KR101610223B1 - Network system for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철도차량용 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 각각에 구비된 각종 제어기와 장치들 간의 철도차량용 네트워크 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
철도차량에는 각종 제어기와 장치들 간의 통신을 위해 다양한 방식의 네트워크가 구성되어 있다. Railway vehicles are equipped with various networks for communication between various controllers and devices.
네트워크 토폴로지에는 장치들끼리 순차적으로 정보를 전달함으로써 케이블의 수를 가장 적게 사용할 수 있는 데이지 체인(Daisy Chain) 토폴로지, 데이지 체인에서 시작단과 끝단을 연결하여 중간에 연결이 끊어지더라도 다른 경로를 이용할 수 있는 링(Ring) 토폴로지, 공통된 연결을 사용하여 케이블의 수는 적지만 전송 시 간섭이 발생할 확률이 높은 버스(Bus) 토폴로지, 중앙에 스위칭 허브를 두어서 경로를 최소화시키는 스타(Star) 토폴로지 등이 있다. The network topology includes a daisy chain topology in which the devices can communicate information in sequence so that the fewest number of cables can be used, and a daisy chain that connects start and end, A ring topology that uses a common connection, a bus topology with a small number of cables but a high probability of interference during transmission, and a star topology that minimizes the path by placing a switching hub in the center have.
다수의 차량이 연결되는 특성상 전체 네트워크는 차량 내 토폴로지와 차량 간 토폴로지로 구분될 수 있으며, 차량 내 토폴로지와 차량 간 토폴로지 모두 상기한 토폴로지 중의 하나를 기반으로 구현될 수 있다. The overall network can be divided into an in-vehicle topology and a vehicle-to-vehicle topology, and both the intra-vehicle topology and the inter-vehicle topology can be implemented based on one of the above-described topologies.
그러나, 종래의 네트워크 토폴로지에 있어서, 스타 토폴로지는 케이블의 수가 많아지는데, 특히 전체 허브가 있는 차량에 연결되는 케이블의 수가 크게 증가하게 되어 연결기 설계에 부담이 될 뿐만 아니라 케이블이 단선되거나 중앙 허브가 기능을 하지 못할 경우 전체 네트워크가 동작하지 못하게 되는 문제점이 있었다. However, in the conventional network topology, the star topology has a large number of cables, and in particular, the number of cables connected to the vehicle having the entire hub is greatly increased, which not only burdens the connector design but also causes the cable to be disconnected, The entire network can not be operated.
또한 데이지 체인 토폴로지는 케이블 연결이 간단하며 열차 조성이나 중련 운행 시에도 연결이 간편하게 이루어지는 장점이 있으나, 멀리 떨어진 차량 간에 통신할 경우 지연 시간이 증가하고 간섭의 가능성이 높아지는 문제점이 있었다. The daisy chain topology also has the advantage of simple cable connection and easy connection even when train or train is operated. However, there is a problem that communication between distant vehicles increases delay time and increases possibility of interference.
게다가 버스 토폴로지는 가장 간단한 구조를 제공하나 케이블 단선 시 전체 연결이 안된고 간섭의 가능성이 매우 높은 문제점이 있었다. Moreover, although the bus topology provides the simplest structure, there is a very high possibility of high interference with no connection at all when the cable is disconnected.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0073427호(2005.07.13)의 '네트워크 토폴로지 구성 방법 및 노드'에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in 'Network topology configuration method and node' of Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0073427 (July 13, 2005).
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면 본 발명의 목적은 스타 토폴로지와 데이지 체인 토폴로지를 조합하여 네트워크 구성에 필요한 케이블 수와 데이터 전송 단계를 감소시키고, 통신 과정에서의 지연 시간 및 간섭 영향을 최소화시킨 철도차량용 네트워크 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to reduce the number of cables and data transmission steps required for network configuration by combining a star topology and a daisy chain topology, The present invention provides a network system for a railway car that minimizes delay time and interference effects in the process.
본 발명의 일 측면에 따른 철도차량용 네트워크 시스템은 복수 개의 차량 간의 데이터 통신을 위한 철도차량용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 차량들이 복수 개의 그룹으로 형성되고 상기 차량과 상기 그룹의 네트워크 토폴로지는 링 토폴로지, 스타 토폴로지 및 데이지 체인 토폴로지 중 적어도 하나 이상으로 구현되는 것을 특징으로 한다.A network system for a railway car according to an aspect of the present invention is a network system for a railway vehicle for data communication between a plurality of vehicles, the vehicles being formed into a plurality of groups, and the network topology of the vehicle and the group includes ring topology, And a daisy chain topology.
