KR100921818B1 - High speed roaming and duplexing system in subway radio image transmission unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에 관한 것으로, 무선 영상 전송 장치에 양방향 데이터가 손실되지 않고 제공될 수 있는 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a high speed roaming and duplication system in a subway wireless image transmission apparatus, and a high speed roaming and duplication system in a subway wireless image transmission apparatus that can be provided without loss of bidirectional data to the wireless image transmission apparatus.
지하철 무선영상 전송장치란 지하철 전동차를 운행하는 기관사가 운전실의 모니터를 통해 역사 수백m 전방에서 승강장 상황을 파악, 투신자살이나 승객 부주의로 인한 추락 및 스크린도어에 끼는 현상 등 각종 승강장 안전사고에 능동적으로 대처할 수 있도록 한 시스템이다. The subway wireless video transmission device is used by an engineer operating a subway train to monitor the platform in front of the driver's cab for hundreds of meters of history, proactively responding to various platform safety accidents such as falling from a suicide or inadvertent passengers and falling onto the screen door. It is a system to cope with.
역사 상황실에서 승강장의 상황확인을 위한 2~6개의 CCTV 영상을 하나의 화면에 분할 표시하여 전송하고, 지하철 내 객실 상황 및 운행상태 등을 상황실로 전송하여 실시간 감시 및 제어하며 아울러 역사와 전동차간 양방향 통신을 통해 지하철의 안전운행 여부를 실시간 확인하면서 재난 발생시 긴급 상황을 상호 전달할 수 있고, 미아찾기, 유실물 찾아주기, 도착지 안내 방송 등의 부가서비스 제공도 가능하다. In the history situation room, two to six CCTV images are displayed on one screen for the situation check of the platform, and the real-time monitoring and control is performed by transmitting the room status and operation status in the subway to the situation room. Through communication, you can check the safe operation of the subway in real time, and can communicate with each other in case of disaster, and provide additional services such as finding lost children, finding lost items, and broadcasting announcements of destinations.
그리고 전동차 및 열차 객실내에서 방송 및 인터넷, 광고 서비스가 가능하도록 대용량 데이터 Rate 확보가 가능하도록 확장 설계되었다. 즉 주파수 대역폭 확장 시 다양한 서비스를 가능토록 설계할 수 있다. In addition, it is designed to secure a large data rate to enable broadcasting, internet, and advertising services in train and train cabins. In other words, it can be designed to enable various services when the frequency bandwidth is extended.
이러한, 종래 지하철 무선영상 전송장치는 고속으로 이동 중인 교통수단(버스, 지하철, 고속철 등)에서 CCTV 등 대용량 데이터를 무선으로 서비스 할 때, 지상 장치에서 다음 지상 장치로 로밍을 요청할 경우 지연이 발생하여 통신이 두절되는 상황이 발생할 수도 있다. In the conventional subway wireless video transmission device, when a large amount of data such as CCTV is wirelessly serviced by a means of transportation (bus, subway, high speed train, etc.) traveling at high speed, a delay occurs when a ground device requests roaming to the next ground device. There may be situations where communication is lost.
이는, 광단자함(FDF)을 통한 광케이블과 연결된 AP(Access Point, 이하 AP)와 point-to-point 통신 방식으로 연결하거나 안정성을 높이기 위해 LCX 케이블이 사용되고 있으나, 무절단 로밍 제공과 케이블의 연결점에서 절단되었을 때는 확인이 불가능하며, 통신두절 현상이 발생할 수도 있다. This is because the LCX cable is used to connect to the AP (Access Point, or AP) connected to the optical cable through the optical terminal box (FDF) in a point-to-point communication method or to increase the stability, but at the connection point of the cable without providing roaming When it is disconnected, it is impossible to check, and communication failure may occur.
또한, 고속으로 이동 중인 교통수단이 운행 중 18Ghz로 무선전송장치로 플랫폼 영상 및 기타 콘텐츠 정보를 전송할 때 18Ghz 대역 장비의 결함으로 인한 통신두절이 생길 수 있다. In addition, when a vehicle moving at high speed transmits platform image and other content information to a wireless transmission device at 18Ghz during operation, communication loss may occur due to a defect of 18Ghz band equipment.
기존방식은 AP를 사용하므로 채널 변경 시 시간차에 위한 두절 현상이 발생하므로 링크가 차단될 수도 있다. Since the conventional method uses the AP, the link may be interrupted because a breakage phenomenon occurs for the time difference when the channel is changed.
현재 시중에 나와 있는 제품들은 RSSI를 기본 파라미터로 로밍하기 때문에 근접한 채널을 동시에 사용할 때는 채널 간 간섭이 생기며, 열차가 이동할 때 서비스 중인 지상 장치에서 다음 지상 장치의 채널로 변경할 때 시간지연이 발생하여 패킷이 누락될 수 있는 문제점을 가지고 있었다. Products currently on the market use RSSI as a default parameter to roam, resulting in inter-channel interference when using adjacent channels simultaneously, and delays when switching from the ground device in service to the channel of the next ground device when the train moves. I had a problem that could be missing.
