KR101632956B1 - 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법은, 차상장치와 지상장치가 무선 통신망으로 연계하여 열차를 제어하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 핸드오버 방법에 있어서, (a) 상기 열차 내에 구비된 핸드오버장치는 현재 주행 중인 열차가 제1기지국의 셀에 위치하고, 상기 열차의 운행정보 또는 셀 아이디에 근거하여 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서, 상기 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는 경우, 이종망으로의 핸드오버가 가능한지 판단하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 이종망으로의 핸드오버가 가능한 경우, 상기 지상장치가 상기 열차의 운행 방향 및 속도에 따라 상기 핸드오버장치에게 이종망으로의 핸드오버를 수행하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 핸드오버장치 또는 기지국이 열차의 운행 방향을 판단하여 이전 기지국에 대한 핸드오버를 제한함으로써, 핸드오버장치의 이동 패턴에 최적화된 핸드오버가 가능하며, 핑퐁 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 핸드오버장치 또는 기지국이 열차의 운행 방향을 판단하여 이전 기지국에 대한 핸드오버를 제한함으로써, 핸드오버장치의 이동 패턴에 최적화된 핸드오버가 가능하며, 핑퐁 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 열차의 단방향 이동 특성과 역사를 중심으로 설치되는 기지국의 배열 특성을 이용하여 열차 내에 구비된 핸드오버장치가 이전 기지국에 대한 핸드오버를 제한함으로써, 핑퐁 현상 없이 다음 기지국과의 핸드오버를 원활하게 수행할 수 있는 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법에 관한 것이다.
무선통신 열차 제어 시스템에서 핸드오버장치의 이동성(Mobility)을 보장하는데 있어서 기지국 간 핸드오버(handover)는 필수 요소이나, 핸드오버 과정 중에는 데이터의 흐름이 끊기는 것이 불가피하다.
즉, 핸드오버장치가 두 셀(Cell)의 중첩 지역에 있을 때 두 개의 기지국 사이에서 핸드오버를 반복하는 핑퐁(ping-pong) 현상이 발생할 수 있으며, 중첩 지역에 머무르는 시간이 길어지면 핑퐁 현상이 지속적으로 일어날 수 있다. 특히, 철도 전용 무선망은 높은 QoS(Quality of Service) 수준의 서비스를 제공할 수 있도록 양질의 신호 환경을 형성하기 위해서 기지국간에 간격을 좁게 설치하게 되고, 셀 간의 중첩 지역이 비교적 넓게 형성되어 있어서, 철도 차량이 역에 정차하는 등의 이유로 속도를 늦추게 되면 철도 핸드오버장치는 셀의 중첩구간에 오래 머무르게 될 수 있으며, 이에 따라 핑퐁 현상이 오랜 시간동안 발생할 수 있다.
이와 같이, 철도 전용 무선망의 경우 중첩 지역이 넓게 형성되며, 보통 역사를 중심으로 기지국이 설치가 되므로, 정차 구간에 중첩 지역이 형성되어 위와 같은 지속적인 핑퐁 문제가 빈번하게 발생할 수 있다.
또한, 핑퐁이 지속적으로 발생하면 데이터가 긴 시간동안 흐르지 못하고 패킷 손실(packet loss)이 빈번하게 발생하며, 이에 의해 서비스에 큰 지장을 줄 수 있다.
특히 열차제어신호와 같이 연결 절단을 허용하면 안되는 서비스에서는 이런 핑퐁현상에 의해 서비스 영향을 크게 받을 수 있으며, 이는 안전 문제로도 직결된다.
종래에 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 핸드오버와 관련된 파라미터를 조절하는 방법과, 이동속도에 따른 TTT(Time To Trigger)값을 조절하는 방법 등이 있다.
핸드오버와 관련된 파라미터를 조절하는 방법은, TTT(Time To Trigger)나 Hysteresis와 같은 기지국에서 제공하는 핸드오버 파라미터를 조절하여 핸드오버 조건을 강화하고 핸드오버가 발생하는 빈도수를 줄일 수 있다.
