커넥티드카 환경에서 결함포용 작업처리 모델 설계와 모듈간 통신 인터페이스 구현

연구실에서 진행한 IITP 연구과제로, 스마트폰을 엣지 노드로 사용해서 작업지연시간을 줄이는 것이 목표입니다. 제 역할은 RSU를 이용한 결함포용 작업처리 모델을 설계하고 데이터 제너레이터, OBU, MEU, 클라우드간 통신 인터페이스를 구현하는 것이었습니다.

본 프로젝트에서 가정하는 환경은 다음과 같습니다:

• 미리 수집된 실제 차량 센서 데이터를 데이터 제너레이터가 OBU로 전송하며 OBU는 해당 데이터를 MEU로 전송합니다.
• MEU는 OBU로부터 전송받은 센서 데이터가 정확한지 검사하고, 센서 데이터에 근거하여 차량의 이상 여부를 판단합니다.
• MEU는 OBU로부터 전송받은 데이터를 축적하다가 일정 주기로 클라우드에 압축하여 전송합니다.
• MEU가 차량의 이상 여부를 감지한 경우 OBU로 이 사실을 알리고 OBU는 인접한 다른 OBU에 알립니다.

OBU는 데이터 제너레이터, MEU와 통신하기 위해 Go로 구현한 서버(Switcher)를 실행합니다. OBU간 통신은 인터페이스 및 개발 환경이 C만 제공되어 C로 통신 모듈(Forwarder)을 구현했습니다. Switcher는 Forwarder를 자식 프로세스로 생성하여 표준 입출력 스트림을 통해 다른 OBU와 통신이 가능하도록 구현했습니다. 데이터 제너레이터는 현재 전송되는 데이터와 데이터를 조작할 수 있는 GUI를 제공하는 프로그램으로, .NET에서 C#으로 개발했습니다. MEU는 Android에서 Java로 개발했습니다.

위 환경에서 사용자의 스마트폰인 MEU가 결함이 발생한 상황에서도 OBU의 센서 데이터를 처리하고 클라우드로 전송할 수 있는 결함포용 모델을, RSU를 이용해서 설계했습니다:

• OBU는 MEU와 연결이 끊길 경우 센서 데이터를 RSU로 전송합니다.
• RSU는 커버리지 내의 여러 OBU와 통신하며 데이터 처리를 대행합니다.
• 차량이 다른 커버리지의 RSU로 넘어갈 수 있으므로, RSU는 인접 RSU와 통신하며 필요한 경우 데이터를 이전합니다.

OBU에서 Switcher는 MEU와 WebSocket으로 통신합니다. WebSocket 스펙에서 정의하는 Ping-Pong 프레임을 동적인 주기로 MEU와 주고받도록 Switcher를 구현하여 연결 상태를 메시지 전송 지연의 반의 시간안에 감지할 수 있도록 했습니다. 만약 연결이 끊긴 경우 끊기기 직전의 데이터를 RSU로 재전송합니다. RSU는 MEU에서 결함이 발생한 경우에만 자원이 사용되므로 개인 연구목적의 서버리스 플랫폼인 Mee6aaS를 적용했습니다.