KR101646969B1

KR101646969B1 - 최적화된 해저터널 라우팅 시스템

Info

Publication number: KR101646969B1
Application number: KR1020150044432A
Authority: KR
Inventors: 문성모
Original assignee: 주식회사엔엔에프텍
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-08-10

Abstract

본 발명은 해저터널의 굴착 현장에서 TBM(2) 측의 센싱 정보를 지상의 게이트웨이에 다단 중계하는 복수의 라우터(20)로 구성되되, 서로 다른 통신 방식으로 이중화하고, 통신 장애가 발생할 시에 장애 구간에 대해 이중화 통신 중에 택일하여 중계하는 최적화된 해저터널 라우팅 시스템에 관한 것으로서, 각각의 라우터(20)는 센싱 정보를 무선통신 경로 및 광통신 경로로 이루어진 2중화 통신 경로를 통해 중계 전송하며, 순방향으로 수신한 무선통신 신호 및 광통신 신호로부터 각각 획득하는 센싱 정보를 상호 대조하여 일치하는 경우에, 획득한 센싱 정보를 무선통신 신호 및 광통신 신호로 중계 전송하고, 대조 결과 불일치하는 경우에 수신 신호의 에러 검출을 수행하여 무선통신 경로와 및 광통신 경로 중에 오류 없는 통신 경로를 선택한 후 선택한 통신 경로를 통해 재전송 요청을 역방향 신호로 전송하여서, 선택한 통신 경로만으로 수신받게 되는 신호로부터 센싱 정보를 획득하여 무선통신 신호 및 광통신 신호로 순방향 중계 전송한다.

Description

최적화된 해저터널 라우팅 시스템{OPTIMIZED ROUTING SYSTEM FOR SUBMARINE TUNNEL}

본 발명은 해저터널의 굴착 현장에서 TBM(2) 측의 센싱 정보를 지상의 게이트웨이에 다단 중계함에 있어서, 서로 다른 통신 방식으로 이중화하고, 통신 장애가 발생할 시에 장애 구간에 대해 이중화 통신 중에 택일하여 중계하는 최적화된 해저터널 라우팅 시스템에 관한 것이다.

해저터널은 바다에 의해 서로 잇닿지 아니한 육지 사이에 교통 루트를 건설하기 위해 해저지반 속을 굴착한 터널로서, 육지에서만 운행되던 자동차, 기차, 지하철 등의 교통수단이 육지에 건설한 일반 터널을 통과하듯이 육지 사이를 자유롭게 통행할 수 있게 하고, 수상 교통수단을 방해하지 아니하며, 부가적으로 육지 간의 케이블 배선을 위한 통로로도 사용될 수 있다.

이러한 해저터널은 TBM(tunnel boring machine)을 이용한 굴착 방법을 많이 사용한다. TBM은 굴착 단면이 원형인 디스크 커터를 사용하여 굴진함으로써 소음과 진동으로 인한 환경피해를 최소할 뿐만 아니라 굴착하는 암반을 지지대로 활용함으로써 역학적으로 안정된 원형 구조의 터널을 형성하고, 지반변형을 최소화하며, 낙반을 줄여서, 안전성도 확보할 수 있다.

이러한 TBM으로 굴착하는 중에는 굴착면에 대한 필요한 정보를 수집하여 지상으로 전송함으로써, 지상에서 터널 시공 상태를 감시하고 시공에 수반되는 리스크를 관리할 수 있게 하여야 한다. 일반적으로 TBM에서 리스크 관리를 위해 측정 또는 관찰하여 얻는 센싱 정보를 굴착된 터널을 통해 지상의 게이트웨이(Gateway)로 전송하고, 게이트웨이에서 공중 통신망을 통해 올인원시스템에 전송함으로써, 올인원시스템에서 각지의 터널 시공 현장마다 설치된 게이트웨이로부터 현장별 센싱 정보를 취합 관리하고 모니터링하여 리스크를 관리한다.