그러나, 기지국에서 운영하는 핸드오버 파라미터는 보통 셀 전체에 적용이 되며, 고정적으로 운영이 되므로 이동성 패턴이 상이한 핸드오버장치들도 일괄적으로 적용이 되는 문제가 있다.
또한, 이동성이 큰 핸드오버장치에 대해서 강화된 핸드오버 조건의 파라미터를 적용하면 오히려 핸드오버 시기가 늦어지면서 셀 동기화 손실(cell sync lost)로 이어지는 문제도 발생할 수 있다.
한편, 종래의 이동속도에 따른 TTT(Time To Trigger)값을 조절하는 방법은 기존의 핸드오버 방법 중에서 핸드오버장치의 이동속도 별로 최적의 TTT값을 시뮬레이션을 통해 도출하는 방법으로, 각 속도별 TTT값은 도출되었으나, 이 결과를 실제 시스템에서 실시간으로 어떻게 운용을 할지에 대한 방안에 연구가 필요하다. 또한, 핸드오버장치의 이동 속도 정보를 파악하는 것 자체가 어려운 환경이 많으며, 핸드오버장치와 기지국에서 속도에 따라 TTT값을 지속적으로 관리해야 하므로 제어 관점에서 부담이 크다는 문제도 있다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 무선 통신 열차 제어 시스템 환경에서 열차의 운행 방향을 판단하여 열차 내 구비된 핸드오버장치 또는 기지국에서 이전 기지국에 대한 핸드오버를 제한함으로써, 핑퐁 현상 없이 핸드오버가 가능한 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적으로는, 열차가 정차구간에 정차 중에도 핸드오버의 끊김없이 핸드오버 파라미터에 TTT 또는 히스테리시스 마진을 적용하여 기존 기지국과의 핸드오버가 지속적으로 수행 가능하도록 된 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적으로는, 열차가 정차 중인 구간이 중첩구간과 정차구간이 겹치는 구간에 해당하는 경우 중첩 구간이 없는 이종 망으로 수직적 핸드오버 수행이 가능하도록 된 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법은, 차상장치와 지상장치가 무선 통신망으로 연계하여 열차를 제어하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 핸드오버 방법에 있어서, (a) 상기 열차 내에 구비된 핸드오버장치는 현재 주행 중인 열차가 과거에 제1기지국의 셀에 위치하였다가 현재 제2기지국의 셀에 위치하고, 상기 열차의 운행정보 또는 셀 아이디에 근거하여 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서, 상기 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는 경우, 이종망으로의 핸드오버가 가능한지 판단하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 이종망으로의 핸드오버가 가능한 경우, 상기 지상장치가 상기 열차의 운행 방향 및 속도에 따라 상기 핸드오버장치에게 이종망으로의 핸드오버를 수행하는 단계;를 포함한다.
상기에 있어서, (d) 상기 (b) 단계에서 핸드오버 가능한 이종망이 존재하지 않는 경우, 상기 제2기지국은 상기 핸드오버 장치에게 상기 제1기지국을 포함한 인접한 기지국들의 셀 아이디(cell ID)가 포함될 수 있으며 상기 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 적합한 측정 셀 리스트(measurement cell list)를 생성하여제공하는 단계; (e) 상기 핸드오버장치는 상기 측정 셀 리스트를 제공받아 상기 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 적합한 인접 기지국에 대해서만 셀 신호 세기를 측정하고, 신호 세기 측정 결과를 상기 지상장치에 보고하는 단계;를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 (b) 단계에서, (b-1) 상기 열차가 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있으면서, 이종망에 대한 인접 기지국이 존재하면, 상기 지상장치는 상기 핸드오버장치에게 해당 기지국의 셀 신호 세기를 측정하도록 명령하는 단계; (b-2) 상기 지상장치는 상기 핸드오버장치로부터의 상기 인접 이종망 기지국에 대한 상기 셀 신호 세기의 측정 결과가 소정값 이상이면 상기 인접 이종망 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 단계; 를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 (b) 단계에서, (b-3) 상기 열차가 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있으면서, 이종망에 대한 인접 기지국이 존재하면, 상기 지상장치가 상기 핸드오버장치에게 해당 이종망에 대한 인접 기지국으로 넘어가도록 리디렉션(redirection)을 명령하는 단계; 를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 제2기지국은 상기 핸드오버 장치에게 측정 셀 리스트에 인접하는 기지국을 모두 포함시키되, 상기 제1기지국을 제외하여 상기 핸드오버 장치로 하여금 이전 기지국의 신호 세기를 측정하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 