[논문]다차선 서비스를 제공하는 자동요금징수시스템을 위한 RFID 기반 SME 알고리즘

차진; 정종인; 장상우; 이상선

doi:10.7840/kics.2012.37c.1.8

다차선 서비스를 제공하는 자동요금징수시스템을 위한 RFID 기반 SME 알고리즘
RFID based the SME algorithm for the multi-lane-supproted ETCS 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 통신이론 및 시스템, v.37C no.1, 2012년, pp.8 - 16

차진 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) , 정종인 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) , 장상우 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) , 이상선 (한양대학교 융합전자공학부)

초록
AI-Helper

현재 고속도로 Tollgate의 단 차선에 성공적으로 시범설치 운영되고 있는 자동 요금 징수 시스템을 다차선에 서비스하기 위해 단거리 전용 통신 중 RF-DSRC 무선 통신 기술을 활용하고자 하였다. 본 논문에서는 RF-DSRC 통신의 기술적인 문제점을 해결하기 위해 데이터 흐름 및 형식을 RFID 통신 기술에 접목한 새로운 SME 알고리즘을 제안하였다. 또한 본 논문에서 제시하는 SME 알고리즘의 평가를 위하여 자동 요금 징수 시스템과 900Mhz RFID를 기반으로 실험을 수행하였다. RFID의 속도별 인식 실험과 RFID 내 정보 인식 정확성 실험 결과로 70Km/h 미만의 속도까지 RFID를 인식하고 90%이상의 인식 정확성을 갖는 것을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order for the support of the ETCS (Electronic Toll Collection System) model, which have been operated successfully till now, with multi-lane service, the wireless communication system of the multi-lane-supported ETCS based on RF-DSRC (Radio Frequency - Dedicated Short Range Communication) was used. In this paper, the SME algorithm attaching data flow and form into RFID communication technology was newly suggested to overcome technical problems on RF-DSRC communication system. In addition, in order to verify the SME algorithm, experiments based on ETCS and 900Mhz RFID were carried out. From the result of realization experiment of RFID dependent on the velocity and precision experiment of information inside of RFID, we can see that RFID is detected below 70Km/h and the precision of estimation is more than 90%.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 ETCS를 톨게이트 다차선에 제공할 수 있는 방안인 SME(To Support Multi-lane ETCS)를 제안한다. 그림 1과 같이 RF-DSRC를 통해 ETCS의 하나의 차선에 제공하는 기존 방법에서 다차선의 필수 요소인 Lane selection을 위한 RFID(Radio Frequency Identification)기술을 접목시키는 모델을 제안한다.
본 논문에서는 ETCS의 구성 형태와 무선 통신 부분에서 동작하는 DSRC 시스템에 대해 간단히 소개하였고, 한개 차선을 운영할 경우 시스템 구성과 데이터 전달 절차를 분석하여 다차선을 위한 새로운 모델이 적용 될 수 있는 기본 절차를 제안하였다.
본 논문에서는 위와 같은 처리절차를 갖는 시스템에 다차선을 지원하기 위한 방안으로 RFID기술을 활용하여 차량이 진입하는 차선을 구분할 수 있도록 하였고 그 개념도는 그림 6과 같다.
실험은 실험의 목적에 따라 실내, 실외로 나누어 구분하여 수행하였다. 실내 실험은 DSRC 시스템과의 상호운영성 여부와 RFID 내 정보 정확성 인식을 목적으로 구성하였고, 실외 실험은 이동성을 갖을 때 RFID의 속도 별 인식률을 알아보기 위해 구성하였다. 실험에 대한 조건과 방법은 표 4, 표 5 와 같다.
하지만 본 논문에서는 RF방식이 비교적 넓은 통신 영역 설정이 용이하여 RF-DSRC 프로토콜 및 ETC 시스템 적용 방법에 대해 논의하고자 한다.

