KR100557862B1 - Handoff method considering location of vehicles in radio communication based train control system - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선열차제어(Radio Communication Based Train Control, 이하 RCBTC) 시스템의 특수한 상황에 맞추어 열차의 위치를 고려한 새로운 핸드오프 방법에 관한 것으로서, 선로변을 따라 셀을 일렬로 배치하여 셀의 구조를 구성하는 제 1 단계; 차량 시스템이 주기적으로 자신의 위치 및 진행방향을 검출하고, 현재 접속중인 셀의 경계를 넘어간 위치인 경우 진행방향의 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법을 제공하며, 셀 고장의 경우를 처리하기 위해서, 차량 시스템이 주기적으로 현재 접속중인 셀의 수신전계강도(RSSI)를 검출하고, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 인접 셀들의 RSSI를 검출하여 RSSI가 더 높은 셀로 핸드오프를 수행하거나, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 진행방향의 인접 셀의 RSSI를 검출하여 기준치 이상이면 상기 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 3 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법을 제공함으로써, 무선통신망을 기반으로 하는 무선열차제어시스템에서 정보 전송 품질의 악화를 가져오는 빈번한 핸드오프와 핸드오프 지연을 방지하고, 이를 적용하여 중앙제어국(사령실)이 아닌 이동체(차량 시스템)에서 핸드오프를 수행할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a new handoff method considering the position of a train in accordance with a special situation of a Radio Communication Based Train Control (RCBTC) system. The structure of a cell is arranged by arranging cells along a line side. A first step of making; And a second step of periodically detecting a position and a traveling direction of the vehicle system and performing a handoff to an adjacent cell in the traveling direction when the vehicle system periodically detects its position and the traveling direction. In order to deal with a cell failure, a vehicle system periodically detects a received field strength (RSSI) of a cell that is currently connected, and detects RSSIs of adjacent cells when the RSSI is less than a reference value. Performing a handoff to a cell having a higher RSSI, or detecting a RSSI of a neighboring cell in a forward direction when the RSSI is less than a reference value, and performing a handoff to the neighbor cell if the RSSI is greater than or equal to a reference value. By providing a handoff method considering the train location, information in a wireless train control system based on a wireless communication network It is possible to prevent frequent handoffs and handoff delays that lead to deterioration of transmission quality, and apply them to perform handoffs at a mobile vehicle (vehicle system) rather than a central control station (command room).

핸드오프, 무선열차제어시스템, 열차 위치, 수신전계강도(RSSI).Handoff, wireless train control system, train location, received field strength (RSSI).

Description

무선열차제어시스템에서 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법 {HANDOFF METHOD CONSIDERING LOCATION OF VEHICLES IN RADIO COMMUNICATION BASED TRAIN CONTROL SYSTEM}HANDOFF METHOD CONSIDERING LOCATION OF VEHICLES IN RADIO COMMUNICATION BASED TRAIN CONTROL SYSTEM}

도 1은 종래의 이동통신 시스템에서의 셀 구조를 도시한 도면,1 is a diagram illustrating a cell structure in a conventional mobile communication system.

도 2는 본 발명에 따른 핸드오프 방법에 사용되는 셀의 구조 및 정상 상태에서의 연결 형태를 도시한 도면,2 is a view showing the structure of the cell used in the handoff method according to the present invention and the connection form in the normal state,

도 3은 본 발명에 따른 핸드오프 방법에서 셀 고장시의 연결 형태를 도시한 도면,3 is a view showing a connection form when a cell failure in the handoff method according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따라 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법의 흐름도,4 is a flowchart of a handoff method considering a train position according to the present invention;

도 5는 종래의 이동통신 시스템에서 문턱값과 히스테리시스에 따른 핸드오프 발생수를 나타낸 그래프,5 is a graph showing the number of handoff occurrences according to a threshold and hysteresis in a conventional mobile communication system,

도 6은 종래의 이동통신 시스템에서 문턱값과 히스테리시스에 따른 최초 핸드오프 발생 위치를 나타낸 그래프,6 is a graph showing the position of the first handoff occurs according to the threshold and hysteresis in the conventional mobile communication system,

도 7은 본 발명에 따라 위치정보를 이용한 경우 문턱값과 히스테리시스에 따른 핸드오프 발생수를 나타낸 그래프,7 is a graph showing the number of handoff occurrences according to a threshold and hysteresis when using location information according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따라 위치정보를 이용한 경우 문턱값과 히스테리시스에 따른 최초 핸드오프 발생 위치를 나타낸 그래프.8 is a graph showing the position of the first handoff occurs according to the threshold value and hysteresis when using the position information according to the present invention.

