KR101372454B1 - 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템 - Google Patents

열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열차나 항공기 또는 버스와 같은 교통수단에 탑승한 다수의 승객들을 대상으로 교통수단 내의 서버에서 디지털 오디오신호를 전송하는 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 USB 선로를 통해 멀티미디어 서버로부터 수신되는 오디오 데이터를 대상으로, 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시켜 동기 트래픽 전송이 가능하게 하여 이더넷 랜에 전송하는 오디오 컨트롤러; 해당 차량에 각기 설치되어 상기 이더넷 랜을 통해 상기 오디오 컨트롤러로부터 수신되는 오디오 데이터를 ADAT 옵티컬 전송방식으로 처리하여 그에 따른 멀티채널의 오디오 데이터를 광케이블에 전송하는 광전송용 오디오 컨트롤러; 상기 광케이블에 직렬로 복수 개 설치되어 입력되는 광데이터를 분기시켜 출력하는 광분배기; 및 각 차량 내의 좌석에 각기 설치되어 상기 광분배기로부터 전송되는 멀티채널의 오디오 데이터 중에서 사용자가 요구하는 오디오 데이터를 선택하여, 사용자가 요구하는 음량으로 출력하는 차량용 오디오신호 출력부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템{SYSTEM FOR TRANSMITTING DIGITAL AUDIO SIGNAL FOR TRAIN}
본 발명은 열차나 항공기 또는 버스와 같은 교통수단에 탑승한 다수의 승객들을 대상으로 교통수단 내의 서버에서 디지털 오디오신호를 전송하는 기술에 관한 것으로, 특히 열차와 같이 여러 대의 차량이 결합된 형태로 운행되는 교통수단에서 각 차량에 탑승한 승객들에게 고품질의 오디오신호를 다중 채널을 통해 전송할 수 있도록 한 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 열차는 대표적인 대중 교통수단으로서 한 번에 많은 승객들을 예정된 시간 내에 운송할 수 있는 특징이 있다.
열차가 등장한 이후로 끊임없이 요구된 것들 중 대표적인 것으로, 보다 빠른 운행속도와 보다 높은 서비스 품질이라 할 수 있다. 이와 같은 기대에 부응하여 최근 들어 비교적 먼 거리를 고속으로 운행하는 고속 열차가 등장하여 이를 이용하는 승객수가 점차 증가되고 있는 실정에 있다.
열차의 각 차량(객실)에는 여러 개의 좌석이 마련되어 있으며, 차량 내의 각 좌석에는 오디오 연결단자가 마련되어 있어 승객들이 이어폰이나 헤드셋과 같은 음성출력수단을 이용하여 음악을 감상하거나, 티브이용 음성을 청취한다.
그런데, 종래 열차의 오디오 전송 시스템에 있어서는 오디오 서버에서 각 차량의 좌석에 오디오 신호를 전송할 때 아날로그 신호를 고주파(RF) 전송방식으로 전송하였다. 이에 따라, 채널 수 만큼의 오디오 모듈을 필요로 하여 설치 공간을 많이 차지하는 결함이 있다. 또한, 차량의 위치 및 좌석의 위치에 따라 음질이 차이가 나는 문제점이 있다. 더욱이, 아날로그 방식의 오디오신호 특성상 품질이 우수하지 못한 결함이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열차와 같이 여러 대의 차량이 결합된 형태로 운행되는 교통수단에서 각 차량의 좌석들에 다중 채널의 오디오신호를 전송할 때 랜(LAN)을 통해 디지털 방식의 오디오신호로 전송하고, 특정의 프로토콜을 이용하여 전송하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템은 멀티채널의 오디오 데이터를 재생하고, 상기 재생되는 멀티채널의 오디오 데이터를 USB 선로를 통해 전송하는데 적당한 형식으로 정렬하는 멀티미디어 서버; 상기 USB 선로를 통해 상기 멀티미디어 서버로부터 수신되는 오디오 데이터를 대상으로, 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시켜 동기 트래픽 전송이 가능하게 하여 이더넷 랜에 전송하는 오디오 컨트롤러; 해당 차량에 각기 설치되어 상기 이더넷 랜을 통해 상기 오디오 컨트롤러로부터 수신되는 오디오 데이터를 ADAT 옵티컬 전송방식으로 처리하여 그에 따른 멀티채널의 오디오 데이터를 광케이블에 전송하는 광전송용 오디오 컨트롤러; 상기 광케이블에 직렬로 복수 개 설치되어 입력되는 광데이터를 분기시켜 출력하는 광분배기; 및
각 차량 내의 좌석에 각기 설치되어 상기 광분배기로부터 전송되는 멀티채널의 오디오 데이터 중에서 사용자가 요구하는 오디오 데이터를 선택하여, 사용자가 요구하는 음량으로 출력하는 차량용 오디오신호 출력부;를 포함한다.
