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문제 정의
- 본 논문은 다관절 차량의 분산형 시스템 구축을 위해 TCN 적용 시, 이를 구성하는 단위 네트워크(consist network)가 관장하는 차량의 수에 따른 목적함수를 모델링하고 이를 최적화하는 TCN 토폴로지를 구하는 방법론을 제시한다. 각 노드들이 중앙 노드의 중계 없이 분산적으로 상호 간 메시지를 교환하는 상황에서, 차량간 연결에 필요한 케이블 수의 최대값과 전송 시 거치는 노드 수의 평균값에 대하여 각각의 가중치를 부여하고 전체 차량 수의 변화에 따른 단위 네트워크 내 차량 수의 최적치를 도출한다.
- 이번 장에서는 철도 차량을 위해 일반적인 이더넷 통신 망 도입 시 토폴로지에 관한 기존 연구를 알아본다.[10]은 복수 차량으로 이루어진 철도 차량에서 효율성과 안정성을 균형있게 지원하기 위한 하이브리드형 네트워크 토폴로지를 제안하고 있다.
- 본 논문에서는 바이모달트램, 경량 전철 등 다관절 차량에 적용되는 분산형 시스템에 대하여 고찰해 보기로 한다. 다관절 차량도 철도 차량과 마찬가지로 여러대의 차량이 일렬로 연결되는 구조를 갖는다.
- CN이 관장하는 차량의 수에 따라 각 차량 간 연결에 사용되는 케이블의 최대 수와 서로 다른 CN 간 통신에 있어서 거치게 되는 ETBN의 수가 달라진다. 본 논문에서는 이 두 수치를 최소화하도록 CN이 관장하는 최적 차량의 수 M을 구하는 것을 목적으로 한다. 이 때, CS에 연결되는 각 ED의 데이터 전송 특성이 정의되지 않은 상태를 가정하였으므로, 각 CS 별로 동일하다고 가정하고 평균값으로 최적화를 수행한다.
- )와 전체 차량의 수(N)에 대하여 앞에서 제안한 방식을 통해 최적해를 구하고 그 값을 검증한다. 주요 인자가 정수일 때와 편의상 실수로 가정하였을 때의 각각 목적함수의 형태를 살펴보고 그 경향과 최적해의 위치도 고찰해 본다.
- 본 연구에서는 다관절 차량의 분산형 제어 시스템 구축을 위해 이더넷 기반 TCN 도입 시 최적 네트워크 토폴로지 구성을 위해 단위 네트워크 당 차량의 수에 따른 목적 함수를 설정하고 이의 변화를 분석하였다. 목적함수는 분산형 통신 시 전송딜레이와 비례하는 경유 ETBN 수와 안정성과 연계된 차량 간 케이블 수로 구성된다.
가설 설정
- 본 논문에서는 이 두 수치를 최소화하도록 CN이 관장하는 최적 차량의 수 M을 구하는 것을 목적으로 한다. 이 때, CS에 연결되는 각 ED의 데이터 전송 특성이 정의되지 않은 상태를 가정하였으므로, 각 CS 별로 동일하다고 가정하고 평균값으로 최적화를 수행한다. 전체 차량의 수는 N으로 정의한다.
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