KR100870712B1 - System and signal processing method for railway control network by means of switched ethernet - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위치드 이더넷(Switched Ethernet)을 이용한 높은 신뢰성이 요구되는 철도신호시스템을 위한 네트워크 시스템에 관한 것으로, 이더넷의 랜덤 특성을 보완한 스위치드 이더넷을 이용하였으며 네트워크에 결함발생 시 결함검지 및 회복이 가능하도록 여분(Redundancy) 구조를 갖도록 하여 고신뢰성의 철도신호제어설비용 네트워크 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a network system for a railroad signal system requiring high reliability using switched ethernet. Switched ethernet, which supplements the random characteristics of the ethernet, is used to detect and recover a defect in the network. The present invention relates to a network system for a highly reliable railway signal control facility having a redundancy structure.

본 발명의 시스템은, 다수개의 철도신호제어 설비와 연결되고 다수개의 포트를 통하여 동일한 데이터를 중복되게 송수신하고 데이터를 비교 판단하여 정상 데이터만을 송수신하는 네트워크 인터페이스 카드(NIC : Network Interface Card)와, 상기 다수개의 철도신호제어설비에 연결되어 상기 데이터를 송수신하고 상기 데이터를 다수개의 상기 네트워크 인터페이스 카드로 제공하고 버퍼를 이용하여 데이터를 스위칭하는 스위치드 이더넷과, 상기 네트워크 인터페이스 카드, 상기 스위치드 이더넷 사이에 데이터 송수신을 위한 여분의 버스를 포함함을 특징으로 한다. The system of the present invention includes a network interface card (NIC) connected to a plurality of railway signal control facilities and transmitting / receiving only normal data by repeatedly transmitting and receiving the same data through a plurality of ports and comparing the data. Switched Ethernet connected to a plurality of railway signal control facilities for transmitting and receiving the data, providing the data to the plurality of network interface cards, and switching data using a buffer, and transmitting and receiving data between the network interface card and the switched Ethernet. It includes an extra bus for.

철도신호제어용 네트워크 인터페이스 카드, 결함허용 네트워크. Network interface card for railway signal control, fault-tolerant network.

Description

스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템 및 신호 처리 방법 {System and signal processing method for railway control network by means of switched ethernet}System and signal processing method for railway signal control facility using switched ethernet {System and signal processing method for railway control network by means of switched ethernet}

도 1은 종래의 이더넷과 스위치드 이더넷의 개념도1 is a conceptual diagram of conventional Ethernet and switched Ethernet

도 2는 본 발명의 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템의 구성도2 is a block diagram of a network system for railway signal control equipment using switched Ethernet of the present invention;

도 3은 본 발명의 다중포트 네트워크 인터페이스 카드 구성의 예3 is an example of a configuration of a multiport network interface card of the present invention.

도 4는 본 발명을 이용하여 실제 철도신호설비들을 인터페이스한 예의 구성도.Figure 4 is a block diagram of an example of the interface of the actual railway signal equipment using the present invention.

본 발명은 철도신호제어설비용 시스템에 관한 것으로 특히 스위치드 이더넷을 이용하여 확장이 용이하고 신뢰성이 높은 신호처리가 가능하며, 결함 발생 시에도 결함검출과 회복이 가능한 네트워크를 제공하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도 신호제어설비용 네트워크 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for railway signal control equipment. In particular, it is easy to expand and use reliable signal processing using switched Ethernet, and provide a network capable of detecting and recovering a fault even when a fault occurs. A network system for signal control equipment.

일반적으로 철도신호시스템은 철도의 선로변에 위치하여 열차의 속도제어 및 진로제어 등을 처리하며, 열차의 충추돌을 방지하고 열차의 안전운행을 최종적으로 책임지는 바이탈 시스템이다. 이러한 신호제어장치들은 각자 고유의 기능을 수행하면서 다른 제어장치들과 링크되어 하나의 신호제어시스템으로 구성된다. In general, the railway signal system is located on the railroad side of the railway to handle speed control and course control of the train, and is a vital system that prevents the collision of the train and is finally responsible for the safe operation of the train. These signal control devices are linked to other control devices while performing their own functions, and constitute one signal control system.

종래의 철도신호용 제어장치간의 링크는 현재 대부분 점대점 통신을 사용하고 있어 유지보수나 새로운 장치의 추가 시 하나의 제어장치와는 하나의 장치만 연결되므로 확장 시에는 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 시간도 많이 드는 문제점이 있다. 상기한 문제점을 극복하기 위해서 철도신호 장치간의 링크를 네트워크로 구성하려는 노력이 요구된다.Most of the links between conventional railway signal controllers use point-to-point communication, so only one device is connected to one control device when maintenance or addition of a new device is costly and time-consuming to expand. There is a lifting issue. In order to overcome the above problems, an effort to construct a network between the link between the railway signaling device is required.

