차지상간 통합전송시스템의 서비스 모델에 관한 연구

안태기(An, Tea-Ki),김백현(Kim, Baek-Hyun),정상국(Jeong, Sang-Guk),남명우(Nam Myung-Woo),이영석(Lee, Young-Seok),오명관(Oh Myoung-Kwan) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.5

철도 운영을 효과적으로 지원하고 철도 서비스 이용자의 만족도를 높이고자 차지상간 무선통신시스템에 광 대역 멀티미디어 기능을 추가하려는 요구가 꾸준히 증대되고 있다. 이에 따라 차지상간 통합 전송시스템에 대한 연 구가 진행되고 있으며, 본 연구는 차지상간 통합 전송시스템에 필요한 무선 구간의 효율적 설계 및 서비스 모델 개 발에 관한 것이다. 광대역 멀티미디어 서비스 관점에 본다면 서비스 무선 대역폭은 클수록 유리하다. 그러나 지하 터널 환경에서 무선 대역폭을 높이는 것은 매우 큰 비용을 요구하게 되며, 무선 대역을 높여서 처리할 경우 수신기 의 수신감도가 나빠지는 특성이 있다. 이에 따라 안정적인 서비스를 위하여 더 많은 무선국을 필요로 하게 된다. 본 논문에서는 지하철 및 철도 환경에서 차지상간 통합 전송시스템에 필요한 최적의 서비스 무선 대역을 비용 대비 효 율성 측면을 검토하여 도출하였다. 또한 이러한 검토 결과를 바탕으로 도출한 무선 대역에 가장 적합한 서비스 모델 을 제시하였다. 차지상간 통합 시스템은 지하철에 시험 도입되어 전국적으로 확대 시행될 예정이다. 제시한 서비스 대역과 서비스 모델을 차지상간 통합 시스템에 적용함으로써 필요한 서비스 기능을 모두 수용하고, 비용 측면에서도 매우 효율적인 시스템이 가능해져 그 효과가 매우 클 것으로 기대된다. In this paper, we studied efficient design of wireless transmission system for unified data transmission in a subway and railway. It is increased that need of broadband multimedia service to make useful environment for users and to support the operation of railway system. High bandwidth is better if we need more services. But, high bandwidth requires more cost at tunnel of subway. And more bandwidth makes received antenna sensitivity bad. So it needs more wireless stations. We deduced best bandwidth for subway wireless transmission system using the cost of installation and efficiency of system. Consequently, we proposed efficient service model for broadband wireless system at a subway. Subway broadband wireless transmission system is testing and extended to province subway. The cost of subway broadband wireless transmission system is saved, because the system can be efficiently designed using proposed service model. Therefore, the effectiveness of it will be expected to be very big.

지하철 역사내 기능실에 대한 무선 센서 네트워크 성능 분석 (Performance Evaluation of Wireless Sensor Networks in the Subway Station of Workroom)

안태기(Tea-Ki An),신정렬(Jeong-Ryol Shin),김갑영(Gab-Young Kim),양세현(Se-Hyun Yang),최갑봉(Gab-Bong Choi),심보석(Bo-Seog Sim) 한국철도학회 2011 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.5