일반적으로 지하철(철도)에는 무선영상 전송장치용 주파수가 분배되어 있으며, 무선 영상 전송 장치에서 대용량 전송이 가능한 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex : TDD) 방식의 송수신 장치 및 로밍 시에 ISM밴드의 2.4Ghz, 5Ghz 및 18Ghz 대역을 사용할 수 있다. In general, the subway (railroad) has a frequency for the wireless video transmission device, a time division duplex (TDD) transmission and reception device capable of large-capacity transmission in the wireless video transmission device and 2.4Ghz of the ISM band when roaming, 5Ghz and 18Ghz bands are available.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 무절단 고속 로밍을 지원하기 위한 MAC 어드레스 변환기법을 사용하고, 고속 로밍 시 기본 방식의 RSSI를 기본 바탕으로 한 Mesh ad hoc을 통한 동일 채널로 로밍 함으로써 차상에서 다음 지상 장치의 채널로 변경할 때 생기는 시간차가 전혀 없으며, 동일 채널을 사용함으로써 인접 지상 장치와 중첩 구간에서 채널간 간섭을 받지 않고 고속으로 무절단 로밍을 할 수 있는 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to use a MAC address translator method for supporting uninterrupted high-speed roaming, mesh based on RSSI of the basic method when high-speed roaming By roaming to the same channel through ad hoc, there is no time difference when changing from on-board to the channel of the next terrestrial device, and by using the same channel, it is possible to perform roaming at high speed without interference between channels in the overlapping section with adjacent ground equipment. To provide a high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission apparatus.
본 발명은 지상 장치(MP)들을 연결할 때 광케이블 및 광단함에 이상이 발생하면 5GHz로 즉시 절체 되며, Mesh Ad hoc에 따라 인접한 지상 장치로 연결 되게 되어 백홀 이중화 효과를 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 18GHz대역으로 데이터 및 영상 전송시 통신 두절 현상이 생기는 경우 MP(지상 및 차상장치)가 5GHz대역으로 즉시 절체되어 통신두절을 방지할 수 있는 이중화 효과와 함께 안정성을 확보할 수 있는 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템을 제공하는 데 있다. In the present invention, when an abnormality occurs in the optical cable and the optical box when connecting the terrestrial devices (MP), it is immediately switched to 5 GHz, and is connected to the adjacent terrestrial device according to the mesh ad hoc to maximize the backhaul redundancy effect, as well as the 18 GHz band. If there is a communication interruption during data and video transmission, the MP (ground and onboard equipment) is immediately switched to the 5GHz band, and the redundancy effect can be prevented and the stability is secured. To provide a roaming and redundancy system.
또한 본 발명은 두 대역의 주파수를 사용하므로 이중화된 송수신장비를 구축한 것과 같은 동일한 효과를 거둘 수 있으며, MP(지상 및 차상장치)에 TCP/IP 포트가 4포트로 구비되어 여러 장치를 추가 연동할 수 있는 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템을 제공하는 데 있다. In addition, since the present invention uses two bands of frequency, the same effect as that of constructing redundant transceiver equipment can be achieved, and the TCP / IP port is provided as four ports in the MP (ground and in-vehicle device) to further interwork multiple devices. To provide a high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission device capable of.
그리고 본 발명은 통제실에서 Mesh ad hoc 기술로 인하여 통신두절 상태의 유선 백홀 고장 지점을 쉽게 찾아 유지 보수 할 수 있는 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템을 제공하는 데 있다. And the present invention is to provide a high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission apparatus that can easily find and maintain the wireline backhaul failure point in the communication failure state due to the mesh ad hoc technology in the control room.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템의 일 측면에 따르면, 다른 지상 장치 또는 승강장의 AP와 광케이블을 통해 연결하는 제 1 유선 통신 모듈; 상기 다른 지상 장치 또는 차상 장치와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행하는 제 1 무선 통신 모듈, 상기 차상 장치와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행하는 제 2 무선 통신 모듈; 송/수신되는 데이터를 상기 제 1 유선 통신 모듈, 제 1 무선 통신 모듈 또는 제 2 무선 통신 모듈에 스위칭하는 제 1 스위치; 상기 제 1 유선 통신 모듈의 통신에 장애가 발생되면 상기 제 1 스위치를 통해 제 1 무선 통신 모듈로 절체하는 제어부를 구비한 지상 장치를 포함할 수 있다. According to an aspect of the high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the first wired communication module for connecting to the AP of the other ground apparatus or platform via an optical cable; A first wireless communication module for performing wireless communication with the other terrestrial or on-vehicle device through a first data transmission band, and a second wireless communication module for performing wireless communication with the on-vehicle device and a second data transmission band; A first switch for switching the transmitted / received data to the first wired communication module, the first wireless communication module, or the second wireless communication module; It may include a terrestrial device having a control unit for switching to the first wireless communication module through the first switch when the communication of the first wired communication module occurs.
