With the continued evolution of third-generation cellular systems and the introduction of 3GP P LTE, there is considerable progress for the new mobile wireless markets. Recently, 3GPP LTE standards are accelerated by mobile operators supporting LTE deployment and special working groups such as LSTI are working for LTE IOT and trials. In this paper, we introduce the current status of LTE activities in the mobile communications industry.
열차 운행의 정확성과 안정성을 위하여 열차와 열차이동 주변환경 사이의 통신은 필수적인 요소이다. 열차 운행을 지원하기 위해서는 열차와 열차이동 주변 환경 사이에 측정/감시 등을 목적으로 사용되는 센서와 열차 간의 통신 구조와 성능의 분석이 요구된다. 본 논문에서는 이동 중에 있는 열차가 열차궤도 주변에 있는 각종 센서장치로부터 측정된 열차운행 및 환경 정보를 효과적으로 수신하고 이를 열차 데이터 관제 센터로 전송하는 LTE-R 기반의 철도 센서네트워크에 대한 성능을 분석하고 철도 센서 네트워크 구축에 필요한 구축 조건을 제시한다.
본 논문은 3GPP LTE-A 표준에서 진행되어오고 있는 M2M(Machine-to-Machine) 통신 환경에서의 트래픽 혼잡 제어(congestion control) 기법에 대한 동향과 연구이다. M2M 통신 환경에서는 다수의 MTC(Machine-type-Communication) 디바이스들이 한꺼번에 많은 데이터 트래픽 생성 및 접속을 요구하는 특징을 가진다. 이러한 통신 트래픽 상황에서는 통신 네트워크상의 혼잡상황이 발생할 가능성이 높으며, 이를 해결하기 위한 디바이스들의 트래픽 생성 및 접속 요구를 제어하는 기능이 필요하다. 이를 위해 기본적으로 3GPP LTE-A 통신 시스템에서는 backoff mechanism에 기반을 한 이동성 및 세션 관리에 의한 혼잡상황 제어 방안을 표준에서 논의해오고 있다. 본 논문에서는 현재까지 3GPP 표준에서 논의해오고 있는 혼잡 제어 방안에 대한 기본적인 개념 및 동작과 기본 성능을 파악하고, 이에 대한 문제점 및 향후 표준에서 진행될 수 있는 혼잡 제어 방안의 개선 방향에 대해 살펴본다.
본 논문에서는 차량 환경에 적합하게 설계된 C-ITS 통신프로토콜과 이동 통신 프로토콜인 Legacy LTE 통신 기술을 함께 지원하는 하이브리드 V2X 통신모듈의 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 설계 방안을 제안하고 설계과정을 제시한다. C-ITS는 저 지연 특성으로 인해 안전 서비스 어플리케이션에 적합하며, Legacy LTE는 고지연, 고용량 특성으로 인해 교통정보, 인포테인먼트와 같은 비 안전 어플리케이션에 적합한 기술이다. 하이브리드 V2X 통신 모듈은 복수의 통신기술로 WAVE와 LTE를 지원하고, WAVE에 대해서는 복수채널 통신을 지원하여, 자율주행 차량에 LDM, 측위보정정보 등의 도로정보를 실시간으로 전달하기 위한 목적으로 설계된다. 본 논문에 제시된 주요 설계 결과는 향후 차량용 하이브리드 V2X 통신 단말기 구현에 적용될 예정이다.
Telemetry 수신국은 다른 RF 시스템으로부터 간섭에 민감한 고 이득의 지향성 안테나를 사용하고 있으며 간섭 방지에 대한 적절한 규정이 정해져있지 않기 때문에 임무수행 중 목표물 추적 실패 혹은 수신 데이터 손상 등의 사례가 발생될 수 있다. 이에 유럽 전자통신위원회(Electronic Communications Committee; ECC)에서는 2.3GHz 대역을 이용하는 LTE-TDD 수신국과 인접한 Telemetry 시스템 간 간섭분석 방안을 제시하였으며 본 논문에서는 ECC에서 고려하는 간섭분석 시나리오를 바탕으로 공간영역에서 Telemetry 수신국과 LTE-TDD 기지국 또는 단말기 개수별 상호공존 가능한 보호이격거리를 도출하였다.
최근 무선통신의 발전과 스마트 폰 사용자의 급격한 증가로 인하여 멀티미디어 콘텐츠에 대한 사용이 증가되면서 트래픽 량과 네트워크 속도 증가에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이를 위해 LTE, LTE-Advanced, Mobile WiMAX 등 차세대 이동통신 플랫폼 및 연관 기술들이 많이 제안되고 있다. 이에 따라 차세대 이동 통신 프로토콜 개발 단계부터 안정화 단계까지 프로토콜 검증 및 분석을 위한 프로토콜 분석기가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 LTE-Advanced 망에서 L3 프로토콜들을 분석할 수 있는 분석기를 제안한다. 제안하는 분석기는 연동 메시지를 XML 메타데이터로 기술하여 분석 시 활용하며, ASN.1 인코딩된 연동 메시지나 바이너리 인코딩된 메시지를 디코딩하여 분석할 수 있는 기법을 적용하였다. 자체 설계된 LTE-Advanced 망과의 연동 테스트를 통해 본 시스템을 검증하였다.
