DSRC

왜 배우는가: DSRC는 차량끼리 인프라 없이 직접 통신하는 V2X 기술의 대표 방식이다. 정의와 특성, 활용을 묻는 문제로 반복 출제되는 기초 개념이다. 전자 요금 징수 같은 실제 응용이 많아 실무에서도 함께 익혀 두면 답안 작성이 쉬워진다.

출제 이력: 제134회 1교시 1번, 제95회 1교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의는 다음과 같이 쓴다.

DSRC는 차량과 도로 인프라 사이에서 5.9GHz 대역을 쓰는 단거리 무선 직접 통신 기술이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 전용 단거리 통신(DSRC, Dedicated Short-Range Communications): 차량 통신에 쓰도록 규약과 기준에 맞춘 단거리 무선 채널이다.
• V2X(Vehicle-to-Everything): 차량과 주변 모든 대상 사이의 통신을 뜻한다.
• IEEE 802.11p: DSRC의 기반이 되는 무선랜 표준이다.
• OBU(On Board Unit): 차량에 탑재되는 통신 장치의 총칭이다.
• RSU(Road Side Unit): 도로변에 설치되어 차량과 통신하는 노변 장치의 총칭이다.
• ITS(Intelligent Transportation Systems): 지능형 교통체계다.
• 전자 요금 징수: DSRC가 대표적으로 쓰이는 응용 분야다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 DSRC는 길가 장치와 차량이 가까운 거리에서 무선으로 짧게 주고받는 통신이다. 통신 범위가 좁아서 이동하는 차량이 노변 장치를 지나는 짧은 순간에 정보를 교환하기 좋다.

정식 정의는 다음과 같다. 전용 단거리 통신은 차량 통신과 지능형 교통체계에 쓰도록 정해진 규약과 기준에 맞춰, 단방향 또는 양방향으로 데이터를 교환하는 단거리 무선 채널이다. 사용 주파수는 5.9GHz 대역이며, 이 기술은 IEEE 802.11p 무선랜 표준을 기반으로 한다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

• 단방향·양방향 통신: 한쪽으로만 보내는 방식과 서로 주고받는 방식을 모두 지원한다. 교통신호나 전광 표지가 차량에 정보를 알려 주는 것이 단방향이고, 차량과 노변 장치가 응답을 주고받는 것이 양방향이다.
• V2V와 V2I: 차량끼리 통신하는 V2V와 차량이 교통 인프라와 통신하는 V2I를 뜻한다. 두 방식을 합친 개념이 V2X이며, DSRC는 이 V2X 통신의 대표 기술이다.
• OBU와 RSU: OBU는 차량에 탑재되는 보조 장치의 총칭이고, RSU는 도로 주변에 설치되어 차량과 통신하는 노변 장치의 총칭이다. 두 장치가 짝을 이루어 링크를 만든다.
• 차량 애드혹 네트워크: 기지국 없이 가까운 차량과 노변 장치가 서로 연결되어 만드는 임시 망이다. 통신 인프라가 없는 곳에서도 안전 정보를 교환할 수 있다.

통신은 다음 순서로 이루어진다.

• 차량이 RSU의 통신 범위에 들어선다.
• RSU가 정보를 보내고 OBU가 이를 받아 식별 정보나 차량 상태를 응답한다.
• 차량끼리는 기지국 없이 직접 메시지를 교환한다.

무선랜 기반 기술은 지연 시간이 짧아 V2X에 적합하다. 주요 메시지는 협력 인식 메시지(CAM) 또는 기본 안전 메시지(BSM), 분산 환경 알림 메시지(DENM)다.

3. 등장 배경과 필요성

차량 사고를 줄이고 교통 흐름을 높이려면 차량이 주변 상황을 거의 실시간으로 알아야 한다. 신호 정보, 전방 사고, 보행자 위치 같은 정보가 제때 전달되지 않으면 운전자와 자율주행 시스템 모두 판단이 늦어진다. 이 때문에 차량과 도로 인프라가 직접 정보를 교환하는 기술이 필요해졌다.

DSRC의 핵심은 인프라 없이 차량끼리 직접 통신하는 것이다. 셀룰러 통신은 기지국과 망을 거쳐야 하므로 기지국이 없는 곳에서는 쓰기 어렵다. 원격지나 미개발 지역에서도 통신 링크를 유지해야 하므로 무선랜 기반 기술이 DSRC의 방식으로 선택되었다.

미국 연방통신위원회는 1999년 10월 지능형 교통체계용 단거리 전용 통신으로 5.9GHz 대역에서 75MHz를 할당했다. 이것이 DSRC가 본격적으로 자리 잡는 출발점이 되었다.

2008년 8월 유럽전기통신표준협회는 같은 대역에서 30MHz를 할당했다. 2010년 IEEE는 WLAN 표준 IEEE 802.11p를 발표했고, 이 표준이 DSRC의 기반이 되었다.

지역별 적용도 달라졌다. 유럽과 일본은 전자 요금 징수 분야에 주로 사용하며, 싱가포르의 ERP 제도도 같은 기술을 쓴다. 미국·유럽·일본의 DSRC 방식은 서로 호환되지 않는다.

