V2X 사용 사례의 신속한 통합을 위한 소프트웨어 정의 접근 방식

자동차와 가전 제품 사이의 경계가 불분명해지면서, 자동차 제조업체는 5G 연결을 포함한 다양한 통신 기술을 갖춘 시스템을 제공해야 할 것입니다. 그러나 5G 도입은 주로 3GPP에 따른 표준 정의와 구체화에 크게 의존합니다. 이 글을 쓰는 현재, 3GPP의 최신 릴리스(Release 16)는 군집 주행, 확장 센서, 자동화 및 원격 주행^[2]과 같은 사용 사례를 포함하는 5G 단계 2 스펙을 정의합니다.

하지만 이 공격적인 릴리스 일정에서는 더 많은 사용 사례를 정의하고 있어, 향후 모든 요구 사항과 정의를 기준으로 C-V2X 유닛을 신속하게 조정하고 프로토타이핑해야 할 부담이 자동차 회사에 지워집니다. 이는 보통 대규모 투자가 필요하다는 뜻인데, 테스트 장비를 업그레이드할 수 없어 기업 입장에서는 주요 릴리스마다 거의 빠짐없이 새 장비를 구입할 수밖에 없을 때가 많습니다. NI에서는 이 문제를 자동차 연결 시장의 까다로운 현실이 아닌, 테스트 기술 과제로 봅니다.

^{그림 1: 기술은 빠르게 변화하고 있습니다.}

GSM(Global System for Mobile Communications)과 같은 이전의 표준과 마찬가지로, 의견 수렴까지의 각축전이 벌어지고 있습니다. 어떤 표준이든 세계적으로 표준화된다는 건 사회의 변혁으로 이어질 엄청난 잠재력을 지닌 일입니다. 그림 2는 GSM이 어떻게 시작되었는지 보여줍니다. 이 표준 제정의 기여자들은 다양한 아이디어를 검토하고 토론을 벌인 끝에 표준을 정했습니다. 그리고 일단 표준이 정해진 후, 이 표준은 범용적으로 적용되어 결국 수십억 개의 디바이스로 설계되었습니다.

오늘 현재, C-V2X는 매우 결정적인 순간에 와 있습니다. 아이디어가 수렴되어 표준으로 구현되는 건 짧은 시간 내에 이루어지는 일이므로, 그 표준에 영향을 미칠 기회가 정점에 이르고 있다는 뜻입니다. 차별화를 향상하고 시장에서 경쟁력을 유지하려면 이 결정적인 순간을 놓치면 안 될 것입니다. 하지만 구체적인 이점이 필요합니다. 즉, 어떻게 아이디어와 사용 사례의 실현 가능성을 탐색하고 증명할 수 있을까요?

^{그림 2: 결정적인 순간[3]에 접근하는 중}

그 해답은 분명합니다. 바로 프로토타입입니다. 시뮬레이션만으로는 실행 가능성을 증명할 수 없을 정도로 시스템이 점점 복잡해지고 있습니다. 따라서 테스트베드나 프로토타입을 사용해야 합니다. 테스트베드는 무선 커뮤니티에서는 흔히 접할 수 있습니다. NSF (National Science Foundation) 워크숍에서 내린 결론은 이렇습니다. “경험에 따르면, 실제 상황에서는 이론적 연구에서 세운 가설 중 몇 가지가 무너질 때가 많으므로, 테스트베드가 매우 현실적인 작동 조건에서 평가하는 데 중요한 도구이며, 완전하고 제대로 작동하는 시스템에서 급진적인 아이디어를 테스트할 수 있는 테스트베드의 개발이 결정적 관건입니다.” ^[4]

NI는 지난 무선 프로토타입 제작 역사 내내, 연구원들이 소프트웨어 정의 테스트베드 솔루션을 선택함으로써 성공을 거두어 온 모습을 목도했습니다. 자동차 산업에서도 그와 똑같은 구성 요소를 사용할 수 있습니다.

• NI의 소프트웨어 연결 접근 방식—통합된 설계 소프트웨어(시뮬레이션부터 구현까지)와 상용 하드웨어를 사용하여 C-V2X 기술을 탐색하고 신속하게 프로토타이핑하는 매우 효과적인 방법입니다. 소프트웨어를 핵심 요소로 사용하면 어플리케이션에 정확히 필요한 시스템을 만들 수 있으며, 이런 시스템을 변경해야 할 때면 소프트웨어로 아이디어를 구축하고 기존 하드웨어를 재사용함으로써 투자를 보호할 수 있습니다. 
  
  
• NI의 에코시스템—에코시스템을 활용하는 것은 테스트베드 개발 가속화에 매우 중요합니다. 폐쇄형 턴키 솔루션과는 달리, NI 에코시스템은 요구 사항이 발전함에 따라 테스트베드를 사용자 정의하고 향상할 수 있는 능력을 활용해, 별도의 설정 없이 바로 C-V2X를 사용할 수 있는 경험을 제공합니다. 예를 들어, 워릭대학교 WMG 지능형 차량 연구자들은 NI의 기술과 에코시스템을 활용하여 커넥티드 카 시뮬레이터 환경을 개발했습니다.