본 발명은 무선열차제어(Radio Communication Based Train Control, 이하 RCBTC) 시스템의 특수한 상황에 맞추어 열차의 위치를 고려한 새로운 핸드오프 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a new handoff method considering the position of a train according to a specific situation of a radio communication based train control (RCBTC) system.

기존의 열차제어시스템은 철로변에 다수의 궤도회로를 설치하여 열차를 감지하고, 감지해낸 열차의 위치를 기반으로 하여 철로변에 설치된 신호기를 제어한다. 이러한 방식에서는 일반적으로 철로를 전송매체로 사용하여 속도 제어 정보 등을 열차에 전송함으로써 열차 사이의 간격을 제어하는 방법을 사용한다. The existing train control system detects trains by installing a number of track circuits along the railroad tracks, and controls the signals installed on the railroad tracks based on the detected train locations. In this method, a railroad is generally used as a transmission medium to transmit speed control information and the like to a train, thereby controlling a gap between trains.

반면, RCBTC 시스템에서는 각 열차가 속도발전기, 비이콘 등 센서를 사용하여 위치를 검출하며 검출해낸 위치정보를 무선을 통해 전송하고 지상 중앙국에서 열차의 간격을 제어한다. 따라서 궤도회로 및 신호기 등 철로변 설비가 불필요하기 때문에 구축비용이나 유지비용을 대폭 줄일 수 있다.On the other hand, in the RCBTC system, each train detects its location by using sensors such as speed generators and beacons, transmits the detected location information via wireless, and controls the interval between trains at the ground central station. As a result, railroad facilities such as track circuits and signals are unnecessary, and construction costs and maintenance costs can be greatly reduced.

기존의 열차제어시스템은 열차 보호를 제공하는데 효과적이지만 하부 구조물을 최대한 사용하는 데는 비효율적이며 전송할 수 있는 정보량도 한정된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 RCBTC가 세계적으로 연구되고 있으며 유럽에서는 ETCS (European Train Control System), 미국에서는 고밀도 지역에서 사용하기 위한 Hughes사의 EPLRS(Enhanced Position Location Reporting System), 일본에서는 ATACS(Advanced Train Administration and Communication System)이 연구되고 있다. Existing train control systems are effective in providing train protection, but they are inefficient in making the best use of the undercarriage and the amount of information that can be transmitted is limited. In order to solve these problems, RCBTC is being studied globally, European Train Control System (ETCS) in Europe, Hughes' Enhanced Position Location Reporting System (EPLRS) for use in high density areas in the United States, Advanced Train Administration and ATACS in Japan. Communication System) is being studied.

하지만 RCBTC도 해결해야 할 문제가 있다. 첫 번째로 무선 시스템(철로변 시스템 또는 차량 시스템)에 고장이 발생하더라도 열차가 중단없이 제어되도록 시스템을 구조화해야 한다. 두 번째로 인간의 안전을 최우선으로 해야 하기 때문에 열악한 무선 환경에서 정보(열차의 위치 및 속도)의 신뢰성있는 전송을 보장해야 한다.But RCBTC also has a problem to solve. First, the system must be structured so that even if a radio system (railside system or vehicle system) fails, the train is controlled without interruption. Second, human safety must be a top priority, ensuring reliable transmission of information (train position and speed) in harsh wireless environments.

이러한 문제를 해결하기 위한 한가지 방안으로 RCBTC 시스템에서의 핸드오프(Hand off) 방법을 개선할 필요가 있다. 핸드오프는 셀룰러 시스템에서 사용자가 한 셀 영역에서 다른 셀 영역으로 이동할 때 진행중인 호(Call)를 다른 셀로 전달하는 과정이다. One way to solve this problem is to improve the handoff method in the RCBTC system. Handoff is a process in which a cellular system transfers an ongoing call to another cell when the user moves from one cell area to another cell area.