종래의 점대점 통신방식으로 연결하는 배선 체계는 철도신호 제어장치의 증가에 따라 통신케이블의 증가로 인해 더욱 복잡해질 수 있으며, 각 장치들의 링크가 필요에 따라 추가 및 삭제가 가능하여야 하는데 이러한 확장성이 쉽지 않은 단점을 가지고 있다. Conventional point-to-point communication system can be more complicated due to the increase of communication cable with the increase of railway signal control device, and the link of each device should be added and deleted as needed. This has a disadvantage that is not easy.

최근 들어 철도신호시스템에 사용되는 각 장치들이 전자화 되어감에 따라 네트워크의 중요성이 더욱 증대되었다. 또한 이러한 철도신호시스템과 같은 고신뢰성이 요구되는 시스템에서 실시간 요구조건과 신뢰도를 만족시킬 수 있는 네트워크 기술에 대한 필요성도 요구되고 있다. In recent years, the importance of the network has increased as each device used in the railway signal system has become electronic. In addition, there is a need for a network technology capable of satisfying real-time requirements and reliability in a system requiring high reliability such as a railway signal system.

앞서 살펴본 대로 이러한 철도신호용 제어장치간의 링크는 현재 대부분 점대점 통신을 사용하고 있어 새로운 장치의 추가 시 유지보수에 어려움이 있다. 이러 한 문제를 해결하기 위해 철도신호 설비들간의 인터페이스를 기존의 점대점 통신이 아닌 이더넷 기술을 적용한다면 전송매체의 공유로 인해 설치 및 유지보수 비용의 절감, 새로운 장치의 추가 및 삭제 등 확장성 용이 등의 장점이 있지만, 전송매체의 공유로 인한 데이터 전송의 안전성 및 신뢰성 확보에 문제점이 있을 수 있다. 따라서 철도신호 설비들간의 인터페이스를 위해 네트워크 기술을 적용하기 위해서는 데이터 전송의 안전성을 보장할 수 있는 시스템이 필요하다.As mentioned above, most of the links between the control devices for railway signals currently use point-to-point communication, which is difficult to maintain when adding new devices. In order to solve this problem, if the interface between railway signal equipments is applied to Ethernet technology instead of the existing point-to-point communication, the transmission media can be shared to reduce the installation and maintenance costs, and to expand and add new devices. However, there may be a problem in securing safety and reliability of data transmission due to sharing of transmission media. Therefore, in order to apply network technology to interface between railway signaling equipment, a system that can guarantee the safety of data transmission is required.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스위치드 이더넷을 이용하여 높은 신뢰성을 요하는 철도신호시스템의 네트워크 구축 방안에 대한 것으로, 이더넷의 랜덤 특성을 보완한 스위치드 이더넷을 이용하고, 네트워크에 결함발생 시 결함검지 및 회복이 가능하도록 여분구조를 만들어서 고신뢰성 철도신호시스템의 네트워크 구축이 가능한 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to build a network of railway signal system that requires high reliability by using a switched Ethernet, using a switched Ethernet that complements the random characteristics of the Ethernet, and causes a defect in the network The present invention provides a network system for railway signal control equipment using switched Ethernet, which is capable of constructing a network of high-reliability railway signaling system by making a redundant structure to detect and recover defects during construction.

또한, 본 발명은 스위치드 이더넷을 기반으로 하여 2개 혹은 4개의 포트를 설치한 네트워크 인터페이스 카드를 사용하여 고신뢰성을 갖는 여분구조의 네트워크 구조를 가지는 시스템을 이용한 철도신호제어설비용 시스템을 제공함에 있다. In addition, the present invention provides a system for railway signal control equipment using a system having a redundant network structure of high reliability using a network interface card installed with two or four ports based on switched Ethernet. .

본 발명의 시스템은, 다수개의 철도신호제어 설비와 연결되고 다수개의 포트를 통하여 동일한 데이터를 중복되게 송수신하고 데이터를 비교 판단하여 정상 데이터만을 송수신하는 네트워크 인터페이스 카드와, 상기 다수개의 철도신호제어설 비에 연결되어 상기 데이터를 송수신하고 상기 데이터를 다수개의 상기 네트워크 인터페이스 카드로 제공하고 버퍼를 이용하여 데이터를 스위칭하는 스위치드 이더넷과, 상기 네트워크 인터페이스 카드, 상기 스위치드 이더넷 사이에 데이터 송수신을 위한 여분의 버스를 포함함을 특징으로 한다. The system of the present invention includes a network interface card connected to a plurality of railway signal control facilities and transmitting and receiving identical data repeatedly through a plurality of ports, comparing and judging data, and transmitting and receiving only normal data, and the plurality of railway signal control facilities. A switched Ethernet for transmitting and receiving the data, providing the data to the plurality of network interface cards, and switching data using a buffer; and an extra bus for transmitting and receiving data between the network interface card and the switched Ethernet. It is characterized by including.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 철도신호시스템에 있어서, 데이터를 수신하여 정상데이터를 판별하고 또한 다중계 네트워크 장치로 데이터를 전송하는 과정과, 하나의 스테이션에서 송신하는 동일한 데이터를 서로 다른 스위치에서 각각 수신하고 상기 데이터를 철도신호제어설비에 부착된 네트워크 인터페이스 카드로 데이터를 전송하는 과정을 특징으로 한다. In addition, the method of the present invention for achieving the above object, in the railway signal system, receiving the data to determine the normal data and to transmit the data to the multi-system network device, the same data transmitted from one station Receiving each of the different from the switch, characterized in that the process of transmitting the data to the network interface card attached to the railway signal control facility.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted.

