KR101618425B1 - 철도차량 광통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철도차량 광통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부장치인 슬레이브 통신장치에 바이패스 기능을 적용하고, 마스터 통신장치와 슬레이브 통신장치의 구성을 이중화하여 전원차단이나 고장이 발생하더라도 안정적인 통신을 할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 철도차량 광통신 시스템은 전원부와 제어부 및 광통신모듈을 구성으로 하는 선두차량의 마스터 통신장치와, 광분배소자와 광/전 변환부 및 제어부를 구성으로 하는 다수 하부차량의 슬레이브 통신장치, 및 상기 마스터 통신장치와 다수의 슬레이브 통신장치의 인접된 통신장치 사이를 연결하는 광케이블을 포함하고,
상기 슬레이브 통신장치는 인접된 통신장치로부터 1개의 데이터를 수신해서 2개의 데이터로 나누어 하나의 데이터는 자신의 광/전 변환부에 출력하고, 다른 하나의 데이터는 인접된 다른 통신장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.

Description

철도차량 광통신 시스템 {Optical Communication Systems for rail vehicle}
본 발명은 철도차량 광통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하부장치인 슬레이브 통신장치에 바이패스 기능을 적용하고, 마스터 통신장치와 슬레이브 통신장치의 구성을 이중화하여 전원차단이나 고장이 발생하더라도 안정적인 통신을 할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
철도차량의 통신 시스템은, 열차 운행을 위하여 필요한 다양한 데이터를 열차 내외부 또는 열차의 객차 상호 간에 송수신하는 시스템을 말한다.
최근에 들어서 카메라, DVR, NVR, 디스플레이 장치 및 AP 장치 등 철도차량 통신 시스템 내부에서 사용되는 전자장치와 데이터 전송량이 크게 증가하고 있다.
이에 따라, 철도차량 통신 시스템의 데이터 전송매체의 선택이 점차 중요해지고 있는데, 철도차량은 그 특성상 진동이나 외부충격에 강하고, 다수의 사용자가 사용하므로 보안에 장점을 갖고, 설치나 유지보수가 간편한 데이터 전송매체가 사용되는 것이 적절하다.
철도차량은 객차들이 서로 연결되어 있으므로 주차량이나 종차량들 상호 간에 신호 전달이 필요하다.
종래 차량간의 신호 전달에 구리 통신선을 사용하였으나, 고속 대용량 신호전달 시 접촉저항 등에 의해 신호레벨이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
특히 전기철도차량의 경우 급전선으로부터 순간적으로 노이즈가 인입될 경우 변환된 차량별 전력 레벨이 크게 달라 차량간 통신에서 신호 송수신이 어렵게 되는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해 최근에는 영상 전송에 국한하여 광케이블을 차량간 통신에 적용한 사례가 있다.
이 적용 사례에서는 영상 전송 마스터(master)의 광포트(port)가 하나로서 광전송 모듈의 고장시 전송이 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 하부장치용 광송수신 모듈도 바이패스(bypass) 기능이 없어 전원 차단시 또는 광송수신 모듈 고장시 후단으로 데이터를 전송할 수 없는 문제점이 있었다.
공개번호 10-2009-0046314(2009년05월11일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 철도차량의 중요한 메인 데이터 통신망을 광케이블로 구현하되, 이중화 및 바이패스 기능을 적용하여 고장시에도 끊김이 없이 안정적인 통신을 할 수 있도록 하는 철도차량 광통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 철도차량 광통신 시스템은 전원부와 제어부 및 광통신모듈을 구성으로 하는 선두차량의 마스터 통신장치;
광분배소자와 광/전 변환부 및 제어부를 구성으로 하는 다수 하부차량의 슬레이브 통신장치; 및
상기 마스터 통신장치와 다수의 슬레이브 통신장치의 인접된 통신장치 사이를 연결하는 광케이블을 포함하고;
상기 슬레이브 통신장치는 인접된 통신장치로부터 1개의 데이터를 수신해서 2개의 데이터로 나누어 하나의 데이터는 자신의 광/전 변환부에 출력하고, 다른 하나의 데이터는 인접된 다른 통신장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.
