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.
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.
As well as to operate a high-speed rail, our country with capability to produce high-speed train has developed a number of techniques, such as for a riding comfort improvement, automatic diagnosis for major electrical or mechanical parts, on board measurement for catenary systems and noise reduction...
As well as to operate a high-speed rail, our country with capability to produce high-speed train has developed a number of techniques, such as for a riding comfort improvement, automatic diagnosis for major electrical or mechanical parts, on board measurement for catenary systems and noise reduction of running rolling-stocks are still under development. In this paper, we describe the current status of operation technologies not only traditional railway wireless communication systems but also Long Term Evolution systems which would be deployed as soon as possible, like as in Europe, China and the United States. In addition, we produced the domestic wireless communication networks for railway which KORAIL Corp. has been operating and the schemes and the plans of HSR field test for the fourth generation mobile communication which should be enforced by national research and development.
As well as to operate a high-speed rail, our country with capability to produce high-speed train has developed a number of techniques, such as for a riding comfort improvement, automatic diagnosis for major electrical or mechanical parts, on board measurement for catenary systems and noise reduction of running rolling-stocks are still under development. In this paper, we describe the current status of operation technologies not only traditional railway wireless communication systems but also Long Term Evolution systems which would be deployed as soon as possible, like as in Europe, China and the United States. In addition, we produced the domestic wireless communication networks for railway which KORAIL Corp. has been operating and the schemes and the plans of HSR field test for the fourth generation mobile communication which should be enforced by national research and development.
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문제 정의
본고에서는 철도 무선통신기술에 대한 국외 기술현황을 알아보고, 철도선진국의 메이저 업체가 개발한 4세대 무선통신장비의 기술수준을 알아본다. 그 후에 국내 무선통신설비의 현황을 설명하고, 끝으로 국가연구개발에서 개발하고 있는 철도전용 무선통신시스템의 구축현황에 대해 설명하고자 한다.
본 논문에서 철도무선통신기술에 대해 국외 기술현황을 검토하였고, 국내 철도에 구축·운용되는 무선통신망 구축 현황과 LTE를 철도에 적용하여 LTE-R이 되도록 개발하기 위해 국가연구개발의 일환으로 현장에 구축한 통신망의 개략을 소개하였다.
본고에서는 철도 무선통신기술에 대한 국외 기술현황을 알아보고, 철도선진국의 메이저 업체가 개발한 4세대 무선통신장비의 기술수준을 알아본다. 그 후에 국내 무선통신설비의 현황을 설명하고, 끝으로 국가연구개발에서 개발하고 있는 철도전용 무선통신시스템의 구축현황에 대해 설명하고자 한다.
대상 데이터
한국철도공사는 철도공단 및 전자통신연구원, 케이티 등과 일반·고속철도용 LTE의 성능검증을 위해 호남고속선에 시험선을 구축하여 시험중이다[1][2]. 시험 선은 익산~정읍구간 34.3㎞이며, 터널의 시험을 위해 노령터널(길이 4.3㎞)을 포함하였다.
일본식 무선통신 열차제어시스템(ATACS) 용도로 420[㎒] 대역을 할당받아 시험용으로 서비스 중이며, 도심구간에서는 가용채널이 부족하므로 디지털로 전환으로 발생한 유휴대역 주파수 700[㎒] 대역 (715 ∼ 725[㎒])을 ITS4)용으로 할당받아 연구한다.
아직은 연구과제의 초기이므로 구체적인 시험데이터를 제시하기는 시기상조이나, 향후 현차시험이 마무리 되면, LTE-R 시험망의 특징과 300㎞/h 속도에서 변화 하는 지형적 전파특성, 700㎒ 대역에서 RRU에 의한 전파 통달거리[11], 핸드오버 시간, 터널에서의 멀티패스페이딩, 커버리지 이중화 방안, 수신신호세기 등을 측정하여 성능을 검증할 예정이다. 또한 성능검증 지표로 한국정보통신기술협회(TTA) 표준, LTE기반 철도 통신시스템 요구사항과 기술요구사항 및 LTE기반 철도통신 구조표준을 참고할 예정이며, 이 자료로 부족시 유럽의 ETSI 기술사양 13.300과 ECC 기술문서를 참고할 예정이다[7][9].
아직은 연구과제의 초기이므로 구체적인 시험데이터를 제시하기는 시기상조이나, 향후 현차시험이 마무리 되면, LTE-R 시험망의 특징과 300㎞/h 속도에서 변화 하는 지형적 전파특성, 700㎒ 대역에서 RRU에 의한 전파 통달거리[11], 핸드오버 시간, 터널에서의 멀티패스페이딩, 커버리지 이중화 방안, 수신신호세기 등을 측정하여 성능을 검증할 예정이다. 또한 성능검증 지표로 한국정보통신기술협회(TTA) 표준, LTE기반 철도 통신시스템 요구사항과 기술요구사항 및 LTE기반 철도통신 구조표준을 참고할 예정이며, 이 자료로 부족시 유럽의 ETSI 기술사양 13.