기반으로 측정을 할 때, 상기 핸드오버장치는 상기 제2기지국이 제공한 측정 셀 리스트로부터 상기 제1기지국을 제외한 나머지 기지국에 대한 신호 세기를 측정하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 지상 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 기준값보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 핸드오버 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 상기 지상장치에서 제공한 값보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (b) 단계에서, (b-3) 상기 열차가 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있으면서, 이종망에 대한 인접 기지국이 존재하면, 상기 지상장치가 상기 핸드오버장치에게 해당 이종망에 대한 인접 기지국으로 넘어가도록 리디렉션(redirection)을 명령하는 단계; 를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 제2기지국은 상기 핸드오버 장치에게 측정 셀 리스트에 인접하는 기지국을 모두 포함시키되, 상기 제1기지국을 제외하여 상기 핸드오버 장치로 하여금 이전 기지국의 신호 세기를 측정하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 기반으로 측정을 할 때, 상기 핸드오버장치는 상기 제2기지국이 제공한 측정 셀 리스트로부터 상기 제1기지국을 제외한 나머지 기지국에 대한 신호 세기를 측정하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 지상 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 기준값보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 핸드오버 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 상기 지상장치에서 제공한 값보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법에 따르면, 핸드오버장치 또는 기지국이 열차의 운행 방향을 판단하여 이전 기지국에 대한 핸드오버를 제한하거나, 열차가 정차구간 또는 저속구간에 위치시 TTT 값 또는 히스테리시스 마진을 핸드오버 파라미터에 적용하거나, 정차구간 또는 저속구간이 중첩구간에 해당하는 경우 중첩구간이 없는 이종망으로 수직적 핸드오버를 수행함으로써, 핸드오버장치의 이동 패턴에 최적화된 핸드오버가 가능하며, 핑퐁 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 제공하는 무선 통신 열차 제어시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 3는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 데이터 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 데이터 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 3는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1의 무선 통신 열차 제어시스템에 구비되는 핸드오버장치의 세부적인 구성의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 데이터 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 데이터 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명에 쓰이는 용어에 대해서 언급하면 다음과 같다.
측정 셀 리스트(measurement cell list)
기지국에서 권고하는 인접 셀(neighbor cell)에 대한 정보로, 단말은 이 인접 셀들을 위주로 신호 측정을 수행한다.
TTT(Time To Trigger)
기지국에서 권고하는 인접 셀의 신호 세기를 측정하는 시간 길이로, 기지국 제어 메시지(measurement control message)에 포함될 수 있다.
히스테리시스 마진(Hysteresis margin)
핸드오버를 시작하기 위한 최소의 신호 레벨 기준에 더해지는 마진(margin) 값으로 핸드오버 중에 발생할 수 있는 핑퐁(ping-pong)을 억제하기 위한 파라미터이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 무선 통신 열차 제어시스템은 도 1을 참조하면, 차상장치(25)와 제어망(4)을 통하여 지상장치(5)를 연계하기 위한 다수의 기지국이 마련된다.
다수의 기지국은 차상장치(25) 내에 구현되는 핸드오버장치(30)와 무선 통신망을 통하여 연결되어 핸드오버를 수행할 수 있다.
이때, 기지국은 도 1과 같이 레일(2)을 따라 선형적으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 기지국의 배열과 열차(1) 운행방향의 단방향성을 고려하여 기지국과 핸드오버장치(30)간에 이루어지는 핸드오버를 최적화할 수 있다.