제안 방법

DSRC/RFID 동시인식 실험에서는 차로 별 RF-OBE와 RFID 태그를 결합(3 set)하여 1, 2, 3차로 별 각각 동시 진입하는 방식으로 실험하였고 결과는 표 6와 같다.
고속의 환경에서 사용 가능한 DSRC 시스템에 적용하기 위해 RFID의 속도 별 인식 실험과 다차선을 지원하기 위한 RFID 내 정보 정확성 인식 실험을 진행하였다. RFID의 속도 별 인식 실험 결과 70km/h 이상 일 때에는 RFID가 인식을 하지 못하였고, RFID 내 정보 정확성 인식 실험 결과 평균 90% 이상 정확하게 인식을 하였다.
본 논문에서는 ETCS를 톨게이트 다차선에 제공할 수 있는 방안인 SME(To Support Multi-lane ETCS)를 제안한다. 그림 1과 같이 RF-DSRC를 통해 ETCS의 하나의 차선에 제공하는 기존 방법에서 다차선의 필수 요소인 Lane selection을 위한 RFID(Radio Frequency Identification)기술을 접목시키는 모델을 제안한다.
데이터 흐름 및 형식에 대한 연구를 통해 RFID 통신기술을 적용한 다차선을 지원하는 새로운 ETCS 알고리즘을 제안한다.
또한 RFID기술을 적용한 LSE를 간단히 소개하면서 다차선을 지원할 수 있는 새로운 모델에 RFID 기술을 활용한 방안을 제시하여 다차선 환경에서 자동요금징수 처리과정 절차를 재적용하고 그에 따르는 데이터 형태를 정의하였다.
먼저 표 4에서 언급한 ETCS에 실내 실험 조건 및 방법, SME 알고리즘을 포함한 프로그램을 이용하여 실내 실험을 수행하였다. 실내 실험을 통해 DSRC/RFID 동시인식 여부, 차종 구분 여부, 차선 구분 여부에 대하여 알 수 있다.
속도 별 RFID 인식률 실험에서는 시험차량 1대에 RF-DSRC OBE 1대 및 RFID 태그를 부착하여 속도별(40, 50, 60, 70km/h) 각 5회씩 주행하는 방식으로 진행하였으며 결과는 표 9과 같다.
실험은 실험의 목적에 따라 실내, 실외로 나누어 구분하여 수행하였다. 실내 실험은 DSRC 시스템과의 상호운영성 여부와 RFID 내 정보 정확성 인식을 목적으로 구성하였고, 실외 실험은 이동성을 갖을 때 RFID의 속도 별 인식률을 알아보기 위해 구성하였다.
RF 및 IR방식이 카드 인증 부분에서 상이한 절차를 통해 과금이 이루어진다. 앞서 논하였듯이 RF방식을 사용하여 다차선을 지원하는 방안을 제안한다.
이러한 분석을 바탕으로 기존 ETCS와 상호운영성을 갖는 900MHz RFID를 적용한 SME 알고리즘을 제시하였고 H/W 및 S/W 구현을 통해 실험을 수행하였다.
차선 구분 실험에서는 1-2차로, 2-3차로 간섭시험을 위해 OBE(DSRC/RFID) 동시진입을 하였으며 결과는 표 8과 같다.
차종 구분 실험에서는 DSRC와 RFID 내 차종이 다를 경우를 시험하였다. 차종 구분 시험을 위해 OBE차종과 RFID차종을 고의적으로 다르게 결합(2set)하여 동시진입(OBE 3종-RFID 1종 결합, OBE 1종-RFID 3종 결합)하는 방식으로 진행하였고 결과는 표 7과 같다.
차종 구분 실험에서는 DSRC와 RFID 내 차종이 다를 경우를 시험하였다. 차종 구분 시험을 위해 OBE차종과 RFID차종을 고의적으로 다르게 결합(2set)하여 동시진입(OBE 3종-RFID 1종 결합, OBE 1종-RFID 3종 결합)하는 방식으로 진행하였고 결과는 표 7과 같다.
표 5에서 언급한 ETCS에 실외 실험 조건 및 방법, SME 알고리즘을 포함한 프로그램을 이용해 실외 실험을 수행하였다. 실외 실험을 통해 속도 별 RFID 인식률에 대하여 알 수 있다.

데이터처리

또한 실험을 위해 SME 알고리즘을 MFC(Microsoft Foundation Class)를 통해 테스트 프로그램으로 구현하였으며 이 프로그램을 통하여 DSRC와 RFID 정보를 확인 할 수 있다.

성능/효과

고속의 환경에서 사용 가능한 DSRC 시스템에 적용하기 위해 RFID의 속도 별 인식 실험과 다차선을 지원하기 위한 RFID 내 정보 정확성 인식 실험을 진행하였다. RFID의 속도 별 인식 실험 결과 70km/h 이상 일 때에는 RFID가 인식을 하지 못하였고, RFID 내 정보 정확성 인식 실험 결과 평균 90% 이상 정확하게 인식을 하였다. 타 논문을 통해 80km/h 까지 RFID 인식 가능함을 알 수 있었고 이는 태그의 부착 위치, 차량과 태그의 거리 등을 고려한 결과임을 도출 할 수 있었다^[11].
4GHz 등을 사용하고 있다^[5]. 본 논문에서 사용한 태그는 저 전력 알고리즘을 이용함으로 저전력 소모, 저렴한 가격, 단순한 하드웨어 구조 등을 충족한다^[6].