지하철은 대표적인 교통수단으로 하루에도 수십만 명이 이용하고 있어 안전에 대한 관심이 높으며 지하철의 각종 기능실에서의 화재 등으로 이하여 지하철 이용자들에게까지 피해를 입을 수 있는 가능이 제기되고 있는 실정이다. 실제로 2010년에는 환기실에서의 화재로 환기구를 통해 연기 및 유해가스로 인해 인명 피해 및 열차 운행 중단사고 등의 사례까지 보도되기도 하고 있다. 이러한 사고에 대응하기 위해 지하철 역사의 경우에도 최신의 IT기술인 무선센서네트워크기술 및 지능형영상감시기술 등과 접목하여 화재 및 역사 건전성 등을 종합적으로 감시하는 도시철도지능형종합감시시스템 개발 및 연구 중에 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 개발 중인 도시철도 지능형 종합 감시시스템의 현장 역사 적용에 앞서 ZigBee 기반의 무선센서네트워크 성능 시험을 서울지하철 충무로 역사에서 수행하였고, 본 논문에 충무로역사 내부 통신기계실과 환기실, 전기실에서의 ZigBee기반 무선통신환경 시험결과를 정리, 분석하였다. (주)휴텍21에서 개발한 ZigBee 센서노드와 게이트웨이를 이용한 무선데이터 전송 시험 결과, 데이터 전송은 기능실 내의 각종 전자 및 기계설비로 인한 멀티패스 페이딩(multi-path fading)의 영향을 받는 것으로 나타났으며 통신 기계실과 같이 여러 개의 작은 공간으로 구분되어진 곳에 대한 게이트웨이의 안테나 및 센서노드 설치 지점선정 시 이를 고려하여야 할 것으로 판단된다. A typical day in the subway transportation is used by hundreds of thousands are also concerned about the safety of the various workrooms with high underground fire or other less than in the subway users could be damaging even to be raised and there. In 2010, in fact, room air through vents in the fire because smoke and toxic gas accident victims, and train service suspended until such cases are often reported. In response to these incidents in subway stations, even if the latest IT technology, wireless sensor network technology and intelligent video surveillance technology by integrating fire and structural integrity, such as a comprehensive integrated surveillance system to monitor the development of intelligent urban transit system and are under study. In this study, prior to the application of the monitoring system into the field stations, authors carried out the ZigBee-based wireless sensor networks performance analyzation in the Chungmuro station. The test results at a communications room and ventilation room of the station are summarized and analyzed.

지하철 역사내 무선 센서네트워크 환경구축을 위한 무선 스펙트럼 분석 및 전송시험에 관한 연구

안태기(An, Tea-Ki),김갑영(Kim, Gap-Young),양세현(Yang, Se-Hyun),최갑봉(Choi, Gab-Bong),심보석(Sim, Bo-Seog) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.7

지하철 역사에 화재, 테러 등의 내 외부 위험요인을 감시하기 위하여 CCTV와 각종 센서를 이용한 감시시 스템이 구축되어 왔으며, 최근 최신의 IT기술인 센서네트워크기술을 이용한 감시시스템기술 도입이 여러 분야에서 시도되고 있다. 2007년부터 정부 주도하에 지하철 역사의 경우에도 최신의 IT기술인 무선 센서네트워크기술 및 지능 형영상감시기술 등과 접목하여 화재, 제한지역 침입, 승객 혼잡도, 우범지역, 역사 건전성 등을 종합적으로 감시하는 도시철도지능형종합감시시스템 개발 및 구축이 추진 중에 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 개발 중인 도시철도 지능형 종합감시시스템의 현장 역사 적용에 앞서 무선센서네트워크 의 대표라 할 수 있는 ZigBee기반의 현장 무선통신환경 시험을 서울지하철 충무로 역사에서 수행하였고, 본 논문에 충무로역사 내부 승강장 및 대합실에서의 ZigBee기반의 무선통신환경 시험결과를 정리, 분석하였다. 승강장 및 대합 실의 무선 스펙트럼분석 결과 ZigBee기반의 센서네트워크의 주파수와 중첩되는 주파수는 없었으며 인접 주파수 또 한 10MHz 이상 이격되어 주파수 간섭을 받지 않는 것으로 나타났다. ZigBee를 이용한 무선데이터 전송 시험 결과, 데이터 전송은 열차의 승강장 진출입시의 영향보다 승강장 혹은 대합실의 이용승객 수 및 유동량에 의한 멀티패스 페이딩(multi-path fading) 효과에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타나, 역사에 지능형종합감시시스템 구축 시 이를 고려 하여야 할 것으로 판단된다. In order to monitor internal risk factors such as fire, terror, etc. on the subway station, the surveillance systems using CCTV and various kinds of sensors have been implemented and recently, introduction of surveillance systems using an advanced IT technology, sensor network technology is tried on several areas. Since 2007, Korean government has made an effort to develop the intelligent surveillance and monitoring system, which can monitor fire, intrusion, passenger congestion, health-state of structure, etc., by using wireless sensor network technology and intelligent video analytic technique. For that purpose, this study carried out field wireless communication environment test on Chungmuro Station of Seoul Metro on the basis of ZigBee that is considered as a representative wireless sensor network before field application of the intelligent integrated surveillance system being developed, arranged and analyzed and ZigBee based wireless communication environment test results on the platform and waiting room of Chungmuro Station on this paper. Results of wireless spectrum analysis on the platform and waiting room showed that there is no radio frequency overlapped with that of ZigBee based sensor network and no frequency interference with adjacent frequencies separated 10MHz or more. As results of wireless data transmission test using ZigBee showed that data transmission is influenced by multi-path fading effect from the number and flow rate of passengers on the platform or the waiting room rather than effects from entrance and exit of the train to/from the platform, it should be considered when implementing the intelligent integrated surveillance system on the station.