여기서, 리스크 관리를 위한 센싱 정보는 TBM의 디스크 커터로 굴착할 전방 지형 정보, TBM의 굴진에 따른 굴착 진행상황 데이터, 터널 내부를 가시적으로 관찰할 영상 등을 예로 들 수 있다. 센싱 정보 중에 전방 지형 정보에 대해 구체적인 예를 들면 등록특허 제10-1394332호에서 기술한 바와 같이 디스크 커터를 이용하여 굴착면의 전기비저항을 검출함으로써 굴착면의 지반조건을 측정한다. 이에, 전방을 예측하며 TBM를 굴진시킴으로써, 지반조건에 따라 발생할 수 있는 리스크를 예방할 수 있다.

그런데, 센싱 정보에 근거하여 리스크를 관리하려면, TBM에서 측정 또는 관찰되는 센싱 정보를 정보의 누락, 정보의 손실 및 전송 오류 없이 안정적으로 지상의 게이트웨이에 전송하여야 하지만, 일반적으로 건설하는 해저터널의 길이가 길게는 수십 km에 이르고, 최근에는 육지 사이의 거리가 수백 km인 지역에도 타당성을 검토하고 있는 실정이어서, 터널 내에 장거리 중계 시스템을 구축하여야 한다.

이에, 장거리 중계 시스템를 구축하기 위해 광통신선을 지상에서 터널내의 TBM까지 배선하고 소정 거리마다 중계기를 설치하여 센싱 정보를 중계할 수 있으나, 시공 중인 터널 내의 여건상 광통신선로의 안정성을 보장하기 어렵고, 통신 장애의 발생 우려가 있다.

다른 방편으로 무선통신용 라우터(Router)를 소정 간격으로 설치하여 다단 중계하여도 되지만, 이 또한 시공 중인 터널 내의 여건상 안정성을 보장하기 어렵고, 통신 장애의 발생 우려가 있으며, 안정적 중계 전송을 위해 이중화하더라도 터널 내의 시공 현장 여건에 의해서 무선 통신에 장애가 발생할 수 있으며, 이 경우에 무선 통신 자체가 안되므로, 통신이 두절될 수 있다.

이에, 시공 중인 해저터널 내의 다양한 악조건에 의해 통신 장애가 발생할 수 있는 상황에서도 TBM에서 측정 또는 관찰한 센싱 정보를 보다 안정적으로 지상의 게이트웨이에 중계할 수 있는 터널 내 중계 시스템를 구축하여서, 올인원시스템에서 해저터널의 시공 상황을 누락 오류 없이 모니터링하고 시공 상황에 따라 리스크를 관리하게 하여야 할 것이다.

KR 10-1025071 B1 2011.03.18. KR 10-1394332 B1 2014.05.07.

따라서, 본 발명은 해저터널의 시공 현장에서 리스크 관리를 위해 TBM에서 측정 또는 관찰하는 센싱 정보를 시공 중인 해저터널 내부를 통해 광통신이나 아니면 무선통신으로 중계 전송함에 따라 발생할 수 있었던 문제점을 해소하기 위해서, 굴착 중인 터널 내에서 다양한 통신 장애 요인이 발생하더라도 센싱 정보를 보다 안정적으로 지상의 게이트웨이에 중계함으로써 올인원시스템에서 리스크 관리에 만전을 기할 수 있는 최적화된 해저터널 라우팅 시스템을 제공하는 데 목적을 둔다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 해저터널(1) 내에서 굴진하는 TBM(tunnel boring machine, 2)으로부터 리스크 관리를 위한 센싱 정보를 수신하는 에이피(AP : Acceess Point, 10)와 공중통신망을 통해 올인원시스템(40)에 센싱 정보를 전송하는 지상의 게이트웨이(Gateway, 30) 사이의 센싱 정보를 다단중계(multi-step relay)하기 위해 해저터널(1) 내에 간격을 두고 설치되어 상호 직렬로 연결됨으로써 순차적으로 중계 전송하는 복수의 라우터(20)를 포함하여 구성되는 해저터널 라우팅 시스템에 있어서, 각각의 라우터(20)는 무선신호 송수신을 담당하는 RF 모듈(22)과, 광신호의 송수신을 담당하는 광통신 모듈(23)과, 센싱 정보를 무선통신 경로 및 광통신 경로로 이루어진 2중화 통신 경로를 통해 중계 전송하도록 RF 모듈(22) 및 광통신 모듈(23)을 제어하는 컨트롤러(21)를 포함하여 구성되되, 순방향으로 수신한 무선통신 신호 및 광통신 신호로부터 각각 획득하는 센싱 정보를 상호 대조하여 일치하는 경우에, 획득한 센싱 정보를 무선통신 신호 및 광통신 신호로 중계 전송하고, 대조 결과 불일치하는 경우에 수신 신호의 에러 검출을 수행하여 무선통신 경로와 및 광통신 경로 중에 오류 없는 통신 경로를 선택한 후 선택한 통신 경로를 통해 재전송 요청을 역방향 신호로 전송하여서, 선택한 통신 경로만으로 수신받게 되는 신호로부터 센싱 정보를 획득하여 무선통신 신호 및 광통신 신호로 순방향 중계 전송함을 특징으로 한다.