따라서 핸드오프 과정 중에 각 셀의 자원(채널)을 재 할당하는 과정이 필요하며 이것은 수신된 신호의 측정과 결정, 그리고 지상망과 무선 회선의 핸드오프 절차 순으로 이루어진다. 전자는 수신된 신호의 전파(Propagation)에 기반을 두고 있으며, 후자는 채널 배분(Channel allocation)이나 핸드오프 우선순위(Handoff priority)와 같은 트래픽 제어(Traffic controlling)에 기반을 두고 있다.Therefore, during the handoff process, a process of reallocating resources (channels) of each cell is required, which is performed in order of measuring and determining received signals and handoff procedures of terrestrial networks and wireless circuits. The former is based on propagation of the received signal, and the latter is based on traffic controlling such as channel allocation or handoff priority.

핸드오프를 위해서는 기지국에서 전송한 신호의 강도를 감지 및 측정해야 한다. 수신된 신호는 경로 손실 이외에 레일레이(Rayleigh) 분포를 가지는 빠른 페 이딩(Fast fading)과 로그노말(Log normal) 분포를 가진 느린 페이딩(Slow fading)에 의해 매우 심하게 변동하게 된다. 이로 인해 적정한 핸드오프를 결정하는데 혼동을 주게 되며, 기지국 사이에 불필요한 핸드오프를 반복하게 된다. 이것을 핑퐁효과라고 하며 망의 부하를 가중시키고, 회선 품질의 감소와 호 손실을 증가시킨다. 이러한 수신 신호를 평탄하게 하기 위해서는 평균화방법을 사용할 수 있으며, 불필요한 핸드오프를 감소시키기 위해서는 히스테리시스 마진이 사용될 수 있다. For handoff, the strength of the signal transmitted from the base station must be detected and measured. The received signal fluctuates very heavily by fast fading with Rayleigh distribution and Slow fading with Log normal distribution in addition to path loss. This leads to confusion in determining the appropriate handoff, and to repeat unnecessary handoff between base stations. This is called the ping-pong effect, which adds to the load on the network, reducing line quality and increasing call loss. In order to smooth the received signal, an averaging method may be used, and hysteresis margin may be used to reduce unnecessary handoff.

하지만, 평균화와 히스테리시스 마진은 핸드오프에 지연을 발생시킨다. 핸드오프 지연이란, 이동국이 각 기지국에 할당되어 있는 확률이 0.5인 핸드오프의 최적지점과 히스테리시스 마진을 가진 실제 지점 사이의 거리 차이를 의미하며, 이 거리를 이동국의 속도로 나누면 지연 시간(Delay time)이 된다. 만일 평균화와 히스테리시스 마진 값의 설정이 적절하지 않아서 지연 시간이 길어지게 되면, 오히려 링크 품질이 적정 수준 이하로 떨어지게 되고, 호 손실이 발생하게 된다. 또한, 지연의 증가는 동일채널간섭(Co-channel interference)을 증가시키게 된다. 이러한 이유로 인하여 안전성을 최우선으로 하는 열차제어시스템에서는 상기 설명한 제어방법보다도 우수한 핸드오프 방법이 요구된다.However, averaging and hysteresis margins cause delays in handoff. The handoff delay is the difference in distance between the optimal point of the handoff with a probability that the mobile station is assigned to each base station and the actual point with hysteresis margin, which is divided by the speed of the mobile station. ) If the averaging and hysteresis margin values are not set properly, and the delay time becomes longer, the link quality will fall below an appropriate level and call loss will occur. In addition, an increase in delay increases co-channel interference. For this reason, a handoff method which is superior to the control method described above is required in a train control system which puts safety first.