상기 지상 장치의 제어부는, 상기 제 1 무선 통신 모듈을 통해 송/수신되는 RSSI가 기 설정된 값 이하로 낮아지면, 상기 제 2 무선 통신 모듈로 절체하여 데이터 통신을 수행한다. When the RSSI transmitted / received through the first wireless communication module is lower than a predetermined value, the controller of the terrestrial device switches to the second wireless communication module to perform data communication.
여기서, 상기 차상 장치는, 상기 지상 장치와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행하는 제 3 무선 통신 모듈; 상기 지상 장치와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행하는 제 4 무선 통신 모듈; 상기 제 3 무선 통신 모듈과 제 4 무선 통신 모듈을 스위칭하는 제 2 스위치; 및 상기 제 2 스위치를 통해 송수신되는 데이터를 사용자에게 모니터링하는 모니터링 모듈을 포함하고, 전동차의 전후방 운전실에 장착된다. Here, the on-vehicle device comprises: a third wireless communication module for performing data communication with the terrestrial device through a first data transmission band; A fourth wireless communication module for performing data communication with the terrestrial device through a second data transmission band; A second switch for switching the third wireless communication module and the fourth wireless communication module; And a monitoring module for monitoring data transmitted / received through the second switch to a user, and mounted in front and rear cabs of the electric vehicle.
그리고 상기 차상 장치는, 전동차의 전후방 운전실에서 각각 독립적으로 운용하며, 독립된 IP 주소가 할당되고 상기 제 3 무선 통신 모듈 또는 제 4 무선 통신 모듈을 통해 수신되는 데이터에 대한 디지털 변환을 수행하는 NVR(Network Video Recorder)을 더 포함할 수 있다. The on-vehicle devices are independently operated in front and rear cabs of an electric vehicle, and each NVR (Network) is assigned an independent IP address and performs digital conversion for data received through the third or fourth wireless communication module. Video Recorder) may be further included.
또한 상기 차상 장치는, 적어도 하나 이상의 객실에, 디스플레이 모듈; In addition, the on-vehicle device, at least one room, a display module;
객실 상황을 볼 수 있는 CCTV 카메라; 및 상기 디스플레이 모듈과 상기 CCTV 카메라와 연동되며, 상기 운전실의 제 2 스위치와 연결되는 제 3 스위치를 포함할 수 있다. CCTV cameras to view room conditions; And a third switch interlocked with the display module and the CCTV camera and connected with a second switch of the cab.
이러한, 상기 차상 장치는, 밀폐된 터널 공간에서 지상 장치와 인접 시, 무선 신호 밀도 및 수신 신호 세기가 높아져 수신단의 LNA(Low Noise Amplifier)에 상기 LNA 에 허용되어 있는 기준치 이상의 입력신호가 유입되어 발생되는 RF saturation되는 현상을 방지하는 TPC(Transmission Power Controller)를 더 포함할 수 있다. The on-vehicle device is generated when an input signal of more than a reference value allowed for the LNA is introduced into a low noise amplifier (LNA) of the receiver by increasing radio signal density and received signal strength when adjacent to the ground apparatus in a closed tunnel space. It may further include a transmission power controller (TPC) to prevent the phenomenon of RF saturation.
한편, 상기 지상 장치와 차상 장치는, IEEE 802.11S 프로토콜을 통해 핸드오프를 수행한다. Meanwhile, the ground apparatus and the onboard apparatus perform handoff through the IEEE 802.11S protocol.
또한, 상기 차상 장치는, 객실 내에 설치된 디스플레이 모듈을 통해 DMB TV, 광고, 또는 인터넷 서비스를 제공한다. In addition, the on-vehicle device provides a DMB TV, advertisement, or Internet service through a display module installed in a guest room.
그리고 상기 지상 장치와 차상 장치는, 열자 전송 및 객실 전송의 업로드와, 열차 감시 및 승강장 정보 전송의 다운로드로 주파수 및 채널을 분리하여 운영하 며, 주파수의 대역폭은 24Mbps 이다. In addition, the above ground and on-vehicle devices operate by separating the frequency and the channel by uploading the heating and the cabin transmission, downloading the train monitoring and the platform information transmission, and the bandwidth of the frequency is 24Mbps.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에 의하면, 전동차로 전송되는 승강장 내부 및 선로의 영상에 이상이 발생되더라도 신호의 세기가 좋은 주파수 대역으로 영상을 제공받을 수 있어 전동차의 운전자가 항상 승강장 내부 및 선로의 영상을 확인할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. As described above, according to the high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless image transmission apparatus according to the present invention, even if an abnormality occurs in the image of the platform and the line transmitted to the electric vehicle, the image may be provided in a frequency band having good signal strength. There is an excellent effect that the driver of the electric vehicle can always check the interior of the platform and the image of the track.
