KR200452065Y1 - High Speed Network System of Train - Google Patents

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KR200452065Y1 KR2020080017541U KR20080017541U KR200452065Y1 KR 200452065 Y1 KR200452065 Y1 KR 200452065Y1 KR 2020080017541 U KR2020080017541 U KR 2020080017541U KR 20080017541 U KR20080017541 U KR 20080017541U KR 200452065 Y1 KR200452065 Y1 KR 200452065Y1
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Abstract

본 고안은 열차 및 전동차의 각 객차 간 통신에 레이저 다이오드 또는 LED 등의 광소자를 이용한 무선광통신 네트워크에 관한 장치로서 좀 더 상세하게는 무선통신에 레이저 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 광송신부와 광수신부를 구성하고 100~1000Mbps에 이르는 전기-광 및 광-전기 변환기를 통한 고속 무선광통신 네트워크 시스템에 관한 것이다. 이러한 무선광통신 네트워크는 기존의 객차 간 유선통신망(광섬유 또는 UTP 또는 기타선로)을 제거하여 무선으로 연결되어서 열차 및 전동차의 빈번한 분리결합을 용이하게 해줄 뿐만 아니라 유지보수비 절감과 객차 내에 실장 된 네트워크 스위치 또는 허브를 통하여 초고속 Ethernet 통신이 가능하여 기관실의 서버로부터 각 객실에 초고속 데이터 통신과 HD급 동영상의 고품질 문화콘텐츠를 제공하고 승객에게 필요한 정보를 제공하며, 각 객실에서 수집된 환경정보와 열차 또는 전동차의 운영관리에 필요한 계측제어정보가 기관실로 실시간 모니터링 되어서 쾌적하고 안전한 객실의 환경관리를 가능하게 하는 유비쿼터스 환경을 제공하게 된다. 또한 기관실 서버의 콘텐츠 및 전동차 운행관리정보는 전동차가 역사에 들어서면 역사에 설치되어 있는 무선광통신 네트워크 시스템과 자동 정합되어서 역사 또는 중앙통제실의 서버로 전송되고 서버의 새로운 정보도 전송받으며 열차 또는 전동차의 운행관리에 필요한 정보를 제공하는 무선광통신 네트워크 시스템이다.

Figure R2020080017541

전동차, 열차, 무선통신, 광통신, 레이저, 영상전송, 객차 간 네트워크

The present invention is a device related to a wireless optical communication network using optical elements such as laser diodes or LEDs for communication between trains and trains, and more specifically, an optical transmitter and a light receiver by using a laser diode and a photodiode for wireless communication. The present invention relates to a high-speed wireless optical communication network system through an electric-optical and an optical-electric converter ranging from 100 to 1000Mbps. The wireless optical communication network removes the existing wired communication network (optical fiber or UTP or other lines) between cars to facilitate the frequent separation and coupling of trains and trains, as well as reducing maintenance costs and network switches or mounted inside the cars. High-speed Ethernet communication is possible through the hub, providing high-speed data communication and high-quality cultural contents of HD-quality video to each room from the engine room, providing passengers with necessary information, and environmental information collected from each room, Measurement and control information necessary for operation management is monitored in real time in the engine room to provide a ubiquitous environment that enables the environmental management of pleasant and safe rooms. In addition, the contents of the engine room server and the operation management information of the electric vehicle are automatically matched with the wireless optical communication network system installed in the history when the electric vehicle enters the history and transmitted to the server of the history or the central control room, and the new information of the server is also transmitted. It is a wireless optical communication network system that provides information required for operation management.

Figure R2020080017541

Electric cars, trains, wireless communications, optical communications, lasers, video transmission, car-to-car networks

Description

열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템 { High Speed Network System of Train }High Speed Network System of Trains and Trains

본 고안은 열차 또는 지하철 전동차 등의 각 객차 간 내부 정보를 전달 및 제어하는 통신기술로서 그 통신 매체를 레이저를 이용하여 차량간 통신 연결의 무선화(700-1, 700-2,...700-n)로 차량의 연결 작업을 용이케 하고, 객차 간에 100~1000Mbps Ethernet 고속 네트워크 통신을 구현하여 스위치 또는 허브(300)를 통하여 기관실의 서버(800)로부터 각 객차 간에 10/100Mbps 네트워크 통신과 HD급 실시간 영상정보의 전송장치(400) 및 RS422/485 통신장치(350) 등을 지원하는 레이저를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템에 관한 것이다.The present invention is a communication technology for transmitting and controlling internal information between passenger cars, such as trains or subway trains, by using a laser as a communication medium for wireless communication between vehicles (700-1, 700-2, ... 700- n) facilitates the connection work of vehicles, and implements 100 ~ 1000Mbps Ethernet high-speed network communication between the passenger cars, 10 / 100Mbps network communication and HD level between each passenger car from the server 800 in the engine room through the switch or hub 300 The present invention relates to a wireless optical communication high-speed network system between a passenger train of a train and an electric vehicle using a laser supporting the apparatus 400 for transmitting real-time image information and the RS422 / 485 communication apparatus 350.

종래의 객차 간 통신은 광섬유 또는 UTP, 기타선로 등을 이용하여 유선으로 객차 간 접속을 함으로서 객차 간 분리 및 결합시마다 네트워크 케이블(광섬유, UTP, 기타선로)를 수동으로 분리 연결하는 문제점이 있었다.In the conventional carriage between cars, there is a problem of manually separating and connecting a network cable (optical fiber, UTP, other lines) whenever the cars are separated and combined by connecting the cars by wire using an optical fiber or UTP, other lines.