따라서, 본 발명의 목적은 무선통신망을 기반으로 하는 무선열차제어시스템에서 정보 전송 품질의 악화를 가져오는 빈번한 핸드오프와 핸드오프 지연을 방지하기 위해 각 차량 시스템이 측정한 위치 정보를 활용하는 방법을 제안하고, 이를 적용하여 중앙제어국(사령실)이 아닌 이동체(차량 시스템)에서 핸드오프를 수행하는 새로운 핸드오프 제어 방법을 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to use a method of utilizing location information measured by each vehicle system to prevent frequent handoffs and handoff delays resulting in deterioration of information transmission quality in a wireless train control system based on a wireless communication network. The present invention proposes a new handoff control method for performing a handoff in a moving object (vehicle system) instead of the central control station (command room) by applying the same.

본 발명은 상기 목적의 달성을 위해 무선열차제어시스템에서의 핸드오프 방법에 있어서, 선로변을 따라 셀을 일렬로 배치하여 셀의 구조를 구성하는 제 1 단계; 차량 시스템이 주기적으로 자신의 위치 및 진행방향을 검출하고, 현재 접속중인 셀의 경계를 넘어간 위치인 경우 진행방향의 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법을 제공한다.The present invention provides a handoff method in a wireless train control system for achieving the above object, comprising: a first step of structuring a cell structure by arranging cells along a line side; And a second step of periodically detecting a position and a traveling direction of the vehicle system and performing a handoff to an adjacent cell in the traveling direction when the vehicle system periodically detects its position and the traveling direction. The handoff method considered is provided.

또한, 셀 고장의 경우를 처리하기 위해서, 차량 시스템이 주기적으로 현재 접속중인 셀의 수신전계강도(RSSI)를 검출하고, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 인접 셀들의 RSSI를 검출하여 RSSI가 더 높은 셀로 핸드오프를 수행하거나, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 진행방향의 인접 셀의 RSSI를 검출하여 기준치 이상이면 상기 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 3 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법을 제공한다.In addition, in order to handle the case of cell failure, the vehicle system periodically detects the received field strength (RSSI) of the cell that is currently connected, and if the RSSI is less than the reference value, detects the RSSI of adjacent cells to hand the cell with the higher RSSI. Performing the off or detecting the RSSI of the neighboring cell in the advancing direction when the RSSI is less than the reference value, and performing a handoff to the neighboring cell when the RSSI is greater than or equal to the reference value. Provide a method.

열차제어시스템과 일반 이동통신 시스템의 가장 큰 차이점은 셀이 존재하는 공간분포이다. 일반 이동통신 시스템에서는 이동체가 이동할 위치를 전혀 예측할 수 없으므로 셀의 구조를 도 1과 같이 벌집형으로 하여 임의의 공간으로 이동하는 경우에도 호가 연결될 수 있도록 셀을 배치한다.The biggest difference between the train control system and the general mobile communication system is the spatial distribution in which the cells exist. In a general mobile communication system, since the moving object cannot be predicted at all, the cells are arranged in a honeycomb structure as shown in FIG.

본 발명은 열차제어시스템에서 차량의 이동이 1차원의 직선 공간으로 한정되고 또한 시스템의 특성상 차량의 위치 및 이동방향을 정확히 알 수 있다는 특성에 착안한 것이다. 셀의 구조 역시 선로변을 따라 직선으로 구성하게 되므로 기존의 방식과는 다른 핸드오프 방법이 가능하게 된다.The present invention focuses on the characteristic that the movement of the vehicle in the train control system is limited to a linear space in one dimension and the position and the moving direction of the vehicle can be accurately known due to the characteristics of the system. Since the structure of the cell is also configured as a straight line along the line side, a handoff method different from the conventional method is possible.

대부분의 이동통신 시스템에서는 이동체를 둘러싼 이웃 셀들의 수신전계강도(Received Signal Strength Indication : 이하, RSSI)를 비교하여 핸드오프 시점을 결정하는 핸드오프 방식을 사용한다. 이러한 방법에서는 빈번히 발생할 수 있는 핸드오프를 줄이기 위해 RSSI로부터 얻어진 히스테리시스(Hysteresis : 이하, H)와 문턱값(Threshold : 이하, T)을 함께 적용하지만, 위에서 설명한 바와 같이 핸드오프 지연을 가져오며 연쇄적으로 무선 링크 품질 저하 및 동일채널간섭이 발생한다. Most mobile communication systems use a handoff method that determines a handoff time point by comparing received signal strength indications (RSSs) of neighboring cells surrounding a mobile body. In this method, hysteresis (H) and threshold (T) obtained from RSSI are applied together to reduce the frequent handoff, but as described above, a handoff delay is generated and a chain is As a result, radio link quality degradation and co-channel interference occur.