이 3GPP NR V2X 작업 아이템^[5]에 따르면, 그리고 언급한 바와 같이, 차량 군집 주행, 확장 센서, 고급 주행, 원격 주행의 네 가지 주요 C-V2X 사용 사례가 있습니다. 이런 사용 사례에서는 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 짧은 지연 시간과 높은 신뢰성을 지원하는 새로운 NR 사이드링크 통신 전략이 필요합니다. 이 전략은 LTE-V2X, NR V2X, DSRC와 같은 여러 무선 액세스 기술을 지원하며, 6GHz 이상의 주파수를 고려합니다. 차량 통신 시나리오 실험은 최신 무선 표준을 통합할 수 있는지를 결정할 수 있습니다. 다음 V2X 도구와 솔루션은 광범위한 에코시스템을 제공합니다.

• S.E.A.는 NI 플랫폼을 사용하여 V2X 개발, 테스트, 검증 및 확인 제품과 솔루션을 제공합니다. NI 소프트웨어 정의 라디오(SDR)에 기반한 IEEE 802.11p 및 LTE-V 스택 구현은 모든 조작을 처리하고 S.E.A. V2X 스택은 차량 환경에서 무선 액세스(WAVE)와 ITS-G5를 모두 지원합니다. S.E.A. 테스트 관리 소프트웨어는 기본 안전 메시지, SAE J2735 등의 차량 통신 메시지를 처리할 수 있습니다.

^{그림 3: 이 S.E.A. V2X 테스트베드는 NI SDR 플랫폼을 기반으로 합니다 (이미지 제공: S.E.A.).}

• NI 소프트웨어 정의 라디오를 사용하면 무선 통신 시스템을 신속하게 프로토타이핑하여 더 빠르게 결과를 얻을 수 있습니다. 유연하면서도 경제적인 SDR은 평범한 PC를 차세대 무선 프로토타이핑 도구로 바꾸어 줍니다. 혁신적인 LabVIEW와 결합된 NI SDR 솔루션은 혁신을 가속하기 위해 전례 없는 수준의 하드웨어 및 소프트웨어 통합을 제공하고, 보다 빠르고 집중적인 구성 요소별 혁신을 위해 즉시 사용 가능한 표준 기반 어플리케이션 프레임워크를 제공합니다.

• 완벽하게 기능하는 V2X 솔루션을 위해, NI는 S.E.A.와 제휴하여 요구 사항 변경에 따라 테스트 하드웨어를 변경해야 하는 번거로움과 비용을 덜어 다음을 지원합니다.
  
  
  • 신속하게 1일 차 시나리오 테스트 또는 자체 시나리오 사용자 정의
  • 개방형 또는 폐쇄형 HIL (hardware-in-the-loop) V2X 서브시스템 테스트 수행
  • 모든 계층 테스트 액세스를 통해 보다 신속하고 철저하게 테스트
  • 비용이 많이 드는 하드웨어 변경 없이 현재 및 미래의 모든 3GPP 표준에 대비

기술적 요구 사항에 대한 정보를 계속 파악하고 변화하는 동향에 적응할 충분한 유연성을 유지하는 것이 필수적입니다. NI는 기술 로드맵을 구체화하고 기술적 관련성과 제품 통합의 틀을 마련하는 기능을 제공하여 이 부담을 덜어드립니다. NI의 접근 방식, 광범위한 에코시스템, 성공적인 무선 연구원의 모범 사례를 사용하면 자동차 엔지니어가 V2X 테스트베드를 구축하고 신속하게 검증하여 차별화를 개선하고 시장에서 경쟁력을 높일 수 있습니다.

V2X 프로토타이핑 및 시뮬레이션에 관해 자세히 알아보십시오.

• “실물 크기 차량 시뮬레이터를 위한 위성 신호의 정확한 에뮬레이션을 통해 전 세계 어디에서나 가능한 주행” 사례 연구 읽어보기
• NI 인포테인먼트 및 V2X 테스트 생태계 솔루션 살펴보기

참조 문헌
 

^[1] FCC votes to allow Wi-Fi, C-V2X in 5.9GHz. 액세스 날짜: 2021년 1월 29일. https://www.lightreading.com/4g3gwifi/fcc-votes-to-allow-wi-fi-c-v2x-in-59ghz/d/d-id/765536.

^[2] 3GPP Release 16. 액세스 날짜: 2021년 1월 29일. https://www.3gpp.org/release-16.

^[3] History of GSM. “Who Created GSM?” 액세스 날짜: 2019년 2월 18일. http://www.gsmhistory.com/who_created-gsm/.

^[4] NSF Workshop on Future Wireless Communication Networks. “Report: NSF Workshop on Future Wireless Communication Research” 29-31페이지. 액세스 날짜: 2019년 2월 18일. https://cpb-us-e1.wpmucdn.com/blogs.rice.edu/dist/2/3274/files/2014/08/nsf-wireless-workshop.pdf.

^[5] 3GPP TSG RAN Meeting #80. “Study on NR V2X.” 액세스 날짜: 2019년 2월 18일. http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/TSG_RAN/TSGR_80/Docs/RP-181480.zip.