본 발명의 핸드오버장치(30)는 핸드오버 방법에 따라 그 구성의 일부가 달라질 수 있으며, 도 2 내지 도 4를 참조하여 핸드오버장치(30)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
핸드오버장치(30) 구성의 일 실시예에 의하면, 핸드오버장치(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 무선통신부(31), 핸드오버제어부(32), 셀신호측정부(33), 방향/속도분석부(34), 측정셀설정부(36)를 포함한다.
무선통신부(31)는 인접한 기지국과 무선 통신하기 위한 무선 통신 프로토콜을 구비하며, 무선 통신망은 예컨대, 무선랜(WLAN), Wibro, 3G 이동통신, 4G LTE(WCDMA방식) 등이 될 수 있다.
핸드오버제어부(32)는 인접 기지국의 신호세기를 측정하여 설정세기값 이상으로 양호한 경우 해당 기지국과 핸드오버를 수행할 수 있다.
셀신호측정부(33)는 인접 기지국의 셀 아이디 정보를 포함한 측정 셀 리스트를 인접 기지국으로부터 수신하면 측정 셀 리스트를 근거로 해당 셀 아이디를 갖는 셀 영역의 신호 세기를 주기적으로 측정한다.
방향/속도분석부(34)는 기설정되어 저장된 운행정보 또는 GPS를 바탕으로 현재 주행중인 열차(1)의 운행 방향을 판단하며, 또한 속도 센서를 이용하여 운행중인 열차(1)의 주행속도를 판단할 수도 있다. 운행정보는 열차(1)의 운행 방향을 판단하기 위해 차량번호, 운행시간, 출발지, 목적지, 노선정보, 정차지역 등을 포함하여 운행정보 DB(38)에 저장될 수 있다. 또한, GPS 이용하여 운행방향 판단시에는, 열차(1)에 GPS수신기를 장착하여 현재위치정보를 전송받아 운행방향을 예측할 수도 있다.
측정셀설정부(36)는 기지국이 선형적으로 배열됨에 따라 도 1을 참조하면, 방향/속도분석부(34)로부터 열차(1)의 운행방향 판단결과를 제공받아 열차(1)의 운행방향을 고려하여 기지국 A(10)를 이전 기지국으로 설정하고, 기지국 B(20)를 다음 기지국으로 설정할 수 있다.
핸드오버장치(30)의 다른 실시예에 의하면, 핸드오버장치(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 무선통신부(31), 핸드오버제어부(32), 셀신호측정부(33), 방향/속도분석부(34), 파라미터설정부(35), 정차/중첩구간판단부(39)를 포함한다.
파라미터설정부(35)는 주행구간과 정차구간을 구분하여 핸드오버 파라미터를 설정할 수 있다. 열차(1)는 주행시 속도가 일정한 패턴으로 변화하는데, 승강장(3)과 다음승강장 사이를 기준으로 하면, 정차(승강장)- 저속 - 중속 - 고속 - 중속 - 저속 - 정차(다음승강장) 순으로 속도 패턴을 갖게 된다. 또한, 기지국은 승강장(3)을 중심으로 설치되는 경우가 많기 때문에, 이러한 경우 승강장(3)이 위치하는 구간에서 두 기지국의 셀이 중첩되는 중첩구간이 형성될 수 있다. 이러한 중첩구간에서는 속도 패턴과 중첩구간을 고려하여 정차구간 또는 저속구간에서는 핸드오버 수행시 핸드오버 파라미터 조건에 TTT 값이나 히스테리시스 마진을 기준값 보다 높게 설정하여 핸드오버가 원활하게 수행되도록 할 수 있다. 이때 TTT 값이나 히스테리시스 마진은 정차구간 또는 저속구간에서 신호세기의 정도, 중첩구간의 두터운 정도 등에 따라 차등 적용될 수 있음은 물론이다.
정차/중첩구간판단부(39)는 각 기지국의 셀아이디를 이용하여 정차구간과 중첩구간을 판단한다. 셀아이디는 인접한 기지국에서 전송되는 측정 셀 리스트에 포함되어 있어, 열차(1)가 주행시에 측정 셀 리스트에 포함된 셀아이디를 근거로 다음 승강장의 정차구간과 중첩구간을 판단할 수 있다. 구간 판단시 이용되는 셀아이디는 셀아이디정보 DB(37)에 저장되어 구간 판단시 추출하여 제공될 수 있다.