한편 셀룰러 기반 C-V2X가 등장해 DSRC와 기술 경쟁 구도가 생겼다. 어느 기술이 주류가 될지는 아직 논쟁 중이므로, 답안에서는 DSRC의 현재 위치를 이 맥락에서 설명한다.

4. 구성요소·원리·절차

DSRC 시스템은 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)와 도로변에 설치된 RSU(Road Side Unit)가 기지국을 거치지 않고 직접 무선으로 교신하는 구조다. 교신 범위 안에 있는 단말끼리 메시지를 주고받으므로 지연이 짧고 통신 인프라 의존도가 낮다.

구성요소는 다음과 같다.

OBU는 차량 상태와 요금 정보를 내보내고 노변 정보를 받는다. RSU는 교통 시설과 연계해 차량에 주행 정보를 전달한다. 응용 계층은 수신한 메시지를 해석해 요금 차감이나 안내 표시 같은 서비스를 실행한다.

DSRC는 IEEE 802.11p를 기반으로 한 차량 단거리 직접 교신 기술이다.

무선 규격의 바탕은 IEEE 802.11p다. 802.11p는 무선랜(WLAN) 규격을 차량 환경에 맞게 고친 것으로, 빠르게 이동하는 차량 사이에서도 채널 변화를 견디도록 설계되었다. 미국 연방통신위원회는 1999년 이 대역에 75MHz 폭을 할당했다. 할당 폭이 넓을수록 채널을 더 많이 나눌 수 있어 같은 시간에 주고받을 수 있는 메시지 양이 늘어난다.

802.11p는 특정 수신자를 정하지 않고 주변 단말에 방송하는 형태가 기본이다. 보안 인증 체계는 WAVE 보안 규격에서 정한다.

차량과 노변 장치는 메시지 단위로 정보를 교환한다. 대표 메시지는 위치·속도 같은 상태를 알리는 협력 인지 메시지(CAM, Cooperative Awareness Message)와 기본 안전 메시지(BSM, Basic Safety Message), 사고·공사 같은 돌발 상황을 알리는 분산 환경 통지 메시지(DENM, Decentralised Environmental Notification Message)다. 상태 정보는 주기적으로 방송되고, 돌발 정보는 상황이 생길 때마다 전송된다.

교신 절차는 다음 순서로 진행된다.

• RSU가 주기적으로 신호를 송출하거나 접근하는 차량을 탐지한다.
• 차량의 OBU가 응답해 교신 링크를 설정한다.
• 양측이 식별 정보와 요금 또는 교통 정보를 교환한다.
• 응용 계층이 요금 차감이나 안내 표시를 실행하고 처리 결과를 돌려준다.
• 교신 범위를 벗어나면 링크를 해제한다.

그림의 화살표는 교신 방향이다. OBU와 RSU가 직접 연결되고, RSU가 응용 서비스와 교통 시설로 정보를 넘긴다.

5. 관련 법령·기준·표준

DSRC의 주파수와 통신 규격은 국가의 주파수 할당과 국제 통신 표준이 함께 정한다. 아래 표는 핵심 기준값을 모은 것이다.

표의 할당 폭은 국가마다 달라 같은 장비라도 쓸 수 있는 채널 수가 다르다. 채널 폭 10MHz는 802.11p의 기본 설정이고, 교신 거리는 단거리 직접 교신이 성립하는 범위를 가리킨다. 기준값은 장비 사양이 아니라 할당 기관이 정한 주파수 범위와 표준 규격에 따라 적용된다.

표준 체계는 다음과 같이 나뉜다.

• IEEE 802.11p: 차량 환경 무선 접속의 물리·MAC 계층 규격이다.
• WAVE(IEEE 1609 계열): 802.11p 위에서 동작하는 상위 계층 구조와 보안 규격이다.
• SAE J2735: 기본 안전 메시지 등 메시지 형식을 정의한다.
• IEEE 802.11bd: DSRC 성능을 개선하는 후속 규격으로 추진되고 있다.

개정 연혁은 다음과 같다.

• 1999년: 미국 연방통신위원회가 5.9GHz 대역에 75MHz를 할당했다.
• 2008년: 유럽전기통신표준협회가 5.9GHz 대역에 30MHz를 할당했다.
• 최근: 미국 연방통신위원회가 하부 45MHz를 비면허 용도로, 상부 30MHz를 C-V2X 용도로 정했다.

이 재배분으로 DSRC가 쓸 수 있는 대역 폭은 줄었다. 같은 5.9GHz 대역을 두고 DSRC와 셀룰러 기반 C-V2X가 경쟁하는 구도가 생겼다. 국내 고속도로 하이패스(ETC)도 DSRC 방식의 무선 교신을 쓰며, 국내 주파수 사용 조건은 관련 고시에 따른다.

6. 유형과 비교

DSRC 는 IEEE 802.11p 를 기반으로 한다. DSRC 는 5.9GHz 대역의 채널을 사용한다. 통신 방향에 따라 단방향과 양방향으로 나뉘며, 차량에 탑재되는 장치는 OBU 라 하고 도로 주변에 설치되는 장치는 RSU 라 한다. 두 장치가 짧은 거리에서 메시지를 주고받는 구조가 DSRC 의 기본 형태다.