본 발명의 상기 그룹 간의 네트워크 토폴로지는 상기 데이지 체인 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The inter-group network topology of the present invention is characterized by being implemented in the daisy chain topology.
본 발명의 상기 그룹 간의 네트워크 토폴로지는 상기 링 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The inter-group network topology of the present invention is characterized by being implemented in the ring topology.
본 발명의 상기 그룹 내부의 네트워크 토폴로지는 상기 스타 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The network topology of the group of the present invention is characterized by being implemented with the star topology.
본 발명의 상기 차량 내부의 네트워크 토폴로지는 상기 링 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The vehicle internal network topology of the present invention is characterized by being implemented with the ring topology.
본 발명의 상기 차량 내부의 네트워크 토폴로지는 상기 데이지 체인 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The vehicle internal network topology of the present invention is characterized by being embodied in the daisy chain topology.
본 발명의 상기 차량 내부의 네트워크 토폴로지는 상기 스타 토폴로지로 구현되는 것을 특징으로 한다.The vehicle internal network topology of the present invention is characterized by being implemented in the star topology.
본 발명의 상기 그룹 내 차량의 수는 통신시 노드의 수에 대한 가중치와 케이블 절감량에 대한 가중치 각각에 그룹 내 차량 수와 경유 노드의 평균값을 각각 반영하여 산출되는 것을 특징으로 한다.The number of vehicles in the group according to the present invention is calculated by reflecting the number of vehicles in the group and the average value of the route nodes in each of the weights for the number of nodes and the weight for the cable savings in the communication.
본 발명의 상기 그룹 내 차량의 수는 통신시 노드의 수에 대한 가중치와 케이블 절감량에 대한 가중치에 대해 전체 차량의 수를 대입하여 산출되는 것을 특징으로 한다.The number of vehicles in the group of the present invention is calculated by substituting the total number of vehicles for the weight for the number of nodes and the weight for the cable savings in the communication.
본 발명의 상기 노드의 수에 대한 가중치와 상기 케이블 절감량에 대한 가중치는 열차 편성 구성시의 최대 케이블의 수 및 목표 전송 속도 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다. The weights for the number of nodes and the weight for the cable savings are determined according to at least one of the maximum number of cables and the target transmission rate in the train knitting configuration.
본 발명의 일 측면에 따른 철도차량용 네트워크 시스템은 스타 토폴로지와 데이지 체인 토폴로지를 조합하여 네트워크 구성에 필요한 케이블 수와 데이터 전송 단계를 감소시키고, 데이터 통신 과정에서의 지연 시간 및 간섭 영향을 최소화시킨다. The network system for a railway car according to one aspect of the present invention combines a star topology and a daisy chain topology to reduce the number of cables and data transmission steps required for a network configuration and minimizes the influence of delay time and interference in a data communication process.
도 1 및 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 시스템의 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 연결을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내에서 장치 간에 스타 형으로 연결된 예를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내에서 장치 간에 링 형으로 연결된 예를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 허브와 단자함을 통해 연결된 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 리더가 아닌 차량 고장시의 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹리더인 차량 고장시의 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다. 1 and 2 are views showing an embodiment of a network topology of a network system for a railway car according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a network topology connection for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating an embodiment of a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of star connection between devices in a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is an illustration showing an example of ring-connected devices in a vehicle according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle connected to a switching hub through a terminal box according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle in the event of a vehicle failure, not a group leader according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle in the event of a vehicle failure, which is a group leader according to an embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating an embodiment of a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 시스템을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter, a network system for a railway car according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1 및 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 시스템의 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 연결을 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내에서 장치 간에 스타 형으로 연결된 예를 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내에서 장치 간에 링 형으로 연결된 예를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자함과 라우터를 통해 연결된 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이며, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 리더가 아닌 차량 고장시의 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이며, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹리더인 차량 고장시의 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이며, 도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지 구현 예를 나타낸 도면이며, 도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지를 나타낸 도면이다. FIG. 1 and FIG. 2 are views showing an embodiment of a network topology of a network system for a railway car according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram illustrating a network topology connection for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention, 4 is a view showing an embodiment of a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an illustration showing an example of star connection between devices in a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 7 is a diagram illustrating a network topology for a railway car connected through a terminal box and a router according to an embodiment of the present invention. 8 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle in the event of a vehicle failure, not a group leader according to an embodiment of the present invention; FIG. 9 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle in the event of a vehicle failure, which is a group leader according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention 11 is a diagram illustrating a network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 시스템은 링(ring) 토폴로지, 스타(star) 토폴로지 및 데이지 체인(Daisy Chain) 토폴로지를 조합한 구조이다.Referring to FIGS. 1 and 2, a railway network system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a ring topology, a star topology, and a daisy chain topology.
