Earticle

본 논문은 도시 교통 혼잡 문제를 해결하기 위해 IoT 기반 스마트 폴 인프라와 DQN 강화학습 알고리즘을 결합한 엣지지능형 교통 신호 최적화 프레임워크를 제안한다. 제안 방법은 교차로에 설치된 스마트 폴을 통해 차량 대기열, 교통 밀도, 대기시간 등의 데이터를 실시간으로 수집하고, 엣지 계층에서 DQN 기반 신호 제어 정책을 수행하도록 설계하였다. 또한 VEINS 기반 공동 시뮬레이션 환경에서 SUMO와 OMNeT++를 연동하여 고정시간 제어 및 감응식 제어 방식과 성능을 비교하였다. 또한 자율주행차량 환경에서 V2X 통신의 성능을 최적화하고, 높은 이동성과 네트워크 불안정성이 특징인 VANET환경에서 효과적인 지능형 교통 시스템(ITS)을 구현하기 위한 SDVN 기반 설계 방법을 제안한다. 기존의 VANET은 분산형 구조로 인해 패킷 손실, 지연 증가, 네트워크 단절 등 여러 한계가 존재하며, 이를 해결하기 위해 본 연구는 SDN 아키텍처를 차량 통신망에 통합하였다. SDN의 중앙집중 제어 특성을 활용하여 네트워크 토폴로지를 실시간으로 관리하고, 트래픽 상황에 따라 최적의 경로를 동적으로 설정할 수 있도록 하였다.

This paper proposes an edge-intelligent traffic signal optimization framework that integrates IoT-based smart pole infrastructure with a DQN reinforcement learning algorithm to address urban traffic congestion problems. The proposed approach is designed to collect real-time traffic information, including vehicle queue lengths, traffic density, and waiting times, through smart poles installed at intersections, while executing DQN-based signal control policies at the edge layer. Furthermore, a VEINS-based co-simulation environment integrating SUMO and OMNeT++ was employed to evaluate the performance of the proposed framework in comparison with conventional fixed-time and actuated traffic signal control methods. In addition, this study proposes an SDVN-based design methodology to optimize V2X communication performance in autonomous vehicle environments and to implement an effective ITS in VANET environments characterized by high mobility and network instability. Conventional VANETs suffer from several limitations, including packet loss, increased latency, and frequent network disconnections due to their distributed architecture. To overcome these challenges, this research integrates SDN architecture into vehicular communication networks. By leveraging the centralized control capabilities of SDN, the proposed approach enables real-time management of network topology and dynamic configuration of optimal communication routes according to changing traffic conditions.

본 연구는 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation Systems, ITS)을 위해 특별히 설계된 차세대 인지형 사물 인터넷(CIoT) 프레임워크를 제안한다. 스마트시티와 자율주행차의 확산으로 인해 기존 ITS 아키텍처는 복잡한 교통 환경을 효과적으로 관리하는 데 필요한 적응성과 실시간 지능이 부족한 경우가 많다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 논문은 인지 추론과 엣지 인텔리전스를 통합한 새로운 다계층 CIoT 모델을 도입하여 상황 인식과 차량 간 협조 기능을 강화한다. 연구는 전통적인 ISO/OSI 7계층 모델과 제안된 CIoT 프레임워크를 비교 분석하며, 인지 계층, 네트워크 계층, 데이터 계층, 애플리 케이션 계층의 기능을 중점적으로 고찰한다. 다양한 교통 밀도 조건에서의 시뮬레이션을 통해 통신 지연을 측정하고, t-검정 을 통해 결과의 통계적 유의성을 검증하였다. 또한, 교통 신호 제어, 긴급 차량 우선 통행, 대중교통 연계 등 다양한 ITS 사례 를 통해 프레임워크의 실용성을 입증하였다. 그 결과, CIoT 기반 ITS는 고밀도 교통 상황에서 평균 지연 시간을 30% 이상 감 소시키며, 실시간 위험 감지, 지능형 우회 경로 설정, 차량-인프라 간 원활한 통신을 가능하게 한다. 본 연구는 인공지능형 교 통 시스템 구현에서 CIoT의 혁신적 가능성을 제시하며, 향후 표준화 및 5G 통합과 관련된 연구가 필요함을 강조한다.