상기 에러 검출은 CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사)임을 특징으로 한다.

각각의 라우터(20)는 재전송 요청에 응답하여 센싱 정보를 어느 하나의 통신 경로로 재전송하는 라우터(20)의 장비 코드와 자신의 장비 코드에 의해 구분되는 구간 정보를 통신 장애를 표시하는 식별자와 결합한 통신 장애 정보를 생성하고, 센싱 정보를 순방향 전송할 시에 통신 장애 정보를 함께 전송함을 특징으로 한다.

각각의 라우터(20)는 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 수신하기 위한 AP 모듈(Access Point Module)을 구비하고, TBM(2)의 굴진에 따라 늘어나는 구간에 추가로 연장 설치되며, TBM(2)에 가장 근접하게 설치한 라우터를 상기 에이피(10)로 사용하여 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 수신하는 즉시 순방향으로 센싱 정보를 전송하게 함함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 굴착 중인 해저 터널 내에서 TBM(tunnel boring machine) 측의 센싱 정보를 지상의 게이트웨이에 중계함에 있어, 서로 다른 통신방식인 광통신과 무선통신으로 이중화하여 중계함으로써, 해저터널의 시공 중에 동시 다발적으로 발생할 우려가 거의 없는 광통신 통신 장애 요인이나 아니면 무선통신 통신 장애 요인이 발생하더라도 장애 요인이 없는 안정된 통신 경로를 통해 안정적으로 센싱 정보를 중계할 수 있으며, 아울러, 구간별로 통신 장애 요인에 따라 안정적인 통신방식을 택일하게 구성됨으로써, 센싱 정보를 보다 안정적으로 중계하여 센싱 정보의 무결성(integrity)을 보장할 수 있다.

또한, 본 발명은 각각의 라우터가 광통신으로 수신한 센싱 정보와 무선통신으로 수신한 센싱 정보를 상호 일치하지 아니하였을 시에 CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사)를 수행한 후 재전송받아 중계하므로, 광통신과 무선통신의 이중화에 따른 무결성(integrity)을 더욱 확실하게 보장한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템이 설치된 해저터널(1)의 시공 상태도(2)와, 굴진면(3)을 굴착 중인 TBM(2)을 확대 도시한 상태도(b).
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템을 구성하는 라우터(20)의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템에서, 각 라우터(20)의 통신 중계 절차도.

먼저, 용어를 정의한다.

순방향은 해저터널(1) 내에서 굴착하며 진행하는 TBM(tunnel boring machine, 2) 또는 TBM(2)의 근처에서 측정 또는 관찰하여 얻는 센싱 정보를 지상의 게이트웨이(30)에 전송하는 통신경로의 방향이다.

순방향 신호는 순방향으로 전송되는 신호이다.