도 1 에 도시된 철도차량용 네트워크 시스템에서, 네트워크 토폴로지는 차량 내부에서는 링 토폴로지로 구현되고 그룹 내부에서는 스타 토폴로지로 구현되며, 그룹 간에는 데이지 체인 토폴로지로 구현된다. 참고로, 본 실시예에서 차량 간 네트워크 토폴로지에 있어서, 스타 토폴로지와 데이지 체인 토폴로지와 같이 서로 다른 토폴로지가 조합된 토폴로지는 설명의 편의를 위해 이하에서는 하이브리드 토폴로지라 한다.In the railway vehicle network system shown in FIG. 1, the network topology is implemented in a ring topology in a vehicle, the star topology is implemented in a group, and a daisy chain topology is implemented between groups. For reference, in the inter-vehicle network topology in this embodiment, a topology in which different topologies are combined, such as a star topology and a daisy chain topology, will be referred to as a hybrid topology hereinafter for convenience of explanation.
도 2 에 도시된 철도차량용 네트워크 시스템의 네트워크 토폴로지에 있어서 차량 내부는 스타 토폴로지 혹은 링 토폴로지 혹은 데이지 체인 토폴로지로 구현되고, 그룹 내부는 스타 토폴로지로 구현되며, 그룹 간은 데이지 체인 토폴로지로 구현된다. In the network topology of the railway vehicle network system shown in FIG. 2, the inside of the vehicle is implemented as a star topology, a ring topology or a daisy chain topology, a group inside is implemented as a star topology, and a group is implemented as a daisy chain topology.
이러한 철도차량용 네트워크 토폴로지에 있어서, 복수 개(M)의 차량은 하나의 그룹으로 형성될 수 있으며, 이때 각 그룹 내에서는 스타 토폴로지로 구현되고 그룹 간에는 데이지 체인 토폴로지로 구현된다. In such a railway vehicle network topology, a plurality of (M) vehicles can be formed into one group, which is implemented as a star topology in each group and a daisy chain topology among the groups.
이를 통해 철도차량용 네트워크 토폴로지는 케이블(60)의 수를 감소시킬 수 있으며, 데이지 체인의 단계를 줄임으로써 데이터 통신시의 지연 시간 및 간섭 영향도 감소시킨다.Thus, the network topology for rail vehicles can reduce the number of
이와 같이 복수 개의 그룹으로 구현되면서 차량 내에 구현되는 토폴로지 및 차량 간에 구현되는 토폴로지가 서로 다르게 구현되는 바, 그룹 내 차량(10)의 수는 다음과 같이 산출될 수 있다. The number of vehicles in the
이하에서, 전체 차량 수를 N이라 하고, 각 그룹 내 차량(10)의 수를 M이라 한다. Hereinafter, the total number of vehicles is N, and the number of
전체 차량 수 N에 대하여 M개의 차량 단위로 그룹을 구성하여 스타 토폴로지로 구현할 경우, 총 개의 그룹이 형성된다. 이 때 는 ceiling을 나타내는 것으로써 x 보다 작지 않은 정수 중 최소값을 의미한다.If a group is composed of M cars for the total number of vehicles N and implemented as a star topology, Groups are formed. At this time Represents ceiling, which means the smallest integer less than x.