터널환경에서 18GHz 대역신호의 전파경로손실 예측 시뮬레이터 개발

안태기(An, Tea-Ki),김백현(Kim, Baek-Hyun),남명우(Nam Myung-Woo),이영석(Lee, Young-Seok),정상국(Jeong, Sang-Guk),오명관(Oh Myoung-Kwan) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.4

본 논문에서는 지하 터널환경에서 전파의 경로 손실 특성을 예측할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. 전파 의 경로를 정확히 분석하기 위하여 image theory 방법을 이용하였으며, 직선 터널 구간뿐만 아니라 곡선 터널 구간에 서도 전파 손실을 예측할 수 있도록 구현하였다. 시뮬레이터는 다양한 변수들을 입력받아 실시간으로 전파 경로를 도 식화하여 결과를 보여줄 수 있으며, 송신부와 수신부의 위치를 변경하며 결과를 예측할 수도 있다. 개발된 시뮬레이 터의 결과는 충훈 터널에서 실측한 전파 경로 손실 데이터와 비교 분석하여 타당성을 확인하였다. In this paper, the radio propagation path loss prediction simulator in tunnel was developed. It used a image theory method for analysing precise radio propagation path. And it can predict radio propagation path loss in straight and curved tunnels. The simulator can plot realtime radio propagation paths using various parameters which was input by user. And it can simulate from changing transmitter and receiver positions. The predicted path loss of simulator was compared with the measurements in Chunhyun tunnel and confirmed the validity.