역방향은 지상의 게이트웨이(30)에서 터널 내의 TBM 측으로 전송하는 통신경로의 방향이다. 여기서, TBM 측이라 함은 TBM 측에서 센싱 정보를 획득하는 센싱 장치, 센싱 장치로부터 센싱 정보를 직접 전송받는 에이피(AP : Access Point, 10) 및 에이피(10)와 가장 근접하게 설치되어 에이피(10)와 직접 통신하는 라우터(20-1) 중에 어느 하나가 될 수 있다.

역방향 신호는 역방향으로 전송되는 신호이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 터널굴착기 TBM, TBM을 이용한 해저터널 TBM 공법, TBM 측의 센싱 정보, 올인원시스템에서 리스크 관리방법 등에 관련된 공지의 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 실시예에 대한 이해를 위해서 필요하다고 판단되는 공지의 기술에 대해서는 필요에 따라 간략하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템이 설치된 해저터널(1)의 시공 상태도(a)와, 굴진면(3)을 굴착 중인 TBM(2)을 확대 도시한 상태도(b)로서, TBM(tunnel boring machine, 2)을 이용한 TBM 공법으로 굴착함에 따라 TBM(2)이 굴진한 자리에 형성된 해저터널(1)에 본 발명이 설치됨을 보여준다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템은 해저터널(1) 내에서 굴진면(3)을 굴착하며 굴진하는 TBM(tunnel boring machine, 2)으로부터 센싱 정보를 중계 없이 직접 수신하는 에이피(AP : Acceess Point, 10)와 센싱 정보를 공중통신망을 통해 올인원시스템(40)에 전송하는 지상의 게이트웨이(Gateway, 30) 사이에 소정 간격을 두고 설치되어 다단중계(multi-step relay)하는 복수의 라우터(20)를 포함하여 구성된다.

본 발명을 구성하는 라우터(20)에 대한 설명에 앞서서 TBM(2), 에이피(10), 게이트웨이(30) 및 올인원시스템(40)에 대해 간략하게 설명한다.

TBM(2)은 전방에 장착한 디스크 커터로 굴진면(3)을 굴착하며 전진하는 굴착기로서, 이를 이용한 TBM 공법에 의하면 굴착, 버럭처리, 지보 시공 등의 일련의 과정을 수행하며, 원형의 단면으로 굴착하므로 역학적으로 안정되고, 무진동/무발파의 기계화 굴착이므로 지반굴착에 따른 지반변화를 최소화함으로써 시공중 안정성을 최대한 확보할 수 있으며, 갱내 작업 환경을 청결하게 유지할 수 있는 친환경적이다.

TBM(2)를 투입하여 해저터널을 건설할 시에는 해저터널로 연결할 육지에서 TBM(2)으로 굴착하기 시작하여 해저지반으로 굴진하며, 해저터널의 길이는 수십 km에서 길게는 수백 km에 이를 수 있으므로, 굴진 중인 TBM(2)에 의해 굴착되어 있는 후방의 터널공 길이가 점차 증가하여서 TBM(2)과 지상 간의 터널 길이도 점차 증가하여 수십 km(또는 수백 km)에 이를 수 있다.

이러한 TBM(2)은 굴진면(3)을 향하여 굴착하는 디스트 커터를 굴진 방향에 장착한 본체와, 본체의 작동을 위한 각종 설비가 적재되는 후속트레일러와, 버럭반출을 위한 후속설비를 갖추게 구성됨은 물론이고, TBM(2)의 각 구성요소에 대한 동작 상태 및 전방 예측을 위한 굴진면(3)의 지반조건 등을 검출하기 위한 각종 센서도 장착되고, 가시적으로 모니터링하기 위한 카메라도 설치되며, 카메라의 경우에 TBM(2)에 이격된 위치에 설치되어 TBM(2)의 굴진 상황을 모니터링하게 하기도 한다.

