이동통신기반 열차제어를 위한 대역폭 산출방법론 및 핸드오버 프로세스 연구 = A Study of Bandwidth Estimation Methodology and Handover Process for Mobile Communication Based Train Control

국문 초록 (Abstract)

에너지의 효율적인 활용에 있어서 철도의 교통수단으로서의 가치가
부각되고 있다. 철도분야의 기술발전으로 열차가 고속화됨에 따라 기
관사의 시각과 판단을 통한 열차제어는 철로의 효율적 이용과 열차안
전성에 있어 문제를 야기할 수 있다. 철로 이용효율의 증대와 무인열차
제어시스템의 도입을 위한 무선통신과 철도분야의 융합연구들이 유럽
을 중심으로 활발히 진행되고 있다.
무선통신이 열차제어분야에 성공적으로 도입되기 위해서는 열차제어
를 위한 데이터의 송수신의 신뢰성이 뒷받침되어야 한다. 이는 열차이
용승객의 생명에 직접적으로 영향을 미치는 요소이므로 상용 이동통신
에 비해 높은 데이터 송수신신뢰성이 보장되어야 한다.
고속의 열차환경에서 무선통신의 데이터 송수신 신뢰성과 관련된 중
요 이슈로는 핸드오버가 있다. 기지국 커버리지 경계점에서 접속기지
국을 교체하는 핸드오버 과정에서는 기지국과의 연결이 중단되는 핸드
오버 지연시간이 존재하는데, 이 핸드오버 지연시간을 얼마나 줄일 수
있느냐가 단말과 기지국 사이의 통신신뢰성 향상에 영향을 준다.
본 논문은 철도전용 주파수소요량 산출, 핸드오버의 두 가지 기술적
이슈에 초점을 맞추어 서술한다. 먼저 1장에서는 무선열차제어의 발달
과정과 현재 연구동향에 대해 다룰 것이다. 2장에서는 열차제어에 필
요한 주파수 도출을 통해 WiMAX 의 이용당위성을 획득한다. 통계적
파라미터들을 사용하는 기존 이동통신용 주파수 산출방법을 철도통신
에 적용하는 것은 적절치 않으므로, 본 장에서는 열차환경 파라미터와
필요 서비스들을 고려한 철도전용 주파수 산출방법을 제시하였고,
12MHz의 대역폭을 사용하는 WiMAX가 주파수 효율이 우수하다는 결

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 ················································· 1
• 1. 연구 배경 ··············································· 1
• 2. 연구 목표 ··············································· 7
• 3. 논문의 구성 ············································· 8
• Ⅱ. 철도전용 주파수 소요량 산출 ······················· 9
• 1. 일반 이동통신 시스템에서의 주파수 소요량 산출·· 9
• 2. 열차제어 통신을 위한 주파수 소요량 산출 ···· 16
• Ⅲ. IEEE 802.16E 핸드오버 ····························· 22
• 1. 일반적인 핸드오버 절차 ······························ 22
• 가. 핸드오버 관련 메시지 분석 ······················ 22
• 나. 핸드오버 순서도 ··································· 29
• 2. 동기화 절차 ············································· 32
• 가. 동기화 관련 메시지 분석 ························ 32
• 나. 동기화 순서도 ······································ 34
• Ⅳ. 열차통신을 위해 개선된 핸드오버 Scheme ····· 36
• 1. 일반적인 핸드오버 상황과의 차이점 ·············· 36
• 2. 기지국 순차정보 수집 ································· 38
• 3. 개선된 핸드오버 절차 순서도 ························ 39
• 4. 개선된 동기화 절차 순서도 ·························· 42
• 5. 성능 비교분석 ·········································· 44
• Ⅴ. 결 론 ················································· 50
• 참고문헌 ···················································· 52