또한 본 발명은 Mesh ad hoc 방식을 이용하여 동일 주파수 채널을 변경함으로써 변경 시 생기는 시간차를 줄여 고속 로밍을 실현할 수 있는 또 다른 효과가 있다. In addition, the present invention has another effect that can realize high-speed roaming by reducing the time difference caused by the change by changing the same frequency channel using a mesh ad hoc method.
그리고 본 발명은 역사와 종합사령실 및 통신 분소를 연결하는 네트워크를 통해 승강장 영상뿐만 아니라 열차제어신호도 같이 감시 할 수 있어 각종 차상의 장비에 대한 작동 상태를 통합하여 감시 및 관리할 수 있을 뿐 아니라 지상 장치 및 차상장치를 양방향으로 관리할 수 있어 감시 체계의 안전성 및 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 또 다른 뛰어난 효과가 있다. In addition, the present invention can monitor not only the platform image but also the train control signal through the network connecting the history, the general command room and the communication branch, so that the operation status of various onboard equipments can be integrated and monitored and managed. The ability to manage devices and onboard devices in both directions has another outstanding effect that can significantly improve the safety and reliability of the surveillance system.
이하, 본 발명에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에 대한 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴 보기로 한다. 이 때, 아래에서 설명하는 시스템 구성은 본 발명의 설명을 위해서 인용한 시스템으로써 아래 시스템으로 본 발명을 한정하지 않음을 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해해야할 것이다. Hereinafter, a preferred embodiment of a high speed roaming and redundancy system in a subway wireless image transmission apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it will be understood by those of ordinary skill in the art that the system configuration described below is a system cited for the purpose of the present invention and does not limit the present invention to the following system.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템의 구성을 나타낸 도면이며, 본 발명에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템은 IT 관리 센터(100), 적어도 하나 이상의 지상 장치(200), 및 차상 장치(300)를 포함한다. 1 is a view showing the configuration of a high speed roaming and redundancy system in a subway wireless video transmission apparatus according to an embodiment of the present invention, the high speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission apparatus according to the present invention IT management center (100) , At least one
여기서, IT 관리 센터(100)는 열차를 운행하는데 있어서 필요한 데이터를 백업할 수 있는 곳으로써 도면부호를 갖지 않는 운영서버, EMS서버, 저장서버, 스트리밍서버, 무선 모니터링 서버, 종합제어장치, 및 스토리지 등으로 구성되어 있으며, 기존 백본과 신규 백본을 더 포함할 수 있다. Here, the
한편 승강장에는 플랫폼 상태를 촬영하기 위한 CCTV 카메라가 2-6개 설치돼 상선과 하선으로 나누어 역사내의 상황을 감시할 수 있으며, 기타 제어 장치를 연동할 수 있다. On the other hand, 2-6 CCTV cameras are installed in the platform to capture the status of the platform.
역사 통신기계실에는 승강장의 영상정보를 저장할 수 있고, 압축하기 위한 VDA와 Encoder가 구비되어 있으며, Access Gateway를 통하여 영상정보 및 데이터는 저장되고, 광케이블을 통하여 각각의 지상 장치(200)와 연결하기 위한 광단자함(FDF)으로 구성되어 있다. The history communication machine room can store the video information of the platform, and is equipped with a VDA and an encoder for compressing. The video information and data are stored through the Access Gateway and connected to each
지상 장치(200)는 무선망, 유선-무선망, 유선망을 통해 각각의 이중화를 구성하여 구성 요소의 장애 발생시에도 안정적인 데이터 전송이 가능하도록 하며, 무 선망 이중화는 Dual-Radio 적용방식으로 18Ghz 대역과 5Ghz 대역을 동시에 지원하여 18Ghz장애 시 5Ghz 대역으로 절체하는 것으로, 상기 지상 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 유선 통신 모듈(210), 제 1 무선 통신 모듈(220), 제 2 무선 통신 모듈(230), 제 1 스위치(240), 및 제어부(250)를 포함한다. The
상기 지상 장치(200)의 제 1 유선 통신 모듈(210)은 다른 지상 장치(200) 또는 승강장의 AP(20)와 광케이블을 통해 연결되어 데이터를 송/수신할 수 있다. The first