이 때문에 안전성을 최우선으로 해야 하는 열차제어시스템에서 감시하던 열차를 제어하지 못하게 되어 최악의 결과로 열차사고를 유발할 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명은 H 및 T와 더불어 위치 정보를 함께 활용함으로써 핸드오프 지연과 빈번한 핸드오프를 동시에 줄일 수 있는 방법을 제안한다.As a result, train control systems that have to put safety first cannot be controlled, which can lead to train accidents. In order to solve this problem, the present invention proposes a method for simultaneously reducing handoff delay and frequent handoff by utilizing location information together with H and T.

도 2는 N 번째 셀 영역에 열차가 위치하고 있을 때의 정상상태 연결 모습이다. 열차의 차량 시스템은 기본적으로 자신의 절대위치를 알고 있으므로 상대적으 로 현재 자신이 위치하고 있는 영역의 셀 ID와 주변 셀의 ID를 알 수 있다. 2 is a diagram illustrating a steady state connection when a train is located in an N-th cell region. Since the train system of a train basically knows its absolute position, it can know the cell ID of the area where it is located and the ID of neighboring cells.

즉, 중앙국의 ID 할당 과정 없이도 차량 시스템은 연속적으로 자신이 속한 셀과 주변 셀을 포함하여 3개 셀의 RSSI를 측정하고 정해진 H와 T값을 참조하여 1차 핸드오프 알고리즘을 수행한다. 연산결과에 의하여 핸드오프가 발생하면 차량 시스템은 계산된 셀로 핸드오프를 수행한다. That is, even without ID assignment process of the central station, the vehicle system continuously measures the RSSI of three cells including the cell to which it belongs and neighbor cells, and performs the first handoff algorithm with reference to the determined H and T values. If a handoff occurs as a result of the operation, the vehicle system performs a handoff to the calculated cell.

한편 열차의 위치가 기존 셀 경계를 넘어가면 셀 고장의 경우를 제외하고 새로운 셀로의 핸드오프가 반드시 일어나도록 하여 핸드오프 지연을 제거한다. 고장의 경우를 배제한다면 실제로 열차는 현재 자신이 속한 셀과 진행방향의 인접 셀만을 참조하여 핸드오프를 수행할 수 있다. 이렇게 되면 더욱 더 신속한 핸드오프가 수행될 수 있으나 임의 셀 고장에 대한 여유를 확보할 수 없는 단점이 있으므로, 이를 해결해야 한다.On the other hand, if the position of the train crosses the boundary of the existing cell, the handoff delay must be eliminated by making sure that a handoff to a new cell occurs except in the case of cell failure. If the failure is excluded, the train may actually perform a handoff only by referring to the cell to which it belongs and the adjacent cell in the direction of travel. In this case, even faster handoff may be performed, but there is a disadvantage in that a margin for any cell failure cannot be secured.

도 3은 셀 고장 발생시의 연결 모습으로, 차량은 자신이 속한 셀의 RSSI가 기준치 이하로 검출된 경우 주변 셀 중에서 RSSI가 양호한 셀로 접속을 변경한다. 즉, 진행방향에 있는 N+1 번째 셀이 N-1 번째 셀 보다 RSSI가 더 높은 경우 N+1 번째 셀로 접속을 변경하는 모습을 보인 것이다.3 is a diagram illustrating a connection when a cell failure occurs, and when the RSSI of the cell to which the cell belongs is detected below the reference value, the vehicle changes the connection to a cell having a good RSSI among neighboring cells. That is, when the N + 1 th cell in the advancing direction has higher RSSI than the N-1 th cell, the access is changed to the N + 1 th cell.