또한, 상기 마스터 통신장치는 전원부와 제어부 및 광통신모듈의 구성이 이중화되어 이루어지고,
상기 슬레이브 통신장치는 광분배소자와 광/전 변환부 및 제어부의 구성이 이중화되어 이루어지며,
상기 광케이블은 이중화되어 인접된 통신장치의 이중화된 구성을 각각 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광케이블은 통신 선로를 절환하는 스위칭부를 통해 인접된 통신장치를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.
또한, 상기 스위칭부는 마스터 또는 슬레이브 통신장치의 이중화된 구성 중 어느 한 구성의 고장 발생시에 이를 검출하여 해당 마스터 또는 슬레이브 통신장치의 다른 구성으로 광케이블 선로를 스위칭 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 철도차량은 상술한 어느 하나의 광통신 시스템이 구축되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 철도차량의 중요한 메인 데이터 통신망을 광케이블로 구현하되, 이중화 및 바이패스 기능을 적용하여 고장시에도 끊김이 없이 안정적인 통신을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광통신 시스템에 적용되는 마스터 통신장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 광통신 시스템에 적용되는 슬레이브 통신장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 광분배 소자의 기본 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 시스템의 블록도이다.
도 5와 도 6은 도 4에 나타낸 광통신 시스템의 고장시 데이터 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광통신 시스템의 블록도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 광통신 시스템의 고장시 데이터 흐름을 보여주는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 광통신 시스템에 적용되는 마스터 통신장치의 구성도이다.
선두차량의 데이터 통신장치인 마스터 통신장치(10)는 데이터를 생성하여 광케이블을 통해 하부장치인 슬레이브 통신장치로 전송하며, 상기 슬레이브 통신장치로부터 광케이블을 통해 응답 데이터를 수신하여 전체 광통신 시스템의 데이터 송수신을 제어한다.
상기 마스터 통신장치는 전원을 공급하는 전원부와, 데이터를 생성하고 광통신모듈을 통해 데이터를 송수신하도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 의해 데이터를 외부의 슬레이브 통신장치에 전송하고 외부의 슬레이브 통신장치로부터 데이터를 수신하며 광케이블과 연결하기 위한 광통신포트를 구비하는 광통신모듈로 구성되되, 각각 2개의 전원부(11a,11b), 2개의 제어부(12a,12b), 광통신포트(14a,14b)를 구비하는 2개의 광통신모듈(13a,13b)을 구비하여 구성(10a,10b)이 이중화된다.
따라서 마스터 통신장치(10)에서 하나의 구성(예를 들어 10a(전원부(11a) 및/또는 제어부(12a) 및/또는 광통신모듈(13a))에 고장이 발생하여도 다른 구성(10b)(전원부(11b), 제어부(12b), 광통신모듈(13b))을 통해 데이터를 생성하여 지속적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 광통신 시스템에 적용되는 슬레이브 통신장치의 구성도이다.
선두차량과 후부차량 이외의 차량에 설치되는 데이터 통신장치인 슬레이브 통신장치(20)는 광케이블을 통해 선두차량 마스터 통신장치(10)로부터 데이터를 수신하여 그 응답 데이터를 광케이블을 통해 후부차량 마스터 통신장치(10)에 송신한다.
상기 슬레이브 통신장치(20)는 인접된 통신장치(10,20)로부터 입력된 하나의 데이터(광신호)를 2개의 광신호로 나누어 하나의 광신호는 내부의 광/전 변환부에 출력하고, 다른 하나의 광신호는 인접된 다른 통신장치에 출력하는 광분배소자와, 상기 광분배소자로부터의 광신호를 전기신호로 변환하여 제어장치에 출력하거나 제어장치로부터의 전기신호를 광신호로 변환하여 광분배소자에 출력하는 광/전 변환부와, 상기 광/전 변환부의 전기신호에 따라 차량 내의 각종 기기를 제어하는 제어부로 구성된다.
이와 같이 슬레이브 통신장치(20)에 바이패스 기능을 적용해서 광/전 변환부 및/또는 제어부에 고장이 발생하거나 전원이 차단되더라도, 광분배소자를 이용하여 인접된 통신장치(10,20)를 통해 입력된 데이터를 다른 인접된 통신장치(10,20)에 정상적으로 출력할 수 있다.
