Traffic Flow Improvement Using V2X Communications

Abstract

Vehicle-to-Everything (V2X) communication is a wireless communication technology in which vehicles exchange traffic-related information with surrounding vehicles and road infrastructure in real-time. V2X communication is evaluated as an essential element for improving road safety and efficiency. V2X technology is divided into Dedicated Short-Range Communication (DSRC) and Cellular-V2X (C-V2X), and those technologies have distinct strengths and weaknesses. In this paper, firstly we compare the communication performance of DSRC and C-V2X in terms of reliability and latency in the highway road environment, using a MATLAB-based LTEV2Vsim simulator. As a result, we can see that DSRC is superior in terms of latency, and C-V2X is superior in terms of reliability. Then, we try to analyze whether V2X communication can have a positive effect on improving safety and efficiency in urban road environments. To this end, we conduct simple simulations to verify whether traffic congestion caused by traffic accidents in urban road environments can be alleviated by utilizing the vehicle path rerouting algorithm based on Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE)-based V2X communication. Using OMNeT++, SUMO, and Veins, a DSRC/WAVE-based V2X network and urban road environments are configured, and V2X simulations are conducted after generating artificial accidents on specific roads. The average speed, the average driving time, and the average waiting time are used as indicators to evaluate the overall traffic flow. As a result of the simulations, it is shown that the application of path rerouting based on V2X communication can improve traffic flow by alleviating traffic congestion caused by accidents.|Vehicle-to-Everything (V2X) 통신은 차량이 주위 차량 및 도로 인프라 등과 교통 정보를 실시간으로 교환하는 기술로, 도로 안전과 효율성을 향상시키고 고도의 자율 주행을 실현하기 위한 필수 요소로 평가된다. V2X 통신 기술은 Dedicated Short-Range Communication (DSRC)와 Cellular-V2X (C-V2X) 두 가지로 나뉘며, 기술들은 서로 상이한 장단점들을 가지고 있다. 본 논문에서는 우선 MATLAB 기반의 LTEV2Vsim 시뮬레이터를 활용하여 highway 도로 환경을 구성해 두 V2X 기술들의 성능을 통신 지연 (latency)과 신뢰성 (reliability) 측면에서 비교하였다. 시뮬레이션 결과, DSRC는 지연 측면에서 더 우수하고, C-V2X는 신뢰성 측면에서 더 우수함을 확인할 수 있었다. 이후, V2X 통신이 도심 도로 환경에서 안전과 효율성을 개선하는데 긍정적인 효과를 미칠 수 있는지를 검증하고자 했다. 이를 위해, 간단한 시뮬레이션을 통하여 북미 DSRC 표준인 Wireless Access in Vehicular Environment (WAVE) 표준 기반의 Vehicle-to-Everything (V2X) 통신을 기반으로 한 차량의 주행 경로 재설정 알고리즘을 활용함으로써 도로 환경에서 교통 사고로 인해 발생한 교통 혼잡을 완화할 수 있는지 분석하였다. OMNeT++, SUMO 시뮬레이터 및 Veins 프레임워크를 사용하여 무선 V2X 네트워크 및 도심 도로 환경을 구성하고, 특정 도로에서 인위적인 사고를 발생시킨 후 시뮬레이션을 수행했다. 교통 흐름을 평가하기 위한 지표로 차량의 평균 속도, 평균 주행 시간 및 평균 대기 시간을 활용했다. 시뮬레이션을 수행한 결과 V2X 통신 기반의 차량 주행경로 재설정 알고리즘의 적용이 교통 사고로 인해 발생한 교통 혼잡을 완화함으로써 교통 흐름을 개선할 수 있음을 보였다.