도 4는 본 발명에 따라 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법의 일 실시예에 따른 처리 흐름도로, 열차의 차량 시스템은 일정 주기로 다음 프로세스를 반복 수행한다. 4 is a process flow diagram according to an embodiment of the handoff method considering the train position according to the present invention, wherein the vehicle system of the train repeats the following process at regular intervals.

먼저, 차량 시스템은 자신의 절대위치 및 진행방향을 검출하고(41), 시스템 내부의 테이블을 검색하여 인접 셀들의 ID를 조사한다(42). 차량의 위치가 인접 셀과의 경계를 넘어가면(43), 차량의 진행방향을 고려하여 진행방향의 인접 셀로 핸드오프를 수행한다(44). First, the vehicle system detects its absolute position and direction of travel (41), and searches the table inside the system to investigate the IDs of neighboring cells (42). When the position of the vehicle crosses the boundary with the adjacent cell (43), handoff is performed to the adjacent cell in the traveling direction in consideration of the traveling direction of the vehicle (44).

상기와 같이 핸드오프를 수행한 후에는 현재 접속중인 셀(N번째 셀)의 RSSI를 검출하고(45), RSSI가 기준치인 문턱값 T 보다 작으면(46) N=N+1로 설정하고(47), 단계 45를 다시 수행하여 인접 셀(N번째 셀)의 RSSI를 검출한다(45). RSSI가 문턱값 T 보다 작다는 것은 셀이 고장난 상태임을 의미한다. 이 경우는 추후 사용을 위하여 해당 셀의 셀 고장 비트를 1 즉 "ON"으로 설정할 필요가 있다(48). 아직 인접 셀과의 경계를 지나지 않은 경우는(43) 바로 단계 45를 수행한다. 한편, 단계 47에서 N번째 셀로 다시 설정되는 N+1번째 셀은 열차의 진행방향에 있는 인접 셀인 것이 바람직하다. 즉, 이 과정을 통하여, 셀 고장시 인접 셀로의 핸드오프가 가능하다.After performing the handoff as described above, if the RSSI of the cell (N-th cell) currently connected is detected (45), and if the RSSI is smaller than the threshold value T (46), N = N + 1 is set ( 47), the operation 45 is performed again to detect the RSSI of the adjacent cell (the N-th cell) (45). The RSSI being smaller than the threshold value T means that the cell is in a broken state. In this case, it is necessary to set the cell fault bit of the corresponding cell to 1, that is, "ON" for later use (48). If it has not yet passed the boundary with the adjacent cell (43), step 45 is performed immediately. On the other hand, it is preferable that the N + 1th cell set back to the Nth cell in step 47 is an adjacent cell in the traveling direction of the train. That is, through this process, handoff to an adjacent cell is possible in case of cell failure.

본 발명에 따른 핸드오프 결정 방법의 성능을 검증하기 위하여, 이동통신에서 활용하는 모의 실험을 실시하였다. 여기에서 사용하는 모의 실험 모델은 다음 표 1과 같이 이동통신에서 일반적으로 사용하는 모델을 가정하였다. In order to verify the performance of the handoff decision method according to the present invention, a simulated experiment used in mobile communication was performed. The simulation model used here assumes a model generally used in mobile communication as shown in Table 1 below.

경로 손실 모델Path loss model Okumura & Hata ModelOkumura & hata model 음영 페이딩 모델Shading fading model Lognormal Distribution (

=4dB) with exponential correlation functionLognormal Distribution (

= 4 dB ) with exponential correlation function 셀의 개수Number of cells 22 셀간 거리Cell-to-cell distance 2km2 km 열차 이동 속도Train moving speed 60km60 km 상관 거리Correlation distance 10m10 m RSSI 표본화 주기RSSI Sampling Cycle 0.5초0.5 sec 표본 평균 주기Sample-average cycle 2.5초 (5 표본값)2.5 seconds (5 sample values)

먼저 일반 이동통신의 핸드오프 결정 방법과 비교하기 위해 핸드오프 지연과 불필요한 핸드오프 발생수를 다양한 H와 T의 값에 대해 모의 실험을 통해 구하였다. T는 두 철로변 시스템으로부터 수신한 RSSI가 같을 때의 수치와 문턱값의 차이값으로 정의한다.
First, the handoff delay and the number of unnecessary handoff occurrences were calculated through various simulations of the values of H and T to compare with the general handoff decision method. T is defined as the difference between the numerical value and the threshold value when RSSIs received from two railroad systems are the same.

