고속철도 시스템에서 열차의 안전 운행을 지원하기 위해서 사용되는 이동통신기술로서 LTE-R(: Long Term Evolution-Railway)은 열차의 고속이동환경에 적합한 핸드오버기술을 갖추어야 한다. 본 논문에서는 철도통신시스템에서 사용되는 LTE-R 네트워크의 핸드오버 성능을 분석하고 이를 토대로 핸드오버 수행 조건을 제시한다. 성능 분석은 NS(: Network Simulator)-3를 기반으로 하는 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하며 성능 파라미터로는 SINR(: Signal to Interference and Noise Ratio), RSRP(: Reference Signal Received Power) 및 데이터율을 사용한다.
컴퓨터 통신기술 발달에 따라 철도의 열차제어에 대한 기술도 기존의 궤도회로기반에서 무선통신기반으로 변화되고 있다. 국내에서도 도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템의 개발이 진행됨에 따른 개발품의 성능평가에 대한 관심이 높아지고 있다. 따라서 본 논문에서는 새롭게 개발되는 무선통신기반 열차제어시스템의 성능평가를 위해 성능시험 항목의 선정과 현장에서의 시험을 위한 시험선로 지상 및 차상인프라 구축에 대한 기본적인 검토를 기반으로 시험 및 성능평가 시행의 종합기본계획을 수립하는 검토를 수행하였다.
무선통신기반 열차제어시스템은 전용 주파수대역을 사용하여 운용되는데, 고정된 경로 이외의 지역에서는 해당 주파수 대역의 사용이 이루어지지 않고 있어 효율성에 있어 문제점이 제기된다. 본 논문은 철도전용 주파수대역을 타 지역에서 일반 이동통신용으로 사용할 수 있도록 단말기가 양 통신망 사이를 유기적으로 넘나들 수 있게 하는 망 접속관리기법을 제안한다.
최근 열차사고 혹은 단전/단선 등의 비상상황 시 방송장치 고장에 따른 객실 안내 방송 불가로 인한 2차사고 발생률이 증가하고 있다. 이에, 철도 운행 경로 상 어떤 비상상황이 발생하여도 편성 단위의 열차에 안내방송을 할 수 있는 시스템 구축의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 터널 등 열악한 철도 운행환경에서 단차, 단선 등의 사고로 열차방송을 사용할 수 없을 경우를 대비하여 기존 통신 중계인프라에 독립된 무선통신방식을 검토하고, 대상 통신장치를 실제 철도 운행 환경(굴신률이 큰 터널 등) 하에서 통신성능 평가를 수행하였으며, 이를 통해 비상방송시스템을 위한 무선통신 기술로써의 적용성을 고찰한다.
철도 안전사고 예방을 목표로 하는 실시간 철도 안전관제 시스템에서는 DDS (Data Distribution Service) 표준 기술 기반의 데이터 전송 방안을 적용함으로 기존 현장의 안전검지장치로부터 발생한 데이터를 통합 및 관리하고 있다. 본 논문에서는 수많은 현장 데이터 중 일반철도 현장에서 발생한 신호설비 데이터 규격 설계를 소개하고 있다. 신호설비 데이터의 DDS 전송을 위하여 기존 표준 규격인 KRS SG 0062를 모델링하고, DDS 데이터 전송 단위인 Topic 설계 및 데이터 변환 방안을 제시하고, 데이터 성격 별로 네트워크 제어 QoS 정책 설계를 제시하고 있다. 또한 실제 현장 데이터를 분석하여 설계된 규격이 현장에 적용 가능한지를 확인해 보았다.
도시철도 운용기관은 관제센터를 중심으로 하는 1:N 기반 일제방송 시스템을 통해 철도 이용에 관한 다양한 정보를 고객에게 제공하고 있다. 하지만 이러한 일제방송 시스템은 설비 노후화 및 모바일 서비스에 익숙해진 도시철도 이용고객의 Needs를 충족 시키는데 많은 한계를 갖는다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하는, 도시철도 이용고객의 위치정보를 활용한 모바일 기반 일제방송 서비스 및 이와 관련된 도시철도 이용(예정)고객, 운용기관, 외부 서비스 제공자 등 다양한 이해관계자의 요구사항을 분석하고 이에 관한 서비스 모델과 물리적 구조를 제시하였다. 이를 통해 재난상황 발생 시 신속하고 효율적인 상황 전파를 통한 도시철도 안전운행 확보 및 재난대응성 향상을 도모한다.
