LIN, V2X

LIN : https://www.notion.so/cherish-02/3-0ef3c0a9551e4671afaa6d51dc420635

V2X : https://mimzz2.tistory.com/116

---

LIN (Local Interconnect Network)

차량 내부 통신 분야에서 사용되는 하드웨어-소프트웨어 프로토콜 중 하나로,

차량 내부에서 다양한 기기들이 통신할 수 있는 인터페이스를 제공하는 저속 통신 프로토콜

 

Master-Slave로 구성, CSMA/CR 프로토콜을 사용함.

통신 방식은 단방향 / 전송 속도는 20k kbps 이하

 

LIN의 주요 특징

Master-Slave 구조

 

Master 노드는 다수의 Slave 노드에게 명령을 내림

Slave 노드는 명령을 수행하고 응답하는 과정을 거침

 

Master 노드는 통신 버스의 관리를 담당하며,

Slave는  Master로부터 받은 명령을 수행하는 역할을 맡음

 

일반적으로 한 네트워크 안에서 노드 간의 충돌을 피하기 위해 1개의 Master Node만 존재한다.

(다수의 Master Node가 존재할 경우, 예외적으로 Master Node는 타 Master Node의 명령을 하달받아 수행할 수 있음)

 

LIN은 일반적으로 전송 방향이 Master Node -> Slave Node로만 이루어지는 단방향 통신 방식을 취함

서로간의 통신이 양방향으로 이루어지기는 하지만 데이터 전송 방향이 일방향으로 고정되어 있으므로 단방향 통신 방식으로 분류됨

 

LIN은 CAN과 비교하여 통신 속도가 느리고 데이터 처리 능력도 낮음

---

CSMA/CR

Carrier Sense Multiple Access with Collision Resolution

다수의 노드가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때

충돌이 발생하는 문제를 해결하기 위한 방식.

버스를 먼저 감지한 노드가 먼저 데이터를 전송함

다수의 노드가 동시에 버스를 감지한 경우, 각 노드는 임의의 시간을 기다린 후 데이터를 전송함

---

CSMA/CR 통신은 다음과 같은 단계로 데이터를 전송함

 

1. 데이터를 전송하고자 하는 노드는 LIN 버스의 사용 가능 여부를 확인하기 위해 *캐리어를 감지

*캐리어 : 버스 상에서 데이터 전송이 일어나는 것을 나타내는 전기 신호

 

2. 캐리어가 감지되면 해당 노드는 데이터 전송을 위해 버스에 접근함

 

3. 데이터 전송 전 노드는 다른 노드와의 동시 전송을 방지하기 위해 데이터 충돌 검사

 

4. 충돌 감지 시, 해당 노드는 데이터를 전송하지 않고 일정 시간 대기

대기 후 충돌 검사를 다시 진행하며, 충돌이 감지되지 않을 때까지 위 작업을 반복

 

5. 데이터가 성공적으로 전송되면, 다른 노드들이 해당 데이터를 수신함

---

LIN 버스의 장단점

장점	단점
간단하고 경제적인 설계 가능	속도가 느려서 대용량 데이터 전송 불가
표준화되어 있어 이식성이 좋음	통신거리가 짧고 특정 시스템에만 적용 가능
전력 소비가 낮아 저전력 시스템에서 유용함	오류 발생시 문제점을 파악하는 것이 어려울 수 있음
단선 테이블로 통신하므로 설치가 용이	LIN프로토콜 자체의 보안 기능이 없음
오류 발생 시 대처방법의 정의되어 있음	데이터 전송 중 충돌 발생 가능성 있음
데이터 전송 도중 오류 발생 시 다른 노드에 영향을 미치지 않음	대규모 시스템에는 적합 X
구현 & 디버깅이 비교적 용이	CAN 버스와 비교할 경우 기능적인 한계가 있음
단순한 메시지 프로토콜로 인해 빠른 응답 시간 가능	높은 통신 대역폭이 필요한 시스템에는 적합 X
선을 분리하지 않고 CAN과 공존 가능	대부분의 LIN 버스 트랜시버가 내장 안테나를 사용하기 때문에 통신 거리에 제한이 있음

---

ITS (Intelligent Transport System)

지능형 교통체계 시스템

교통, 전자, 통신, 제어 등 첨단기술을 도로, 차량, 화물 등 교통체계의 구성요소에 적용하여 실시간으로 교통정보를 수집, 관리, 제공하는 시스템

ex) 버스정류장의 버스 도착 안내 시스템, 내비게이션의 실시간 교통정보 알림 시스템

 

 

C-ITS (Cooperative Intelligent Transport System)

V2X 통신기술을 이용해 전방의 교통사고 및 장애물과 주변 차량정보를 공유하여 위험상황을 피할 수 있도록 사전에 경고하는 미래형 교통체계 시스템

센서 기반의 자율주행자동차의 한계 극복을 위해서는 C-ITS 개발이 필요

---

V2X (Vehicle to Everything)

차량 to 차량, 차량 to 도로 등 인프라가 구축된 사물과 교통정보 등을 교환하는 통신기술

V2V	차량 - 차량	주변 차량들과 각자의 위치와 속도 정보, 주변 교통상황 등을 교환하고 돌발상황을 대처
V2I	차량 - 인프라(노변 기지국)	기지국은 차량으로부터 주행 정보를 수집, 교통 및 도로상황을 차량에게 제공. 교통정체나 교통사고 예방
V2P	차량 - 보행자	단말기를 가진 보행자에게 인지 못한 차량 및 돌발 상황을 제공. 교통사고 예방
V2N	차량 - 네트워크	네트워크를 통해 교통사고 상황, 도로 정체구간 등의 정보를 차량에 실시간으로 제공

---

V2X 표준기술

 

WAVE

무선랜(와이파이) 기술을 차량에 맞게 개선, IEEE에서 표준화됨

안정성이 높다는 장점이 있지만 확장성이 낮음

프로토콜의 내부 구조

 

 

C-V2X

셀룰러를 기반으로 함, release 버전에 따라 LTE, 5G로 나뉨.

빠르고 커버리지가 좋다는 장점이 있지만 아직 표준화가 되지 않았다는 단점이 있다.

 

C-V2X와 WAVE의 차이

 

: 두 방식 혼용이 어려운 이유 :

C-ITS용으로 배정된 주파수 대역이 DSRC, LTE-V2X, 5G-V2X를 모두 수용하기에는 부족

DSRC와 5G-V2X를 동시 지원하는 단일 칩은 없기 때문에, 두 개의 칩이 필요한 만큼 추가 비용 발생

 

---

V2X 기술에서의 보안위협

무선 통신 내 보안위협 요소 :

허가되지 않은 데이터가 차량 내부 네트워크로 침투

DDoS 등의 공격을 통해 통신자원의 가용성을 침해

 

V2X 자체 보안위협 요소 :

무선통신망 해킹

위장 OBU / RSU