Abstract
The Ministry of Land, Infrastructure and Transport of Korea has been trying to spread integrated railway communication network technologies based on a major railway policy since 2012. As a result, the world's first commercial Long-Term Evolution - Railway (LTE-R) network was established on the Gangneung line (Manjong station - Gangneung station) and has been commercially operating as a railway communication system since 2017. Special function and performance requirements are needed for safe and efficient railway operations, such as group calls, emergency calls, functional addressing, and train control based on wireless communications. In this paper, we present functional and performance railway communications requirements that are based on European wireless railway communications systems. In addition, we measured communications characteristics and performance using a KTX field test on the Gangneung line to analyze the validity and reliability of the LTE-R network. Although the average Radio Frequency (RF) conditions were satisfied in the requirements, we found sudden communications quality degradation, such as Radio Link Failure (RLF) in some railway sections. We propose a way to improve performance and network installations based on in-depth analysis of LTE-R communications field-test results.
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.