이러한 각종 센서로 측정되는 데이터 또는 카메라로 관찰되는 영상을 포함하는 센싱 정보는 굴착 현장에서 발생할 수 있는 사고 또는 시공 오차 등을 미연에 예측하고 방지하기 위해서 리스크 관리가 필요하므로, 센싱 정보를 모니터링하고 리스크를 관리하기 위해 구축된 올인원시스템(40)에 안정적으로 전송하여야 한다.

에이피(10)는 상기한 바와 같이 TBM(2) 측에서 측정 또는 관측한 센싱 정보를 전송받기 위해 TBM(2)에 가장 가깝게 설치되는 장비로서, 수신한 센싱 정보를 중계 시스템(본 발명에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템)에 전달함으로써 지상의 게이트웨이(30)에 전달되게 한다.

일반적으로 에이피(10)에 구비되는 AP 모듈(Access Point Module)은 2.4GHz 대역의 무선통신 주파수를 사용하여 TBM(2) 측으로부터 센성 정보를 전송받으며, 필요에 따라서는 유선으로 연결할 수도 있고, 본 발명을 구성하는 라우터(20)와 무선통신 하기 위해 라우터(20)에서 사용하는 주파수 대역도 지원해야 한다. 여기서, 라우터(20)는 5GHz 대역의 무선통신 주파수를 사용하여서 데이터 전송 속도를 높일 수 있다. 또한, 에이피(10)는 광통신으로 라우터(20)와 연결할 경우에 광통신 모듈을 구비하여야 한다.

한편, 하기에서 설명하는 바와 같이 본 발명에 따르면, 라우터(20)에 AP 모듈(Access Point Module)를 구비함으로써, 에이피(10)를 포함하여 구성할 수 있다. 즉, 라우터(20)를 에이피(10)의 설치 위치에 설치하여 에이피 기능을 하게 동작시키는 것이다. 이 경우에, 상기 에이피(10)는 후술하는 라우터(20)과 동일하게 되어 RF 모듈(22) 및 광통신 모듈(23)를 모두 구비하여 무선통신 및 광통신으로 라우터(20)와 통신한다.

여기서, AP 모듈(Access Point Module)과 후술하는 라우터(20)의 RF 모듈(22)에 있어서는 대한민국 주파수분배표에 따른 비면허 대역 중 2.4GHz 밴드 13개 채널과 5GHz 밴드의 19개 채널을 지원하는 것이 좋다. 또한, 터널내부 무선통신 환경을 고려한 채널 간섭 제거 또는 최소화를 위해서 파워 및 채널 자동 조절 기능을 갖게 하는 것이 좋다.

게이트웨이(30)는 육지 상의 해저터널 입구에 설치되어 입구에 가장 가깝게 설치한 터널 내의 라우터와 통신하며, 통신 방식은 무선통신 및 광통신으로 하거나 아니면 어느 하나의 통신 방식으로 할 수도 있다.

이와 같이 설치한 게이트웨이(30)는 라우터로부터 센싱 정보를 전달받은 후 공중통신망을 통해 올인원시스템(40)에 송신한다.

올인원시스템(40)은 게이트웨이(30)에서 공중통신망을 통해 송신하는 센싱 정보를 수신받아 취합하여 데이터베이스화, 모니터링 자료 생성/재생 및 리스크 관리를 수행하며, 서로 다른 터널 공사 지역에서 송신하는 공사 현장별 센싱 정보를 수신받아 취합할 수도 있다.

이러한 올인원시스템(40)은 센싱 정보를 분석하여 굴진 방향의 지반 예측, 사고 위험 요인 추출, TBM(2)의 고장 여부 판단 등의 리스크 관리를 한다.