This study proposes a next-generation Cognitive Internet of Things (CIoT) framework specifically designed for Intelligent Transportation Systems (ITS). As smart cities and autonomous vehicles become increasingly prevalent, traditional ITS architectures often fail to provide the adaptability and real-time intelligence needed for complex traffic environments. To overcome these limitations, a novel multi-layered CIoT model is introduced, incorporating cognitive reasoning and edge intelligence to enhance situational awareness and vehicular coordination. The study conducts a comparative analysis between the traditional ISO/OSI 7-layer model and the proposed CIoT framework, focusing on the cognitive, network, data, and application layers. Simulations under varying traffic conditions evaluate communication latency, and t-tests validate the statistical significance of the results. The framework’s practical value is further demonstrated through ITS use cases such as adaptive traffic light control, emergency vehicle prioritization, and integrated public transport systems. Findings show that the CIoT-based ITS reduces average latency by over 30% in high-density traffic, enabling real-time hazard detection, intelligent rerouting, and seamless vehicle-toinfrastructure communication. The research highlights CIoT’s transformative potential in intelligent mobility and suggests future work on standardization and 5G integration.

본 논문은 자율주행차량 환경에서 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신의 성능을 최적화하고, 높은 이동성과 네트워크 불안정성이 특징인 VANET(Vehicular Ad Hoc Network) 환경에서 효과적인 지능형 교통 시스템(ITS)을 구현하기 위한 SDVN(Software-Defined Vehicular Network) 기반 설계 방법을 제안한다. 기존의 VANET은 분산형 구조로 인해 패킷 손실, 지연 증가, 네트워크 단절 등 여러 한계가 존재하며, 이를 해결하기 위해 본 연구는 SDN 아키텍처를 차량 통신망에 통합하였다. SDN의 중앙집중 제어 특성을 활용하여 네트워크 토폴로지를 실시간으로 관리하고, 트래픽 상황에 따라 최적의 경로를 동적으로 설정할 수 있도록 하였다. 시뮬레이션은 VEINS, SUMO, OMNeT++, Mininet-WiFi, Ryu 컨트롤러를 통합하여 구축되었으며, 다양한 차량 밀도와 도시 교차로 기반 시나리오에서 VANET 대비 SDVN의 성능을 정량적으로 비교하였다. 실험 결과, SDVN 기반 ITS는 평균 지연 시간에서 최대 25% 감소, 패킷 전달률(PDR) 15% 증가, 네트워크 처리량(Throughput) 약 30% 향상을 나타냈으며, 중앙제어로 인한 제어 메시지 오버헤드는 소폭 증가하였다. 본 연구는 향후 자율주행 기술의 확산과 더불어 차량 통신 인프라의 고도화를 위한 기반 기술로 활용될 수 있을 것이다.

This paper presents an in-depth optimization strategy for Vehicle-to-Everything (V2X) communication tailored for autonomous vehicle networks and proposes a robust Intelligent Transportation System (ITS) architecture built upon Software-Defined Vehicular Networking (SDVN) within highly dynamic VANET environments. While traditional Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) offer decentralized communication among mobile nodes, they suffer from inherent limitations such as frequent topology changes, high latency, and unreliable data delivery. The proposed architecture integrates real-time mobility simulation (SUMO), discrete event network modeling (OMNeT++), vehicular communication (VEINS), wireless emulation (Mininet-WiFi), and programmable flow control via the Ryu SDN controller. Various urban traffic scenarios with differing vehicle densities (low, medium, high) were simulated, and the performance of the SDVN-based ITS was benchmarked against a conventional VANET model. The SDVN model demonstrated a reduction of up to 25% in latency, a 15% improvement in PDR, and up to 30% higher throughput, while incurring only a moderate increase in control overhead due to SDN signaling. These findings validate the feasibility and efficiency of SDVN-enhanced ITS frameworks for next-generation smart transportation infrastructures and offer valuable insights for large-scale deployment in future autonomous mobility ecosystems.