이 경우 차량(10) 간 연결 시 최대 케이블 수는 M과 같다. 이는 그룹 내 연결을 스타 토폴로지로 가정하였으므로, M개의 차량 각각을 케이블로 연결하기 때문이다. 스타 토폴로지와 데이지 체인 토폴로지를 조합한 구조에서 각 노드(20) 간 통신시 거치는 경유 노드(30)의 수는 다음과 같이 구할 수 있다. In this case, the maximum number of cables when connecting the
먼저, 도 2 에 도시된 바와 같이, 각 노드(20)가 스타 토폴로지로 구현되고 차량(10) 간에는 스타 토폴로지와 데이터 체인 토폴로지가 조합된 하이브리드 토폴로지에 있어서, 각 노드(20) 간 통신시 거치는 경유 노드(30)의 수는 다음과 같이 구할 수 있다. First, as shown in FIG. 2, in a hybrid topology in which each
도 1 에 도시된 바와 같이, 각 노드(20)가 링 토폴로지로 연결되고 차량(10) 간에는 스타 토폴로지와 데이터 체인 토폴로지가 조합된 하이브리드 방식 토폴로지는, 하이브리드 토폴로지(도 2 에 도시된 바와 같은 각 노드(20)가 스타 토폴로지로 연결되고 차량(10) 간에는 스타 토폴로지와 데이터 체인 토폴로지로 구현된 하이브리드 토폴로지)에서 구한 경유 노드(30)의 수의 평균값에, 내부 링 토폴로지에 따라 추가된 노드 단계의 수의 평균값을 더하여 구한다.As shown in FIG. 1, a hybrid topology in which each
도 2 에 도시된 각 노드(20)가 스타 토폴로지로 연결되고 차량(10) 간에는 스타 토폴로지와 데이터 체인 토폴로지가 조합된 토폴로지는 도 3 에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.A topology in which each
도 3 을 참조하면, 첫 번째 그룹에 있는 차량(10)의 장치가 다른 장치로 통신하고자 할 때 거치는 경유 노드(30)의 수는, 같은 그룹일 경우 1개이고 다른 그룹으로 갈수록 1씩 증가한다. 두 번째 그룹의 각 노드(20)의 경우에는 같은 그룹의 노드(20)와 통신할 경우는 1개이며, 경유 노드(30)의 수는 첫 번째 그룹과 세 번째 그룹 내 노드(20)로는 2개가 되며, 그리고 네 번째 그룹부터는 1씩 증가하는 값을 갖는다. 이를 표로 정리하면 다음과 같다.Referring to FIG. 3, the number of the pass-through
상기한 표 1 에서 정리한 여러 가지 경우의 통신에 대하여 경유 노드(30)의 평균값()은 아래의 수학식1을 통해 구할 수 있다.The average value of the passing node 30 (for example, ) Can be obtained by the following equation (1).
상기한 수학식 1은 표 1 에서 1을 감산한 후 대각선 스트링(*)한 부분에 대하여 급수 공식을 적용함으로써 얻어질 수 있다. 즉, 표 1 에서 1을 감한 표는 다음과 같다.The
표 2 에서 스트링한 부분의 합은 아래의 수학식 2와 같이 정리된다.In Table 2, the sum of the strings is summed up as shown in
상기한 수학식 2에서 2를 곱하고, 평균을 구하기 위해 G2으로 나눈 후 1을 더하면 수학식1을 얻을 수 있다. In Equation (2), Equation (1) can be obtained by multiplying by 2 , dividing by G 2 to obtain an average, and then adding 1.
그룹 내 적절한 차량(10)의 수를 구하는 과정은 다음과 같다. 통신 시 노드(20)의 수와 케이블 절감량에 대한 가중치는 전체 열차를 설계하는 과정에서 철도시스템 규격에 따라 달라진다. 예를 들어, 노드의 수에 대한 가중치와 상기 케이블 절감량에 대한 가중치는 열차 편성 구성시의 최대 케이블의 수 및 목표 전송 속도 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것에 따라 결정될 수 있다. 여기에서는 노드(20)의 수에 대한 가중치와 케이블 절감량에 대한 가중치를 WP와 WC로 할 경우, 차량(10)의 수 N에 대한 그룹의 수 G를 구한다.The procedure for obtaining the number of
이 경우 종합 가중치 값(WT)은 아래의 수학식 3과 같이 정리된다. In this case, the integrated weight value (W T ) is summarized as shown in Equation (3) below.
여기서, M은 이므로 상기한 수학식 3은 아래의 수학식 4와 같이 정리될 수 있다. Here, M is The equation (3) can be summarized as the following equation (4).
여기서, r은 N+r이 G의 배수가 되도록 하는 정수이며 0에서 N-1의 범위를 갖는다. 상기한 종합 가중치(WT)는 G에 대하여 convex 형태가 되며, 극값을 구하기 위해 G에 대하여 미분을 취하면 아래의 수학식 5와 같이 정리된다. Where r is an integer such that N + r is a multiple of G and has a range from 0 to N-1. The overall weight (W T ) is convex form with respect to G, and if derivative is taken with respect to G to obtain the extremum, it is summarized as Equation (5) below.
