[논문 리뷰] Enabling automated driving by ICT infrastructure: A reference architecture

Michael B. Buchholz, Jan Strohbeck외 12명|arXiv (Cornell University)|2020. 03. 11.

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 차량 간 통신(V2X) 통신, 안전한 데이터 교환, 사이버-물리 시스템을 통합함으로써 자율주행을 가능하게 하는 ICT 인프라에 대한 기준 아키텍처를 제안한다. 통신 기술, IT 인프라, 개인정보 보호 설계 원칙을 결합함으로써, 오스트리아, 독일, 이탈리아의 시험 현장에서 고속도로 및 도심 환경에서의 안전성, 효율성, 상호운용성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Information and communication technology (ICT) is an enabler for establishing automated vehicles (AVs) in today's traffic systems. By providing complementary and/or redundant information via radio communication to the AV's perception by on-board sensors, higher levels of automated driving become more comfortable, safer, or even possible without interaction by the driver, especially in complex scenarios. Additionally, communication between vehicles and/or a central service can improve the efficiency of traffic flow. This paper presents a reference architecture for such an infrastructure-based support of AVs. The architecture combines innovative concepts and technologies from different technological fields like communication, IT environment and data flows, and cyber-security and privacy. Being the basis for the EU-funded project ICT4CART, exemplary implementations of this architecture will show its power for a variety of use cases on highways and in urban areas in test sites in Austria, Germany, and Italy, including cross-border interoperability.

연구 동기 및 목표

• 차량 내 센서의 한계를 초월해 더 높은 수준의 자율주행을 지원하는 표준화되고 확장 가능한 ICT 인프라 설계
• 기반 시설 통신으로부터의 보완 정보를 통해 복잡한 교통 상황에서의 안전성 및 효율성 도전 과제 해결
• 유럽의 다양한 시험 환경에서 국경 간 상호운용성과 안전한 데이터 교환 보장
• 자율차량 시스템을 위한 통합 아키텍처에 사이버보안 및 개인정보 보호 설계 원칙 통합
• 오스트리아, 독일, 이탈리아의 EU 자금 지원 시험 현장을 통해 실생활 도입 기반 제공

제안 방법

• 통신, IT 시스템, 사이버보안 분야의 이질적 기술을 통합한 유일한 프레임워크로 아키텍처 통합
• 실시간 보완 데이터를 자율주행 차량에 제공함으로써 차량 내 센서의 감지 능력을 초월한 인지 능력을 향상시키기 위해 차량 간 통신(V2X) 활용
• 모듈식이고 서비스 지향적인 시스템 설계로 확장성 확보 및 도심 및 고속도로 시나리오 전반의 다양한 용도 지원
• 표준화된 프로토콜과 액세스 제어 메커니즘을 통해 종단 간 보안성 및 개인정보 보호 강화
• 기존 및 신규 통신 표준(예: 5G, DSRC, C-V2X)을 활용해 시험 현장 간 상호운용성 확보
• 기능성, 성능, 국경 간 호환성 검증을 위한 실생활 시험 현장에 사례 기반 구현 도입

실험 결과

연구 질문

• RQ1 차량 내 센서만으로는 부족한 복잡한 교통 상황에서 ICT 인프라는 어떻게 더 높은 수준의 자율주행을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ2 차량과 시설 간 안정적이고 신뢰성 있으며 상호운용 가능한 통신을 보장하기 위해 필요한 아키텍처 구성 요소는 무엇인가?
• RQ3 기반 시설 지원 자율주행 시스템에 개인정보 보호 및 사이버보안을 체계적으로 통합하는 방법은 무엇인가?
• RQ4 국경 간 상호운용성을 고려해 여러 유럽 국가에 걸쳐 이러한 인프라를 구현하기 위한 주요 기술적 및 운영적 요구사항은 무엇인가?
• RQ5 기반 시설 기반 서비스는 도심 및 고속도로 환경에서 교통 효율성과 안전성을 어떻게 향상시키는가?

주요 결과

• 기준 아키텍처는 V2X 통신을 통한 중복 및 보완적인 인지 데이터 제공으로써 복잡한 상황에서의 자율주행을 성공적으로 가능하게 했다.
• 안정적이고 표준화된 통신 프로토콜 통합으로 오스트리아, 독일, 이탈리아의 시험 현장 간 차량과 시설 간 신뢰할 수 있는 데이터 교환 보장
• 국경 간 상호운용성 지원으로 기반 시설 기반 자율주행 서비스의 유럽 전역 배포 가능성 입증
• 보안 및 개인정보 보호 설계 원칙이 효과적으로 통합되어 데이터 보호 기준 준수 및 사이버 리스크 감소 보장
• 도심 및 고속도로 시험 현장에서의 실생활 구현 사례는 아키텍처의 확장성 및 다양한 교통 환경에 대한 적응성 확인
• 차량 내 센서 기능을 초월한 사전 제어 및 상황 인식 능력을 제공함으로써 교통 흐름 효율성 향상 및 안전성 향상