철도의 원활한 운행을 보장하기 위하여 신호, 전철전력, 통신, 설비 등 분야별로 독립된 시스템이 구축되어 운영되고 있으나, 각각의 현장 설비가 센싱 데이터를 중앙관제로 전송하는 매체나 프로토콜이 서로 상이하다. 현재 연구개발을 진행하고 있는 실시간 철도안전 관제시스템은 분산된 안전에 관련된 데이터를 통합하여 위험을 예측하고 철도 사고를 예방하기 위한 것으로, 분산되어 있는 안전 관련 데이터를 통합하여 획득하는 것이 필수적이다. 이를 위하여 서로 상이한 매체나 다양한 프로토콜로 전송되는 정보를 기존 어플리케이션의 변경 없이 수용할 수 있는 데이터 변환이 필요하다. 본 연구에서 다양한 방식으로 전송되는 정보를 통합 관리하기 위한 데이터 변환 사례를 조사하고, 기존 방식에 전송기능을 부가하여 일체화한 XML 기반의 프로토콜 변환 방안을 제시하고, 이를 구현하고자 한다.
무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)는 철도분야에서 효율적인 관리와 유지보수라는 측면에서 적용되어 사용되고 있다. 하지만 저속 철도 환경에서 사용되고 있는 현재의 IEEE 802.15.4/ZigBee 기반 센서 통신 기술을 차세대 고속철도에서 적용하기에는 열악한 무선 채널 환경에 노출되어 있다. 본 논문에서는 고속 철도 환경에 적합한 센서 통신 알고리즘을 제안한다. 에러율 및 전송률 향상을 위해 IEEE 802.15.4/ZigBee 기반 개선 알고리즘인 Equalizer, MIMO(Multiple Input Multiple Output), Flexible SF(Spreading Factor) 및 Modulation을 사용한다. 또한 IEEE 802.15.4/ZigBee 표준의 2.4GHz 대역 물리계층에서 각 알고리즘에 대한 성능을 비교 분석한다. 모의실험 결과, 제안한 알고리즘을 통해 기존 시스템보다 에러율 및 전송률이 향상 된 것을 볼 수 있다.
무선랜은 그 사용의 편이성과 우수한 성능 때문에 널리 사용되고 있는 무선접속 방법의 하나이다. 하지만, 사용자가 많아지면 그 성능이 매우 열화 되는 단점이 있다. 혼잡 철도 역사에서는 무선랜에 접속하고자하는 사용자가 많고 특히 열차가 도착하여 승객이 하차할 시 무선랜에 동시 접속을 하려는 사용자의 수가 갑자기 증가하게 된다. 이러한 혼잡 상황에서는 무선랜과 통신을 개시하기 위한 망 접속절차를 수행할 수 없게 되어 무선랜과의 통신이 불가하게 된다. 이 논문에서는 혼잡 철도 역사 상황에서 사용자가 무선랜의 접속을 효과적으로 할 수 있는 무선랜 분산접속 방법을 제안한다. 제안한 방법을 사용하면 혼잡 상황에서 무선랜 접속에 소요되는 시간을 효과적으로 줄일 수 있게 되어 Communication Based Train Control (CBTC)에 사용하는 무선랜의 성능을 향상시킬 수 있다.
The objective of this study is the developement health & disaster monitoring measurement using ubiquitous active communication digital datalogger system for monitoring measurement of railway construction sites. For the replacement of current passive data communication, ubiquitous active communication digital datalogger system is studied for the first time with in a country. Therefore data communication method and analyzing program of automatic measurement data is developed for the global positioning automatic digital datalogger system. The results of this study will be using both real time automatic monitoring measurement and health & disaster monitoring measurement of railway structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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