상기한 수학식 3에서 분모 G2은 0이 될 수 없으므로 분자가 0이 되도록 수학식 5를 정리한 후, G에 대하여 풀면 아래의 수학식 6과 같이 정리된다. Since the denominator G 2 can not be zero in Equation (3), the equation (5) is rearranged so that the numerator becomes zero, and then the equation is summarized as Equation (6) below.
여기서, G와 r은 정수이므로, 먼저 r=0으로 놓고 반복적으로 계산하면 G와 r을 구할 수 있다. 이에 대한 예로써, 상기한 노드(20)의 수에 대한 가중치 WP와 케이블 절감량에 대한 가중치 WC가 같은 값을 가지고 N=18인 경우를 설명한다. Here, since G and r are integers, G and r can be obtained by repeatedly calculating r = 0. As an example of this case, the case where the weight W P for the number of
먼저, r=0일 때 는 이므로 약 7.28 이다. 이 때, N=18인 경우 가능한 G=1, 2, 3, 6, 9, 18 이므로, 는 6 또는 9가 될 수 있다. First, when r = 0 The It is about 7.28. In this case, since G = 1, 2, 3, 6, 9, and 18 are possible when N = 18, Can be 6 or 9.
=6이면 r=0(N+r=18은 6의 배수)이다. = 6, r = 0 (N + r = 18 is a multiple of 6).
=9이면 r=0(N+r=18은 9의 배수)이다. =6인 경우와 =9인 경우 각각에 대하여 수학식 4에 대입하여 그 값을 구하면 (여기서 W_c와 W_p는 동일한 값이므로 1로 가정한다) =6일 때 W_T=5.94, =9일 때, W_T=5.96이 나오므로 =6인 경우 더 작은 값이 나와서 적합하다. = 9, r = 0 (N + r = 18 is a multiple of 9). = 6 and = 9, the value is substituted into Equation 4 (where W_c and W_p are equal to each other and assumed to be 1) = 6, W_T = 5.94, = 9, W_T = 5.96 is displayed = 6, a smaller value is appropriate.
상기한 예에서, G=6이며 이때의 정수 이 된다.In the above example, G = 6, .
상기한 예와는 달리 가능한 의 값에 대한 r의 값이 0이 아닌 경우 이에 대하여 수학식 6을 적용하여 구한 의 값이 유효한 지 검증하여야 한다.Unlike the above example, If the value of r is not 0, the equation Should be validated.
따라서 18량 열차에 두 가중치가 같은 경우 Gmax=6, M=3의 값으로 하이브리드 토폴로지 형태로 네트워크를 구현하면, 케이블 수와 경로 단축을 모두 만족할 수 있다. M=3일 때 하이브리드 토폴로지로 차량(10) 간 연결을 구현한 예는 도 4 와 같다. 여기서, 차량(10) 내 연결은 스타 토폴로지로 구현된다. Therefore, if the network has a hybrid topology with G max = 6 and M = 3 when the 18-car train has two weights, both the number of cables and the route shortening can be satisfied. An example of realizing the connection between the
도 4 를 참조하면, 그룹 간에는 데이지 체인 토폴로지로 연결되고, 그룹 내에서는 스타 토폴로지로 연결되며, 차량(10) 간에는 스타 토폴로지로 연결되었다. Referring to FIG. 4, the groups are connected by a daisy chain topology, within a group by a star topology, and between vehicles by a star topology.