그리고 지상 장치(200)의 제 1 무선 통신 모듈(220)은 상기 다른 지상 장치(200) 또는 차상 장치(300)와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행한다. In addition, the first
또한, 지상 장치(200)의 제 2 무선 통신 모듈(230)은 상기 차상 장치(300)와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행한다. In addition, the second
그리고 지상 장치(200)의 제 1 스위치(240)는 송/수신되는 데이터를 제 1 유선 통신 모듈(210), 제 1 무선 통신 모듈(220) 또는 제 2 무선 통신 모듈(230)에 스위칭한다. 여기서, 제 1 스위치(240)는 L2 스위치이며, AC/DC 컨버터를 통해 전원을 공급받으며, 낙뢰 및 지락을 보호하기 위한 단상 220V에 80KA를 보호할 수 있는 서지 보호기를 더 포함할 수 있다. The
또한, 지상 장치(200)의 제어부(250)는 제 1 유선 통신 모듈(210)의 통신에 장애가 발생되면 제 1 스위치(240)를 통해 제 1 무선 통신 모듈(220)로 절체하며, 제 1 무선 통신 모듈(220)을 통해 송/수신되는 RSSI가 기 설정된 값 이하로 낮아지면, 제 2 무선 통신 모듈(230)로 절체하여 데이터 통신을 수행한다. In addition, the
그리고 차상 장치(300)는 지상 장치(200)와 제 1 데이터 전송 대역과 제 2 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행하며, 각 객차 감시와 열차 운행 정보를 수신할 수 있는 열차제어 시스템에 연동되고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 차상 장치(300)는 제 3 무선 통신 모듈(310), 제 4 무선 통신 모듈(320), 제 2 스위치(330), NVR(340), 및 모니터링 모듈(350)을 포함하며, 객차에는 제 3 스위치를 통해 상기 제 2 스위치(330)와 연결된다. In addition, the on-
차상 장치(300)의 제 3 무선 통신 모듈(310)은 지상 장치(200)와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행한다. The third
또한, 차상 장치(300)의 제 4 무선 통신 모듈(320)은 지상 장치(200)와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행한다. In addition, the fourth
그리고 차상 장치(300)의 제 2 스위치(330)는 제 3 무선 통신 모듈(310)과 제 4 무선 통신 모듈(320)을 스위칭하며 데이터를 모니터링 모듈(350)과 송/수신한다. 여기서, 제 2 스위치(230)는 L3 스위치로써 Layer3 기능 지원 및 Copper Gigabit 4 port, SFP 2 Port, VLAN, QoS, Rmon등 L2 관리가 가능하다. The
또한 차상 장치(300)의 모니터링 모듈(350)은 지상 장치(200) 또는 각 객차로ㅜ터 제 2 스위치(330)를 통해 수신되는 데이터를 사용자 또는 운전자에게 모니터링한다. In addition, the
한편, 차상 장치(300)의 NVR(340)는 전동차의 전후방 운전실에서 각각 독립적으로 운용하며, 독립된 IP 주소가 할당되고 상기 제 3 무선 통신 모듈(310) 또는 제 4 무선 통신 모듈(320)을 통해 수신되는 데이터에 대한 디지털 변환을 수행한다. 여기서, NVR(340)는 32 채널 IP 입력 1, 4, 8, 32 화문 분할이 가능하며, 터치스크린으로 되어있으며 저장 및 디스플레이가 기능하다. Meanwhile, the
여기서, 차상 장치(300)의 각 객실은 디스플레이 모듈을 포함하며, 객실내에 설치된 디스플레이 모듈을 통해 DMB TV, 광고, 또는 인터넷 서비스를 제공할 수 있다. Here, each cabin of the on-
그리고 차상 장치(300)의 각 객실내 CCTV 카메라는 객실 상황 정보를 제공한다. In addition, the CCTV cameras in each room of the on-
차상 장치(300)의 각 객실의 제 3 스위치는 디스플레이 모듈과 상기 CCTV 카메라와 연동되며, 운전실의 제 2 스위치(330)와 연결되며, Copper Gigabit 4 Port, SFP 2 Port, VLAN, QoS, Rmon등 L2 관리로 구성된다. The third switch of each room of the on-
한편, 차상 장치(300)의 TPC는 밀폐된 터널 공간에서 지상 장치(200)와 인접 시, 무선 신호 밀도 및 수신 신호 세기가 높아져 수신단의 LNA에 상기 LNA 에 허용되어 있는 기준치 이상의 입력신호가 유입되어 발생되는 RF saturation되는 현상을 방지한다. Meanwhile, when the TPC of the on-
여기서, 지상 장치(200)와 차상 장치(300)는, IEEE 802.11S 프로토콜을 통해 핸드오프를 수행한다. Here, the
도 5에 도시된 바와 같이, 지상 장치(200)와 차상 장치(300)는 상선과 하선의 주파수 대역과 채널을 분리하여 운용하며, 열자 전송 및 객실 전송의 업로드와, 열차 감시 및 승강장 정보 전송의 다운로드로 주파수 및 채널을 분리하여 운영하여 동시에 상선과 하선 및 업로드와 다운로드를 제공할 수 있다. 즉, 대용량 전송이 가능한 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex : TDD) 방식과 로밍 시에 ISM밴드의 2.4GHz, 5GHz 및 18GHz 대역을 사용한다. As shown in FIG. 5, the
이때, 주파수와 채널 분리는 무선 영상 전송 장치용 주파수 분배 고시에 따라 18.86 ~ 18.92 GHz 대역의 6개의 채널과 19.20 ~ 19.26 GHz의 6개의 채널을 각각 상선과 하선에 할당 분리하여 혼선 및 간섭을 방지하고, 주파수의 대역폭은 24Mbps 이다. At this time, the frequency and channel separation is divided into six channels in the 18.86 ~ 18.92 GHz band and six channels in the 19.20 ~ 19.26 GHz band according to the frequency distribution notice for the wireless video transmission device to prevent crosstalk and interference, respectively The bandwidth of the frequency is 24Mbps.