본 발명은 철도신호시스템에 스위치드 이더넷을 이용하여 데이터를 실시간에 처리할 수 있고, 여분의 병렬 구조를 구성하여 전체 네트워크의 신뢰성을 향상시키며 결함의 파악과 결함회복이 가능한 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템이다. The present invention is capable of processing data in real time using switched Ethernet in a railroad signal system, constructing an extra parallel structure to improve the reliability of the entire network, and to control the railroad signal using switched Ethernet capable of identifying and recovering defects. Network system for facilities.

이더넷 프로토콜은 오늘날 사무실에서 가장 보편적으로 사용되는 네트워크 기술로서, 이를 철도신호용에 적용가능하다면 매우 저렴하게 효율적으로 철도신호 용 네트워크 시스템을 실현할 수 있다. 하지만 이더넷 프로토콜은 전송프레임들의 충돌이 발생했을 경우 랜덤 시간동안 대기 후 재전송하는 것으로서, 이더넷에서는 전송지연에 대한 정확한 예측이 불가능하여 엄격한 실시간성(Hard Real-time)을 확보할 수 없어 다른 어느 제어시스템보다 높은 안전성이 요구되는 철도신호제어 설비들간 인터페이스에는 활용할 수가 없다. The Ethernet protocol is the most common network technology used in offices today, and if it is applicable to railway signals, it can realize a network system for railway signals very inexpensively and efficiently. However, Ethernet protocol is to retransmit after waiting for a random time when collision of transmission frames occurs.In Ethernet, it is impossible to accurately predict transmission delay, so strict hard real-time cannot be secured. It cannot be used for interfaces between railroad signal control facilities that require higher safety.

본 발명에서는 이더넷에서의 전송프레임의 전송지연에 대한 불확실성을 해결하기 위한 방법의 하나로서, 스위칭 기술을 이더넷에 도입하여 해결하고자 한다. In the present invention, as one of methods for solving the uncertainty of the transmission delay of the transmission frame in Ethernet, it is intended to solve by introducing a switching technology to Ethernet.

스위칭 기술은 주로 사무실 네트워크를 위하여 개발 및 적용되어 왔으나, 스위칭 기술이 보편화되고 스위치의 가격이 하락해 감에 따라, 스위치를 산업용 네트워크에 적용하려는 시도가 증가되고 있는 추세이다.Switching technology has been developed and applied mainly for office networks. However, as switching technology becomes more common and the price of switches decreases, attempts to apply switches to industrial networks are increasing.

스위치드 이더넷에서는 기존의 이더넷과는 달리 마치 통신하려는 두 스테이션간에 전용의 가상회선이 설정된 것처럼 동작하여 전송 프레임들간의 충돌확률이 현격하게 떨어지게 된다. Unlike conventional Ethernet, switched Ethernet operates as if a dedicated virtual line is established between two stations to communicate with, thus reducing the probability of collision between transmission frames.

도 1은 종래의 이더넷과 스위치드 이더넷의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of conventional Ethernet and switched Ethernet.

도 1(a)의 이더넷에서는 근원지 스테이션에서 프레임을 전송하면, 모든 스테이션들로 프레임이 전송된다. 도 1(a)과 같은 종래의 이더넷은 근원지 스테이션에서 데이터 프레임을 전송 시에 모든 연결된 스테이션으로 전송하므로 허브에서 충돌이 발생되는 문제점이 있다. In the Ethernet of FIG. 1 (a), when a frame is transmitted from a source station, the frame is transmitted to all stations. Conventional Ethernet as shown in FIG. 1 (a) has a problem in that a collision occurs in a hub because the base station transmits a data frame to all connected stations at the time of transmission.

도 1(b)의 스위치드 이더넷에서는 목적지 스테이션으로만 프레임을 전송하며, 여러 개의 스테이션으로 동시에 전송을 하는 경우에도 충돌이 발생하지 않는 다. 즉, 스위치드 이더넷은 스위칭 기술을 사용함으로써 두 개 이상의 스테이션이 하나의 목적지 스테이션으로 프레임을 전송하려고 하는 경우에 발생할 수 있는 스위칭 허브에서의 충돌이 방지된다. In the switched Ethernet of FIG. 1 (b), a frame is transmitted only to a destination station, and a collision does not occur even when simultaneously transmitting to multiple stations. That is, switched Ethernet uses switching technology to avoid collisions in the switching hub, which can occur when two or more stations attempt to transmit frames to one destination station.

또한 스위치드 이더넷에서는 근원지 스테이션의 송신 회선으로부터 프레임을 수신하면 해당 목적지 스테이션의 수신 회선이 사용 중인지를 검사한다. In addition, when switched Ethernet receives frames from the source station's transmit line, it checks whether the destination station's receive line is busy.

