Wireless communication for train control is an active research field. The World Railway Federation in Europe developed GSM-R, which integrates the GSM-based voice call standard and train control signals. To provide advanced railway services, the LTE-R wireless communication system was developed in Korea for passenger services and wireless image information required by the railroad industry. Recently, direct communication technology for autonomous train driving has been studied to decrease the driving interval, and research is being conducted on a hyperloop train control system that runs at a maximum speed of 1,220km/h in a subvacuum environment of 0.001 atmosphere. In this paper, we summarize the trends in wireless communication technologies used for GSM-R/LTE-R railway systems. For future wireless communication in railway systems, we discuss autonomous train driving and the hyperloop railway control system, define wireless communication technology, and discuss trends in domestic and foreign technologies.
최근 들어 다양한 이동 수단의 발전과 함께 철도 또한 많은 발전을 이루었다. 이렇게 발전된 철도 시스템과 더불어 정확한 철도 시스템 정보 전달을 위한 효율적인 통신시스템이 요구되었고, 이에 따라 철도 통신 시스템 또한 다양한 방식으로 발전했다. 철도 무선통신에서 페이딩의 영향을 최소화 하고 보다 효율적인 통신을 하기 위해, 협력 통신방식이 제기되었다. 본 논문에서는 다양한 방식의 무선 통신방법 중 협력 전송 기법에 대해 소개하고, 이에 따른 채널 특성과 통신 예시 등을 소개할 것이다.
현재 우리나라의 철도 무선통신시스템은 각 지역에 따라 서로 다른 통신방식을 사용하고 있다. 철도 무선통신시스템에서 데이터의 전송률을 높이고 고신뢰성을 확보하기 위해 LTE-R방식의 도입이 연구되고 있다. 본 논문에서는 LTE-R방식을 포함한 다양한 철도통신 방식을 연동하는 기술 개발에 대해 소개한다. 먼저 다양한 철도통신 방식을 연동하는 두 가지방식의 개념 및 표준에 대해 소개한다. 또한 연동방안에 대한 실제 실험결과에 대해서도 일부 소개한다. 본 논문에서 소개하는 연동 기술을 철도 무선통신망에 적용함으로써 끊김 없고 안정적인 철도 무선통신환경이 제공될 것으로 예상된다.
최근 들어 다양한 이동 수단의 발전과 함께 철도 또한 많은 발전을 이루었다. 이렇게 발전된 철도 시스템과 더불어 정확한 철도 시스템 정보 전달을 위한 효율적인 통신시스템이 요구되었고, 이에 따라 철도 통신 시스템 또한 다양한 방식으로 발전했다. 철도 무선통신에서 페이딩의 영향을 최소화 하고 보다 효율적인 통신을 하기위해, 협력 통신방식이 제기되었다. 본 논문에서는 다양한 방식의 무선 통신방법 중 협력 전송 기법에 대해 소개하고, 이에 따른 채널 특성과 통신 예시 등을 소개할 것이다.
본 연구는 철도전용 통합무선망 개발을 위한 LTE 통신 방식의 적용타당성 연구를 목적으로 하며, 호남선 일로역에서 대불역 사이 약 12km 구간에 걸쳐 철도전용 통합무선망을 구축하여 실증 분석하였다. 한국의 철도 안전 무선통신은 노선 별로 방식이 상이하여 각 철도 종사자간 협업이 어려워 다양한 문제점이 발생하고 있으며 무선통신 시스템간 통화 단절 및 상용 무선망과의 주파수 간섭 및 혼신에 따른 사고 발생 위험이 상존하고 있다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 대두되고 있는 철도전용 통합무선망에 4세대 통신방식인 LTE를 적용하는 것이 타당한지를 살펴보았다. 열차 선로라는 기지국 설치 위치의 제약이 있었음에도 모든 시험 항목에서 기존 유럽의 GSM-R의 성능 기준을 상회하는 결과를 보였다.