핸드오버장치(30)의 또 다른 실시예에 의하면, 핸드오버장치(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 무선통신부(31), 셀신호측정부(33), 방향/속도분석부(34), 정차/중첩구간판단부(39), 수직적핸드오버수행부(40)를 포함한다.
무선통신 열차 제어시스템은 무선통신망이 이종망으로 구성될 수 있으며, 예컨대, wibro-WLAN 망, WLAN-LTE 또는 3G 이동통신망 등이 설계될 수 있다.
수직적핸드오버수행부(40)는 정차/중첩구간판단부(39)로부터 정차구간과 중첩구간이 겹치는 구간을 판단하여 판단결과를 전송하면, 이종망으로 수직적(Vertical) 핸드오버를 수행하도록 제어할 수 있다. 핸드오버장치(30)에는 이종망과의 무선통신을 위한 별도의 다종/다중접속(Multiple interface) 기술이 구비된 단말을 더 구비할 수도 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 설명하면,
핸드오버장치(30)는 현재 주행 중인 열차(1)가 기지국A(10, 제 1기지국)의 셀에 위치하여, 양호한 신호 세기를 측정함으로써, 기지국A(10, 제 1기지국)와 핸드오버를 수행한다(S10).
핸드오버장치(30)는 인접한 기지국인 기지국 B(20) 셀의 신호 세기를 측정한다(S12).
또한. 현재 핸드오버 수행 중인 기지국 A(10)의 셀 아이디를 저장할 수 있다(S14).
나아가, 핸드오버장치(30)는 핸드오버를 수행하기 위해서는 인접한 기지국의 신호세기가 양호한지 측정이 필요한데, 이때 인접한 기지국의 셀 아이디(cell ID)를 포함하고 있는 측정 셀 리스트(measurement cell list)를 열차(1) 주행 중에 인접한 기지국으로부터 주기적으로 제공받는다.
예컨대, 기지국 A(10)에 위치한 열차(1)는 A셀영역(11)을 갖는 기지국 A(10)와 B셀영역(21)을 갖는 기지국 B(20)로부터 각 영역의 셀 아이디를 포함하는 측정 셀 리스트를 제공받을 수 있다.
또한, 핸드오버장치(30)는 열차(1)가 기설정된 운행정보에 따라 정해진 운행 방향으로 이동하는지 판단할 수 있다(S16).
운행방향 판단결과에 따라 핸드오버장치(30)는 열차(1)가 정해진 운행 방향으로 이동하는 경우, 셀 아이디와 운행 방향 판단결과를 근거로 하여 기지국 A(10, 제1기지국)를 이전 기지국으로 설정하고, 다음 기지국으로 기지국 B(20, 제2기지국)를 설정한다.
핸드오버장치(30)는 다음 기지국으로 핸드오버를 수행하기 위하여 다음 기지국으로 설정된 기지국 B(20) 셀의 신호 세기를 재차 측정할 수 있다.
핸드오버장치(30)로부터 측정된 기지국 B(20) 셀의 신호세기가 설정세기값 이상으로 양호한 경우, 상기 핸드오버장치(30)는 상기 기지국 B(20)로 핸드오버를 요청하고, 기지국 B(20)의 요청 수락시 상기 기지국 B(20)와 핸드오버를 수행한다.
한편, 핸드오버장치(30)는 다음 기지국으로 기지국 B(20) 설정시에, 상기 측정 셀 리스트에서 상기 기지국 A(10)의 셀 아이디(cell ID)를 삭제하여 기지국 A(10) 셀의 신호 세기를 측정하지 않도록 설정할 수 있다(S18). 이후 핸드오버장치(30)는 기지국 A(10)에 대한 신호 세기 측정을 배제시켜 더 이상 측정하지 않고, 이전 기지국인 기지국 A(10)와의 핸드오버를 제한한다(S20).