본 발명은 열차와 같이 여러 대의 차량이 결합된 형태로 운행되는 교통수단에서 각 차량의 좌석들에 다중 채널의 오디오신호를 전송할 때 랜(LAN)을 통해 디지털 방식의 오디오신호로 전송하고, 특정의 프로토콜을 이용하여 전송함으로써, 설치 공간이 줄어들고, 고품질의 오디오신호를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템의 블록도이다.
도 2a는 멀티미디어 서버의 상세 블록도이다.
도 2b는 오디오 컨트롤러의 상세 블록도이다.
도 2c는 광전송용 오디오 컨트롤러의 상세 블록도이다.
도 2d는 광분배기의 상세 블록도이다.
도 2e는 차량용 오디오신호 출력부의 상세 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 멀티미디어 서버(110), 오디오 컨트롤러(120), 광전송용 오디오 컨트롤러(130), 광분배기(140) 및 차량용 오디오신호 출력부(150)를 포함한다. 상기 광전송용 오디오 컨트롤러(130)는 차량 대수에 상응되는 대수로 설치된다. 한 대의 광분배기(140)에 상기 차량용 오디오신호 출력부(150)가 두 대씩 접속된다. 상기 차량용 오디오신호 출력부(150)는 해당 차량 내의 좌석수에 상응되는 개수로 설치된다.
멀티미디어 서버(110)는 멀티채널의 오디오 데이터를 재생(또는 독출)하고, 상기 재생되는 멀티채널의 오디오 데이터를 USB 선로(161)를 통해 전송하는데 적당한 형식으로 정렬(가공)하여 전송한다.
오디오 컨트롤러(120)는 상기 USB 선로(161)를 통해 상기 멀티미디어 서버(110)로부터 수신되는 오디오 데이터를 대상으로, 일정한 지리적 범주 내의 브리지(Bridge)들의 클럭을 동기화시켜 동기 트래픽(Synchronous Traffic) 전송이 가능하게 하여 이더넷 랜(Ethernet LAN)(162)에 전송한다.
광전송용 오디오 컨트롤러(130)는 하나의 열차에 연결된 N 대의 차량마다 각기 설치된다. 상기 광전송용 오디오 컨트롤러(130)는 상기 이더넷 랜(162)를 통해 상기 오디오 컨트롤러(120)로부터 수신되는 오디오 데이터를 ADAT 옵티컬 전송방식으로 처리하여 그에 따른 멀티채널(예: 8채널)의 오디오 데이터를 광케이블(163)에 전송한다.
광분배기(140)는 상기 광케이블(163)에 직렬로 복수 개 설치된다. 상기 각 광분배기(140)는 제1포트(P1)가 입력포트로서 상기 광케이블(163)에 접속되고, 제2포트(P2) 내지 제4포트(P4)는 분기 포트이다. 상기 제2포트(P2)는 첫 번째 좌석의 차량용 오디오신호 출력부(150)에 접속되고, 상기 제3포트(P3)는 두 번째 좌석의 차량용 오디오신호 출력부(150)에 접속되며, 상기 제4포트(P4)는 다음 단 광분배기의 입력포트(P1)에 접속된다. 나머지의 광분배기들도 상기 광분배기(140)와 동일한 구조로 설치된다.
차량용 오디오신호 출력부(150)는 각 차량 내의 좌석에 설치되는 것으로, 상기 광분배기(140)로부터 전송되는 8 채널의 오디오 데이터 중에서 사용자가 요구하는 오디오 데이터를 선택하여, 사용자가 요구하는 음량으로 출력한다.
