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철로에서 무선랜을 이용한 화상 전송에서의 핸드오버 기법

A New Handover Technique in Moving Picture Transmission using Wireless LAN in Railroad

초록/요약

A handover technique using Wireless LAN in Railroad performs a pre-authentication process for a connection when on-board equipment is placed at wireless area of each AP. And in the area of radio reiterated, activates the handover by getting beacon data of the relay node through preceding link. However, the existing handover techniques is not applicable under the condition of malfunction of AP which assumes an intermediate node, a high speed of above 200Km/h. This these present a handover technique under a circumstance of AP malfunction that how the technique enables the system return to normalcy by raising RF power of on-board equipment through a relevant process, and by covering the RF reiterated area that had disappeared by the AP malfunction. Besides, the on-board equipment also assumes the role of delivery of beacon data between APs to other on-board equipment. The on-board equipment that received the data, classifies the beacon data sent to the AP under connected state into the APs, that had been connected AP and will be connected AP storing them to connect to the next step AP. And the stored AP data is useful under those circumstances such as when RE quality has lowered or the link has been disconnected with a way of linking it by the priority order process. Such technique is very handy for the ultrahigh speed trains' safe operations and the handover caused delayed hours will be reduced enabling the correspondence to be more smooth. But, the proposal given above is applicable only to the railroad or fixed nodes in revealing the influence of the improved handover.

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초록/요약

철로 상에서의 무선랜을 이용한 핸드오버는 각 중계노드(AP)의 무선영역에 차상장치가 위치해있을 경우 결합을 위한 사전인증 절차를 수행한다. 또한, 무선 중첩지역에서는 해당 중계노드의 비콘정보를 받아 우선 링크를 통하여 핸드오버를 가능하게 했다. 그러나 기존 핸드오버 기법들은 중간 노드의 역할을 하는 AP의 오작동시, 그리고 200Km/h 이상의 고속 주행 시에 대한 핸드오버를 지원하지 못한다. 본 논문에서는 AP의 오작동 시 해당 프로세스에 의해 차상장치의 RF 파워를 높이고 중계노드의 오작동으로 사라진 RF 중첩영역을 커버하여 정상적인 시스템 운영이 가능하도록 하는 핸드오버 기법을 제안한다. 또한, 차상장치가 200km/h의 고속 주행시 중계노드의 전후의 중계노드의 beacon정보를 대신 전달 받아 차상장치에 전달한다. 정보를 전달 받은 차상장치는 현재 접속 중인 중계노드에게 수신된 beacon정보를 전에 접속되었던 중계노드와 후에 접속될 중계노드로 구분하여 다음 단계로 접속할 중계노드의 정보를 저장한다. 저장된 정보는 RF 퀄리티가 낮아졌을 때 또는 link가 끊어졌을 때, 앞으로 접속될 중계노드를 우선순위 프로세스에 의해 우선 link 하는 기법을 제안한다. 이러한 제안을 바탕으로 철로에서 초고속 이동 열차의 안전운행에 도움을 주며 핸드오버 시 나타나는 지연시간을 단축하여 보다 원활한 통신을 가능하게 한다. 다만, 범용적인 제안은 아니므로 철로 또는 고정된 노드 상에서만 개선된 핸드오버 효과를 나타낸다.

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목차

제 １ 장 서론 = 1
제 ２ 장 관련연구 = 3
2.1 무선랜을 이용한 지상,차상 송수신 시스템 = 3
2.1.1 시스템 특징 = 4
2.1.2 시스템의 일반적 구조 = 5
2.1.3 시스템 설계요소 = 6
2.2 기존 시스템에서의 핸드오버 기법 분석 = 7
2.2.1 개요 = 7
2.2.2 핸드오버 기법 = 8
(1) 일반적인 무선랜 핸드오버 = 8
(2) 철로에서의 무선랜 핸드오버 = 11
2.2.3 철로에서의 핸드오버 문제점 = 16
(1) 고속주행시 = 16
(2) 중계 노드(AP)의 오작동시 = 18
제 ３ 장 개선된 핸드오버 기법 = 20
3.1 핸드오버 기법의 요구사항 분석 = 20
3.1.1 기능적 요구사항 = 20
3.1.2 관리적 요구사항 = 21
3.1.3 가격적 요구사항 = 21
3.2 핸드오버 기법 설계 = 23
3.2.1 고속주행 시 핸드오버 기법 = 23
(1) 가능한 방법 = 23
(2) 상세설계 = 26
3.2.2 중계 노드(AP)의 오작동시 핸드오버 기법 = 31
(1) 가능한 방법 = 31
(2) 상세설계 = 35
3.3 핸드오버 기법의 통합설계 = 36
제 ４ 장 핸드오버 기법 분석 = 38
4.1 기능적 요구사항 분석 = 38
4.2 관리적 요구사항 분석 = 41
4.3 가격적 요구사항 분석 = 42
제 5 장 결론 = 46
제 6 장 참고문헌 = 48
그림목차
[그림 2-1] 도시철도공사의 지상,차상 송수신 시스템 = 3
[그림 2-2] 장치간 시스템 구조 = 5
[그림 2-3] 차량용 무선 송수신 장치 하드웨어 블록도 = 7
[그림 2-4] 선인증 절차 = 13
[그림 2-5] 차상장치와 노드 AP = 14
[그림 2-6] 우선 link 절차 = 15
[그림 2-7] 차상장치의 고속이동시 = 17
[그림 2-8] 중계노드 오작동 = 19
[그림 3-1] 중첩셀 영역의 확장 = 23
[그림 3-2] 비콘프레임 구조 = 25
[그림 3-3] 새로운 비콘프레임 = 27
[그림 3-4] 차상장치와 중계노드의 핸드오프 지역 = 29
[그림 3-5] 차상장치에서의 제안된 핸드오버 절차 = 30
[그림 3-6] 중계노드 간의 감시 구성 = 32
[그림 3-7] AP의 이중화 설계 구성 = 33
[그림 3-8] 차상장치의 RF증대 = 34
[그림 3-9] 차상장치의 RF증대 절차 = 35
[그림 3-10] 통합설계 후 핸드오버 절차 = 37
[그림 4-1] 열차속도에 따른 무선중첩구간에 머무는 시간 = 39
[그림 4-2] 열차속도에 따른 핸드오버 필요거리 = 42
[그림 4-3] 셀중첩 거리에 따른 중계노드 설치 수 = 43
표목차
[표 2-1] 차상장치의 속도별 핸드오버 가능 여부 = 18
[표 2-2] 요구사항 요약표 = 22
[표 3-1] 설계된 비콘 프레임 필드 = 28
[표 3-2] Beacon Table List의 예 = 31
[표 4-1] 기능적 요구사항에서의 기존기법과 제안된 기법의 비교 = 40
[표 4-2] 관리적 요구사항에서의 기존기법과 제안된 기법의 비교 = 41
[표 4-3] 가격적 요구사항에서의 기존기법과 제안된 기법의 비교 = 44
[표 4-4] 제안된 기법에 따른 예상 효과 분석 = 45

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