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고속주행환경에서 IEEE802.11p 기반 통신 핸드오버 알고리즘 파라미터 값에 따른 핸드오버 성능 분석
Handover performance evaluation by a IEEE 802.11p based handover algorithm and its parameter under high-speed driving environments 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.12 no.5, 2013년, pp.52 - 60  

송유승 (한국전자통신연구원) ,  오현서 (한국전자통신연구원)

초록
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세계 각국에서 연구개발 중인 ITS 기술은 기존 도로 인프라의 효율성 극대화, 복잡한 교통문제 해결 그리고 운전자 편의 서비스 제공 등을 해결하기 위한 방안으로 기대되고 있다. 이러한 ITS 기술의 핵심은 서버가 교통정보를 수집하고 수집된 정보를 빠르고 정확하게 필요한 사용자에게 제공하는데 있다. 실제 주행환경에서는 차량과 기지국 주변에 수많은 통신장애요소들이 혼재함으로 ITS관련 서비스를 끊김없이 보장하기 위해서는 정확하고 잡음신호에 강인한 핸드오버 기술이 필요하다. 본 논문에서는 실제 차량용 통신장치에 구현된 WAVE 핸드오버 알고리즘을 소개하고 성능에 영향을 미치는 5가지 주요 파라미터를 도출하였다. 본 논문에서는 고속주행 시험도로에서 도출된 파라미터들에 대해 여러 값을 대응하여 각각의 조건에서 핸드오버 성능 변화를 분석하였다. 본 논문의 시험결과는 빈번하게 발생하는 핸드오버 핑퐁 문제 해결을 위해 핸드오버 알고리즘에 사용되는 파라미터 값을 얼마나 잘 설정해야 하는지를 설명해준다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

ITS technologies are in the research and development around the world as a solution for maximizing the efficiency of the existing road infrastructure, solving the complex traffic problems and providing the convenient driving services. The core of these ITS technologies is to provide the information ...

주제어

#WAVE   #Handover   #ITS   #V2I   #V2V   #Wireless Communications  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 고속주행환경에서 WAVE 통신장치를 탑재한 차량이 여러 기지국을 거쳐 주행할 경우 필요한 핸드오버에 대한 성능을 분석하였다. 논문에서는 핸드오버 성능에 크게 영향을 미치는 5가지 파라미터를 도출하고 각각의 값이 핸드오버에 미치는 영향을 필드에서 검증하고 성능을 분석하였다. LPF 계수(f)의 경우 1에 가까울수록 RSSI값의 고주파 성분을 제거함으로 안정적인 핸드오버를 할 수 있다.
  • 11p 기반의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 통신 기술이 널리 사용된다[4]. 본 논문에서는 WAVE 통신장치에 적용된 핸드오버 기술이 어떻게 연구되어 왔는지 살펴보고 추가적으로 필요한 연구 분야에 대해 시험한 결과를 제시한다.
  • 본 논문에서는 고속주행환경에서 WAVE 통신장치를 탑재한 차량이 여러 기지국을 거쳐 주행할 경우 필요한 핸드오버에 대한 성능을 분석하였다. 논문에서는 핸드오버 성능에 크게 영향을 미치는 5가지 파라미터를 도출하고 각각의 값이 핸드오버에 미치는 영향을 필드에서 검증하고 성능을 분석하였다.
  • 고속주행 시 WAVE 통신환경에서 발생하는 핸드오버 핑퐁문제에 대한 연구와 실제 필드에서 검증한 연구가 현재까지 미진한 상태이다. 본 논문에서는 실제 구현 가능한 간단한 핸드오버 알고리즘에서 실제 필드에서 발생하는 핸드오버 핑퐁현상을 현저하게 줄이거나 없애기 위한 최적의 핸드오버 파라미터 값을 찾아내고 다양한 값에 따른 핸드오버 성능의 변화를 분석한다.
  • 본 절에서는 동일 조건에서 LPF 계수의 값 변화에 따른 핸드오버 성능을 분석한다. 시험에서는 LPF 계수 값으로 0.
  • 본 절에서는 동일조건에서 핸드오버 결정시간 값 변화에 따른 핸드오버 성능을 분석한다. 시험에는 비교 할 파라미터 값으로 1과 2(초)를 사용한다.