도 5는 종래의 이동통신 시스템에서 T와 H에 따른 핸드오프 발생수를 나타낸 것이다. 불필요한 핸드오프를 줄이기 위해 H=6∼8dB일 때 T=4∼5dB로 설정하면 핸드오프 수를 줄일 수 있음을 알 수 있다. 5 shows the number of handoff occurrences according to T and H in the conventional mobile communication system. It can be seen that the number of handoffs can be reduced by setting T = 4-5 dB when H = 6-8 dB to reduce unnecessary handoff.

하지만 이러한 경우 도 6에 도시된 바와 같이 핸드오프 지연이 셀 간 거리의 10% 이상 발생한다. 즉, H와 T를 증가하여 불필요한 핸드오프 발생을 제거할 수 있지만 불가피한 핸드오프 지연이 발생됨을 보이고 있다.
However, in this case, as shown in FIG. 6, the handoff delay occurs more than 10% of the distance between cells. In other words, it is possible to eliminate unnecessary handoff by increasing H and T, but it shows that an inevitable handoff delay occurs.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따라 위치를 이용한 핸드오프 결정 방법에 대한 핸드오프 발생수와 핸드오프 지연을 나타낸다. 도시된 바와 같이, H=14dB이고 T=3∼5dB이면 핸드오프는 단 한번 발생하며 핸드오프 지연도 전혀 없다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 핸드오프 방법은 불필요한 핸드오프와 핸드오프 지연을 동시에 제거할 수 있는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다.
7 and 8 show the number of handoff occurrences and handoff delays for the handoff determination method using position according to the present invention. As shown, it can be seen that when H = 14 dB and T = 3-5 dB, the handoff occurs only once and there is no handoff delay at all. Therefore, it can be seen that the handoff method according to the present invention is an efficient method for removing unnecessary handoff and handoff delay at the same time.

본 발명의 장점을 정리하면 다음과 같다.The advantages of the present invention are summarized as follows.

(1) 차량 시스템이 차량의 절대위치를 알고 있으므로 현재 차량이 속한 셀 및 주변 셀에 대한 정보를 중앙국의 ID 할당 과정 없이 즉시 알 수 있다.(1) Since the vehicle system knows the absolute position of the vehicle, information on the cell to which the vehicle belongs and the neighboring cell can be immediately known without the ID assignment process of the central station.

(2) 차량의 진행방향을 알 수 있으므로 처리해야 하는 RSSI 정보가 3개면 충분하여, 신속하고 정확한 핸드오프 알고리즘을 수행할 수 있다.(2) Since the traveling direction of the vehicle can be known, three RSSI information to be processed are sufficient, so that a quick and accurate handoff algorithm can be performed.

(3) 셀이 고장인 경우 중앙국에서 고장 정보를 획득한 후 차량으로 알려주는 대신, 차량 시스템 자체에서 셀 고장에 대한 대처가 가능하므로 처리 속도 및 신뢰성이 향상된다.(3) If the cell is faulty, instead of notifying the vehicle after acquiring fault information from the central station, the vehicle system itself can cope with the cell fault, thereby improving processing speed and reliability.

(4) 핸드오프 제어알고리즘이 중앙국에서 집중하여 처리하는 방식이 아닌 각 차량으로 분산 제어되므로 중앙국의 처리가 줄어들게 되며 시스템의 구조가 간단하게 되어, 최종적으로는 열차제어시스템의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.
(4) Since the handoff control algorithm is distributedly controlled by each vehicle rather than the central station, the central station's processing is reduced and the structure of the system is simplified, which ultimately improves the safety of the train control system. It becomes possible.