도 2a 내지 도 2e는 상기 도 1의 각부에 대한 상세 블록도로서 이들을 참조하여 상기 도 1의 각부의 작용을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 상기 멀티미디어 서버(110)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 복수 개의 오디오 플레이어(111A-111H), USB 오디오 드라이버(112) 및 USB 송수신기(113)를 구비한다.
복수 개의 오디오 플레이어(111A-111H)는 시스템 제어부(도면에 미표시)에 의해 각기 구동되어 해당 채널의 오디오 데이터를 각기 재생출력한다. USB 오디오 드라이버(112)는 상기 오디오 플레이어(111A-111H)로부터 재생되어 멀티채널(CH1-CH8)을 통해 출력되는 오디오 데이터를 요구된 디지털 오디오 포맷에 맞게 가공(정렬)하여 출력한다. USB 송신기(113)는 상기 USB 오디오 드라이버(112)로부터 출력되는 디지털 오디오 데이터를 USB 2.0 오디오 인터페이스 형식으로 USB 선로(161)에 송신한다.
도 2b는 상기 오디오 컨트롤러(120)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, USB 송수신기(121), USB 오디오용 AVB(122)를 포함한다.
USB 송수신기(121)는 상기 멀티미디어 서버(110)의 USB 송수신기(113)로부터 송신되는 상기 USB 2.0 오디오 인터페이스 형식의 디지털 오디오 데이터를 수신 처리한다.
USB 오디오용 AVB(122)는 상기 USB 송수신기(121)를 통해 수신되는 상기 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터에 대하여, 1722 talker(122A)라는 특정의 멀티채널 프로토콜을 이용하여 일정한 지리적 범주 내의 브리지(Bridge)들의 클럭을 동기화시키는 방식으로 동기 트래픽(Synchronous Traffic) 전송이 가능하도록 한다. 이와 같은 동기 트래픽 전송은, 브리지들의 클럭이 동기화되면 정확하게 원하는 시간에 일정한 시간 간격으로 일정한 크기의 이더넷 프레임을 브리지 사이에 전달되게 할 수 있으므로, 이 동작을 적절히 확장하여 브리지 메시(bridge mesh)가 동기 트래픽을 안정되게 전달하는 인프라로서 사용되는 원리를 바탕으로 한다.
그리고, 상기 USB 오디오용 AVB(122)는 상기와 같이 멀티채널 프로토콜 처리된 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터를 데이터링크 계층에서 사용하는 하드웨어의 물리적 계층인 MAC(122B)과 PHY(122C)를 통해 이더넷 랜(Ethernet LAN)(162)에 전송한다.
도 2c는 상기 광전송용 오디오 컨트롤러(130)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 광케이블용 AVB(131) 및 광데이터 송신기(132)를 포함한다.
광케이블용 AVB(131)는 상기 이더넷 랜(162)을 통해 각 차량에 전송되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터를 데이터링크 계층에서 사용하는 하드웨어의 물리적 계층인 PHY(131A)와 MAC(131B)을 통해 수신받는다.
그리고, 상기 광케이블용 AVB(131)는 상기와 같이 수신되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터에 대하여, 1722 listener(122A)라는 특정의 멀티채널 프로토콜을 이용하여 일정한 지리적 범주 내의 브리지(Bridge)들의 클럭을 동기화시키는 방식으로 동기 트래픽(Synchronous Traffic) 전송이 가능하도록 한다. 이렇게 출력되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터는 ADAT 8채널 오디오 데이터의 포맷으로 출력된다.
광데이터 송신기(132)는 상기 ADAT 8채널 오디오 데이터의 포맷으로 출력되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터를 광케이블(163)을 통해 송신하는데 적당한 형태로 처리하여 출력한다.