만약, 수신 회선이 사용 중이지 않으면 바로 전송을 하지만 수신 회선이 사용 중이면 해당 스테이션에 연결된 도 1(b)의 버퍼에 저장한 후 수신 회선의 사용이 끝날 때까지 기다린다. If the receiving line is not in use, it transmits immediately, but if the receiving line is in use, it is stored in the buffer of FIG. 1 (b) connected to the station and waits until the receiving line is finished.

또한, 스위치드 이더넷에 동일한 목적지 스테이션을 가진 다수의 프레임이 수신되면 도 1(b)의 스위칭 허브의 각 포트의 버퍼에 저장된 후 수신된 순서대로 목적지 스테이션으로 전송한다. 이러한 방법으로 인하여, 스위칭 허브에서 발생하는 충돌이 제거될 수 있다.In addition, when a plurality of frames having the same destination station are received in the switched Ethernet, they are stored in a buffer of each port of the switching hub of FIG. In this way, collisions occurring at the switching hub can be eliminated.

본 발명에서는 산업용 네트워크로 사용되고 있는 스위치드 이더넷을 안정성이 요구되는 철도신호시스템에 적용하기 위해 다중포트 네트워크 인터페이스 카드와 스위치 이중계 구조를 기반으로 한 하드웨어 여분 구조를 적용하여 신뢰성을 향상시킨다. In the present invention, in order to apply switched Ethernet, which is used as an industrial network, to a railroad signal system requiring stability, a hardware redundant structure based on a multiport network interface card and a switch dual structure is applied to improve reliability.

철도신호시스템에서 결함허용이란 시스템 내의 어느 한 부품 또는 어느 한 모듈에 결함이 발생하더라도 시스템 운영에 전혀 지장을 주지 않도록 설계된 시스템을 의미한다. 결함허용 시스템은 어떠한 결함이 발생하더라도 아무런 데이터의 손실 및 파괴 없이 시스템이 정상동작을 계속 하도록 하는 것에 목표를 두고 있다.In a rail signaling system, fault tolerance means a system designed so that failure of any part or module in the system does not interfere with the operation of the system. The fault-tolerant system aims to ensure that the system continues to operate normally in the event of any fault, without losing or destroying any data.

일반적으로 안전을 매우 중요시하는 철도신호시스템 등 에서는 높은 신뢰도를 갖는 결함허용 시스템이 절대적으로 필요하다.In general, in rail signal systems, where safety is very important, a fault-tolerant system with high reliability is absolutely necessary.

결함허용을 유지할 수 있는 중요한 기능 중 하나는 데이터를 항상 두 개 이상 복사하여 처리하는 것이다. 즉 응용프로그램에서 데이터가 생성되면 항상 두 개의 메모리에 저장시킨 후 전송을 하는 방식을 취한다. 어느 한 모듈의 메모리에 있는 데이터가 이상이 생기더라도 계속적으로 두 개 이상의 메모리를 유지하고 전송하며 데이터를 수신하는 측에서는 데이터를 비교하는 작업을 통해 올바른 데이터를 찾아내는 방식으로 다른 시스템에 영향을 전혀 주지 않고 결함허용을 유지할 수 있다. One important feature of maintaining fault tolerance is always copying and processing more than one piece of data. In other words, when data is generated in an application program, it is always stored in two memories and then transferred. If there is a problem with data in one module's memory, the one that maintains and transmits the two or more memories continuously and compares the data to find the correct data without affecting other systems at all. Fault tolerance can be maintained.

본 발명에서는 결함허용을 위해 하나의 네트워크 인터페이스 카드에 2개 혹은 4개의 입출력 포트를 가진 새로운 다중포트의 네트워크 인터페이스 카드를 활용하고, 결함허용 특성을 갖는 네트워크 시스템을 구성하기 위해 복수개의 통신포트, 통신선으로 이루어진다. In the present invention, a new multi-port network interface card having two or four input / output ports in one network interface card for fault tolerance is used, and a plurality of communication ports and communication lines are used to construct a network system having fault tolerance. Is done.

본 발명은 다중포트 네트워크 인터페이스 카드를 이용하여 동일한 데이터를 중복되게 송수신하고, 다수개의 스위치를 이중으로 연결하여 상기의 네트워크 인터페이스 카드와 동일한 데이터를 중복되게 송수신 처리하고, 또한, 하나의 스테이션에서도 동일한 데이터를 다수개의 스위치로 송수신하도록 하며, 데이터 송수신시의 통신선의 에러 발생에 대비하여 여분의 버스를 구현하여 안정적인 철도신호시스템을 구현한다.According to the present invention, the same data is repeatedly transmitted and received using a multiport network interface card, and a plurality of switches are connected to each other redundantly to transmit and receive the same data as the network interface card. It transmits and receives a plurality of switches, and implements an extra bus in preparation for an error of communication line during data transmission and reception, and implements a stable railway signal system.

이러한 요구조건을 만족시킬 수 있는 본 발명의 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호시스템의 개략적인 구성은 도 2와 같다.The schematic configuration of the railway signal system using the switched Ethernet of the present invention that can satisfy these requirements is as shown in FIG.