도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법을 설명하면,
핸드오버장치(30)는 현재 주행 중인 열차(1)가 기지국 A(10)의 셀에 위치하여, 양호한 신호 세기를 측정함으로써, 기지국 A(10)와 핸드오버를 수행한다(S30).
핸드오버장치(30)는 기지국 A(10) 또는 기지국 B(20)로부터 측정 셀 리스트를 수신하고, 인접한 기지국인 기지국 B(20) 셀의 신호 세기를 측정한다(S32).
열차(1)내에 구비된 핸드오버장치(30)는 이전 기지국 셀의 신호 세기 측정을 제외하기 위한 블랙리스트 셀 정보를 생성한다(S34).
핸드오버장치(30)는 열차(1)가 기설정된 운행정보에 따라 정해진 운행 방향으로 이동하는지 판단한다(S36).
핸드오버장치(30)는 열차(1)가 설정된 운행 방향으로 이동하는 경우 판단 결과에 따라 기지국 A(10)를 이전 기지국으로 인지하여 블랙리스트 셀(black list cell) 정보에 기지국 A(10)의 셀 아이디를 저장한다(S38).
핸드오버장치(30)는 기지국 A(10) 또는 기지국 B(20)로부터 측정 셀 리스트를 수신한 후 블랙리스트 셀 정보에 저장된 기지국 A(10)의 셀 아이디를 리스트에서 제외한다(S40).
핸드오버장치(30)는 운행방향 판단 결과와 기지국 A, B(10,20)로부터 전송받은 측정 셀 리스트를 이용하여 기지국 A(10)를 이전 기지국으로 설정하고, 기지국 B(20)를 다음 기지국으로 설정한다. 측정 셀 리스트에서 기지국 A(10)의 셀 아이디가 제외되어 더 이상 기지국 A(10)의 신호 세기를 측정하지 않는다(S42).
핸드오버장치(30)는 다음 기지국으로의 핸드오버를 수행하기 위해 다음 기지국으로 설정된 기지국B(20) 셀의 신호 세기를 재차 측정할 수 있다.
기지국 B(20) 셀의 신호세기가 설정세기값 이상으로 양호한 경우, 핸드오버장치(30)는 기지국 B(20)로 핸드오버를 요청하고, 기지국 B(20)의 요청 수락시 기지국 B(20)와 핸드오버를 수행한다.
도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도를 설명하면,
먼저, 핸드오버장치(30)는 측정 셀 리스트를 생성할 때, 정차구간에 대하여 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 평상시 기준값 보다 더 높게 적용하여 핸드오버 파라미터를 설정하고, 정차구간 또는 저속구간에 위치하는 기지국의 셀 아이디를 설정하여 저장한다(S50). 나아가, 핸드오버장치(30)는 측정 셀 리스트를 생성할 때, 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 상기 지상장치에서 제공한 값보다 더 높게 설정할 수도 있다.
이후, 핸드오버장치(30)는 현재 주행 중인 열차(1)가 양호한 신호세기를 제공하는 기지국A(10)와 디폴트값으로 설정된 핸드오버 파라미터를 적용하여 핸드오버를 수행한다(S52).
또한 핸드오버장치(30)는 저장된 셀 아이디를 이용하여 현재 열차(1) 위치가 정차구간 또는 저속구간에 있는지를 판단한다(S54, S56).
정차구간 또는 저속구간에 있는 경우, 핸드오버 파라미터에 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진이 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 값을 적용하여 핸드오버를 수행한다(S58).
이후 핸드오버장치(30)는 핸드오버 수행 중에 현재 기지국의 셀 아이디와 비교하여 정차구간 또는 저속구간에 열차(1)가 진입하여 기저장된 정차구간 또는 저속구간의 셀 아이디에 해당하는지 재차 판단할 수 있다(S60, S62).
재차 판단 결과 해당 셀 아이디가 정차구간 또는 저속구간의 셀 아이디에 해당하는 경우, 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 TTT(Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하여 계속적으로 핸드오버를 수행하도록 한다(S58).