한편, 상기한 바와 같이 하이브리드 토폴로지를 구현할 경우, 단자함(40) 및 스위칭 허브(50)는 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.Meanwhile, when the hybrid topology is implemented as described above, the
상기한 과정을 거쳐 그룹의 크기 M이 정해지면 차량(10)은 도 5 와 도 6 에 도시된 바와 같이 M개의 케이블(60)이 차량(10)의 전단에서 후단으로 연결되고, 이들 케이블(60)에는 단자함(40)을 설치한다. 이 경우 차량(10) 내부의 네트워크는 목적에 따라 스타 토폴로지 또는 링 토폴로지로 구현될 수 있다. When the size M of the group is determined through the above process, the
도 5 에는 M=3일 경우 하이브리드 토폴로지로써, 차량(10) 내에는 스타 토폴로지로 구현되는 것이 도시되었고, 도 6 에는 M=3일 경우 하이브리드 토폴로지로써, 차량(10) 내에는 링 토폴로지가 구현된 것이 도시되었다. FIG. 5 shows that the hybrid topology is implemented as a star topology in the
이 경우, 노선에 따라 전체 차량(10)의 길이 N이 달라질 수도 있다. 이에 따라, 혹은 WC와 WP가 변경됨에 따라 그룹의 크기 M도 달라질 수도 있다. 따라서 차량(10)에서 네트워크를 구현할 때 여유를 두어서 M보다 큰 개수의 케이블(60)로 연결하는 방법도 유용하다. In this case, the length N of the
상기한 바와 같은 차량(10) 구조에서는, 도 7 에 도시된 바와 같이 네트워크상 그룹 내에서의 차량(10)의 역할에 따라, 단자함(40)과 스위칭 허브(50)의 개수 및 설치 위치는 라우터 프로그래밍을 통해 손쉽게 그 역할에 맞게 조정될 수 있다. In the structure of the
이와 같은 네트워크 토폴로지에 따른 차량 구조에 있어서, 차량(10) 중 어느 하나의 스위칭 허브(50) 비정상적으로 동작할 경우, 단자함(40)을 조정하여 임시의 토폴로지로 다른 차량(10) 혹은 다른 그룹끼리 네트워크가 구현될 수 있다. In a vehicle structure according to such a network topology, when any one of the
즉, 도 8 에는 그룹 리더가 아닌 차량(10)이 통신 불가인 상태인 경우 해당 차량(10)만 통신이 불가한 상태가 도시되었고, 도 9 에는 그룹 리더인 차량(10)이 통신 불가인 상태인 경우에는 해당 그룹이 통신 불가인 상태가 됨이 도시되었다. That is, FIG. 8 shows a state in which communication is impossible only for the
상기한 실시예에서는 케이블의 수가 최대 케이블 수인 경우를 그 조건으로 정하였으며, 각 차량(10) 간 연결되는 평균 케이블 수로 조건을 정할 수 있으며, 이 경우 종합 가중치(WT)는 아래의 수학식 7과 같다.In the above-described embodiment, the number of cable was positive up to the cable if the number in the conditions, it is possible to specify the condition average cable channel is connected between each of the
이러한 수학식 7을 미분하여 G에 대해 풀면 이 되며, 이를 푸는 과정은 앞에서 설명한 과정과 동일하다.When this equation (7) is differentiated and solved for G And the process of solving this is the same as the process described above.
하이브리드 토폴로지에서 네트워크 연결은 데이지 체인 토폴로지가 채용될 수 있으나, 첫번째 그룹과 마지막 그룹을 링 토폴로지로 연결할 수 있다. In a hybrid topology, a network connection can employ a daisy chain topology, but the first and last groups can be connected in a ring topology.
이와 같이 링 토폴로지를 사용하는 하이브리드 토폴로지는 중간의 다른 그룹이나 노드(20) 등에 단선이 발생되더라도 다른 경로 통신을 수행할 수 있다. 또한 링 토폴로지를 사용하는 하이브리드 토폴로지의 경우, 최적 그룹의 크기 G를 구하는 수식에서 종합 가중치 WT의 값이 상수항 WC에 의해서만 증가한다. The hybrid topology using the ring topology can perform other path communication even if a disconnection occurs in another intermediate group or
따라서, 최대 케이블 수에 대하여 구한 G, 즉 및 평균 케이블 수에 대하여 구한 G, 즉 는 데이지 체인 토폴로지를 사용할 때와 동일하다. Therefore, G, that is, And the average number of cables G Is the same as when using a daisy chain topology.