도 2(a)를 참조하면, 각 스테이션에는 두 개의 포트를 가진 네트워크 인터페이스 카드(20)가 있으며, 이 두 포트의 네트워크 인터페이스 카드(20)를 통해 동일한 메시지를 이중화된 각각의 스위치(30)를 통해 메시지를 송수신한다.Referring to FIG. 2 (a), each station has a network interface card 20 having two ports, and each switch 30 is duplicated with the same message through the network interface card 20 of these two ports. Send and receive messages via

스위치드 이더넷은 네트워크 인터페이스 카드와 스위치를 합쳐진 것을 말한다.Switched Ethernet is a combination of network interface cards and switches.

예를 들어, 슬레이브 스테이션(20) 1의 1번 포트는 스위치(30) 1로, 2번 포트는 스위치(30) 2로 동일한 메시지를 송수신한다.For example, port 1 of the slave station 20 1 transmits and receives the same message to the switch 30 1 and port 2 to the switch 30 2.

그리고 두개의 스위치(30)는 동일한 메시지를 마스터(40)로 송수신한다.The two switches 30 transmit and receive the same message to the master 40.

이러한 방식으로 하나의 슬레이브 스테이션인 네트워크 인터페이스 카드(20)에서 두개의 포트를 이용해 동일한 메시지를 송수신함으로써 안정적인 이중구조를 형성할 수 있다.In this manner, a stable duplex structure can be formed by transmitting and receiving the same message using two ports in the network interface card 20 as one slave station.

또한, 네트워크 인터페이스 카드(20)는 에러가 발생된 메시지가 수신될 때에는 메시지를 비교하여 에러가 발생된 메시지는 제거하며, 정상적인 값의 메시지를 송수신 한다.In addition, when an error message is received, the network interface card 20 compares the message, removes the error message, and transmits and receives a message having a normal value.

즉, 스위치로부터 수신된 두 개의 메시지를 비교하여 에러가 발생된 메시지가 있는 경우 수신 스테이션은 정상적인 메시지를 이용하여 최종 결과값을 출력한다.In other words, when there is an error message by comparing two messages received from the switch, the receiving station outputs the final result value using the normal message.

도 2(b)는 다중포트를 4개로 확장하여 보다 향상된 결함허용 특성을 확보할 수 있는 철도신호시스템을 위한 네트워크 시스템의 예를 나타낸 것이다. Figure 2 (b) shows an example of a network system for the railway signal system that can be extended to four multi-port to secure more improved fault tolerance characteristics.

또한, 중복 버스 구조는 통신 버스의 고장이 발생되어도 정상적인 버스를 통하여서는 데이터를 송수신할 수 있으므로 안정적으로 시스템의 동작을 유지시킨다.In addition, the redundant bus structure maintains the operation of the system stably because data can be transmitted / received through the normal bus even if a communication bus failure occurs.

여기서, 각각의 슬레이브 스테이션(20)은 2포트 또는 4포트(Quadruple Port)의 네트워크 인터페이스 카드(20)를 통한 2 또는 4개의 중복버스를 통해 동일한 메시지를 두 개의 스위치(30)로 송수신한다. Here, each slave station 20 transmits and receives the same message to two switches 30 through two or four redundant buses via two or four port network interface cards 20.

도 2(b)에서 슬레이브 스테이션(20) 1의 1번 포트와 2번 포트가 중복된 버스를 통해 각각의 스위치(30)와 데이터를 송수신하므로 1번이나 2번 버스 라인 중 하나에 고장이 발생하여도 메시지는 정상적으로 송수신될 수 있다.In FIG. 2 (b), since the first and second ports of the slave station 20 1 transmit and receive data to and from each switch 30 through the overlapped bus, one of the bus lines 1 and 2 occurs. Even if the message can be transmitted and received normally.

도 2(b)의 경우 포트 1번과 포트 3번의 버스 라인이 하나의 스위치(30)와 송수신하므로 동일한 메시지를 두개씩 하나의 스위치(20)로 송수신할 수 있으므로 2개 포트의 네트워크 인터페이스 카드보다 높은 결함허용 특성을 가질 수 있다.In the case of FIG. 2 (b), since the bus lines of the port 1 and the port 3 transmit and receive with one switch 30, the same message can be transmitted and received by the switch 20, so that the same message can be transmitted and received by the switch 20, which is higher than the network interface card of two ports. It can have fault-tolerant characteristics.

본 발명에서 두 개의 스위치(30)를 적용하는 것은 마스터 스테이션(40)과 슬레이브 스테이션(20) 사이의 통신을 중계시에 하나의 스위치(30)에서 결함이 발생되어도 안전하게 데이터를 처리하기 위함이다.The application of the two switches 30 in the present invention is to safely process data even if a defect occurs in one switch 30 when relaying the communication between the master station 40 and the slave station 20.