여기서, 지상 장치(200)와 차상 장치(300)는 통신 규격 IEEE802.11S 메쉬 프로토콜(Mesh protocol)을 사용하며, 통신 변조 방식은 OFDM을 사용하여 BPSK, QPSK, 16QAM으로 데이터 전송이 가능하며 20MHz 대역폭을 사용할 때는 64QAM까지 지원 가능하다. Ethernet는 10/100Mbps로 전송가능하며, 4port로 구비되어 있어 필요에 따라 VoIP및 기타 연동장치를 추가 할 수 있다. Here, the
상기한 각 구성들에 대한 일반적인 기능 및 각각의 상세한 동작에 대하여는 그 설명을 생략하고, 본 발명에 상응하는 동작 위주로 그 동작들을 설명하기로 한다. General functions and detailed operations of the above-described elements will be omitted, and the operations will be described based on operations corresponding to the present invention.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 지하철에서 터널 속을 시속 80Km/h로 이동하는 열차에 설치된 차상 장치(200)와 터널 내에 설치된 지상 장치(200)간 끊김 없는 영상 전송을 구현하기 위해 터널 무선 환경을 고려하여 최적의 설치위치를 선정하 고, 데이터 대역폭을 보장할 수 있는 커버리지를 계산하여 설치 간격을 도출한다. First, as shown in FIG. 6, a tunnel wireless environment is implemented to implement a seamless video transmission between a
또한 Seamless 핸드오프를 구현할 수 있는 통신프로토콜인 IEEE802.11s를 적용하여 신속한 동적 자동 연결/재연결 지원 및 Self-Forming과 Self-Healing 프로토콜 네트워크 부하조절 및 데이터 전송 정체 제어 프로토콜로 구성되며, Seamless핸드오프 서비스 지원에 의한 무선송수신기 간의 Zero packet Loss를 제공하며, 실시간 동영상/고품질 보이스(VoIP)에 대한 이동성을 지원한다. In addition, by applying IEEE802.11s, a communication protocol that can implement seamless handoff, it supports fast dynamic automatic connection / reconnection and consists of self-forming and self-Healing protocol network load control and data transmission congestion control protocol. It provides zero packet loss between wireless transmitters and receivers, and supports mobility for real-time video / high quality voice (VoIP).
따라서 도 7에 도시된 바와 같이 OFDM 변조방식으로 16QAM 이상의 변조가 가능하도록 네트워크를 설계를 하며, 정격출력 100mW로 8Mbps이상 데이터 전송률을 보장할 수 있는 통신반경은 약 500m이고, 역사간 간격은 평균 1Km이므로, 역사당 단방향(상선 또는 하선)으로 평균 2대의 지상 장치(200)가 필요하며, 곡선구간 및 터널 속 장애물 등 전파환경에 따라 추가 지상 장치(200)를 소요한다. Therefore, the network is designed to allow 16QAM or more modulation by OFDM modulation as shown in FIG. 7, and the communication radius that can guarantee a data rate of 8Mbps or more with a rated output of 100mW is about 500m, and the interval between stations is 1Km on average. Therefore, an average of two
또한, 확장성을 위해 10MHz 대역폭으로 8~12Mbps Throughput을 제공하고 20MHz 대역폭 사용 시 20~24Mbps Throughput을 제공한다. 무선송수신기(노드)추가 시 자동 메쉬네트워크가 설정된다. It also provides 8 ~ 12Mbps throughput with 10MHz bandwidth for scalability and 20 ~ 24Mbps throughput when using 20MHz bandwidth. Automatic mesh network is set up when wireless transmitter (node) is added.