도 2d는 상기 광분배기(140)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 광수신기(141), 제1-3버퍼(BUF1-BUF3), 제1-3광송신기(142A-142C)를 포함한다. 광수신기(141)는 입력되는 광데이터를 3개의 채널로 분기하여 출력한다. 상기 분기된 첫 번째 채널의 광데이터는 제1버퍼(BUF1) 및 제1광송신기(142A)를 통해 첫 번째 좌석의 차량용 오디오신호 출력부(150)에 전송된다. 상기 분기된 두 번째 채널의 광데이터는 제2버퍼(BUF2) 및 제2광송신기(142B)를 통해 두 번째 좌석의 차량용 오디오신호 출력부(150)에 전송된다. 상기 분기된 세 번째 채널의 광데이터는 제3버퍼(BUF3) 및 제3광송신기(142C)를 통해 다음 단의 광분배기(140)에 전송된다. 나머지의 광분배기들도 상기 광분배기(140)와 같이 광데이터를 분기시켜 출력한다.
도 2e는 상기 차량용 오디오신호 출력부(150)의 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 광데이터 수신기(151), 중앙처리장치(152), 표시부(153), 조작 스위치부(154), 디지털(D)/아날로그(A) 변환기(155) 및 저역필터 및 증폭부(156)를 포함한다.
광데이터 수신기(151)는 해당 차량(예: 1호 차량) 해당 좌석(예: 1번 좌석)에 설치되어 상기 광케이블(161)을 통해 전송되는 8채널의 광 오디오데이터를 수신처리한다.
중앙처리장치(152)는 사용자가 조작 스위치부(154)를 조작하여 입력하는 제어명령에 따라 상기와 같이 수신처리된 8채널의 오디오데이터 중에서 해당 채널의 오디오 데이터를 선택하여 출력한다. 또한, 상기 중앙처리장치(152)는 상기와 같이 입력되는 제어명령에 따라 선택된 채널과 음량(볼륨)을 표시부(153)에 표시 및 제어하므로 사용자는 자신이 선택한 채널과 음량을 인식하고 해당 음량으로 청취할 수 있게 된다.
D/A 변환기(155)는 상기 중앙처리장치(152)에서 출력되는 해당 채널의 디지털 오디오 데이터를 아날로그 신호(예: 24bit)로 변환하여 출력한다.
저역필터 및 증폭부(156)는 상기 D/A 변환기(155)에서 출력되는 아날로그의 오디오 신호에 포함된 잡음 성분을 저역필터링한 후 요구된 증폭율로 증폭하여 출력한다. 상기 저역필터 및 증폭부(156)에 이어폰 잭 단자(도면에 미표시)가 구비되어 있는데, 사용자는 상기 이어폰 잭 단자에 이어폰을 연결하여 자신이 선택한 채널의 오디오 데이터 재생신호(음악 또는 영화의 오디오)를 청취할 수 있게 된다.
모든 차량의 모드 좌석에는 상기와 같은 과정을 통해 오디오 데이터 재생신호가 공급되므로, 모든 승객들은 자신의 좌석에 마련된 차량용 오디오신호 출력부를 통해 자신이 원하는 음악이나 영화의 오디오를 선택하여 청취할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110 : 멀티미디어 서버 111A-111H : 오디오 플레이어
112 : USB 오디오 드라이버 113,121 : USB 송수신기
120 : 오디오 컨트롤러 122 : USB 오디오용 AVB
130 : 광전송용 오디오 컨트롤러 131 : 광케이블용 AVB
132 : 광데이터 송신기 140 : 광분배기
150 : 차량용 오디오신호 출력부 151 : 광데이터 수신기
152 : 중앙처리장치 153 : 표시부
154 : 조작 스위치부 155 : D/A 변환기
156 : 저역필터 및 증폭부

Claims (7)

  1. 멀티채널의 오디오 데이터를 재생하고, 상기 재생되는 멀티채널의 오디오 데이터를 USB 선로를 통해 전송하기 위한 형식으로 정렬하는 멀티미디어 서버;
    상기 USB 선로를 통해 상기 멀티미디어 서버로부터 수신되는 오디오 데이터를 대상으로, 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시켜 동기 트래픽 전송이 가능하게 하여 이더넷 랜에 전송하는 오디오 컨트롤러;
    해당 차량에 각기 설치되어 상기 이더넷 랜을 통해 상기 오디오 컨트롤러로부터 수신되는 오디오 데이터를 ADAT 옵티컬 전송방식으로 처리하여 그에 따른 멀티채널의 오디오 데이터를 광케이블에 전송하되, 상기 멀티채널의 오디오 데이터를 데이터링크 계층에서 사용하는 하드웨어의 물리적 계층인 PHY와 MAC을 통해 수신받고, 1722 listener라는 멀티채널 프로토콜을 이용하여 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시키는 방식으로 동기 트래픽 전송이 가능하도록 하는 광케이블용 AVB를 포함하는 광전송용 오디오 컨트롤러;