즉, 슬레이브 스테이션(20) 1의 1번 포트와 2번 포트는 스위치(30)의 1, 2를 통해 다른 슬레이브 스테이션과 데이터를 송수신한다. 따라서 스위치(30) 1이나 2 중에서 하나에 고장이 발생하여도 스테이션에서 송신한 메시지는 정상적으로 수신될 수 있다. That is, ports 1 and 2 of the slave station 20 1 transmit and receive data with other slave stations through 1 and 2 of the switch 30. Therefore, even if a failure occurs in either switch 1 or 2, the message transmitted from the station can be normally received.

결론적으로, 본 발명에서 제안한 다중포트 네트워크 인터페이스 카드, 중복 버스와 복수개의 스위치(30), 다중포트 네트워크 인터페이스 카드에서 결함검지 및 출력 데이터 결정 알고리즘을 통한 네트워크 구조를 통해 각각의 요소에서 발생하는 고장에 대하여도 안전하게 철도신호제어설비용 네트워크 시스템을 유지시킬 수 있으며 간단하게 복구시킬 수 있는 고신뢰성의 네트워크 구조를 확보할 수 있다. In conclusion, in the multi-port network interface card, the redundant bus and the plurality of switches 30, and the multi-port network interface card proposed in the present invention, fault detection and failure of each element are generated through the network structure through the defect detection and output data determination algorithm. In addition, it is possible to safely maintain the network system for railway signal control facilities and secure a highly reliable network structure that can be easily restored.

도 3은 본 발명의 다중포트 네트워크 인터페이스 카드 구성의 예를 도시한 것이다.Figure 3 shows an example of the configuration of a multi-port network interface card of the present invention.

본 발명의 언급한 철도신호시스템의 네트워크화는 종래의 점대점 통신 방법의 복잡한 배선 체계를 간략히 할 수 있으며, 유지보수 문제를 해결해 주고 확장의 용이함을 장점으로 갖게 해준다.Networking of the mentioned railway signal system of the present invention can simplify the complicated wiring scheme of the conventional point-to-point communication method, solve the maintenance problem and make it easy to expand.

따라서 기존 이더넷의 단점을 보완한 스위치드 이더넷을 이용하여 철도신호시스템의 네트워크를 구축한다면, 점대점 통신보다 높은 시스템 성능 향상을 이룰 수 있을 것이다. Therefore, if the network of the railroad signal system is constructed using the switched Ethernet, which is made up of the shortcomings of the existing Ethernet, it is possible to achieve higher system performance than point-to-point communication.

도 3은 이더넷 제어용 CPU(22)로 많이 사용되는 ATmega123L을 이용하여 2개의 포트를 설치하여 스위치(24)와 연결하고, 기설치된 철도신호 설비들과는 가장 널리 사용되고 있는 2개의 RS232 포트(26)를 적용한 NIC의 도면이다.3 is connected to the switch 24 by installing two ports using ATmega123L, which is used as the CPU 22 for Ethernet control, and the two RS232 ports 26 which are most widely used with the pre-installed railway signal equipments. It is a figure of NIC.

현재 철도신호설비들 대부분은 RS232 포트(26)는 가지고 있지만 이더넷 포트는 설치되지 않았다.Most rail signaling systems now have an RS232 port 26 but no Ethernet port.

본 발명은 도 3과 같은 대부분의 철도신호 설비에서 갖추고 있는 RS232 포트(26)를 설치하여 기존의 철도 신호설비들과도 시스템의 변경 없이 바로 적용이 가능하다.The present invention can be applied immediately without changing the system with existing railway signaling equipment by installing the RS232 port 26 provided in most railway signaling equipment as shown in FIG.

또한, 도 3의 다중포트 네트워크 인터페이스 카드는 스위치(24)와 연결되는 4개 또는 그 이상의 포트를 가지고, 다수개의 RS232 포트(26)를 구비하여 철도신호 설비들과 결합시키는 것도 가능하다.In addition, the multi-port network interface card of FIG. 3 may have four or more ports connected to the switch 24, and may be provided with a plurality of RS232 ports 26 to be combined with railway signal equipment.

CPU(22)는 RS232 포트를 통하여 철도신호 설비들로부터 전송되는 시리얼 데이터를 이더넷 프레임으로 변경하여 이더넷 다중포트로 출력하고, 이더넷 다중포트를 통하여 수신된 이더넷 프레임은 시리얼 데이터로 변경하여 RS 232 포트를 통해 철도신호제어설비로 전송하고, 네트워크 인터페이스 카드의 전반적인 동작을 제어한다.The CPU 22 converts the serial data transmitted from the railway signaling equipment through the RS232 port into an Ethernet frame and outputs it to the Ethernet multiport, and converts the Ethernet frame received through the Ethernet multiport into serial data to change the RS232 port. It transmits to railway signal control facility and controls overall operation of network interface card.

언급한 바와 같이 본 발명의 도 1에서 도 3을 참조하여 철도신호 시스템의 데이터 처리 동작을 설명한다.As mentioned, the data processing operation of the railway signal system will be described with reference to FIGS. 1 to 3 of the present invention.

