Geo-fencing을 이용한 해상에서의 효율적인 선박 통신전환 연구

Abstract

해상에서의 선박통신은 육상의 기지국을 중심으로 발달된 무선통신 장치의 일반적인 주파수 통달거리에 따라 근거리 통신이 가능한 Wi-Fi, 3G/LTE-(M), VHF, MF/HF 및 Satellite를 이용하여 음성 또는 데이터 전송방식을 이용하여 선박의 정보를 육상에 전달하거나 육상으로부터 선박 운항에 필요한 정보를 수신한다. 해상에서의 통신은 선박의 유지, 관리 및 안전운항을 위한 필수 요건이지만 사용자는 선박통신 장치 사용에 대한 편의성과 서비스 이용에 따른 경제적 비용의 두 가지 관점에서 선박통신 운영의 효율성을 구분 할 수 있다. 최근 LTE-M(Long Term Evaluation-Maritime)서비스망 구축을 통해 육상을 중심으로 연근해 100Km까지의 통일된 해상통신방식을 적용하기 위해 국내외 활발한 연구가 진행 중에 있으며 공공 및 상용화 서비스 시행을 앞두고 있다. 그러나 해상에서의 가변적인 통신환경에서 LTE-M 만을 이용하여 만족스러운 결과를 얻기는 어려울 것이다. 연근해를 운항하는 선박에서 주로 사용하는 휴대전화 및 VHF 통신 등 이기종 통신장치와 혼용하여 사용할 수 있는 상호 연관적 연결에 대한 Seamless 해상 데이터 통신 방법을 구체적으로 제시하여야 한다. 이에 본 논문에서는 해상에서의 이기종 통신장치 간 데이터 통신연결에 대한 TCP/IP와 Non-TCP/IP의 문제구간이 존재함을 도출하고 관련연구를 통해 해결방안을 검토하였으며 선박의 항해구간에서 사용자 의견을 반영한 가장 효율적인 해상통신 서비스를 능동적으로 선택할 수 있는 광대역 해상통신 전환시스템 Maricomm Exchange System을 설계하고 모듈별 단위 테스트와 실증실험을 통해 실현 가능성과 신뢰성을 검증하고 증명한다. MES 시스템은 3가지 모듈로 구성되어진다. 선박으로부터 GPS정보와 선박통신장치 신호세기에 대한 기초데이터를 일변량 연속확률 분포를 통해 수집가능 한 MDCM(Maritime Data Collection Module)을 설계하고 구현함으로써 데이터를 표준화 한다. 표준화 된 데이터를 기반으로 본 논문에서 제시하는 학습방법과 Geo-fencing 적용연구를 통해 해상에서 유효한 통신 범위와 서비스를 제시할 수 있는 NDAM(Network Data Analysis Module)을 설계하고 구현한다. 이러한 실험결과는 MSGM(Maritime Switching Gateway Module)의 최종 설계와 구현을 통해 효율적인 Seamless 해상통신전환 방법을 제안하고 증명한다.

The communication of ships which have been developed by centered on the shore base station at sea transmit their common telecommunication or receive the information what it needs to the navigating vessel using several communications depend on distance of communicator such as Wi-Fi, 3G/LTE-(M), VHF, MF/HF and Satellite. This time, users become to operate the communication equipment from two aspects which is ease of using the ship communication device and economic cost of communication use. Recently, the researchers in the domestic and overseas are actively studying to apply uniform sea communication method of up to 100 km in coastal area using Long Term Evaluation-Maritime(LTE-M) and public service and commercialization are in sight. However, it takes little the satisfied result if we use only LTE-M in a variable maritime environment. Therefore, VHF communication, which is mainly used by small ships operating in the coastal waters, and seamless data communication methods for interconnected connections that can be freely used by combining heterogeneous communication devices of large vessels should be specifically suggested. In this paper, we propose a solution to solve the connection problem between heterogeneous ship communication devices, and propose three modules that can actively present the most efficient maritime communication service at the current location of the ship, We design the Maricomm Exchange System (MES) for the broadband maritime communication conversion system and demonstrate through unit tests and experiments to verify feasibility and reliability. In this three module, the Maritime Data Collection Module(MDCM) is designed to collect basic information about the GPS signal and the signal strength of the communication device from the ship in operation. Based on the data, we will implement Network Data Analysis Module(NDAM) that can present usable communication range and service type at sea by applied research. By applying the results obtained from the experiment to the ship, we examine the connection method between Non-TCP/IP and TCP/IP communication between heterogeneous communication devices, and by designing and implementing Maritime Switching Gateway Module(MSGM) through active communication conversion study, Finally, we will propose the method of maritime communication conversion with seamless.