이와 같이 TBM(2) 측에서 측정 또는 관측된 센싱 정보를 올인원시스템(40)에 전달하여 리스크를 관리하기 위해서는 굴착 공사가 진행 중이어서 다양한 통신 장애 요인의 발생 우려가 있고 실제 굴착 공사 현장에서도 통신 장애가 발생하는 터널 내에서, 센싱 정보를 에이피(10)로부터 게이트웨이(30)까지 안정적으로 중계하여야 하며, 이에, 본 발명에서는 복수의 라우터(20)를 터널을 따라 간격을 두고 배치 설치하여 다단중계(multi-step relay)하되, 서로 다른 통신방식으로 이중화하고 통신 장애가 발생한 구간이 있을 시에 해당 구간에서는 오류 없이 전송할 수 있는 통신방식을 택일하여 안정적으로 중계 전송하며, 이에, 다양한 통신 장애 요인이 해저터널 굴착 공사 현장에서 발생하더라도 센싱정보의 무결성, 완전성 및 확실성을 보장한다.

이하, 본 발명을 구성하는 라우터(20)에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 최적화된 해저터널 라우팅 시스템의 통신 연결 상태를 보여주는 도면(a)과 라우터(20)의 블록 구성도(b)이고,

도 3은 각 라우터(20)의 통신 중계 절차도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, TBM(2)이 굴진한 자리에 간격을 두고 설치하여 통신적으로 상호 직렬 연결한 복수의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)로 구성되어서, TBM(2)에 가장 가깝게 설치하여 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 중계 없이 직접 수신하는 에이피(10)와 지상에 설치되는 게이트웨이(30) 간에 다단중계(multi-step relay)한다.

이를 위해서, 각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)는 무선신호의 송수신을 담당하는 RF 모듈(22)과, 광신호의 송수신을 담당하는 광통신 모듈(23)과, 라우터의 동작을 설정하기 위한 인터페이스(25)와, 소요 전기를 공급하기 위한 전원부(26)와, 센싱 정보를 무선통신 경로 및 광통신 경로로 이루어진 2중화 통신 경로를 통해 중계 전송하도록 RF 모듈(22) 및 광통신 모듈(23)을 제어하는 컨트롤러(21)를 포함하여 구성된다.

즉, 각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)는 가장 근접한 순방향의 라우터 및 역방향의 라우터와 순방향 통신을 하여서 센싱정보를 중계하며, 더불어, 후술하는 바와 같이 가장 근접한 역방향의 라우터에게 요청 정보를 전송할 수도 있으며, 순방향 통신 및 역방향 통신에 있어서 무선통신 및 광통신을 동시에 하는 것과 무선통신 및 광통신 중에 어느 하나를 택일하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에서는 각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)가 센싱 정보를 TBM(2) 측으로부터 수신하기 위한 AP 모듈(Access Point Module, 24)을 구비한다. 이에, 각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)는 인터페이스(25)를 통한 설정에 따라 상기한 에이피(10)로의 기능도 수행하게 할 수 있다. 즉, 에이피(10)를 라우터(20)와 구분하여 별도로 설치하지 아니하고, 대신에, TBM(2)의 굴진에 따라 늘어나는 구간에 추가로 라우터를 하나씩 연장 설치한 후, 여기서 TBM(2)에 가장 근접하게 된 추가한 라우터를 에이피(10)로 사용하도록 설정 변경하여 TBN(2)으로부터 센싱 정보를 수신하게 하고, 아울러 이전에 에이피로 동작하였던 라우터가 중계하도록 기능 전환 설정을 한다. 물론, 에이피로 기능 전환되는 라우터는 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 수신하는 즉시 순방향으로 센싱 정보를 전송한다.

에이피(10)와 게이트웨이(30) 사이에 간격을 두고 배치한 각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)에서 컨트롤러(21)의 제어에 따라 이루어지는 통신 중계 절차를 도 3을 참조하여 설명한다.

각각의 라우터(20 : 20-1, 20-2, ..., 20-N-1, 20-N)는 RF 모듈(22)을 통한 무선신호 및 광통신 모듈(23)을 통한 광신호를 각각 순방향으로부터 수신하게 되는 경우(S11, S13), 즉, TBM(2) 측을 향하는 방향으로 가장 가까운 인접 라우터로부터 순방향 무선신호 및 광신호를 수신하는 경우, 수신한 무선신호 및 광신호로부터 각각 센싱정보를 획득한다(S12, S14).