또한 HRC 솔루션을 통해서 단일 기지국으로 기존 6개의 사설 네트워크를 교체할 수 있으며, 공동 구축 또는 공유하는 기술로 위험시험훈련에 대한 절감효과가 예상된다. 열차 내에서의 자체 손실, 빈번한 핸드오버, 핸드오버시 오버랩핑 지역에서 지연, 도플러 효과의 해결 또는 감소효과가 있을 것으로 기대 된다. 또한, 독립 대역폭 제어와 다양한 요금부과 서비스 등 향상된 서비스 운영 및 관리 능력도 제공한다.
중국의 철도무선망 구축 현황을 보면 중국은 2002년 CTCS 개발을 시작하여, GSM-R을 무선통신기술로 채택하였고, 2005년 GSM-R(900㎒대역) 화웨이 장비를 통해 대진철도에 처음으로 구축 및 운영하고 있다. 철도전용 통합무선망으로 LTE-R의 연구를 추진중이며 화웨이, ZTE를 중심으로 고속철도에서의 LTE 기술의 테스트가 시작될 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
중국의 화웨이에서 개발한 LTE 통신장비인 HRC 솔루션의 기대 효과는?
그림 4에서 화웨이는 시속 430㎞/h 이동속도에서 다중모드 무선액세스와 평균 산출량 등을 시험하여주파수 대역폭 20㎒에서 최대 20Mbps를 획득했다고 홍보하고 있다. 또한 HRC 솔루션을 통해서 단일 기지국으로 기존 6개의 사설 네트워크를 교체할 수 있으며, 공동 구축 또는 공유하는 기술로 위험시험훈련에 대한 절감효과가 예상된다. 열차 내에서의 자체 손실, 빈번한 핸드오버, 핸드오버시 오버랩핑 지역에서 지연, 도플러 효과의 해결 또는 감소효과가 있을 것으로 기대 된다. 또한, 독립 대역폭 제어와 다양한 요금부과 서비스 등 향상된 서비스 운영 및 관리 능력도 제공한다.
유럽의 ERTMS 전용선에 구축된 무선통신 선로 GSM-R은 어디에 활용하고 있는가?
유럽은 정책적으로 철도전용 주파수를 할당하였고, 유럽 무선통신방식의 전통적인 통신방식인 시분할방식(TDMA)에서 발전한 GSM(: Global System for Mobile) 기반의 GSM-R(: Railway) 시스템을 구축하여 열차제어, 철도 관제, 차량 및 시설물 유지보수 등에 활용하고 있으며, 대역폭은 상향 4[㎒], 하향 4[㎒], 기지국당 32 ∼ 48개의 트래픽 채널을 보유하도록 구축하였다.
중국의 철도무선망 구축 현황은?
중국의 철도무선망 구축 현황을 보면 중국은 2002년 CTCS 개발을 시작하여, GSM-R을 무선통신기술로 채택하였고, 2005년 GSM-R(900㎒대역) 화웨이 장비를 통해 대진철도에 처음으로 구축 및 운영하고 있다. 철도전용 통합무선망으로 LTE-R의 연구를 추진중이며 화웨이, ZTE를 중심으로 고속철도에서의 LTE 기술의 테스트가 시작될 예정이다.
참고문헌 (11)
B. Kim, J. Choi, Y. Shin, and J. Park, "Technical Requirements for Wireless Comm. Exclusive Use of HSR," Korean Society for Railway Conf. Yeosu, S. Korea, Nov. 2015, pp.271-275.
B. Kim, J. Choi, C. Cho, and J. Park, "Comm. Based Train Control Sys. Based on Integration Wireless Networks for Railways," Korean Institute of Communication & Sciences, Conf. Jeju, S. Korea, Jun. 2014.
TTA Standard, "TTAK.KO-06.0407, LTE based Railway Comm. System Requirements," Telecommunication Technology Association, S. Korea, Dec. 2015.
Alain Bertout, "Next Generation of Railways & Metros Wireless Comm. System", Institution of Railway Signal Engineers Aspect, Sept. 2012
Huawei Tech. Co. Ltd., "Huawei Future-Oriented LTE for Rail Solution," International. Trade Fair for Transport Tech. Innotrans, Berlin, Sept. 2012.
ETSI Technical Specification 13.300, "LTE: Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) & E-UTRA Network(E-UTRAN); Overall Description," Jan. 2016.
Electronic Comm. Committee(ECC) European Conf. of Postal and Telecom. Admin.(CEPT) Technical Report 162, "Practical Mechanism to Improve the Compatibility," May, 2011, pp.7-10.
W. Cho, "Integration Scheme of Wireless Comm. in Railway Wireless Network," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10. no. 6, 2015, pp. 659-664.
B. Kim, "The analysis of the relationship btw. the throughput & the wireless ch. conditions of a LTE mobile comm. sys.," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10. no. 2, 2016, pp.219-226.
S. Kim, "Limit Analysis of the Distance btw. DU and RU in 4G FDD Mobile Comm. Sys.," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7. no. 1, 2012, pp.135-139.
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