먼저, 마스터 스테이션(40)에서 데이터를 전송한다. 마스터 스테이션(40)에서 전송하는 동일한 데이터는 이중으로 설치된 서로 다른 스위치(30)에서 각각 수신하고 해당 데이터를 다수개의 철도신호 제어설비와 결합된 네트워크 인터페이스 카드(20)로 제공한다. First, the master station 40 transmits data. The same data transmitted from the master station 40 is received in each of the different switches 30 installed in duplicate and provide the corresponding data to the network interface card 20 combined with a plurality of railway signal control equipment.

다수개의 네트워크 인터페이스 카드(20)에서는 연결된 철도신호 제어설비로부터 결과값인 전송 데이터를 이중으로 연결된 서로 다른 스위치(30)로 각각 전송한다. 중복된 두개의 스위치(30)에서 각각의 수신 데이터를 철도신호 시스템의 마스터 스테이션(40)으로 제공하는 과정으로 이루어진다. The plurality of network interface cards 20 respectively transmit the resultant transmission data from the connected railway signal control facilities to different switches 30 connected in duplicate. The redundant two switches 30 are provided with the respective received data to the master station 40 of the railway signal system.

또한, 네트워크 인터페이스 카드(20)는 다중포트를 통해 수신되는 데이터를 비교하여 고장데이터는 제거하고 정상데이터만을 출력한다.In addition, the network interface card 20 compares the data received through the multiple ports to remove the fault data and output only normal data.

도 4는 본 발명에서 제안한 다중포트 네트워크 인터페이스 카드와 스위치 및 이중 통신버스를 사용하여 실제 철도신호설비들을 인터페이스 할 경우의 연결도의 예이다.4 is an example of a connection diagram when real rail signaling equipment is interfaced using a multi-port network interface card and a switch and a dual communication bus proposed in the present invention.

도 4에는 두개의 스위치(20)와 다수개의 2포트 네트워크 인터페이스 카드(30)와 철도신호 설비(50)가 연결된 것으로, 2포트 네트워크 인터페이스 카드(30)에 연결된 철도신호설비(50)로는 LDTS(Local Data Transmission System)과 유지장비(Maintenance Equipments), EIS(Electronic Interlocking System) 장비를 연결시킨 예를 나타내고 있다.In FIG. 4, two switches 20, a plurality of two-port network interface cards 30, and a railway signal facility 50 are connected, and the LDTS (railway signal facility 50 connected to the two-port network interface card 30) is connected to the switch. The following shows an example of connecting Local Data Transmission System), Maintenance Equipments, and Electronic Interlocking System (EIS) equipment.

하나의 네트워크 인터페이스 카드(30)는 두개의 스위치(20)로부터 동일한 데이터를 송수신하고, 연결된 철도신호 설비(50)로 데이터를 제공하고 수신하므로 안정적으로 네트워크를 구축한다.One network interface card 30 transmits and receives the same data from the two switches 20, and provides and receives data to the connected railway signal facility 50 to build a stable network.

또한 도 4에는 2포트의 네트워크 인터페이스 카드(30)를 활용한 철도신호제어 시스템을 나타내고 있으나, 4포트의 네트워크 인터페이스 카드를 활용하여 철도신호 제어 시스템을 구축하는 경우에는 더욱 안정되고 신뢰성 높은 네트워크를 구축할 수 있다.In addition, Figure 4 shows a railway signal control system using a network port card of two ports 30, but when building a railway signal control system using a network interface card of four ports to build a more stable and reliable network can do.

본 발명의 철도신호 제어설비용 네트워크 시스템은 이중의 스위치(20)와 다중 포트를 가지는 네트워크 인터페이스 카드(30), 중복된 다중 전송 버스를 이용하여 스위치나 네트워크 인터페이스 카드 입출력 포트 혹은 전송버스에서 고장이 발생할 경우도 철도신호설비에서 안정적으로 동작 처리가 가능하므로 신뢰성이 높은 철도신호용 결함허용 특성을 갖는 네트워크 시스템을 구축한다.The network system for railway signal control equipment of the present invention uses a dual switch 20 and a network interface card 30 having multiple ports, and a failure in a switch or a network interface card input / output port or a transmission bus using a redundant multiple transmission bus. In case of occurrence, it is possible to process the operation stably in the railroad signal equipment, thus constructing a network system with highly reliable fault tolerance for railroad signals.

본 발명은 설치가 용이하고 호환성이 뛰어날 뿐만 아니라, 실시간 데이터 처리가 가능하고 배선체계를 간소화하고 안정적인 철도신호 제어설비용 네트워크를 구축할 수 있는 효과가 있다.The present invention is not only easy to install and excellent in compatibility, but also has the effect of enabling real-time data processing, simplifying the wiring system and constructing a stable railway signal control network.