또한 재차 판단 결과에서 해당 셀 아이디가 정차구간 또는 저속구간의 셀 아이디에 해당하지 않는 경우, 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 TTT(Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하지 않도록 설정하여 핸드오버를 수행한다(S52).
한편, 핸드오버 수행 중에 핸드오버장치(30)는 열차 제어신호를 수신하는지 주기적으로 판단할 수 있다(S64).
제어신호 수신 판단 결과, 열차(1) 제어신호가 수신되는 경우 해당 신호가 가속 명령 제어신호인지 판단한다(S66).
판단 결과 가속 명령 제어신호에 해당하는 경우 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 TTT(Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하지 않도록 설정할 수 있다(S52).
또한 가속 명령 제어신호에 해당하지 않는 경우, 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하여 핸드오버를 수행하도록 한다(S58).
도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법의 순서도를 설명하면,
핸드오버장치(30)는 기지국 간에 셀이 중첩되는 중첩구간의 셀아이디와 정차구간의 셀아이디에 대한 정보를 이용하여 중첩구간과 정차구간이 겹치는 구간의 셀아이디를 미리 설정하여 저장한다(S70).
핸드오버장치(30)는 현재 주행 중인 열차(1)가 양호한 셀 신호를 제공하는 기지국 A(10)와 핸드오버를 수행한다(S72).
핸드오버장치(30)는 저장된 셀 아이디를 이용하여 현재 열차(1)가 정차구간 또는 저속구간에 진입하여 해당 구간에 위치하는지를 판단하고, 또한 해당 구간이 중첩구간에 해당하는지를 판단한다(S74, S76).
판단 결과, 해당 구간이 정차구간 또는 저속구간이면서 중첩구간에 해당하여 구간이 겹치는 경우, 이종망으로의 핸드오버가 가능한지 판단하여 이종망으로의 핸드오버가 가능한 경우, 이종망으로 수직적(vertical) 핸드오버를 수행한다(S78). 이때, 해당 이종망이 중첩 구간이 아니면, 이종 망 핸드오버에 의해 중첩구간을 회피할 수 있다.
한편, 인접한 기지국은 핸드오버장치(30)로부터 해당 구간이 겹치는 중첩 구간에 해당하는 것으로 판단하는 경우, 판단 결과를 전송받아 해당 구간의 셀을 갖는 중첩구간을 포함하지 않는 이종망으로 리디렉션(redirection)할 수도 있다. 이때, 이종망으로 리디렉션하기 위해 지상장치(5)가 핸드오버장치(30)에게 해당 이종망에 대한 인접 기지국으로 넘어가도록 리디렉션(redirection)을 명령할 수 있다. 한편, S78 단계에서 만약 핸드오버가 가능한 이종망이 존재하지 않는 경우, 중첩구간에 의한 핑퐁 현상을 방지할 수 있도록 도 5 내지 도 7의 핸드오버 방법을 적용하여 이전 기지국을 배제하고, TTT 값 또는 히스테리시스 마진을 적용하여 다음 기지국으로 핸드오버를 수행할 수도 있다.
