무선 스케줄링 기법을 이용한 신호등 없는 교차로에서의 교통제어방법

Abstract

오늘날 세계의 대부분 대도시에서는 교통 정체와 교통 안전이 큰 문제시되고 있다. 교통 정체가 사회적으로 문제가 되는 이유는 단지 이동시간이 오래 걸려서 사회 효율성이 저하돼서 아니라 매일 출퇴근을 하거나 등교할 때 시간이 얼마나 걸릴지 예측하기 어렵다는 점에 있다. 해당하는 날에 따라 비가 와서 차량이동속도가 늦어진다거나, 도로 공사가 진행 중이어서 차량 정체가 더 심해졌다거나 교통 사고로 도로가 통제되는 상황이 있을 수 있다. 이처럼 차량을 이용해서 이동할 때에는 그 날의 도로 전반적인 상황에 따라 이동시간이 달라지기 때문에 약속 시간을 잡거나 스케줄을 정하는 데 있어서 어려운 점이 많다. 이에 본 논문에서는 자동차로 교차로 통과 시 교통 정체 정도에 상관없이 이동 시간의 예측 가능성을 높일 수 있는 시스템을 제시하고자 한다. 현재 엔진과 전기모터를 함께 쓰는 하이브리드 자동차가 이미 상용화되어 있는 상태이고, 순수한 전기자동차도 시범 운행되고 있는 상황이다. 화석연료를 사용하는 자동차에서 전기차로 발전해야 하는 당위성은 바로 최근에 화두로 떠오르는 지속가능발전과 녹색성장 문제로 귀결된다. 석유 자원 고갈과 온실가스로 인한 환경문제 등을 이유로 앞으로 전기자동차 개발이 더욱 활성화될 예정이다. 이와 별개로 무인 운행 자동차에 대한 연구도 진행되고 있고 2010년 Vislab에서 13,000km 무인 자동차 운행을 성공적으로 마친바 있다. 본 논문에서는 전기자동차를 위한 인프라와 무인 운행 자동차 시스템이 구축되어 있다고 가정하고 교차로의 교통을 통제하는 시뮬레이터를 작성하고 그 결과를 분석해보고자 한다. 첫 번째 방식은 IEEE 802.11 DCF/PCF의 기본원리를 이용하여 전체 주기구간을 경쟁/비경쟁 구간으로 나눠서 경쟁 구간에서는 교통정체가 많이 되어있는 차선에 우선권을 줘서 전체 교통 흐름의 효율성을 제고하고, 비경쟁 구간에서는 사용자간에 번갈아 가면서 가도록 균일하게 기회를 제공하여 공평성을 높이도록 고안하였다. 두 번째 방식은 대기이론(Queueing Theory)을 교통시스템에 적용하여 대기행렬의 크기에 따라 서비스율(Service Rate)을 바꿔주고 Proportional Fair 스케줄링 알고리즘을 적용하는 방법을 택했다. 제안된 방법을 실제 교통시스템에 적용한다면 대도시 환경에서 도로에서 소요되는 시간을 줄일 수 있고 교통정체 정도에 상관없이 출퇴근하는데 걸리는 시간이 예측 가능해져서 전체 교통시스템 개선에 도움이 될 것이라 기대된다.