다음으로, 무선신호 및 광신호로부터 각각 획득한 센싱정보를 상호 대조하여(S21) 일치 여부를 확인한다(S22).

대조 결과 일치하면, 획득한 센싱 정보를 무선통신 신호 및 광통신 신호로 순방향을 향해 송신하여서, 게이트웨이(30)를 향하는 방향의 라우터 중에 가장 근접한 라우터에게 센싱 정보를 전달한다.

만약, 대조 결과 불일치하면, 무선신호 및 광신호로부터 각각 획득한 센싱 정보에 대해 개별적으로 오류 검출을 수행하여 무선통신 경로와 및 광통신 경로 중에 오류 없는 통신 경로를 선택한 후(S31), 선택한 통신 경로로 재전송 요청 신호를 역방향 신호로 전송한다(S32, S34). 이에, TBM(2) 측으로 가장 가까운 인접 라우터, 즉, 무선신호 및 광신호를 자신에게 송신한 라우터에게 재전송을 요청하여 재차 수신한다(S33, S35). 여기서, 재전송을 요청할 시에는 상기에서 선택한 통신 경로로 재전송하도록 요청하여서, 상기에서 선택한 통신 경로 수신받는다.

본 발명의 실시예에서 에러 검출은 신뢰도가 높은 CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사)로 하였다.

다시 말해서, 에러 검출의 수행에 의해 무선신호로 수신한 센싱 정보에 오류가 없는 경우에 역방향 무선신호로 재전송을 요청하여서 순방향 무선신호로 다시 받고(S33), 광신호로 수신한 센싱 정보에 오류가 없는 경우에 역방향 광신호로 재전송을 요청하여서 순방향 광신호로 다시 받는다(S35). 오류가 없는 것으로 판정한 센싱 정보를 재수신 센싱 정보와 대조하여 일치하지 아니하는 경우, 선택한 통신 경로로 다시 한번 재전송하도록 요청하여 받는 것도 좋다.

물론, 각각의 라우터는 무선통신 경로 및 광통신 경로로 동시에 센싱 정보를 전송한 이후, 수신측에서 선택한 통신 경로로 재전송하라는 요청 신호를 받으면, 요청 정보에 센싱 정보를 재전송한다.

그리고, 재수신받은 센싱 정보를 순방향 무선신호 및 순방향 광신호로 송신한다(S41, S42).

이와 같이 통신 장애 요인이 발생하더라도 발생한 통신 장애 요인에 영향을 받지 아니하는 통신 경로로 재전송받은 후 중계함으로써, 중계하는 센싱 정보의 무결성을 보장할 수 있고, 통신 장애 요인이 발생한 해당 구간만 통신경로를 택일하게 하여서, 구간별로 서로 다른 통신 장애 요인이 발생하는 상황에 대처하여 센싱 정보를 게이트웨이(30)에 전달할 수 있다.

그리고, 각각의 라우터는 재전송 요청 및 재수신의 과정을 수행한 이후에 중계 전송할 때에(S41, S42) 통신 장애 정보를 센싱 정보와 함께 전송한다.

여기서, 통신 장애 정보는 재전송 요청에 응답하여 센싱 정보를 어느 하나의 통신 경로로 재전송하는 라우터, 즉, TBM(2) 측으로 가장 가까운 인접 라우터의 장비 코드와 자신의 장비 코드에 의해 구분되는 구간 정보와, 통신 장애를 표시하는 식별자를 결합한 정보이다.

이에, 올인원시스템(40)에서는 통신 장애 구간을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 광통신 및 무선통신 중에 어느 통신 경로에 장애가 있는 지도 확인할 수 있어, 신속한 장애 복구에 유용하게 활용할 수 있다.

한편, 도 3을 참조한 설명은 라우터(20) 간의 통신에 대한 것으로 설명하였지만, 에이피(10)와 가장 근접한 라우터(20-1)가 에이피(10)와 통신할 때와, 게이트웨이(30)에 가장 근접한 라우터(20-N)가 게이트웨이(30)와 통신할 때에도 동일한 통신방식으로 이루어지게 하는 것이 좋다.

