[적용사례] 5G 기반 원격 차량 제어 시스템 | 비맥스테크놀로지
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Overview
최근 인공지능(AI)과 통신 기술이 빠르게 발전하고 있음에도 불구하고, 완전 자율주행 차량이 안전 문제 없이 도심 도로를 자유롭게 주행하기 위해서는 아직 해결해야 할 과제가 남아 있습니다. 이러한 완전 자율주행과 현실 사이의 간극을 줄이고 안전성을 높이기 위해, 인도의 한 교육 연구 기관은 Neousys사 Nuvo 팬리스 임베디드 컴퓨터를 기반으로 실시간 데이터 통신이 가능한 5G 기반 원격 차량 제어 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 필요 시 관제실의 운전자가 원격 차량의 주행 판단을 직접 제어할 수 있도록 설계되었습니다.
연구진은 차량과 원격 관제실로 구성된 영상 기반 원격 제어(Teleoperation) 구조를 구축했으며, 두 시스템은 5G 무선 네트워크를 통해 연결 및 통신됩니다. 차량과 관제실에는 각각 두 대의 Neousys사 Nuvo 임베디드 컴퓨터가 설치되었으며, 제어 신호 전송을 위해 RabbitMQ 메시지 브로커를 사용하고, 실시간 영상 전송을 위해 WebRTC를 적용하여 양방향 통신을 구현했습니다.
차량 내부의 Nuvo 임베디드 컴퓨터는 5G 통신 모듈을 탑재하고 있으며, Ethernet을 통해 MicroAutoBox II 시스템과 연결되어 차량 및 센서 데이터를 수집합니다. 또한 USB로 연결된 HD 카메라를 통해 실시간 영상을 원격 관제실로 전송합니다.
관제실의 Nuvo 임베디드 컴퓨터는 5G 모뎀을 통해 데이터를 수신하고, LCD 모니터를 통해 차량의 실시간 영상을 확인합니다. 차량 제어를 위해 Logitech G29 게이밍 스티어링 휠 및 페달 시스템이 Nuvo 시스템에 연결되어 있으며, 이를 통해 원격으로 차량을 조작할 수 있습니다.
실험 결과, 원격 관제실과 차량 간 통신은 매우 안정적으로 이루어졌습니다. 차량 속도를 시속 30~40km 범위로 유지한 상태에서, 5G 네트워크 기반 종단 간 평균 지연 시간은 약 270ms 이내로 측정되었으며, 차량은 조향, 제동, 변속 신호를 거의 완벽하게 수행했습니다.
Challenges
실시간 데이터 처리
시스템은 5G 통신 네트워크를 기반으로 동작하지만, 하드웨어 성능이 충분하지 않을 경우 실시간 데이터 처리 및 데이터 교환 과정에서 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 이 경우 통신이 지연되거나 전체 시스템의 데이터 지연 시간이 증가하여 운영 효율성이 저하될 수 있습니다.
극한 차량 운용 환경
고성능 연산 처리와 대용량 데이터 전송은 방열 설계와 러기드 설계 측면에서 큰 과제를 동반합니다. 특히 차량 환경에서는 지속적인 충격과 진동, 다양한 온도 변화 등 가혹한 조건이 발생하기 때문에, 시스템은 이러한 환경에서도 안정적인 동작과 연결 신뢰성을 유지해야 합니다.
Solution
Neousys사의 Nuvo 시리즈는 Intel® 14세대/13세대/12세대 Core™ 24코어/32스레드 35W/65W CPU와 최신 I/O 인터페이스를 기반으로 설계되었으며, 현장에서 검증된 팬리스 열 설계와 Neousys사의 특허 기반 충격·진동 방지 기술을 통해 본 원격 차량 제어 프로젝트의 성능 및 신뢰성 요구사항을 충족합니다.
Neousys사의 Nuvo 임베디드 시리즈의 주요 장점
높은 성능
최신 24코어 32스레드 Intel Core 데스크톱 프로세서와 DDR5 메모리 대역폭, PCIe Gen4 NVMe 기반 고속 저장장치를 결합하여, 원격 주행 프로젝트에 필요한 뛰어난 연산 성능을 제공합니다.
고속 데이터 처리 I/O
6개의 2.5GbE 포트와 PoE+ PSE 옵션이 포함된 Gigabit Ethernet 포트, 최대 20Gbps 대역폭을 지원하는 USB 3.2 Gen2x2 Type-C 포트, 그리고 USB3 카메라 연결을 위한 6개의 USB 3.2 Type-A 포트를 제공하여, 5G 기반 애플리케이션에서 빠른 데이터 교환과 최소 지연 환경을 구현합니다.
높은 신뢰성과 안정성
-25°C~70°C의 광범위 온도 환경에서 안정적으로 동작하며, MIL-STD 인증 기반 충격 및 진동 내성을 통해 차량 환경에서도 높은 안정성과 신뢰성을 제공합니다.
뛰어난 확장성
Nuvo 임베디드 컴퓨터는 다양한 확장 옵션을 제공합니다. 기능별 PCIe/PCI 카드를 추가할 수 있는 특허 기반 Cassette 모듈, RS-232/422/485, 절연 DIO, 점화 전원 제어, 저장장치 확장을 지원하는 독자적인 MezIO 인터페이스, 그리고 내부 mini-PCIe/M.2 슬롯 등을 통해 뛰어난 유연성과 확장성을 제공합니다. 이를 통해 사용자의 다양한 요구사항에 최적화된 시스템 구성이 가능합니다.
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