가설 설정

  • <그림1>은 주행하는 차량이 기지국 (A)지점에서 기지국 (B)지점으로 옮겨갈 때 두 기지국의 경계선에서의 수신신호세기(RSSI)의 변화를 가정한 것이다. 기지국(A)의 수신신호세기 RSSI(A)는 시간에 따라 점진적으로 감소하며 전파 홀(hole)이나 전파 간섭에 의해 Tg 시간동안 전파의 세기가 급격히 감소할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
핸드오버 판단 시 참조하는 두 신호세기의 차이 값을 크게 설계할 경우 어떤 장점이 있는가? 일반적으로 SR 값을 크게 설계할 경우 두 신호의 차가 큰 시점에 핸드오버가 이뤄짐으로 핸드오버 지연이 초래되나 핸드오버 핑퐁 횟수는 줄어드는 장점이 있다.
LPF 계수 f값이 1에 가까울수록 어떤 이점이 있는가? 8일 때에 비해 늦게 발생하는 현상이 있음을 알 수 있다. f값이 1에 가까울수록 RSSI 값의 고주파 성분이 감쇄되어 핸드오버 핑퐁 현상은 줄어드는 이점이 있으나 LPF의 출력 값(평균 RSSI)에 지연이 발생함으로 저속주행 시 핸드오버 시점이 수 미터, 고속주행의 경우 수십 미터 까지 늦어질 수 있다.
ITS 기술에서의 핵심은 무엇인가? 기존 도로 인프라에 대한 이용 효율성을 극대화하고 운전자 편의의 교통 정보제공 및 각종 교통문제를 해결하고자 국내뿐만 아니라 해외에서도 경쟁적으로 ITS(Intelligent Transportation Systems) 기술을 도입하고 시제품들을 개발하고 있다[1-2]. 이러한 ITS 기술에서의 핵심은 빠르고 정확한 교통정보를 필요한 사용자에게 전달하는 것이다. 즉, 주행 중인 차량이 다른 차량과 통신을 하거나 주변 인프라는 통해 인터넷 망에 실시간 접속할 수 있도록 기술을 지원함으로써 도로교통 정보, 응급서비스, 경로안내, 안전운전 지원, 자동요금징수, 각종 낙하물 검지 등의 다양한 텔레매틱스 관련 서비스 제공이 가능하다[3].
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참고문헌 (13)

  1. J. B. Kennery, "Comparing communication performance of DSRC OBEs from multiple suppliers," 19th ITS World Congress, Vienna, Austria, October 2012. 

  2. S. Kim, "An Evaluation of the Performance of Wireless Network in Vehicle Communication Environment", Journal on the Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 36, no. 10, pp.816-822, 2011. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. P. Papadimitratos, "Vehicular communication systems: enabling technologies, applications, and future outlook on intelligent transportation," IEEE Communications Magazine, pp.84-95, November, 2009. 

  4. IEEE Std 802.11p, IEEE standard for information technology telecommunications and information exchanges between systems, Part 11, Amendment 6, July 2010. 

  5. A. Bohm and M. Jonsson, "Handover in IEEE 802.11p based delay sensitive vehicle to infrastructure communication," Research Report IDE-0924, Halmstad University, Sweden, 2009. 

  6. A. Prakash, "A cross layer seamless handover scheme in ieee802.11p based vehicular networks," Contemporary computing communications in computer and information science, vol. 95, pp84-95, 2010. 

    crossref

  7. J. Choi and H. Lee, "Supporting handover in an ieee 802.11p based wireless access system," Proc. of the Vehicular internetworking, pp.75-80, September 2010. 

  8. A. Shimizu, S. Fukuzawa, T. Osafune, M. Hayashi, and S. Matsui, "Enhanced functions of 802.11 protocol for adaptation to communications between high sped vehicles and infrastructures," Proc. ITS Telecommunications, pp.1-3, October 2007. 

  9. W. Choi, M. Kim, S. Lee, and H. Oh, "Implementation of handover under multichannel operation in ieee802.11p based communication systems," International conference on ICT Convergence(ICTC), 2011. 

  10. B. Gukhool and S. Cherkaoui, "Handoff in IEEE802.11p based vehicular networks," Proc. of IFIP Wireless and optical communications networks, pp.1-5, April 2009. 

  11. J. Chung, M. Kim, Y. Park, M. Choi, and H. Oh, "Time coordinated V2I communications and handover for wave networks," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.29, no.3, pp.545-558, March 2011. 

    상세보기 crossref

  12. Marie Moe, Vilmos Nebehaj, and Thierry Ernst, "CVIS performance test results: fast handovers in an 802.11p network" in Proceedings of Conference on Telecommunications for ITS, Kyoto, Japan, 2010 

  13. Y. Song, W. Lee, and H. Oh, "Performance evaluation of wave communication systems under a high speed driving condition in a highway," The Journal of the Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol.12, no.3, pp.96-101, 2013. 

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