철도통신에서 데이터의 전송속도를 향상시키고 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 LTE기반 철도 무선통신시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 LTE기반의 철도 무선통신시스템의 테스트베드에 대해 소개한다. 테스트베드상에서 무선통신시스템을 이용하여 전계강도, 통신 도달거리, 통화설정시간, 핸드오버 성공률, 데이터 전송속도 등과 같은 기본적인 통신성능 측정결과에 대해 소개한다. 이 결과를 바탕으로 향후 시스템 상용화에 필요한 사항들에 대해 논의한다.
현재 철도전용 무선통신망은 운행구간에 따라 각기 다른 무선통신방식을 사용하고 있어 차상 내에서 관제국과의 통신을 위해서는 각 구간별로 별도의 통신장치가 필요하다. 철도통신에서 데이터 전송율을 향상시키고 다양한 서비스 제공을 위해 차세대 철도전용 무선통신망으로 LTE-R(Long Term Evolution-Railway)에 대한 연구가 진행되고 있다. 차상 내에서 기존의 통신방식과 LTE-R방식을 사용하기 위해서는 다양한 통신방식을 수용할 수 있는 연동 방안이 필요하다. 본 논문에서는 기존 철도통신방식의 현황 및 LTE-R방식의 필요성에 대해 알아보고, 차상 내에서 하나의 단말기를 사용하여 다양한 통신방식을 연동하기 위한 방안에 대해 소개한다. 또한 무선통신망 연동을 실제시스템에 적용하기 위해 고려해야 할 사항에 대해서도 분석한다.
현재 국내 철도 무선통신망은 구간별로 VHF, TRS-ASTRO, TRS-TETRA 등의 서로 상이한 통신방식을 사용하여 정보를 송수신하고 있다. 최근에는 다양한 서비스를 제공하고 신뢰성을 향상시키기 위해 LTE방식을 철도 무선통신에 적용하는 연구가 진행 중에 있다. 다양한 통신방식을 사용하는 철도 무선통신망에서 끊김 없는 정보전송을 제공하기 위해서는 기존 통신방식과 새로운 통신방식 간의 연동이 필수적이다. 본 논문에서는 두 가지 망 연동방안, 즉 단말기 중심의 연동방안 및 망 중심의 연동방안에 대해 소개한다. 두 가지 연동방안을 이용한 운용시나리오에 대해 알아보고 두 가지 방안의 차이점을 비교한다. 또한 실제 시스템 적용시 고려사항에 대해서도 논의한다.
무선 통신 기술 발전을 통하여 철도환경에서 안정적인 무선 접속과 다양한 통신 기능 제공이 가능함에 따라 철도서비스 고도화의 기반이 마련되었다. 특히, 최근의 무선 통신 기술은 향상된 철도 승객서비스뿐만 아니라 효율적이고 안전한 철도 운영을 가능하게 한다. LTE 기반의 무선통신 기술은 다양한 경제적 혜택과 높은 통신 성능을 철도 산업에 제공 가능함에 따라 세계적으로 차세대 철도 통신 시스템의 후보 기술로 각광받고 있다. 그러나 철도 통신은 열차의 안전한 운행을 위하여 매우 엄격한 철도 통신만의 요구 사항도 존재한다. 본 논문에서는 미래의 철도 통신이 반드시 갖추어야 할 요구사항과 기능을 설명한다. 또한 LTE 무선 통신 기술이 철도 분야의 통신 요구사항을 만족하는지에 대해서도 서술한다. 마지막으로 최근 진행되고 있는 차세대 철도 통합무선망의 국내외 표준화 동향과 구축일정에 대하여 설명한다.
고속철도를 운영할 뿐 아니라, 고속열차를 생산하는 우리나라는 고속철도를 효율적으로 운용하기 위해 각 분야에서 승차감 향상, 주요부품 자동진단, 차상 전기검측, 소음저감 등 여러 가지 기술을 개발하고 있다. 본 논문은 그 중에서도 철도 무선통신분야의 기술을 이해하기 위해, 유럽과 중국 및 미국의 철도 무선통신시스템의 운용현황을 설명하고, 국내 철도에도 적용될 철도용 LTE 시스템의 기술현황을 소개한다. 아울러 현재 운용하고 있는 국내 철도무선통신망 현황과 4세대 무선통신망에 대한 국가연구개발사업의 개략 및 고속철도 현장에서의 시험계획을 소개한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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