E4DS뉴스 인터뷰 - LTE통신망으로 커넥티드 카 구현

원문 출처 : https://www.e4ds.com/sub_view.asp?ch=2&idx=16330&t=0 

“LTE 통신망으로 커넥티드 카 구현”

셀룰러 통신으로 상시 연결 네트워크 환경 구축
LTE Cat.M1모뎀·Azure·저전력 무선 MCU 탑재

 
[편집자주] 최신 자동차에는 네트워크로 연결돼 사용자가 자동차 제어를 할 수 있는 기능을 제공한다. 커넥티드카는 상시 연결이 필수적으로, 어디서나 접속돼야 한다. LTE Cat.M1은 통신 인프라가 없어도 사용 가능하며, 상시 네트워크 연결을 통해 사물인터넷 디바이스를 위해 만들어지는 LTE 기반 통신 방식이다. LTE망의 커버리지를 지닌 최대 전송속도 300Kbps의 저속통신을 지원한다. IoT 통신 모듈을 제공하는 코드주의 장병남 대표가 LTE Cat.M1 모뎀과 Vodafone Global IoT Sim, ESP32 저전력 MCU와 Azure 클라우드 서비스를 활용해 구형차에도 가능한 커넥티드카 구현 사례를 소개했다.

 

■ 커넥티드 카의 개념은 무엇이며 구성 요소는 무엇인가
 
커넥티드카는 항상 연결되어 있는 자동차를 의미한다. 대상이 되는 구성 요소는 상시 접속 가능한 통신 그리고 자동차의 내부 그리고 외부 장치들로 정의할 수 있다.
 
자동차가 단순한 운송 수단이 아니라 코로나의 영향으로 자동차 캠핑 등 다양한 목적으로 사용되면서 최근 커넥티드 카가 이슈가 되고 있다. 차량을 이용한 다양한 서비스 관리를 할 경우 네트워크로 연결되면 일괄 관리가 수월하다.
 
차량 내부의 대시보드에서 접하는 인포테인먼트의 개념에서, 차에 있는 다양한 상태들을 사용자가 차에 없어도 PC·모바일을 통해 확인 가능한 시스템으로 의미가 확장됐다.

 
■ 해당 개발을 위해 활용된 LTE Cat.M1의 특징은
 
최근 회사들이 LTE Cat.M1을 많이 이용하고 있다. 일반적으로 필요한 데이터를 센서 등 다양한 디바이스를 통해 수집 및 모니터링 해 서버에 송신하는 용도로, 모듈 제조사에서 제공하는 AT커맨드를 이용한다.
 
커넥티드카 기능 구현을 위해서는 상시 연결이 돼 있어 다양한 네트워크 기능을 활용해야 하는데 이때 PPP모드라고 하는 네트워크 전용 통신 모드를 동작시킨다.
 
또한 여기에 연결한 MCU에서는 소프트웨어 네트워크 스택을 직접 올려서 사용해야 한다. 이 부분이 기존과 차이점이 될 것 같다.

 
■ 개발에 사용된 재료의 쓰임을 간단히 설명한다면
 
자동차 관련 통신으로 5G가 많이 언급되지만, LTE Cat.M1 통신은 LTE를 사용한 통신 중 가장 저렴하고 전류 소모가 적은 제품으로, 해당 목적에 적합했다.
 
커넥티드 카의 상시 연결성, 즉 네트워크에 상시 접속해 사용자에게 상태 정보를 송신하고, 사용자의 제어를 대기하기 위해서는 대기 전류 소모가 적어야 한다.
 
커넥티드 카는 자동차가 시동이 걸려 있는 상태에서는 ‘제네레이터(=알터네이터, 발전기)’ 장치를 통해 만들어 내는 전기를 사용하는데, 시동을 끄게 되면 그 다음부터는 배터리를 사용한다. 이 때, LTE Cat.M1이 차가 항상 연결돼 있도록 대기 시간 동안 소모 전류를 최소화 할 수 있다.
 
'Vodafone Global IoT Sim'은 영국 보다폰 사에서 전 세계 180개국 이상에서 동일한 IoT 통신을 하기 위해서 제공하고 있는 글로벌 셀룰러 통신 서비스다. 국내에는 SKT, KT망을 통해 로밍 서비스를 지원하고 있고, KT의 경우 로밍을 통해 PSM모드를 포함한 LTE-M 전용서비스를 이용 가능하다.
 
'Azure IoT Central' 서비스는 IoT 디바이스를 빠르게 클라우드 환경에 통합시키기 위해 제공되는 마이크로소프트의 Azure(애저) 클라우드의 SaaS 서비스다. 단말기의 데이터 전송 제어 기능뿐만 아니라 웹과 앱 관련돼 있는 실시간 상태를 확인할 수 있는 대시보드, 데이터 분석할 수 있는 서비스를 포함하고 있다.