구간과속단속은 순간통행속도와 평균통행속도를 측정하는 단속 시스템이다. 그러나 일부 구간은 휴게소와 같은 회피시설이 위치하여 운전자들이 이를 이용해 단속을 회피하고 있다. 회피시설은 평균통행속도를 의도적으로 조절하여 구간 내 과속이 발생하고, 캥거루 운전으로 안전을 위협할 수 있다. 이러한 문제로 단속의 실효성이 떨어진다는 문제점이 제기되었다. 이에 본 연구는 One-way ANOVA를 활용하여 구간과속단속 구간 내 회피시설이 포함된 구간, 포함되 지 않은 구간, 그리고 단속장비가 설치되지 않은 구간을 비교하여 회피시설이 단속에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과 회피시설이 포함되지 않은 구간의 통행속도와 속도편차가 가장 낮게 나타났다. 3개 구간 간 유의미한 차이를 확인한 결과 회피시설이 포함된 구간과 일반구간은 통행속도와 속도편차가 유사한 수준으로 분석되었으나, 회피시설이 포함되지 않은 구간과는 유의미한 차이가 있는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 구간과속단속 구간 내 회피시설이 포함된 경우 단속의 실효성이 떨어지며 단속을 시행하지 않는 구간과 유사한 것으로 확인되었다.

Section speed enforcement is a system that monitors the instant and average speeds of vehicles. In some areas, however, drivers exploit avoidance facilities such as rest areas to evade enforcement. These facilities allow drivers to deliberately adjust their average speed, resulting in speeding within the section and potentially causing dangerous "kangaroo driving" behavior, which undermines traffic safety. Therefore, concerns have been raised regarding the effectiveness of the enforcement. This study used one-way ANOVA to compare sections with avoidance facilities, sections without such facilities, and sections without enforcement systems to analyze the impact of avoidance facilities on enforcement. The sections without avoidance facilities had the lowest travel speeds and speed variance. Significant differences were observed between the three sections. Sections with avoidance facilities had similar travel speeds and speed variances to general highway sections, while sections without avoidance facilities showed significant differences. These findings suggest that enforcement is less effective in sections with avoidance facilities, making them comparable to non-enforcement sections.

Quality of Service (QoS) performance of Vehicular Ad-hoc NETworks (VANETs) in Intelligent Transportation Systems (ITS) can be improved by varying the Clear Channel Assessment (CCA) mode-1 power. The CCA mode-1 threshold power is the minimum amount of energy required to declare the channel state busy by the physical layer. This paper identifies the applicability of adaptive CCA power in ITS devices by analyzing the impact of different CCA powers on the QoS of a VANET. QoS performance metrics such as packet delivery fraction, mean delay per packet, mean delay per hop and mean jitter are evaluated using the NS-3.26 simulator.

기존 교통시스템의 운영 효율을 증진시키고 교통시설과 교통안전, 교통환경 개선을 동시에 충족시키는 지능형교통체계(ITS)도입을 위해 '99.2월에 교통체계효율화법을 제정하여 제도적 차원에서의 기반확대를 조성하였고, 지난 2000년 10월 대전광역시, 전주시, 제주시를 첨단교통모델도시로 선정하여 ITS 전국확산을 위한 교두보를 마련하였다. 국내에서 처음 시도된 첨단교통모델도시는 ITS의 수준을 한 단계 올렸고, 이를 통해 많은 관련 전문 인력의 양성과 경험이 축적이 된것으로 평가하고 있다. 따라서 지능형교통체계(ITS)와 관련하여 우리나라 3개 도시(대전광역시, 전주시, 제주시)에서 진행했던 지능형교통체계 구축사업의 특징과 추진과정 중의 시행착오 등을 파악하여 향후 국가ITS사업의 시사점을 도출하고자 한다. 총괄사업보고서 및 백서, 기본설계, 입찰안내서, 실시설계도서, 관리기관의 최종보고서 등을 분석하여 ITS사업의 기획에서 그 사업의 평가까지 일련의 단계를 통해 문제점과 향후 지자체 지능형교통체계사업의 발전방안을 논의하였다. 특히, 사업기간, 시스템 구성, 추진조직, 운영체계, 민간투자 및 평가체계와 함께 사업관리 등 발주방식에 대한 논의하였다.