이러한 네트워크의 구성을 위해 도 8에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 지상 장치(200)는 무선망, 유선-무선망, 유선망을 통해 각각의 이중화를 구성하여 구성 요소의 장애 발생시에도 안정적인 데이터 전송이 가능하도록 하며, 무선망 이중화는 Dual-Radio 적용방식으로 18Ghz 대역과 5Ghz 대역을 동시에 지원하여 18Ghz장애 시 5Ghz 대역으로 절체하게 된다. 즉, 정보통신부 고시(2007.9.20) "지하철 무선영상전송용 주파수 분배방안"의 18GHz 사용조건과 "지하철 안전 및 공 공목적"에 상업광고 전송으로 인한 문제 발생 시 시스템 교체없이 5GHz로 운영함으로써 사고를 예방하고 이중화 시스템으로 구현 가능한 장점을 가질 수 있다. As illustrated in FIG. 8, at least one or more
따라서 지상 장치(200)의 제 1 유선 통신 모듈(210)은 다른 지상 장치(200) 또는 승강장의 AP(20)와 광케이블을 통해 연결된다. Therefore, the first
또한 지상 장치(200)의 제 1 무선 통신 모듈(220)은 다른 지상 장치(200) 또는 차상 장치(300)와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행할 수 있다. Also, the first
그리고 지상 장치(200)의 제 2 무선 통신 모듈(230)은 차상 장치(300)와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 무선 통신을 수행할 수 있다. The second
이러한 상태에서 지상 장치(200)의 제어부(250)는 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 유선 통신 모듈(210)의 통신에 장애가 발생되면 제 1 스위치(240)를 통해 제 1 유선 통신 모듈(210)을 통해 다른 지상 장치(200)와의 통신을 제 1 무선 통신 모듈(220)로 절체하여 지상 장치(200)간 데이터 통신을 유지한다. In this state, when the communication of the first
한편, 지상 장치(200)의 제어부(250)는 제 1 무선 통신 모듈(220)을 통해 차상 장치(300)와 송/수신되는 RSSI가 기 설정된 값 이하로 낮아지면, 다른 통신 모듈 즉, 제 2 무선 통신 모듈(230)로 절체하여 차상 장치(300)와의 데이터 통신을 유지한다. Meanwhile, when the RSSI transmitted / received with the on-
한편, 채널 설정 및 변경 중 제 1 무선 통신 모듈(210)과 제 2 무선 통신 모듈(220)의 주파수 채널 설정 및 변경은 NMS S/W를 이용하여 원격으로 변경가능하고 모든 역에 설치된 동일방향(상선 또는 하선)의 제 1 무선 통신 모듈(210)과 제 2 무선 통신 모듈(220)은 하나의 채널로 통일하여 사용하고, 무선송수신기간에 간섭 이 아닌 메쉬네트워킹으로 동작(메쉬라우팅)한다. Meanwhile, during the channel setting and changing, the frequency channel setting and changing of the first
한편, 차상 장치(300)의 제 3 무선 통신 모듈(310)은 지상 장치(200)와 제 1 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행하며, 제 4 무선 통신 모듈(320)은 지상 장치(200)와 제 2 데이터 전송 대역을 통해 데이터 통신을 수행하며, 제 2 스위치(330)는 제 3 무선 통신 모듈(310)과 제 4 무선 통신 모듈(320)을 스위칭하며 데이터를 모니터링 모듈(350)과 송/수신하게 되고, 모니터링 모듈(350)은 제 2 스위치(330)를 통해 송수신되는 데이터를 사용자 또는 운전자에게 모니터링한다. 이때, NVR(340)는 전동차의 전후방 운전실에서 각각 독립적으로 운용하며, 독립된 IP 주소가 할당되고 상기 제 3 무선 통신 모듈(310) 또는 제 4 무선 통신 모듈(320)을 통해 수신되는 데이터에 대한 디지털 변환을 수행할 수 있다. Meanwhile, the third
여기서, 차상 장치(300)의 각 객실은 디스플레이 모듈을 포함하며, 객실내에 설치된 디스플레이 모듈을 통해 DMB TV, 광고, 또는 인터넷 서비스를 제공한다. Here, each cabin of the on-
그리고 차상 장치(300)의 각 객실의 CCTV 카메라는 객실 상황 정보를 제공한다. And the CCTV camera of each room of the on-
차상 장치(300)의 각 객실의 제 3 스위치는 디스플레이 모듈과 상기 CCTV 카메라와 연동되며, 상기 운전실의 제 2 스위치(330)와 연결된다. The third switch of each cabin of the on-
이러한 차상 장치(300)는 도 9에 도시된 바와 같이 각 역에 진입할 때 마다 해당 채널로 변경해야 하는 Negotiation이 없어지기 때문에 최적의 통신환경 구성이 가능하다.As shown in FIG. 9, the on-
도 10에 도시된 바와 같이 차상 장치(300)의 TPC는 밀폐된 터널 공간에서 지상 장치(200)와 인접 시, 무선 신호 밀도 및 수신 신호 세기가 높아져 수신단의 LNA에 상기 LNA 에 허용되어 있는 기준치 이상의 입력신호가 유입되어 발생되는 RF saturation되는 현상을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 10, when the TPC of the on-
여기서, 지상 장치(200)와 차상 장치(300)는, IEEE 802.11S 프로토콜을 통해 핸드오프를 수행한다. Here, the
역사에 설치된 승강장 영상 및 콘텐츠 데이터 그리고 열차운행정보를 통합하여 열차에 무선으로 전송하고, 역사와 종합사령실 및 통신 분소를 연결하는 네트워크를 통해 승강장 영상뿐만 아니라 역사의 각종 장비에 대한 작동 상태를 통합하여 관리하고 감시 할 수 있으며, 열차 제어정보를 양방향으로 송수신함으로써 단방향 영상만 전송하던 것을 보안수정하고 역사의 승강장 상황을 열차운전자와 종합 사령실에서 이원적으로 감시하도록 하여, 도시철도에서의 각종 사고를 보다 효율적으로 예방할 수 있고, 열차제어신호를 보다 안정적으로 전송하며, 역사 장비의 장애 발생에 즉각적으로 대처가 가능한 안정적인 감시 시스템을 구축할 수 있다. It integrates the platform image and contents data installed in the history and train operation information and transmits it wirelessly to the train, and integrates the operation status of various equipment in the history as well as the platform image through the network connecting the history, general command room and communication branch. It can manage and monitor the train control information in both directions and securely modify the transmission of only one-way video, and monitor the station's platform status in dual way by the train driver and the general command room to view various accidents in the urban railway. It is possible to build a stable monitoring system that can effectively prevent, transmit train control signals more stably, and respond immediately to the occurrence of historical equipment failures.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific embodiments described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. .