기존에 애저에서 제공하는 머신러닝 스토리지 서비스 등 다양한 서비스들의 융합을 통해 데이터를 실시간으로 분석하고 결과를 표시 및 예측해 볼 수 있다.
 
'ESP32 아두이노' 보드는 마이크로 프로세서에 대한 전문 지식이 없는 개발자의 경우에도 LTE Cat.M1 모뎀과 오픈 소스를 통해 이 디바이스 손쉽게 연결할 수 있게 해준다. 특히 애저 IoT 센트럴 서비스 동작을 시키기 위해 백엔드 서비스 쪽에는 RTOS 구현이 돼 있다. 두 가지를 같이 융합해 실시간 제어 및 모니터링 등이 가능하다.
 
코드주에서는 Arure RTOS와 Azure SDK로 구성해서 양산을 목표로 하는 전문 개발자들이 Azure IoT Central FOTA 및 모든 기능을 100% 활용 가능한 전문가용 패키지도 라이선스 판매방식으로 클로즈드 소스와 설계자료를 제공하기 위한 준비도 진행하고 있다.

 
■ 작동 방식은 무엇이며, 해당 방식으로 구현할 수 있는 기능은
 
애저 IoT 센트럴 서비스에서 제공하는 Web App을 이용해서 사용자의 스마트폰 또는 PC를 통해 원격으로 자동차의 도어락 On/Off, 배터리 실시간 상태 모니터링 기능 등을 구현한다. 이는 오픈 소스 코드로 제공된다.

웨비나에서는 다른 센서 등 다른 기기를 연결하는 방법도 소개할 예정이다. 애저 IoT 센트럴 서비스는 웹, 앱에 대한 지원도 강력해서 손쉽게 클라우드 서비스도 확장 가능하다.

 
■ 다른 기기 또는, 다른 커넥티드 카와 연결할 수 있는지
 
여기서 다루는 커넥티드 카는 차에서 핸들을 움직이거나, 시동을 건다거나, 또는 창문의 개폐 등의 조작보다는 차량 내부에서 일어나는 다양한 동작들을 실시간으로 모니터링하는 장치를 설치를 해놓고 제어하는 관점에서 구현된 것이다.
 
우선 해당 테스트는 쌍용 코란도 투리스모 현대 그랜저IG 모델로 진행을 했으며, 르노자동차 또는 다른 브랜드에도 자동차에 맞춰 기구 수정을 통해 기능 적용이 가능하다.
 
자동차라고 하는 공간을 이용을 하는 것이기 때문에 OTA 시스템이 없는 구형차에 설치 가능하고, 차종을 가리지 않는다. 이에 따라 다른 커넥티드 카와 프로토콜 호환 등의 상호 연동은 불가능하다.

 
■ 해당 방식으로 구현했을 경우 보안 위험 요소를 관리하는 방안은 무엇인가
 
자동차 특성상 보안이 가장 중요한 부분이다. 자동차 내외부 간의 송수신뿐만 아니라 제어 관련 부분은 특히 중시된다.

이를 위해 국제적으로 인증 받은 클라우드 서비스인 애저를 사용했다. 애저 IoT 센트럴 서비스는 디바이스와 클라우드가 연동하는 방식을 국제적인 보안 규격 및 표준에 맞춰 구현돼 있다.
 
개인용 서버를 사용할 경우에 발생하는 보안 패치를 위한 유지 관리 비용 및 시간 단축을 달성할 수 있다.

 
■ 인증 및 제품화가 가능하다면 필요한 요소는
 
정확하게 어떤 것을 커넥티드 할 것인가가 중요할 것 같다.
 
그것이 자동차라면, 자동차는 항상 우리와 함께 있지 않는 것에 초점을 두고 항상 연결해야 하는 정보와 제어해야 하는 것이 무엇인지 명확한 목표를 잡고 제품화해야 한다.
 
코드주는 통신 모델을 만드는 업체로서, 어떤 제품 자체를 다룬다기 보다는 기술을 통해 어떻게 통신을 구현할 것인지에 주목하고 있다.

아이디어는 현장에 있을 것이라 생각하며, 그 아이디어를 이룰 수 있는 통신과 디바이스 관련 기술과 리소스를 제공해 돕는 것을 목표로 하고 있다.

감사합니다.

 

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LTE-CatM1 내장형 모뎀 / 사물인터넷 통신모듈

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Vodafone Global IoT SIM Card : codezoo