즉, 에이피(10)와 라우터(20-1) 간에도 광통신과 무선통신으로 이중화하고, 에이피(10)는 재전송 요청에 응답하여 선택 통신 경로로 재전송하게 동작시키는 것이다.

게이트웨이(30)도 광통신 모듈 및 RF 모듈을 구비하여 라우터(20-N)와의 통신을 이중화하고, 광통신 모듈 및 RF 모듈로 각각 전송받는 센싱 정보를 대조하여 일치하지 아니하는 경우 라우터(20-N)에게 재전송을 요청하여 재수신하도록 동작시키는 것이다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 해저터널 2 : TBM(tunnel boring machine) 3 : 굴진면
10 : 에이피(AP : Access Point)
20 : 라우터(Router) 21 : 컨트롤러 22 : RF 모듈
23 : 광통신 모듈 24 : AP 모듈 25 : 인터페이스
26 : 전원부
30 : 게이트웨이(Gateway)
40 : 올인원시스템

Claims

해저터널(1) 내에서 굴진하는 TBM(tunnel boring machine, 2)으로부터 리스크 관리를 위한 센싱 정보를 수신하는 에이피(AP : Acceess Point, 10)와 공중통신망을 통해 올인원시스템(40)에 센싱 정보를 전송하는 지상의 게이트웨이(Gateway, 30) 사이의 센싱 정보를 다단중계(multi-step relay)하기 위해 해저터널(1) 내에 간격을 두고 설치되어 상호 직렬로 연결되는 복수의 라우터(20)를 포함하여 구성되는 해저터널 라우팅 시스템에 있어서,
각각의 라우터(20)는 무선신호 송수신을 담당하는 RF 모듈(22)과, 광신호의 송수신을 담당하는 광통신 모듈(23)과, 센싱 정보를 무선통신 경로 및 광통신 경로로 이루어진 2중화 통신 경로를 통해 중계 전송하도록 RF 모듈(22) 및 광통신 모듈(23)을 제어하는 컨트롤러(21)를 포함하여 구성되되,
순방향으로 수신한 무선통신 신호 및 광통신 신호로부터 각각 획득하는 센싱 정보를 상호 대조하여 일치하는 경우에, 획득한 센싱 정보를 무선통신 신호 및 광통신 신호로 중계 전송하고,
대조 결과 불일치하는 경우에 수신 신호의 에러 검출을 수행하여 무선통신 경로와 및 광통신 경로 중에 오류 없는 통신 경로를 선택한 후 선택한 통신 경로를 통해 재전송 요청을 역방향 신호로 전송하여서, 선택한 통신 경로만으로 수신받게 되는 신호로부터 센싱 정보를 획득하여 무선통신 신호 및 광통신 신호로 순방향 중계 전송하며,
각각의 라우터(20)는 재전송 요청에 응답하여 센싱 정보를 어느 하나의 통신 경로로 재전송하는 라우터(20)의 장비 코드와 자신의 장비 코드에 의해 구분되는 구간 정보를 통신 장애를 표시하는 식별자와 결합한 통신 장애 정보를 생성하고, 센싱 정보를 순방향 전송할 시에 통신 장애 정보를 함께 전송함을 특징으로 하는 해저터널 라우팅 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 에러 검출은 CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사)임을 특징으로 하는 해저터널 라우팅 시스템.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
각각의 라우터(20)는 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 수신하기 위한 AP 모듈(Access Point Module)을 구비하고, TBM(2)의 굴진에 따라 늘어나는 구간에 추가로 연장 설치되며, TBM(2)에 가장 근접하게 설치한 라우터를 상기 에이피(10)로 사용하여 TBM(2)으로부터 센싱 정보를 수신하는 즉시 순방향으로 센싱 정보를 전송하게 함을 특징으로 하는 해저터널 라우팅 시스템.