In autumn 2000, the Korea Ministry of Construction and Transportation (MOCT) announced that Daejeon metropolitan city, Jeonju and Jeju were chosen to showcase deployment of Intelligent Transportation Systems(ITS). The program called the Advanced Transportation Systems Model Deployment Initiatives makes a significant step in Intelligent Transportation Infrastructure (In) in Korea. The Initiative is poised to increase the performance and efficiency of the area's roadway and transportation systems to meet growth demand. Three citie's 50 million Model Deployment Initiative project is poised to increase the performance and efficiency of the area's roadway and transportation systems to meet growth demand. The effort particularly focused on the traveler information systems that should raise the level of ITS awareness in Korea. In this paper, project management, funding, private investment, procedures and detailed review of ITS Model Deployment Initiatives are discussed.

ITS에 대한 사업효과분석은 기존의 전통적인 계획모형을 통해서 산정하기 어려운 문제점을 안고 있다. 이는 전통적인 교통계획 모형이 교통정보와 ITS기술 도입에 따른 영향에 대해 민감하지 못할 뿐만 아니라, ITS기술의 비용, 편익 값에 대한 입력자료가 부재하기 때문이다. Sketch-planning 기법은 전통적인 4단계수요모형을 기반으로 ITS구축에 따른 여행자 패턴 변화를 추정하여 입력 자료로 활용한다. 구축할 ITS시스템의 대안을 수립하고 이때 기본 사례(Do Nothing Case)와 실행사례(Do Case)를 비교하여 이에 대한 비용 편익을 산출하는 과정으로 구성되어 있다. Sketch-planning기법은 입출력 인터페이스, 대안발생 모듈, 편익모듈, 비용모듈, 대안비교 모듈의 5개 모듈로 구성되어 있다. 본 논문에서는 대전광역시 첨단교통모델도시를 사례로 Sketch-planning기법을 이용하여 분석하였다.

Sketch-Planning based ITS Deployment Analysis System is an analysis tool for determining the impacts, benefits, and costs of various intelligent transportation system (ITS) deployments. This methodology offers one tool that systematically assesses ITS scenarios to facilitate the integration of such scenarios into the ongoing transportation planning process. Sketch-planting based methodology can estimate relative impacts, benefits, and costs for more than 60 types of ITS investments deployed in isolation or in any combination defined by the user.

지능형교통시스템(ITS)의 원할한 서비스를 위해서는 장비들간의 상호운영성이 필수적이지만 센터와 노변장치 사이의 통신프로토콜의 표준화가 이루어지지 않은 실정이다. 본 논문에서는 인터넷 망에서의 망관리 프로토콜인 SNMP를 사용하는 방안을 모색하고 그 실례로 CCTV에 SNMP를 적용하여 MIB을 정의하고 상호운영성에 대한 실험을 수행한다. 이를 위해 클래스 B를 이용한 SNMP를 적용하여 CCTV를 컨트롤 하는 방법을 실제 예를 들어 설명하였으며, 실제 데이터가 네트워크에서 이동하는 모양을 16진수로 표현하여 제시 하였다본 연구 결과는 센터와 노변장치간의 통신을 적용시키기 위한 기초 자료로써 전국적 단위의 시스템간 상호호환성을 보장하는 ITS시스템 구축지침 및 적합성 시험을 위해 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

There are many problems of interoperability between ITS system equipments since the protocol standard for a network center and a node has not defined. In this paper, we consider the use of the SNMP to solve the interoperability problem, and apply the SNMP in the case of a CCTV as an example. Also, we defined its corresponding MIBs and accomplished the interoperability test, where the method of controlling the CCTV is explained and the data transmitted on the network are shown in a hexadecimal format. Our results are expected to be helpful for a guideline or feasibility test as nationwide data to support the interoperability of ITS systems between a network center and nodes.