1 ; 열차 2 ; 레일
3 ; 승강장 4 ; 제어망
5 ; 지상장치 10 ; 기지국 A
11 ; A셀영역 20 ; 기지국 B
21 ; B셀영역 25 ; 차상장치
30 ; 핸드오버장치
31 ; 무선통신부 32 ; 핸드오버제어부
33 ; 셀신호측정부 34 ; 방향/속도분석부
35 ; 파라미터설정부 36 ; 측정셀설정부
37 ; 셀아이디정보DB 38 ; 운행정보DB
39 ; 정차/중첩구간판단부 40 ; 수직적핸드오버수행부
3 ; 승강장 4 ; 제어망
5 ; 지상장치 10 ; 기지국 A
11 ; A셀영역 20 ; 기지국 B
21 ; B셀영역 25 ; 차상장치
30 ; 핸드오버장치
31 ; 무선통신부 32 ; 핸드오버제어부
33 ; 셀신호측정부 34 ; 방향/속도분석부
35 ; 파라미터설정부 36 ; 측정셀설정부
37 ; 셀아이디정보DB 38 ; 운행정보DB
39 ; 정차/중첩구간판단부 40 ; 수직적핸드오버수행부
Claims (8)
- 차상장치와 지상장치가 무선 통신망으로 연계하여 열차를 제어하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 핸드오버 방법에 있어서,
(a) 상기 열차 내에 구비된 핸드오버장치는 현재 주행 중인 열차가 제1기지국의 셀에 위치하고, 상기 열차의 운행정보 또는 셀 아이디에 근거하여 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는지 여부를 판단하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서, 상기 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있는 경우, 이종망으로의 핸드오버가 가능한지 판단하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에서 이종망으로의 핸드오버가 가능한 경우, 상기 지상장치가 상기 열차의 운행 방향 및 속도에 따라 상기 핸드오버장치에게 이종망으로의 핸드오버를 수행하는 단계;
를 포함하되,
상기 핸드오버장치는 핸드오버 수행 중에 열차 제어신호를 수신하는지 주기적으로 판단할 수 있으며,
수신된 열차 제어 신호가 가속 명령 제어신호에 해당하는 경우 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 TTT(Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하지 않도록 설정할 수 있으며,
수신된 열차 제어 신호가 가속 명령 제어신호에 해당하지 않는 경우, 핸드오버 파라미터에 평상시 기준값 보다 더 높게 설정된 TTT(Time To Trigger) 또는 히스테리시스 마진을 적용하여 핸드오버를 수행하도록 하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제 1항에 있어서,
(d) 상기 (b) 단계에서 핸드오버 가능한 이종망이 존재하지 않는 경우, 상기 핸드오버 장치는 상기 제1기지국과 인접한 기지국인 제2기지국의 셀 아이디(cell ID)를 포함하여 생성되는 측정 셀 리스트(measurement cell list)를 상기 제1기지국으로부터 제공받는 단계;
(e) 상기 핸드오버장치는 상기 측정 셀 리스트를 제공받아 인접 기지국인 제2기지국의 셀 신호 세기를 측정하고, 신호 세기 측정 결과를 상기 지상장치에 보고하는 단계;
를 더 포함하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
(b-1) 상기 열차가 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있으면서, 이종망에 대한 인접 기지국이 존재하면, 상기 지상장치는 상기 핸드오버장치에게 해당 기지국의 셀 신호 세기를 측정하도록 명령하는 단계;
(b-2) 상기 지상장치는 상기 핸드오버장치로부터의 상기 인접 이종망 기지국에 대한 상기 셀 신호 세기의 측정 결과가 소정값 이상이면 상기 인접 이종망 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 단계;
를 더 포함하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
(b-3) 상기 열차가 기지국 중첩구간에 해당하는 정차구간 또는 저속구간에 있으면서, 이종망에 대한 인접 기지국이 존재하면, 상기 지상장치가 상기 핸드오버장치에게 해당 이종망에 대한 인접 기지국으로 넘어가도록 리디렉션(redirection)을 명령하는 단계;
를 더 포함하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제2항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 제1기지국은 상기 핸드오버 장치에게 측정 셀 리스트에 인접하는 기지국을 모두 포함시키되, 상기 제1기지국으로 핸드오버를 수행하기 이전 기지국을 제외하여 상기 핸드오버 장치로 하여금 이전 기지국의 신호 세기를 측정하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제2항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 핸드오버장치는 상기 제1기지국이 제공한 측정 셀 리스트로부터 상기 제1기지국으로 핸드오버를 수행하기 이전의 기지국을 제외한 나머지 기지국을 상기 측정 셀 리스트로 설정함으로써, 상기 이전 기지국의 신호 세기를 측정하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제2항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 지상 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 기준값 보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법. - 제2항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 상기 측정 셀 리스트를 생성할 때, 상기 핸드오버 장치는 핸드오버 파라미터인 TTT(Time To Trigger) 값 또는 히스테리시스 마진을 상기 지상장치에서 제공한 값보다 더 높게 설정하는 것을 특징으로 하는, 무선통신 열차 제어시스템에서의 열차의 이동패턴에 최적화된 핸드오버 방법.
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