도 1은 본 발명에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템의 구성을 나타낸 도면. 1 is a view showing the configuration of a high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless image transmission apparatus according to the present invention.
도 2는 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템 중 지상 장치의 세부 구성을 나타낸 기능 블록도. FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration of a terrestrial device among high-speed roaming and redundancy systems in the subway wireless video transmitting apparatus according to FIG. 1.
도 3은 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템 중 차상 장치의 구성을 나타낸 도면. 3 is a view showing the configuration of a vehicle in the high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless image transmission apparatus according to FIG.
도 4는 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템 중 차상 장치의 세부 구성을 나타낸 도면. FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed configuration of an on-vehicle device among high-speed roaming and redundancy systems in the subway wireless video transmitting apparatus according to FIG. 1.
도 5는 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 상선 및 하선의 주파수 대역 및 채널을 분리 운영하는 모습을 나타낸 도면. FIG. 5 is a view illustrating a state in which frequency bands and channels of merchant ships and ships are separated and operated in a high-speed roaming and duplication system in the subway wireless video transmitting apparatus according to FIG. 1; FIG.
도 6은 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 지상 장치와 차상 장치와의 링크 설정 모습을 나타낸 도면. FIG. 6 is a view illustrating a link setup between a terrestrial device and a car-mounted device in a high speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmission device according to FIG. 1.
도 7은 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 지상 장치가 지하철에 설치된 모습을 나타낸 도면. FIG. 7 is a view showing a ground apparatus installed in a subway in a high speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmitting apparatus according to FIG. 1.
도 8은 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 지상 장치간 또는 지상 장치와 차상 장치간의 이중화 모습을 나타낸 도면. FIG. 8 is a view illustrating duplication between terrestrial devices or between terrestrial devices and on-vehicle devices in a high-speed roaming and redundancy system in the subway wireless video transmitting apparatus according to FIG. 1;
도 9는 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 지상 장치와 차상 장치 간의 채널 변경을 수행하지 않는 모습을 나타낸 도면. FIG. 9 is a view illustrating a channel change between a terrestrial device and an onboard device in a high speed roaming and redundancy system in the subway wireless image transmission device of FIG. 1; FIG.
도 10은 도 1에 따른 지하철 무선 영상 전송 장치에서 고속 로밍 및 이중화 시스템에서 TPC 기술을 나타낸 도면이다. FIG. 10 is a diagram illustrating a TPC technology in a high speed roaming and redundancy system in the apparatus for transmitting subway wireless video according to FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : IT 관리 센터 100: IT Management Center
200 : 적어도 하나 이상의 지상 장치 210 : 제 1 유선 통신 모듈200: at least one or more ground apparatuses 210: first wired communication module
220 : 제 1 무선 통신 모듈 230 : 제 2 무선 통신 모듈220: first wireless communication module 230: second wireless communication module
240 : 제 1 스위치 250 : 제어부 240: first switch 250: control unit
300 : 차상 장치 310 : 제 3 무선 통신 모듈300: on-vehicle device 310: third wireless communication module
320 : 제 4 무선 통신 모듈 330 : 제 2 스위치320: fourth wireless communication module 330: second switch
340 : NVR 350 : 모니터링 모듈 340: NVR 350: monitoring module
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