자동차와 IT와의 융합이 자동차 시장의 새로운 트렌드로 자리하면서 자동차 관련 기업 및 기관에 서는 자동차에 무선 통신 기술을 적용한 커넥티드 카에 대한 연구 및 개발이 빠르게 진행되고 있다. 하 지만 커넥티드 카의 상용화를 위해서는 자동차의 통신 기능을 지원할 수 있는 지능형 교통시스템이 기 반이 되어야 하고, 무선 통신을 통해 전달되는 정보에 대한 위협에 대응할 수 있는 보안성이 필수적으로 요구된다. 이에 따라 본 논문에서는 커넥티드 카 통신 환경의 취약성을 통해 발생할 수 있는 보안 위협 을 도출하고, 공통평가기준 ver. 3.1을 활용하여 커넥티드 카에 보안성을 제공할 수 있는 IT 제품에 대 한 보안기능 요구사항을 제시한다. 이에 따라 본 논문에서는 커넥티드 카 통신 환경의 취약성을 통해 발 생할 수 있는 보안 위협을 도출하고, 공통평가기준 ver. 3.1을 활용하여 커넥티드 카에 보안성을 제공할 수 있는 IT 제품에 대한 보안기능 요구사항을 제시한다. 본 논문은 공통평가기준 기반의 형식을 갖추었 기 때문에 정보보호제품의 보안성을 평가하는 기관에서 참고할 수 있는 자료로 활용될 수 있다.

As the convergence of automobile and IT becomes a new trend in the automobile market, automobile companies and organizations rapidly perform researches and develop connected cars that apply wireless communication technology to automobiles. However, in order to commercialize connected cars, they should be based on intelligent transportation systems capable of supporting automobile communication functions. In addition, security enforcement is crucial in order to cope with threats to information transmitted through wireless communication. In this paper, we analyze security threats that can occur due to vulnerability of connected car communication environment. Based on the analysis, we propose the security functional requirements for IT products that can provide the security of connected cars using Common Criteria ver. 3.1. Since our results are based on the Common Criteria, they can be used as a reference for organizations to evaluate the security of IT products related to the connected cars.

차량 간 통신 네트워크 환경에서 차량 간 혹은 차량 대 기지국 간 통신 시 다양한 통신에 방해가 되는 장애 요소가 발생하거나 존재할 수 있다. 다양한 장애 요인들로 인하여 차량의 고장이나 긴급상황이 발생할 경우 정보 전송과정에서 통신 네트워크의 포화상태나 과도한 경쟁으로 인한 패킷의 손실 및 지연이 발생하게 된다. 이러한 결과 인적, 물적 피해와 더불어 지속적인 통신시도로 차량의 전원고갈 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 다양한 장애요인이 상존하는 도로 환경에서 종단간에 고속, 안정적일 뿐만 아니라 에너지 효율적인 프로토콜 개발이 요구된다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.3 WPAN을 기반으로 차량간 통신 시스템에서 에너지 효율적인 긴급 메세지 전송을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션 및 분석을 통하여 본 논문에서 제안하는 방법이 패킷충돌 및 경쟁으로 발생하는 전송지연을 감소시켰으며, 에너지 효율적인 프로토콜임을 확인하였다.

Inter-vehicular communication suffers from a variety of the problem on the road, resulting in large delay in propagating emergency warning. An energy depletion as well as a transmission delay may induced by traffic accident. A transmission delay are caused by direct contention from nodes that can hear each other or indirect contention from nodes that can not hear each other, but simultaneously transmit to the same destination. A variety of works have been researched to solve the transmission delay and energy consumption problem in intelligent cars transportation systems. We consider a vehicle-to-vehicle communication protocol for disseminating an emergency information that include end-to-end and energy efficient transmission. In this paper, we propose A vehicle-to-vehicle communication protocol scheme for dissemination emergency information in intelligent cars communication based on IEEE 802.15.3 wireless personal area networks. Results from a simulation study reveal that our scheme can achieves low latency in delivering emergency warnings, and efficiency in consuming energy in stressful road scenarios.