Claims (3)

무선열차제어시스템에서의 핸드오프 방법에 있어서,In the handoff method in a wireless train control system, 선로변을 따라 셀을 일렬로 배치하여 셀의 구조를 구성하는 단계(S10);Arranging the cells in a line along the line side to construct a structure of the cell (S10); 차량 시스템이 주기적으로 차량의 절대위치 및 진행방향을 검출하는 단계(S20);The vehicle system periodically detecting an absolute position and a moving direction of the vehicle (S20); 상기 차량 시스템이 자신의 내부 테이블을 검색하여, 상기 차량이 현재 접속중인 셀(N번째 셀)에 인접한 셀들(N-1 및 N+1번째 셀)의 ID를 조사하는 단계(S30); 및Searching, by the vehicle system, its internal table to examine IDs of cells (N-1 and N + 1th cells) adjacent to a cell (Nth cell) to which the vehicle is currently connected (S30); And 상기 검출된 차량의 절대위치가 상기 차량이 접속중인 셀(N번째 셀)의 경계를 벗어나는 위치인 경우에는, 상기 차량 시스템이 진행방향의 인접 셀(N+1번째 셀)로 핸드오프를 수행하는 단계(S40); If the detected absolute position of the vehicle is a position outside the boundary of the cell (Nth cell) to which the vehicle is connected, the vehicle system performs a handoff to an adjacent cell (N + 1th cell) in the traveling direction. Step S40; 를 포함하여 이루어지되, 상기 차량 시스템이 진행방향의 인접 셀(N+1번째 셀)로 핸드오프를 수행하는 단계(S40)는Wherein, the step of the vehicle system to perform the handoff to the adjacent cell (N + 1st cell) in the advancing direction (S40) 상기 차량 시스템이 주기적으로 현재 접속중인 셀(상기 N+1번째 셀)의 수신전계강도(RSSI)를 검출하는 단계(S41); 및Periodically detecting, by the vehicle system, a received field strength (RSSI) of a cell currently connected (the N + 1 th cell) (S41); And 상기 수신전계강도가 기준치 미만으로 검출되어 상기 현재 접중인 셀(N+1번째 셀)이 고장이라고 판단되는 경우에는, 상기 차량이 현재 접속중인 셀(N+1번째 셀)에 대하여 셀 고장 비트를 ON으로 설정하고, 상기 차량의 진행방향을 따라 상기 차량이 현재 접속중인 N+1번째 셀에 인접한 N+2번째 셀의 수신전계강도를 검출하여 상기 검출된 수신전계강도가 상기 기준치 이상인 경우에는 N+2번째 셀로 핸드오프를 수행하되, 상기 N+2번째 셀의 수신전계강도가 상기 기준치 미만인 경우에는 상기 N+2번째 셀의 고장 비트를 ON으로 설정하고, 차량의 진행방향에 따라 순차적으로 상기 기준치 이상을 만족시키는 수신전계강도를 갖는 셀을 찾아낼 때까지 각 셀들(N+3, N+4...)에 대한 수신전계강도의 검출 및 셀고장 비트를 ON으로 설정하는 작업을 수행하며, 상기 기준치를 만족시키는 최초의 셀로 핸드오프를 수행하는 단계(S42);When the received electric field strength is detected to be lower than a reference value and the current cell (N + 1th cell) is determined to be a failure, a cell failure bit is applied to the cell (N + 1th cell) to which the vehicle is currently connected. It is set to ON, and detects the received field strength of the N + 2th cell adjacent to the N + 1th cell to which the vehicle is currently connected along the traveling direction of the vehicle, and if the detected received field strength is greater than or equal to the reference value, N Perform a handoff to the + 2th cell, but if the received field strength of the N + 2th cell is less than the reference value, set the fault bit of the N + 2th cell to ON, and sequentially sequentially according to the traveling direction of the vehicle. Detects the received field strength for each cell (N + 3, N + 4 ...) and sets the cell fault bit to ON until a cell with a received field strength that satisfies the reference value is found. , The reference value Performing a handoff to the first cell to satisfy (S42); 를 더 포함하여 이루어지고, 상기 S10단계 내지 S42단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법.Further comprising a, the handoff method considering the train position, characterized in that to perform the steps S10 to S42 repeatedly. 삭제delete 삭제delete

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