.org/[...] ASTM International 2007-07-15
[4] 웹사이트 Final draft ETSI ES 202 663 V1.1.0 (2009-11) http://www.etsi.org/[...] European Telecommunications Standards Institute 2013-04-16
[5] 웹사이트 Intelligent Transport Systems http://www.etsi.org/[...] ETSI 2013-09-09
[6] 서적 2010 Second International Conference on Ubiquitous and Future Networks (ICUFN) 2010-06
[7] 웹사이트 Status of Project IEEE 802.11 Task Group p: Wireless Access in Vehicular Environments https://grouper.ieee[...] IEEE 2011-08-10
[8] 웹사이트 Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments http://standards.iee[...] IEEE 2011-08-10
[9] CELEX
[10] 웹사이트 Cars that talk: Commission earmarks single radio frequency for road safety and traffic management http://europa.eu/rap[...] European Commission 2008-08-05
[11] 웹사이트 FCC Modernizes 5.9 GHz Band to Improve Wi-Fi and Automotive Safety https://www.fcc.gov/[...] 2022-04-27
[12] 웹사이트 FCC takes spectrum from auto industry in plan to "supersize" Wi-Fi https://arstechnica.[...] 2020-11-18
[13] 웹사이트 Mission for Growth Portugal – B2B Meetings https://www.b2match.[...] B2match.eu 2016-05-16
[14] 문서 5G Global Developments – SWD (2016) 306, page 9 http://ec.europa.eu/[...]
[15] 웹인용 IEEE 1609 - Family of Standards for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) http://www.standards[...] U.S. Department of Transportation 2013-04-13


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