또한, 슬레이브 통신장치(20)는 각각 2개의 광분배소자(21a,21b), 2개의 광/전 변환부(22a,22b), 2개의 제어부(23a,23b)를 구비하여 구성(20a,20b)을 이중화함으로써, 하나의 구성(예를 들어 20a(광분배소자(21a) 및/또는 광/전 변환부(22a) 및/또는 제어부(23a))에 고장이 발생하더라도 다른 구성(20b)(광분배소자(21b), 광/전 변환부(22b), 제어부(23b)을 통해 지속적으로 데이터를 송수신할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 광분배소자의 기본 개념도이다.
도시된 바와 같이 광분배소자(21a,21b)는 입력되는 광신호인 I1을 O2와 03의 광신호로 나누어 출력하며, 외부의 영향에 의해 광전송이 끊기지 않는 구조를 취한다.
상기 광분배소자(21a,21b)는 양방향 또는 단방향이 있으며 본 발명에서는 양방향성 광분배소자를 적용하여 양방향 광통신이 가능하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 시스템의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 광통신 시스템은 선두차량의 마스터 통신장치(10')와 후부차량의 통신장치(10'') 및 그 사이에 위치된 다수의 슬레이브 통신차량(20',20'',20''')이 이중화된 광케이블(30a,30b)을 통해 서로 연결된다.
또한, 선두차량의 마스터 통신장치(10')와 후부차량의 통신장치(10'')는 전원부, 제어부 및 광통신모듈의 구성(10a,10b)이 이중화되고, 각 슬레이브 통신장치(20',20'',20''')는 광분배소자, 광/전 변환부 및 제어부의 구성(20a,20b)이 이중화된다.
도 5와 도 6은 도 4에 나타낸 광통신 시스템의 고장시 데이터 흐름을 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 슬레이브 통신장치(20',20'',20''')에 바이패스 기능이 적용되어 슬레이브 통신장치(20'')의 하측 구성(20b)(광전변환부 및/또는 제어장치)가 고장이 나더라도 고장이 발생한 슬레이브 통신장치(20'')만 분리되고 마스터 통신장치(10')의 데이터가 광케이블(30b)과 고장난 슬레이브 통신장치(20'')의 하측 구성(20b)(광분배소자)를 통해 후단의 슬레이브 통신장치(20''')에 정상적으로 전달된다.
또한, 슬레이브 통신장치(20',20'',20''')의 구성(20a,20b)이 이중화되어 한 구성(예를 들어 20''의 20b)이 고장이 나더라도 다른 구성(20a)에서 데이터를 수신하여 고장난 차량의 제어를 수행하며, 또한 마스터 통신장치(10')의 데이터가 다른 구성(20a,20b)의 광분배소자를 통해 후단의 슬레이브 통신장치에 정상적으로 전달될 수 있음은 물론이다.
도 6에서 도시된 바와 같이 마스터 통신장치(10')의 구성(10a,10b)이 이중화되어, 마스터 통신장치의 우측 구성(10b)이 고장이 나더라도 좌측 구성(10a)과 광케이블(30b)을 통해 전체 광통신 시스템의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광통신 시스템의 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 광통신 시스템은 선두차량의 마스터 통신장치(10')와 후부차량의 통신장치(10'') 및 그 사이에 위치된 다수의 슬레이브 통신차량(20',20'')이 이중화된 광케이블(30a,30b)을 통해 연결된다.
또한, 선두차량의 마스터 통신장치(10')와 후부차량의 통신장치(10'')는 전원부, 제어부 및 광통신모듈의 구성(10a,10b)이 이중화되고, 각 슬레이브 통신장치(20',20'')는 광분배소자, 광/전 변환부 및 제어부의 구성(20a,20b)이 이중화된다.
그리고 인접된 통신장치를 연결하는 이중화된 광케이블(30a,30b)은 통신 선로를 절환하는 스위칭부(40',40'',40''')를 통해 서로 연결된다.
상기 스위칭부(40',40'',40''')는 통신장치의 이중화된 구성 중 어느 한 구성의 고장 발생시에 이를 검출하여 다른 구성으로 광케이블 선로를 스위칭 제어한다.