    상기 광케이블에 직렬로 복수 개 설치되어 입력되는 광데이터를 분기시켜 출력하는 광분배기; 및
    각 차량 내의 좌석에 각기 설치되어 상기 광분배기로부터 전송되는 멀티채널의 오디오 데이터 중에서 사용자가 요구하는 오디오 데이터를 선택하여, 사용자가 요구하는 음량으로 출력하는 차량용 오디오신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멀티미디어 서버는
    해당 채널의 오디오 데이터를 각기 재생출력하는 복수 개의 오디오 플레이어;
    상기 복수개의 오디오 플레이어로부터 재생되어 멀티채널을 통해 출력되는 오디오 데이터를 요구된 디지털 오디오 포맷에 맞게 정렬하여 출력하는 USB 오디오 드라이버; 및
    상기 USB 오디오 드라이버로부터 출력되는 디지털 오디오 데이터를 USB 2.0 오디오 인터페이스 형식으로 USB 선로에 송신하는 USB 송수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오디오 컨트롤러는
    상기 멀티미디어 서버로부터 송신되는 USB 2.0 오디오 인터페이스 형식의 디지털 오디오 데이터를 수신 처리하는 USB 송수신기; 및
    상기 USB 송수신기를 통해 수신되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터에 대하여, 1722 talker라는 멀티채널 프로토콜을 이용하여 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시키는 방식으로 동기 트래픽 전송이 가능하도록 한 후 데이터링크 계층에서 사용하는 하드웨어의 물리적 계층인 MAC과 PHY를 통해 이더넷 랜에 전송하는 USB 오디오용 AVB;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광전송용 오디오 컨트롤러는
    상기 이더넷 랜을 통해 각 차량에 전송되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터를 데이터링크 계층에서 사용하는 하드웨어의 물리적 계층인 PHY와 MAC을 통해 수신받고, 1722 listener라는 멀티채널 프로토콜을 이용하여 일정한 지리적 범주 내의 브리지들의 클럭을 동기화시키는 방식으로 동기 트래픽 전송이 가능하도록 하는 광케이블용 AVB; 및
    상기 광케이블용 AVB에서 출력되는 멀티 채널의 디지털 오디오 데이터를 광케이블을 통해 송신하기 위한 형태로 처리하는 광데이터 송신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광케이블용 AVB에서 출력되는 디지털 오디오 데이터는 ADAT 8채널 오디오 데이터의 포맷으로 출력되는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광분배기는
    입력되는 광데이터를 3개의 채널로 분기하여 출력하는 광수신기;
    상기 분기된 첫 번째 채널의 광데이터를 제1좌석에 전송하는 제1버퍼 및 제1광송신기;
    상기 분기된 두 번째 채널의 광데이터를 제2좌석에 전송하는 제2버퍼 및 제2송신기;
    상기 분기된 세 번째 채널의 광데이터를 다음 단의 광분배기에 전송하는 제3버퍼 및 제3송신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차량용 오디오신호 출력부는
    해당 차량의 해당 좌석에 설치되어 상기 광케이블을 통해 전송되는 8채널의 광 오디오데이터를 수신처리하는 광데이터 수신기;
    사용자의 제어명령에 따라 상기 8채널의 오디오데이터 중에서 해당 채널의 오디오 데이터를 선택하여 출력하는 중앙처리장치;
    상기 중앙처리장치에서 출력되는 해당 채널의 디지털 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A 변환기; 및
    상기 D/A 변환기에서 출력되는 아날로그의 오디오 신호에 포함된 잡음 성분을 저역필터링한 후 요구된 증폭율로 증폭하여 이어폰에 출력하는 저역필터 및 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차용 디지털 오디오신호 전송 시스템.
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