현재 사용되고 있는 LTE/LTE-A 이동통신망의 성능은 일반적인 무선 통신 서비스를 제공하는데 충분히 높은 대역폭과 낮은 지연시간을 제공하고 있지만, 차세대 이동통신망의 주요 서비스가 될 가상현실, 원격 제어 등의 초저지연 서비스를 지원하기 위해서는 수 ms 수준의 낮은 지연시간이 필요하다. 그러나 LTE/LTE-A 시스템에서의 상향링크 전송은 단말이 전송에 필요한 무선자원을 획득하기 위해 기지국으로부터 자원을 할당받는 스케줄링 승인 과정이 선행되어야 한다. 이 과정은 고정적인 지연시간을 가져오고, 상향링크 전송에서 낮은 지연시간을 달성하는데 걸림돌이 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 스케줄링 승인 과정으로 인해 발생하는 지연시간을 줄이기 위해 새로운 상향링크 전송 방법인 Cut-in 상향링크 전송방법을 제안한다. 제안하는 상향링크 전송방법의 검증을 위해 모의실험을 수행하였으며, 이 결과를 통하여 제안하는 상향링크 전송방법이 기존 LTE/LTE-A 상향링크 전송 방법보다 낮은 지연시간을 발생시킴을 보인다.
국토교통부는 2012년부터 주요 철도 정책으로 철도전용의 통합무선망 기술 확산에 노력했다. 그 결과, 2017년 세계 최초로 LTE 기반 철도통합무선망(LTE-R)을 강릉선 KTX 노선에 (만종역-강릉역) 구축 완료하였으며, 현재 해당 구간에서 LTE-R 통신 시스템을 상용 운영 중이다. 안전하고 효율적인 열차 운행을 위하여 철도통합무선망은 그룹통화, 긴급통화, 철도전용 호처리, 무선통신 기반 열차제어를 수행함에 따라 통상적인 무선통신과 차별화된 철도전용의 통신 기능과 성능요구사항이 존재한다. 본 논문에서는 철도통합무선망이 갖춰야 하는 기능 및 성능 요구사항을 유럽 철도통합 무선망의 분석을 통하여 제시하고, 아울러 강릉선 KTX에서 실제 측정한 LTE-R 무선통신의 특성과 성능을 기반으로 현재 구축된 통신망의 적정성과 안정성에 대한 분석을 수행하였다. 해당 노선의 평균적 전파품질이 열차제어를 위한 통신 요구사항을 만족하더라도 일부 구간에서 RLF(Radio Link Failure)와 같은 급격한 통신 성능저하를 확인하였다. 본 논문에서는 필드 테스트를 기반으로 하는 LTE-R 무선통신 분석을 바탕으로 향후 열차제어를 위한 네트워크 구축과 성능개선 방향을 제시한다.
LTE-R 시스템은 All IP 기반의 서비스를 제공하는 Packet 망으로 구성되는 시스템으로, 승강장안전문과 관련된 지속적인 장애 발생과 이에 따른 승객 및 안전문작업자 관련 안전사고는 계속 발생하고 있으며, 이러한 승강장안전문의 장애 발생에 따른 2차 피해와 이와 관련된 인명피해는 사회적으로 큰 이슈로 떠오르고 있다. 현재 운용 중이거나 설지 중인 LTE기반 철도 무선망인 LTE-R(Long Term Evoluton-Railway) 망에 비콘 시스템을 연동하여 정교하게 열차의 위치를 파악하고, 이를 통하여 표준화된 관련 장애 경보를 열차 승무원에게 제공함으로써 장애 발생 역사에 진입 시 열차의 감속 운행을 실시하고 궁극적으로 안전운행 확보를 통해 도시철도교통 사상사고 감소를 도모한다.
LTE (Long Term Evolution) 및 5G와 같이 지속적으로 발전하는 이동 통신 표준을 구현하기 위해 소프트웨어 정의 라디오 (SDR, Software Defined Radio) 개념은 뛰어난 유연성과 효율성을 제공한다. 수년 동안, 최고급 디지털 시그널 프로세서 (DSP, Digital Signal Processor) 시스템 온 칩 (SoC, System on Chip)은 멀티 코어 및 다양한 하드웨어 보조 프로세서를 지원하는 방향으로 개발되어왔다. 이 논문에서는 TI의 TCI663x 칩을 사용해 구현한 SDR 플랫폼 하드웨어에 대해 소개하고, 이 플랫폼 상에서 멀티 코어 DSP를 BCP (Bit Rate Coprocessor) 및 TPC (Turbo Decoder Coprocessor)와 연동하여 구현한 LTE 전송 채널 (Transport Channel)의 성능을 다양한 구현 옵션에 따라 평가한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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