WiFi 핑거프린트를 이용한 지하철 위치 추적 정확성 향상을 위한 연구

안태기(An, Tea-Ki),안치형(Ahn, Chihyung),남명우(Nam Myung-Woo),박진홍(Park, Jin-Hong),이영석(Lee, Young-Seok) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문에서는 GPS를 이용할 수 없는 지하철 승강장에서 움직이는 지하철의 위치 추적 정확성을 높이기 위해 WiFi 핑거프린트 기법에 k-nn기반 알고리즘들을 적용한 후 오류를 검출하고 비교하였다. 승강장내 지하철의 위치 정보는 지하철 제어를 위해 종합사령실에서 필요로 하며, 이용객의 안전과 편의를 위해 다양하게 사용되어지고 있다. 현재 역사 또는 승강장 내에는 승객의 편의를 위해 각 통신사별로 WiFi용 AP(Access Point)들이 다수 설치되어 있어 이를 활용한 다양한 위치 추정 연구들도 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 설치되어진 WiFi용 AP를 활용할 경우와 신규로 WiFi용 AP를 설치할 경우 등을 고려하여 다양한 조건에서 지하철의 위치를 추적할 수 있는 시뮬레이터를 개발한 후 모의실험을 진행하였다. 개발된 시뮬레이터는 설치된 WiFi용 AP들의 개수와 승강장 넓이, 지하철 진입속도 등에 따라 지하철의 위치를 추적할 수 있도록 설계되었다. 그리고 k-nn알고리즘과 fuzzy k-nn알고리즘을 선택적으로 적용할 수 있으며 핑거프린트 데이터베이스를 기반으 로 4가지의 거리 측정 알고리즘을 적용하여 위치 추적 오류를 비교할 수 있도록 하였다. 시뮬레이터를 이용한 모의 실험결과 0.5m의 그리드 단위길이에 8개의 WiFi용 AP를 설치하고 ‘minkowski’ 거리 측정 알고리즘을 적용한 k-nn알고리즘를 사용할 경우 가장 정확한 위치 추적결과를 얻을 수 있었다. In this study, an WiFi fingerprinting method based on the k-nn algorithm was applied to improve the accuracy of location tracking of a moving train on a platform and evaluate the performance to minimize the estimation error of location tracking. The data related to the position of the moving train are monitored by the control center for trains and used widely for the safety and comfort of passengers. The train location tracking methods based on WiFi installed by telecom companies were evaluated. In this study, a simulator was developed to consider the environments of two cases; in already installed WiFi devices and new installed WiFi devices. The developed simulator can simulate the localized estimation of the position under a variety of conditions, such as the number of WiFi devices, the area of platform and entry velocity of train. To apply location tracking algorithms, a k-nn algorithm and fuzzy k-nn algorithm were applied selectively according to the underlying condition and also four distance measurement algorithms were applied to compare the error of location tracking. In conclusion, the best method to estimate train location tracking is a combination of the k-nn algorithm and Minkoski distance measurement at a 0.5m grid unit and 8 WiFi AP installed.

고속이동체를 위한 OFDM Ethernet 모뎀 시스템 구현

정상국(Jeong, Sang-Guk),안태기(An, Tea-Ki),김백현(Kim, Baek-Hyun),남명우(Nam Myung-Woo),이영석(Lee, Young-Seok),오명관(Oh Myoung-Kwan) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.4

도시철도 분야에서 멀티미디어 전송을 위하여 18GHz 대역에서 영상전송을 위한 OFDM변조 방식이 이용되 고 있다. 양방향으로 영상뿐만 아니라 이더넷 데이터를 전송하기 위한 응용분야가 크게 늘고 있다. 도시철도 분야에 적용된 18GHz분야는 멀티패스페이딩에 영향이 크므로 OFDM캐리어 개수가 큰 경우가 유리하다. 그러나 이더넷 전송 이 가능한 기존 WLAN의 경우 캐리어의 개수가 64개로 원거리 고속이동에 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서 고속 이동체에서 고속데이터 전송에 적합한 2,000 캐리어의 OFDM 이더넷 모뎀을 구현하고 검증하였다. 고속이동에서 도 플러효과를 상쇄하기 위하여 도플러보상 블럭을 구현하였다. 도시철도 및 고속철도 분야에서 기술의 활용이 크게 기대 된다. OFDM Modulation is used for multimedia transmission At Urban Train. Recently the application field about data transmission is expanding the image as well. The case which the number of OFDM carrier is big is advantageous because multipass fading is big 18GHz wireless frequency. Existing WLAN which an ethernet transmission is possible is not suitable to a great distance transmission because number of carrier is 64. In this paper, we developed OFDM modem suitable to transmit broadband data at high speed train. A doppler compensation block added to offset the doppler effect. Therefore, the effectiveness is expected to be very big in field of urban train.