후속연구

본 논문에서 제안하는 RFID 기반 다차선 서비스 제공 SME 알고리즘은 고속의 환경에서 사용 가능 여부를 위한 RFID의 속도 별 인식 실험 및 차선 구분을 위한 RFID 내 정보 정확성 인식 실험이 필요하다.
하지만 DSRC는 160km/h 까지 수용해야 하기 때문에 80km/h 까지 인식 가능한 900MHz RFID는 ETCS에 사용 불가하다는 판단하였다. 향후 900MHz 이외의 주파수를 갖는 RFID 및 근거리 통신방식을 적용하는 방안에 대한 연구가 지속 되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수동형 RFID 시스템은 무엇으로 구성되어 있나?	현재 센서 네트워크 관련 연구가 활발히 진행 중이며 이를 구현하기 위한 핵심기술이 RFID이다[4]. 수동형 RFID 시스템은 그림 2와 같이 태그(tag or transponder)와 리더(reader or interrogator)로 구성되며, 태그를 부착한 물체가 리더의 인식 영역(read zone)에 놓이게 되면 리더는 태그에게 질문(interrogation)을 보내고, 태그는 리더의 질문에 응답한다.
	DSRC는 어떤 어려움을 극복하기 위한 목적으로 개발되었는가?	기존의 무선 통신 시스템의 경우 고속으로 이동하는 차량에 대한 안정된 데이터 통신에 상당한 어려움을 가지고 있었으나, 이러한 어려움을 극복하기 위한 목적으로 개발된 것이 DSRC이다[7][8].
	ETCS의 동작방법은?	ETCS는 그림 4와 같이 고속도로 통행료를 징수하기 위해 톨게이트에 설치 운영되는 서비스 시스템이다. DSRC-OBE를 부착한 차량이 서비스를 지원하는 전용 차선에 진입하게 되면 DSRC-RSE와 통신하여 카드 인증 및 차량의 데이터를 획득함으로써 자동요금징수가 이루어지게 된다.

참고문헌 (12)

백승걸, "한국도로공사 ITS 추진현황과 발전방향,"한국도로공사 도로교통 기술원, 3월, 2003년
구본상, "ETCS를 활용한 다차선 System 활성화 방안" 대한전자공학회 2010년 하계학술대회, PP. 2-2263, 6월, 2010년-7
이영봉, 이병섭, 오종택, 이수영, 구본구, 허상웅, 이동남, 김구년, 서유석, 박은영, 곽기훈, 오동환 저"ITS용 주파수 분배방안 연구," 한국전파진흥협회, 정보통신부, 12월, 2000년-2
전원구, 이명호, "RFID/USN 기반 e-Meters 시스템 구현," 한국정보기술학회논문지 제9권 제10호, PP. 111-119, 10월, 2011년

상세보기
이준혁, 정원수, 오영환, "900Mhz RFID 기반의 충돌방지 알고리즘," 한국통신학회논문지 제32권 제12호, PP. 357-489, 12월, 2007년-3
김송주, 김영민, "RFID/USN 환경에서 저 전력태그의 RSSI를 이용한 실내 위치추정에 관한 연구," 한국정보기술학회논문지 제9권 제10호, PP. 67-74, 10월, 2011년

상세보기
ISO Std ISO/DIS 15628, Transport information and control system(TICS) - Dedicated Short- Range Communication (DSRC) - DSRC application layer, October 2003. Downey, D.-4
곽수진, 안진호, 이상선, "MAC 계층에서의 DSRC 전송 효율 분석," 한국통신학회논문지 제31권 제6B호, PP. 495-578, 06월, 2006년-9
TTA Std TTAS.KO-06.0025, "5.8GHz 대역 노변 기지국과 차량 단말기 간 근거리 전용 무선통신 표준", Oct. 2000.-5
정영욱, 정재승, 박성진, 임춘식, 오현서, 이병섭, "5.8 GHz 단거리 전용 통신 ( DSRC ) 시스템 성능평가 및 분석," 한국통신학회논문지 제25권 제8호, PP. 1085-1509, 5월, 2000년
박병호, 박상주, 성현경, "900MHz RFID를 이용한 자동요금징수시스템에 관한 연구," 한국정보기술학회논문지 제9권 제6호, PP. 1-244, 6월, 2011년
Jong-In Jung, Jong-Kyun Hong, Jeong-Youl Cho, Sang-Sun Lee, "A Novel Free-flow ETC System for multi-line using RF-DSRC and RFID Communications," 한국자동차공학회 2006년 심포지움(ITS부문), PP. 5-149, 8월, 2006년

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

다차선 서비스를 제공하는 자동요금징수시스템을 위한 RFID 기반 SME 알고리즘
RFID based the SME algorithm for the multi-lane-supproted ETCS 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

다차선 서비스를 제공하는 자동요금징수시스템을 위한 RFID 기반 SME 알고리즘 RFID based the SME algorithm for the multi-lane-supproted ETCS 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (12)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

정종인 (4) 장상우 (2) 이상선 (40)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

다차선 서비스를 제공하는 자동요금징수시스템을 위한 RFID 기반 SME 알고리즘
RFID based the SME algorithm for the multi-lane-supproted ETCS 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper