KR20040028100A - Method for Determining Position for Wireless LAN Mobile Repeator in Subway - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하철 무선 랜용 고정중계기 위치 선정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stationary repeater position selection method for a subway wireless LAN.
무선 랜은 사무실, 가정 등 이동성이 없고 전파 환경 상에 LOS가 보장되는 영역에서 고속 데이터 통신을 하기 위한 서비스이다. 그런데 지하철 내부를 보면 칸막이가 없는 사무실과 전파 환경이 비슷하고, 승객 특성이나 승차 환경을 보더라도 무선 랜 서비스가 가장 활성화 될 수 있는 공간이라 볼 수 있다.Wireless LAN is a service for high-speed data communication in areas where there is no mobility such as offices and homes and LOS is guaranteed in the radio environment. However, if you look inside the subway, the office environment without a partition is similar to the radio environment, even if you see the passenger characteristics or riding environment can be seen as a space that can be activated wireless service most.
그러나 지하철에서 무선 랜 서비스를 하기 위해서는 실내에 AP가 있고 이것과 유선 랜의 망간에 링크를 연결시켜주는 무선 중계장치가 필요하다.However, in order to provide a wireless LAN service in the subway, there is an AP in the room and a wireless relay device that connects the link between the wired LAN network is needed.
도 1은 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경의 일실시예 시스템 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied.
도면에 표시된 열차의 몸통은 전파 차단체인 강철 도체이므로 내 외부의 전파경로는 LOS(Line Of Sight)가 보장되지 않는, 반사, 회절 및 산란에 의한 다중경로 밖에 없다. 그러므로, LOS를 보장해 주고 전파경로상의 청결도를 유지하기 위하여 열차 전면부에 이득이 높은 안테나를 설치하고, 고정중계기(101)의 빔 형성 고이득 안테나와 빔 방향을 정확히 맞추도록 한다.Since the body of the train shown in the drawing is a steel conductor, which is a radio wave shield, propagation paths inside and outside are only multipaths due to reflection, diffraction and scattering, which are not guaranteed line of sight (LOS). Therefore, in order to guarantee the LOS and maintain the cleanliness on the propagation path, a high gain antenna is installed at the front of the train, and the beam direction of the fixed repeater 101 and the high gain antenna are precisely aligned.
열차전면의 안테나로 연결된 신호는, 이동중계기(102)를 통해 무선 랜의 지연 한도를 감안하여, 충분한 용량을 갖는 동축 케이블을 통해서 중앙 열차까지 끌어간 후 앞 위의 열차에 설치된 무선 랜 억세스포인트(AP : Access Point)(103)로 분배되어 각각의 단말(104)과 연결된다.The signal connected to the antenna on the front of the train, in consideration of the delay limit of the wireless LAN through the mobile repeater, pulled up to the central train through a coaxial cable having a sufficient capacity, and then the wireless LAN access point installed in the train above ( Access Point (103) is distributed to each terminal 104 is connected.
도 2는 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경에서의 고정 중계기와 이동 중계기간의 링크제어를 나타내 주는 예시도이다.2 is an exemplary diagram illustrating link control between a fixed repeater and a mobile repeating period in a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied.
터널의 전파 특성을 살펴보면 송수신 거리가 가까워 질수록 깊은 페이딩이빠른 속도로 나타나서 수신레벨의 흔들림이 심해진다. 그러므로, 이것을 막기 위해서 고정 중계기와 이동 중계기가 어느 거리에 왔을 때 연결된 링크를 끊어주고 앞에 있는 다른 고정 중계기와 새로운 링크를 구성해 주기 위한 제어 기능이 필요하다.Looking at the propagation characteristics of the tunnel, the closer the transmission / reception distance is, the deeper the fading appears at a faster speed, and the reception level is more severe. Therefore, to prevent this, a control function is required to disconnect the link when the fixed repeater and the mobile repeater come to a certain distance, and to form a new link with the other fixed repeater in front.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지하철 무선 랜용 고정중계기 위치 선정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for selecting a fixed repeater position for subway wireless LAN.
도 1은 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경의 일실시예 시스템 구성도.1 is a configuration diagram of an embodiment of a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경에서의 고정 중계기와 이동 중계기간의 링크제어를 나타내 주는 예시도.2 is an exemplary diagram illustrating link control between a fixed repeater and a mobile repeating period in a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied;
도 3은 본 발명이 적용되는 터널 내의 전파 특성 예시도.3 is a diagram illustrating propagation characteristics in a tunnel to which the present invention is applied.
도 4는 본 발명에 따른 지하철 무선 랜용 고정중계기 위치 선정 방법을 적용하기 위한 지연 프로파일 예시도.Figure 4 is an illustration of a delay profile for applying a fixed repeater position selection method for subway wireless LAN according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 지하철 무선 랜용 고정중계기 위치 선정 방법을 적용하기 위한 링크버짓 원소 예시도.Figure 5 is an illustration of a link budget element for applying a fixed repeater position selection method for subway wireless LAN according to the present invention.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선 랜용 고정중계기 위치 선정 방법에 있어서, 핸드오버가 일어나는 구간 사이에서 측정된 지연 프로파일을 이용하여 신호대 잡음비(C/I)가 임계치에 도달하는 근, 원거리 한계치를 설정하는 제 1 단계; 상기 핸드오버가 일어나는 구간 사이에서 링크버짓 상의 최대 도달 거리 계산을 통해 최대 허용 경로 손실을 결정하는 제 2 단계; 상기 최대 허용 경로 손실에 대응하는 전파거리를, 상기 제 1 단계의 근, 원거리 한계치와 최대 허용 경로 손실 내의 거리의 최대값으로 설정하는 제 3 단계; 및 상기 핸드오버가 일어나는 구간을 상기 제 3 단계에서 설정한 거리의 최대값으로 나누어, 그 몫보다 큰 최소의 정수만큼의 고정 중계기를 상기 제 3 단계에서 설정한 거리의 최대값만큼씩 등간격으로 상기 핸드오버가 일어나는 구간내에 설치하는 제 4 단계를 포함한다.In the present invention for achieving the above object, in the method for positioning a fixed repeater for a wireless LAN, near- and far-distance where the signal-to-noise ratio (C / I) reaches a threshold value using a delay profile measured between sections in which handover occurs. A first step of setting a threshold; A second step of determining a maximum allowable path loss by calculating a maximum reach distance on a link budget between the sections where the handover occurs; A third step of setting a propagation distance corresponding to the maximum allowable path loss to a maximum value of the near and far limit values of the first step and the distance within the maximum allowable path loss; And dividing the section in which the handover takes place by the maximum value of the distance set in the third step, and the fixed repeater by the minimum integer greater than the quotient at equal intervals by the maximum value of the distance set in the third step. And a fourth step of installing in the section in which the handover occurs.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경의 일실시예 시스템 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied.
도면에 표시된 열차의 몸통은 전파 차단체인 강철 도체이므로 내 외부의 전파경로는 LOS(Line Of Sight)가 보장되지 않는, 반사, 회절 및 산란에 의한 다중경로 밖에 없다. 그러므로, LOS를 보장해 주고 전파경로상의 청결도를 유지하기 위하여 열차 전면부에 이득이 높은 안테나를 설치하고, 고정중계기(101)의 빔 형성 고이득 안테나와 빔 방향을 정확히 맞추도록 한다.Since the body of the train shown in the drawing is a steel conductor, which is a radio wave shield, propagation paths inside and outside are only multipaths due to reflection, diffraction and scattering, which are not guaranteed line of sight (LOS). Therefore, in order to guarantee the LOS and maintain the cleanliness on the propagation path, a high gain antenna is installed at the front of the train, and the beam direction of the fixed repeater 101 and the high gain antenna are precisely aligned.
열차전면의 안테나로 연결된 신호는, 이동중계기(102)를 통해 무선 랜의 지연 한도를 감안하여, 충분한 용량을 갖는 동축 케이블을 통해서 중앙 열차까지 끌어간 후 앞 위의 열차에 설치된 무선 랜 억세스포인트(AP : Access Point)(103)로 분배되어 각각의 단말(104)과 연결된다.The signal connected to the antenna on the front of the train, in consideration of the delay limit of the wireless LAN through the mobile repeater, pulled up to the central train through a coaxial cable having a sufficient capacity, and then the wireless LAN access point installed in the train above ( Access Point (103) is distributed to each terminal 104 is connected.
도 2는 본 발명이 적용되는 터널 내의 무선 랜 환경에서의 고정 중계기와 이동 중계기간의 링크제어를 나타내 주는 예시도이다.2 is an exemplary diagram illustrating link control between a fixed repeater and a mobile repeating period in a wireless LAN environment in a tunnel to which the present invention is applied.
터널의 전파 특성을 살펴보면 송수신 거리가 가까워 질수록 깊은 페이딩이 빠른 속도로 나타나서 수신레벨의 흔들림이 심해진다. 그러므로, 이것을 막기 위해서 고정 중계기와 이동 중계기가 어느 거리에 왔을 때 연결된 링크를 끊어주고 앞에 있는 다른 고정 중계기와 새로운 링크를 구성하도록 제어하는 방식이다.Looking at the propagation characteristics of the tunnel, the closer the transmission / reception distance is, the deeper the fading appears at a faster rate, and the reception level is more severe. Therefore, in order to prevent this, when the fixed repeater and the mobile repeater arrive at a certain distance, the connected link is controlled and a new link is formed with the other fixed repeater in front.
즉, 중계링크는 열차 전면의 고 이득 안테나와 고정 중계기의 빔 형성 안테나간에 구성되므로 두 안테나는 서로 마주 보는 상태가 되어야 전송이 가능하다. 그런데, 열차가 이동함에 따라 두 안테나의 거리가 가까워지게 되면, 도 3의 터널의 전파특성에서 보듯이 다중경로 수신레벨이 증가하여 레벨의 시간변화가 심하게 된다. 그래서, 이것을 방지하기 위하여 터널의 수신레벨이 변하는 거리(이것을 Break Piont라 함)에 이르면 열차 전면의 이동 중계기를 전방향에 설치된 고정 중계기로 바꿔주어야 한다. 이것을 제어하기 위하여 열차의 현 위치와 주행속도를 담은 타코메타의 데이터를 이용하여 열차와 현재 연결된 고정 중계기의 거리가 얼마나 되는가를 측정하여, 터널위치에서 측정한 브레이크 포인트 거리(Break Point Distance)에 들어 왔으면, 고정 중계기와의 연결을 끊어주고(고정 중계기 출력을 "off") 전방향의 고정중계기와 링크를 연결(전방향 고정 중계기 출력을 "ON")해 준다. 이때, 어느 순간에도 전방향에 있는 두개의 고정 중계기가 동시에 연결("ON")되는 일은 없어야 한다.That is, since the relay link is configured between the high gain antenna on the front of the train and the beam forming antenna of the fixed repeater, the two antennas must face each other to transmit. However, as the train moves closer to the distance between the two antennas, as shown in the propagation characteristics of the tunnel of FIG. Therefore, in order to prevent this, when the reception level of the tunnel reaches a distance (called Break Piont), the mobile repeater in front of the train should be replaced with a fixed repeater installed in all directions. To control this, we measure how far the fixed repeater is currently connected to the train by using the tachometer data, which contains the current position and speed of the train, and enter the break point distance measured from the tunnel position. Disconnect the fixed repeater ("off" the fixed repeater output) and connect the link with the fixed repeater in all directions ("ON" the forward fixed repeater output). At this time, at any moment, the two fixed repeaters in all directions should not be simultaneously connected (“ON”).
왜냐하면, 두개의 고정 중계기가 연결되면 수신레벨이 강한 하나를 제외한 나머지는 다중경로로 인식되어 잡음이 오히려 증가하게 되기 때문이다.This is because, when two fixed repeaters are connected, the noise is increased rather than the one having the strong reception level as multipath.
고속 전송을 하면서도 등화기없이 중계 장치를 간단하게 구현하기 위하여 무선접속 방식에 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal FDM)을 채용하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 주 경로(Dominant Path)를 제외한 나머지 다중 경로들은 간섭 신호로 잡히므로 신호의 품질을 떨어뜨리게 된다.In the case of adopting Orthogonal FDM (OFDM) in a wireless access method to easily implement a relay without equalizer while performing high-speed transmission, as shown in FIG. 4, except for a primary path. The remaining multipaths are captured as interfering signals, which degrades the signal.
이것을 정량적으로 규정하기 위하여, 송신단에 무 지향성 송신 안테나를 벽면에 고정시켜 놓고 원거리에서부터 수신안테나를 지하 철로를 따라 송신단 쪽으로접근해 오면서, 지연 프로파일(Delay Profile)을 측정하여 다중 경로 수신레벨의 합이 수신단의 임계 "신호대 잡음비(C/I)"를 넘어서는 위치를 브레이크 포인트(Break Point)로 선정한다.To quantitatively define this, the omni-directional transmit antenna is fixed on the wall at the transmitting end, and the receiving antenna is approached to the transmitting end along the underground railway from a distance, and the delay profile is measured to determine the sum of the multipath reception levels. The break point is selected as the position beyond the threshold “signal-to-noise ratio (C / I)” of the receiving end.
이상의 중계링크 구현 방식에서 최적의 중계링크를 성능을 유지하면서 최소 갯수의 고정 중계기를 적소에 설치하는 것이 성능 대비 투자비 절감을 위해서 필수적이므로 본 발명의 바람직한 실시예에서는 다음과 같이 제안한다.In the above-described relay link implementation method, it is essential to install the minimum number of fixed relays in place while maintaining the performance of the optimal relay link. Therefore, the preferred embodiment of the present invention proposes the following.
우선, 핸드오버(Handover)가 일어나는 역사에서는 열차가 출발하는 방향의 플랫폼의 끝에서 터널 내의 전파 브레이크 포인트(Break Point)만큼 앞에 있는 위치에 두 무선 랜(LAN)용의 고정 중계기를 함께 위치시킨다. 그렇게 하면 복잡한 절차를 갖는 핸드오버를 열차 정차 중인 30초 ~ 1분간에 처리할 수 있는 시간적 여유를 가질 수 있게 된다.First, in the history of handover, fixed repeaters for two WLANs are located together at the end of the platform in the direction from which the train departs by a radio wave break point in the tunnel. This gives you time to handle handovers with complex procedures between 30 seconds and 1 minute while the train is stopped.
그리고, 핸드오버가 일어나는 역사와 역사 사이의 구간에서 측정된 지연 프로파일(Delay Profile)로부터 "신호대 잡음비(C/I)"가 임계치에 도달하는 거리를 정한다. 터널의 전파특성상 지연확산은 송수신 안테나간의 거리가 아주 가까워지거나 멀어지면 증가하므로, 수신단에서 요구되는를 만족하는 송수신 거리는 터널내의 전파 측정을 통해서 다음의 <수학식 1>과 같이 얻어 질 것이다.Then, the distance from which the "signal-to-noise ratio (C / I)" reaches a threshold value is determined from the delay profile measured in the interval between the history of the handover and the history. Due to the propagation characteristics of the tunnel, delay spread increases when the distance between transmitting and receiving antennas gets very close or far away. The transmission / reception distance satisfying λ may be obtained as shown in Equation 1 through the radio wave measurement in the tunnel.
:를 만족하는 근/원 거리 한계치 : Near-field distance limit to satisfy
그리고, 핸드오버가 일어나는 역사와 역사 사이의 구간에서 링크버짓(Link Budget)상의 최대 도달 거리를 정하기 위해서 링크버짓을 계산해 보면 도 5에서 도시된 것처럼 다음 <수학식 2>와 같다. 여기서, 링크버짓이란 원활한 통신을 가능케 하면서 경제적인 시스템 설계를 하기 위한 기준이다.And maximum reach on Link Budget in the history between handover and history. Computing the link budget to determine the Equation 2 as shown in FIG. Here, link budget is a standard for economical system design while enabling smooth communication.
: 안테나 컨넥터에서 측정한 송신 전력으로 최대치가. Is the maximum transmit power measured by the antenna connector. .
: 송수신 안테나 이득. Transmit and receive antenna gain.
: 패스트, 슬로우 페이딩 마진으로서 터널 내에서 측정한 데 이터의 PDF에서 1% 테일(Tail)로 설정. : Fast, slow fading margin, set to 1% tail in PDF of data measured in the tunnel.
: 수신 신호레벨로 센서티비티(Sensitivity)보다는 커야함. : Sensitivity by receiving signal level Should be greater than
: 수신단의 자동 이득 제어(Automatic Gain Control)로 최대 : Maximum by automatic gain control of receiver
: 수신부 요구 레벨(Required Level)로 일정한 값으로 주어짐. : Required Level of Receiving Part.
상기로부터 최대 허용 경로손실를 구하면 이하 <수학식 3>과 같다.Allowable path loss from above Is obtained from Equation 3 below.
이와 같은 방법으로 최대 허용 경로손실를 정한 후, 지하철 터널에서 측정을 통하여에 대응하는 전파거리를 정하면, 인접한 두 고정 중계기간의 거리는Maximum allowable path loss in this way After determining the Radio wave distance corresponding to , The distance between two adjacent fixed relays is
조건을 만족 시켜야 한다.The condition must be satisfied.
그리고, 위의 <수학식 1> 및 <수학식 4> 를 만족하는 거리의 최대값을라 두고, 핸드오버가 일어나는 두 역사간의 거리를라 두고, 이것을로 나눈 값보다 큰 최소의 정수로를 나눈 거리만큼의 등 간격으로 고정 중계기를 배치한다.And, the maximum value of the distance satisfying the above Equations 1 and 4 The distance between two histories of handovers Let's say this As the smallest integer greater than divided by Place fixed repeaters at equal intervals equal to the distance divided by.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 지하철 및 철도에서 고속의 값싼 데이터 통신을 할 수 있는 무선 랜 서비스를 제공할 수 있는 우수한 효과가 있다.As described above, the present invention has an excellent effect of providing a wireless LAN service capable of high-speed and cheap data communication in subways and railways.
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