도 10 에는 M=3일 때 그룹 간 연결을 링 토폴로지를 사용하여 구현한 경우가 도시되었다. 여기서, 차량(10) 내 연결은 스타 토폴로지로 구현되었다. FIG. 10 shows a case in which the inter-group connection is implemented using a ring topology when M = 3. Here, the connection in the
링 토폴로지를 사용할 경우 차량(10)에 매설되어야 하는 케이블의 수는 그룹의 크기 M 보다 1이 큰, M+1이 된다. When the ring topology is used, the number of cables to be embedded in the
도 11 에는 M=3일 경우 차량(10) 내부에는 스타 토폴로지로 구현되고 차량(10) 간에는 링 구조로 연결된 하이브리드 토폴로지가 도시되었다. FIG. 11 shows a hybrid topology implemented in a star topology inside the
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 네트워크 토폴로지는 스타 토폴로지와 데이지 체인 토폴로지를 조합하여 네트워크 구성에 필요한 케이블 수와 데이터 전송 단계를 감소시키고, 복수 개의 차량을 하나의 그룹으로 형성하여 그룹 내에서는 스타 토폴로지로 연결하고 각 그룹 간에는 데이터 체인 토폴로지로 연결하여 데이터 통신 과정에서의 지연 시간 및 간섭 영향을 최소화시킨다.As described above, the network topology for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention combines a star topology and a daisy chain topology to reduce the number of cables and data transmission steps required for a network configuration, form a plurality of vehicles into one group, In a star topology and connecting each group to a data chain topology to minimize the effects of latency and interference in the data communication process.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 차량
20: 노드
30: 경유 노드
40: 단자함
50: 스위칭 허브
60: 케이블10: Vehicle
20: node
30: Route node
40: Terminal box
50: Switching hub
60: Cable
Claims (10)
상기 차량들이 복수 개의 그룹으로 형성되고 상기 차량과 상기 그룹의 네트워크 토폴로지는 링 토폴로지, 스타 토폴로지 및 데이지 체인 토폴로지 중 적어도 하나 이상으로 구현되고,
상기 그룹 내 차량의 수는 통신시 노드의 수에 대한 가중치와 케이블 절감량에 대한 가중치 각각에 그룹 내 차량 수와 경유 노드의 평균값을 각각 반영하여 산출되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 네트워크 시스템.
A network system for a railway vehicle for data communication between a plurality of vehicles,
Wherein the vehicles are formed into a plurality of groups and the network topology of the vehicle and the group is implemented in at least one of a ring topology, a star topology, and a daisy chain topology,
Wherein the number of vehicles in the group is calculated by reflecting the number of vehicles in the group and the average value of the route nodes in each of the weights of the number of nodes and the weight of the cable savings in the communication.
The network system for a railway car according to claim 1, wherein the inter-group network topology is implemented in the daisy chain topology.
The network system for a railway car according to claim 1, wherein the inter-group network topology is implemented in the ring topology.
The network system for a railway car according to claim 1, wherein the network topology in the group is implemented in the star topology.
The network system for a railway car according to any one of claims 1 to 4, wherein the network topology inside the vehicle is implemented in the ring topology.
The network system for a railway car according to any one of claims 1 to 4, wherein the network topology inside the vehicle is implemented in the daisy chain topology.
The network system for a railway car according to any one of claims 1 to 4, wherein the network topology inside the vehicle is implemented in the star topology.
The network system for a railway car according to claim 1, wherein the number of vehicles in the group is calculated by substituting the total number of vehicles for the weight for the number of nodes and the weight for the cable savings in the communication.
The network system for a railway car according to claim 1, wherein the weight for the number of nodes and the weight for the cable saving amount are determined according to at least one of a maximum number of cables and a target transmission speed at the time of train configuration.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111071297A (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | 中车唐山机车车辆有限公司 | Train network control system and train |
KR20210051239A (en) | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 한국철도기술연구원 | Multiplexing control system of railwawy control device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101081843B1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-11-09 | 현대로템 주식회사 | Network communication apparatus of railway car |
JP5383324B2 (en) * | 2009-05-29 | 2014-01-08 | 三菱電機株式会社 | Terminal and ad hoc network information transmission method |
-
2015
- 2015-11-27 KR KR1020150167867A patent/KR101610223B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5383324B2 (en) * | 2009-05-29 | 2014-01-08 | 三菱電機株式会社 | Terminal and ad hoc network information transmission method |
KR101081843B1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-11-09 | 현대로템 주식회사 | Network communication apparatus of railway car |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
‘철도차량용 분산형 제어시스템을 위한 네트워크 토폴로지 분석‘. 전자공학회논문지, 52(10), 1741-1748 페이지, 2015.10.* |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111071297A (en) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | 中车唐山机车车辆有限公司 | Train network control system and train |
CN111071297B (en) * | 2018-10-19 | 2022-04-19 | 中车唐山机车车辆有限公司 | Train network control system and train |
KR20210051239A (en) | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 한국철도기술연구원 | Multiplexing control system of railwawy control device |
KR102267941B1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-06-23 | 한국철도기술연구원 | Multiplexing control system of railwawy control device |
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