또한, 본 발명은 스위치드 이더넷을 이용하여 철도신호시스템의 네트워크 구축을 하는 경우 데이터를 중복되게 송수신하고, 중복 버스 구조, 중복의 스위치를 적용하여 하나의 장치나 데이터에서 이상이 발생되어도 정상적으로 동작을 처리할 수 있어서 결함허용을 가능하게 하여 안정성을 확보하고 신뢰성을 향상시키는 철도신호 시스템을 제공한다.In addition, the present invention when the network of the railroad signal system using the switched Ethernet network to transmit and receive data redundantly, by applying a redundant bus structure, redundant switches to process the operation normally even if an error occurs in one device or data It is possible to provide a rail signaling system that enables the fault tolerance to secure stability and improve reliability.

지금까지 본 발명의 실시 예의 구성 및 동작에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형을 가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 특허청구 범위뿐만 아니라 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안된다.So far, the configuration and operation of the embodiment of the present invention have been described. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments as well as the claims.

Claims (6)

다수개의 철도신호제어설비와 연결되고 다수개의 입출력 포트를 통하여 동일한 데이터를 중복되게 송수신하고 상기 데이터에서 정상 데이터만을 송수신하는 다중 입출력 포트를 가진 네트워크 인터페이스 카드와; A network interface card connected to a plurality of railway signal control facilities and having multiple input / output ports for transmitting and receiving identical data repeatedly through a plurality of input / output ports and transmitting and receiving only normal data in the data; 상기 다수개의 철도신호제어설비가 연결된 네트워크 인터페이스 카드에 연결되어 버퍼를 이용하여 데이터를 스위칭하고 상기 데이터를 연결된 다수개의 상기 네트워크 인터페이스 카드로 제공하는 중복의 스위치와;A redundant switch connected to a network interface card to which the plurality of railway signal control facilities are connected to switch data using a buffer and to provide the data to the plurality of connected network interface cards; 상기 네트워크 인터페이스 카드, 상기 스위치 사이에 데이터 송수신을 위한 여분의 버스를 포함함을 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템.And a redundant bus for transmitting and receiving data between the network interface card and the switch. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 네트워크 인터페이스 카드는 상기 스위치와 연결되는 2개 또는 4개의 입출력 포트와;The network interface card may include two or four input / output ports connected to the switch; 상기 다수개의 철도신호제어설비에 연결하기 위한 다수의 RS232포트와;A plurality of RS232 ports for connecting to said plurality of railway signal control facilities; 상기 입출력 포트와 상기 RS232포트로부터 송수신되는 데이터를 변환 처리하고 제어하는 CPU를 포함함을 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템.And a CPU for converting, processing, and controlling data transmitted and received from the input / output port and the RS232 port. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다중포트를 가진 네트워크 인터페이스 카드는 상기 중복의 스위치를 통하여 다수의 철도신호제어설비를 결합시키는 것을 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템.The network interface card having the multiple ports is a network system for railroad signal control equipment using switched Ethernet, characterized in that for coupling a plurality of railroad signal control equipment through the redundant switch. 철도신호제어 설비용 네트워크 시스템에 있어서, In the network system for railway signal control equipment, 다중 입출력 포트 네트워크 인터페이스 카드에서 데이터를 송수신하고 수신 데이터를 판별하여 고장데이터를 제거하고 정상 데이터만을 출력하는 1 과정과; Transmitting and receiving data from a multiple input / output port network interface card, determining received data, removing fault data, and outputting only normal data; 네트워크 인터페이스 카드를 가진 임의의 철도신호제어설비에서 전송되는 데이터를 서로 다른 중복된 스위치에서 각각 수신하고 상기 데이터를 다른 철도신호제어설비에 결합된 네트워크 인터페이스 카드로 제공하여 철도신호제어설비에 전송되는 2 과정을 포함함을 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템의 신호 처리 방법Receive data transmitted from any railway signal control facility with network interface card in different overlapping switches, and provide the data to network signal card connected to other railway signal control facility. Signal processing method of network system for railway signal control equipment using switched Ethernet, characterized in that the process includes 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 다중 입출력 포트 네트워크 인터페이스 카드는, 상기 철도신호제어설비 와 결합될 수 있도록 RS232 포트를 가지며, RS232 포트를 통한 철도신호제어설비로부터의 시리얼 전송데이터를 이더넷 프레임으로 변경하여 이더넷 다중포트로 출력하고, 다중 이더넷 포트로 입력된 이더넷 프레임을 시리얼 데이터로 변경하여 RS 232 포트를 통해 철도신호제어설비로 전송하는 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템의 신호 처리 방법.The multi-input / output port network interface card has an RS232 port to be combined with the railway signal control facility, and converts serial transmission data from the railway signal control facility through the RS232 port into an Ethernet frame and outputs it to an Ethernet multiport port. Signal processing method of a network system for railway signal control equipment using switched Ethernet, characterized by converting the Ethernet frame inputted through multiple Ethernet ports into serial data and transmitting it to the railway signal control equipment through the RS 232 port. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 철도신호제어 설비용 네트워크 시스템은 여분의 통신버스를 설치하여 데이터를 처리함을 특징으로 하는 스위치드 이더넷을 이용한 철도신호제어설비용 네트워크 시스템의 신호 처리 방법.The signal processing method of the network signal control equipment network system using a switched Ethernet, characterized in that the network system for the railway signal control equipment to install a redundant communication bus to process data.
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