18GHz 지하철 무선영상 전송시스템 개발

정상국(Jeong, Sang-Guk),안태기(An, Tea-Ki),김백현(Kim, Baek-Hyun),남명우(Nam Myung-Woo),이영석(Lee, Young-Seok),오명관(Oh Myoung-Kwan) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.6

지하철 운행 중 차지상간 무선영상전송을 위해 18GHz 대역을 이용한 OFDM 방식의 영상 전송 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 디지털 변조 보드와 RF 보드로 구성하였으며, 지하철 터널구간 내에서 18GHz의 멀티 패스 페이딩에 강한 특성을 가진다. 시스템의 검증을 위하여 스펙트럼 분석기를 사용해 전송 시스템의 출력 신호를 분석하였고, 분석결과 구현된 시스템은 350MHz에 대역폭 8MHz, -19dBm의 채널 파워를 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, 영상의 송·수신 특성을 시험하기 위하여 SR사의 MPEG-2엔코더를 사용하여 영상을 입력하고 송신한 후 SR사 의 수신기를 이용하여 영상 수신 실험을 하였다. 실험결과 송신한 영상이 손실 없이 수신됨을 확인하였다. The video transmission system using OFDM method at 18GHz frequency band was developed for wireless video transmission from subway to monitoring center when subway running. It is composed of digital modulation board and RF board. And it has a robust characteristics of multipath fading in subway tunnels at 18GHz. To verify the system, we used spectrum analyzer for analysing the output of transmission system and get the results that it has 350MHz frequency, 8MHz bandwidth and -19dBm channel power. Also we tested video receiving using MPEG-2 encoder and got good quality images.

실내와 실외환경에서의 802.11n WLAN RF 특성 및 Network 특성 비교

김갑영(Kim, Gap-Young),안태기(An, Tea-Ki),전보익(Jeon, Bo-Ik),양세현(Yang, Se-Hyun) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.5

본 논문은 무선을 통해 전송하고자 하는 데이터의 양이 점점 늘어나면서 기존 20MHz의 무선랜(WLAN) 채 널을 두 개 결합해 사용하는 802.11n에 대한 관심 및 적용이 늘어나고 있는 추세이다. 802.11n은 2.4GHz 대역과 5.8GHz의 듀얼밴드를 사용하여 기존의 2GHz 인근 대역의 무선 통신에 의한 간섭 회피 효과가 있어 대용량 무선 전 송 방식으로 기대되고 있다. 이러한 802.11n 무선방식을 사용하여 정보를 전송하므로 주변의 전파환경에 영향을 받 을 수밖에 없다. 특히 실내 환경과 실외 환경은 서로 다른 모델링으로 정의될 만큼 무선 통신에 미치는 영향이 다르 다고 할 수 있다. 본 논문에서는 실내와 실외환경에서의 802.11n RF 특성 및 Network 특성 비교를 통해 이러한 실 내외 환경의 차이가 802.11n의 RF 특성에 미치는 영향을 비교하고 아울러 RF 특성과 Network 특성간의 상호 관계 를 규명하고자 한다. As quantities of the data that transmitting by the wireless are more increased, the interest and application are extending about 802.11n that uses by combination two existing 20MHz wireless LAN Channel. 802.11n use dual band of 2.4GHz band and 5.8GHz. So this is expected in mass wireless transmission method because of interference evasion effect in compliance with the radio communication of existing 2GHz neighborhood band. Like this 802.11n uses the radio as well and transmits information there is not only a possibility of undergoing an influence in radio wave environment of circumference. Specially the interior environment and outdoor environment is a possibility of saying that will be defined with each other different modeling as affects in radio communication is different. In this paper, we’ll compare the influence to RF feature (802.11n) by (Indoor/Outdoor) environment difference through compared with 802.11n RF feature and Network feature in (Indoor/Outdoor) environment and also examine the correlation between RF feature and Network feature.

실시간 위치정보 및 운행패턴을 적용한 도시철도 운행정보 시스템 개발

곽연석(Yeon-suk Kwak),안태기(Tea-ki An),손우용(Woo-yong Sohn) 한국통신학회 2017 韓國通信學會論文誌 Vol.42 No.6