[칼럼] 더욱 스마트하고 안전한 차량을 위한 ‘GMSL SerDes’ 기술

대도시 지역을 중심으로 도로는 점점 혼잡해지고 있다. 차에서 전화로 회의에 참여할 수도 있지만 차로 이동 중인 시간은 딱히 생산적이지 않다. 그러나 자율주행차가 보편화되면 상황은 크게 달라질 것이다. 자동차가 스스로 운전하는 동안 이메일을 확인하고 보고서를 작성하며 기타 업무를 볼 수 있다면 얼마나 효율적일까!

전세계 여러 도시가 자율주행차 테스트를 이미 진행 중이다. GM과 크루즈 오토메이션(지난해 GM이 인수)은 최근 대량 생산이 가능한 자율주행차를 개발했다고 발표했다. GM과 크루즈는 본격 양산 체계를 갖춘 최초의 자율주행차라고 주장하지만 테슬라는 이미 자사의 모든 전기차에 자율주행을 가능케 하는 센서 스위트를 장착하기 시작했다. 크라이슬러는 웨이모(알파벳의 자율주행 사업부)를 위한 자율주행 퍼시피카(Pacifica) 미니밴을 수백 대 제조하고 있다.

많은 자동차가 이미 주차 지원, 자동 제동, 보행자 감지, 충돌 방지 기능을 제공하는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)을 탑재했다. 센서, 카메라, 고속 직렬 링크와 같은 기반 기술은 ADAS를 가능케 하며, 자동차 업계가 레벨 5의 완전 자율주행차 단계로 나가고 있어 그 중요성은 계속될 것이다.

실시간 의사결정을 위해 막대한 대역폭 필요

차량의 대응∙반응을 지시하는 실시간 결정을 내리기 위해 ADAS 애플리케이션은 다수의 카메라와 센서 입력을 신속히 받아 처리해야 한다. 차량 내부 카메라 시스템은 일반적으로 매우 높은 데이터 전송률(data rate)을 자랑한다. 서라운드 뷰 시스템의 경우 각 카메라는 1280 x 800 픽셀 해상, 프레임 갱신률(frame refresh rate)이 30 f/s인 비디오 스트림을 갖는다. 고해상도 콘텐츠를 제공하고 비디오∙오디오 데이터를 처리하는 인포테인먼트 시스템도 카메라에 의존한다. 자동차에 안전 기능을 지원하는 카메라가 최대 8대 설치되는 일은 오늘날 흔하다. 안전성과 인포테인먼트의 결합으로 미래 자동차에는 12대 이상의 카메라, 여러 대 UHD 디스플레이, 여기서 나오는 데이터를 전송하기 위한 최소 19개의 직렬 링크가 장착된다. 물론 V2V(Vehicle-to-Vehicle), V2X(Vehicle-to-Everything) 통신도 고려해야 한다. ADAS, 인포테인먼트 시스템과 같이 V2V, V2X, 센서 융합 시스템도 자동차가 다른 차량∙도로 인프라의 데이터를 공유하고 이를 기반으로 조치를 취할 수 있도록 높은 대역폭과 데이터 무결성을 지원해야 한다.

스트래터지 애널리틱스(Strategy Analytics)은 2020년에는 지금과 비교해 대역폭 요구량이 약 25배 증가할 것으로 전망했다. 비디오 스트리밍, 화상 회의, 게임, 소셜 미디어와 같은 차량 내 온라인 활동이 늘수록 더욱 높은 프레임률과 해상도가 필요하다. 데이터 전송 기술은 대역폭, 데이터 무결성, 복잡한 상호 연결성, 혹독한 운영 환경 문제를 해결해야 한다. 직렬 링크 기술은 이 같은 자동차 환경에서 빠른 속도, 높은 안정성, 낮은 지연을 지원한다.

오늘날 많은 자동차에서 이더넷 백본은 매우 흔한 구성요소다. 이더넷은 링크를 통해 CAN 버스보다 100배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있어 네비게이션, 제어 시스템, 이와 비슷한 중간급 대역폭 통신 애플리케이션에 적합하다. 그러나 이더넷은 비디오 피드의 압축을 필요로 하고, 현재∙미래 차량의 필요사항을 충족할 정도로 빠르지 않다. 자동차 제조사는 차량에서 차량 헤드유닛의 공간과 전력을 최소화하면서 메가픽셀 해상도의 이미지를 전송해야 한다.

4K 비디오를 위한 차세대 고속 직렬 링크

맥심의 차세대 기가비트 멀티미디어 직렬 링크(GMSL) 병렬-직렬 송신회로(SerDes) 기술은 미래 ADAS 및 인포테인먼트 시스템이 필요로 하는 대역폭, 복잡한 상호연결성, 데이터 무결성 문제를 완벽하게 지원한다.

▲맥심의 GMSL SerDes 기술은 미래 ADAS, 인포테인먼트, 텔레매틱스 시스템이 필요로 하는 고대역폭을 제공한다.

맥심의 GMSL SerDes 기술은 15m의 단일 동축 케이블이나 10m~15m의 STP(Shielded-Twisted Pair) 케이블을 통해 HD 비디오, 오디오, 제어 정보, 통합 센서 데이터, 기가비트 이더넷을 동시에 전송한다. 압축에서 자유로운 기술로 차세대 버전은 최대 6Gbps 속도로 4K 비디오를 전송한다. GMSL은 압축이 필요 없어 빠르게 물체∙보행자 감지와 같은 안전 기능의 필수 요소인 머신 비전(기계 시각 인식) 기술을 지원한다. 또한 SerDes 기술은 링크의 전자파장해(EMI) 성능을 개선하는 대역확산(spread-spectrum) 기능을 제공한다. GMSL 기술은 추가 전선이나 접지선이 필요 없다. 원격지 마이크로컨트롤러를 제거함으로써 디자인을 단순화하면서 중량, 비용, 크기, 전력 소비를 줄여준다.

GMSL: 더욱 스마트하고 안전한 자동차를 위한 준비

오늘날 자동차는 이미 많은 안전∙엔터테인먼트 기능을 갖췄다. 미래 자동차는 출퇴근 시간에는 원격 워크스테이션, 장거리 여행에는 엔터테인먼트 센터로 활용되면서 다양한 데이터가 빠르게 전송 및 처리될 것이다. GMSL SerDes 기술은 4K 비디오, 센서 데이터, 기가비트 이더넷, 오디오를 위한 길을 열면서 더욱 스마트하고 안전한 자동차 설계에 기여하고 있다.

글_ 맥심 인터그레이티드