상기 스위칭부(40',40'',40''')는 인접 통신장치의 한 구성의 고장 발생시에 그 통신장치로부터 출력되는 장애발생 제어신호를 근거로 광케이블 선로를 고장이 발생하지 않은 구성으로 스위칭할 수도 있고, 승무원에 의해 수동 조작으로 스위칭할 수도 있다.
도 8은 도 7에 나타낸 광통신 시스템의 고장시 데이터 흐름을 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이 마스터 통신장치(10')와 슬레이브 통신장치(20',20'')의 구성((10a,10b),(20a,20b))이 이중화되고 인접된 통신장치 간에는 스위칭부(40',40'',40''')를 통해 이중화된 광케이블(30a,20b)이 연결되어, 마스터 통신장치(10')의 우측 구성(10b), 슬레이브 통신장치(20')의 상측 구성(20a), 슬레이브 통신장치(20'')의 하측 구성(20b)이 고장 나더라도, 마스터 통신장치(10')의 고장나지 않은 좌측 구성(10a)에서 데이터를 생성하여 광케이블(30b), 스위칭부(40'), 광케이블(30b), 슬레이브 통신장치(20') 하측 구성(20b)의 광분배소자, 광케이블(30b), 스위칭부(40''), 광케이블(30a), 슬레이브 통신장치(20'') 상측 구성(20a)의 광분배소자, 광케이블(30a), 스위칭부(40'''), 광케이블(30a) 순으로 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 슬레이브 통신장치(20')는 하측 구성(20b)을 통해 데이터를 수신하여 차량 내의 제어를 수행하고, 슬레이브 통신장치(20'')는 상측 구성(20a)을 통해 데이터를 수신하여 차량 내의 제어를 수행하게 된다..
이와 같이 본 발명에 의하면, 마스터 통신장치(10)의 구성(10a,10b)이 이중화되어 한 구성에 고장이 발생하여도 다른 구성에 의해 광통신은 정상 동작할 수 있다.
또한, 슬레이브 통신장치(20)에 바이패스 기능이 적용되어 광/전 변환부 및/또는 제어부에 고장이 발생하거나 전원이 차단되더라도 광분배소자를 사용하여 고장난 광/전 변환부 및/또는 제어부만 분리되어 전체 광통신 시스템을 정상적으로 동작할 수 있다.
또한, 슬레이브 통신장치(20)의 구성(20a,20b)이 이중화되어 하나의 구성에 광이 발생하여도 다른 하나의 구성이 통신하여 슬레이브 통신장치가 끊김없이 통신할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10,10': 마스터 통신장치 10'': 하부차량 통신장치
11a,11b: 광분배소자
20,20',20'',20''': 슬레이브 통신장치
30a,30b: 광케이블 40',40'',40''': 스위칭부

Claims (5)

  1. 전원부와 제어부 및 광통신모듈을 이중화 구성으로 하는 선두차량의 마스터 통신장치;
    광분배소자와 광/전 변환부 및 제어부를 이중화 구성으로 하는 다수 하부차량의 슬레이브 통신장치; 및
    상기 마스터 통신장치와 다수의 슬레이브 통신장치의 인접된 통신장치 사이를 연결하고 이중화되어 인접된 통신장치의 이중화된 구성을 각각 연결하는 광케이블을 포함하고;
    상기 슬레이브 통신장치는 인접된 통신장치(마스터 통신장치 또는 슬레이브 통신장치)로부터 1개의 데이터를 수신해서 2개의 데이터로 나누어 하나의 데이터는 자신의 광/전 변환부에 출력하고, 다른 하나의 데이터는 인접된 다른 통신장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광케이블은 통신 선로를 절환하는 스위칭부를 통해 인접된 마스터 또는 슬레이브 통신장치 간을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭부는 마스터 또는 슬레이브 통신장치의 이중화된 구성 중 어느 한 구성의 고장 발생시에 이를 검출하여 해당 마스터 또는 슬레이브 통신장치의 다른 구성으로 광케이블 선로를 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량 광통신 시스템.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 광통신 시스템이 구축되어 있는 철도차량.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009201334A (ja) 2008-02-25 2009-09-03 Hitachi Ltd 二重系列車制御装置

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