본 고안의 기술은 레이저 다이오드 또는 LED등 기타 광소자를 이용하여 무선 광통신을 구현한 기술로서 레이저 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 최고 100Mbps~1Gbps 대역의 디지털 변조를 통하여 각 객차 간에 무선 광통신 네트워크(700-1, 700-2)를 구축하고 스위치 또는 허브(710-1, 710-2,...710-n)를 장착하여 고속 네트워크 통신을 무선으로 지원하여 각 객차의 분리접속이 용이하도록 하며 각 객실에 설치된 스위치 또는 허브를 통하여 기관실의 서버(800)와 100~1000Mbps에 이르는 초고속의 쌍방향 TCP/IP Ethernet 네트워크 통신과 HD급 영상신호와 음성신호의 디지털 변조 전송, RS422/485 등 정보통신을 지원하는 기술로 구성된다.The technology of the present invention implements wireless optical communication using laser diodes or other optical devices such as LEDs. The wireless optical communication network (700-1) is carried out by digital modulation of up to 100Mbps ~ 1Gbps band using laser diodes and photodiodes. , 700-2) and equipped with switches or hubs (710-1, 710-2, ... 710-n) to support high-speed network communication wirelessly to facilitate separate connection of each passenger car. High speed bidirectional TCP / IP Ethernet network communication up to 100 ~ 1000Mbps with the server 800 in the engine room, digital modulation transmission of HD-quality video and audio signals, RS422 / 485, etc. It consists of.

열차 및 전동차 객차 간의 기존의 통신케이블(광섬유, UTP, 기타선로)를 이용한 유선통신 방법은 열차 또는 지하철 전동차의 객차를 분리 또는 결합 시에 매번 네트워크를 수동으로 분리하고 연결해야만 하는 불편함이 있었고 통신망 또한 네트워크 통신을 지원하지 못하는 단방향 통신이거나 저속 통신만을 지원하는 상태여서 각 객차 내부에 다양한 정보 제공 및 정보 모니터링이 원할 하지않은 상태였다. 따라서 본 고안의 기술은 레이저를 이용하여 객차 간을 무선으로 최대 100Mbps~1Gbps에 이르는 초고속통신 네트워크(700-1, 700-2,...700-n)를 통하여 다음 객차와의 통신을 위한 100Mbps~1Gbps에 이르는 광통신(720-1, 720-2,...720-n)) 지원과 각 객차 간에 단말기와의 통신을 위한 10/100Mbps Ethernet 통신(340)과 HD급 동영상플레이어(400)의 영상신호(420)와 음성신호(430)를 실시간 전송하며, RS422/485 통신(350)을 통해 각 객차 간의 정보교환을 통하여 열차 및 전동차의 객실을 유비쿼터스 문화공간으로 만들고 승객의 안전과 서비스 질 향상을 높혀서 한차원 높은 객실환경을 제공하면서 각 객차의 분리결합을 편리하게 하고 유지보수를 용이하게 하는데 그 목적이 있다 하겠다.The wired communication method using the existing communication cables (optical fiber, UTP, other tracks) between trains and train cars is inconvenient to manually disconnect and connect the network every time the train or subway train cars are separated or combined. In addition, because it is a one-way communication that does not support network communication or only low-speed communication, various information and monitoring of information inside the passenger car is not desired. Therefore, the technology of the present invention 100 Mbps for communication with the next car through a high-speed communication network (700-1, 700-2, ... 700-n) up to 100Mbps ~ 1Gbps wirelessly between cars using a laser 10 / 100Mbps Ethernet communication (340) and HD video player (400) for optical communication (720-1, 720-2, ... 720-n)) up to 1Gbps and communication between terminals It transmits the video signal 420 and the audio signal 430 in real time, and makes the cabin of the train and the electric car a ubiquitous cultural space through the information exchange between each passengers through RS422 / 485 communication 350 and improves the safety and service quality of the passengers. The purpose of this is to provide a higher level of cabin environment and to facilitate the separate combination of each vehicle and to facilitate maintenance.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 열차 또는 전동차의 객차 간 무선 광통신을 위하여 각 객차의 분리결합 양 접속 면에 레이저를 이용한 무선 광송수신 장치(700-1, 700-2)가 실장 되는데, 이 무선 광송수신장치는 크게 광송신 모듈(100)과 광수신모듈(200), 광랜포트를 수반하는 네트워크 스위치 기능을 제어하는 MPU(10) 및 광-전기 변환부(20), 네트워크 스위치 또는 허브 모듈(300), HD급 동영상을 지원하는 IP기반 스트리밍 동영상 플레이어 모듈(400)로 구성된다. 구체적으로 레이저 다이오드 또는 LED등 광소자로 무선 광송신을 위한 광송신 모듈(100)은 광송신을 위한 송신용 광소자(120)와 집광렌즈(110), 송신 구동부(140), 송신신호 버퍼부(150) 등으로 구성되어서 광신호를 전기신호로 변환하여 스위치(20)의 광결합포트(30)에 전송하고, 광수신모듈(200)은 광수신을 위한 집광용 렌즈(210)와 외란광 차단을 위한 대역필터(220)를 통해서 포토 다이오드(220)로 광신호가 공급되어서 AGC 증폭부(240)를 통하여 적정 크기의 신호원으로 증폭된 다음 수신신호 복조를 위한 CDR부(250)에서 신호가 복조되어 광-전기 변조부(20)를 통하여 광-전기 신호 변환 기능을 실행한다. 이러한 실행을 통하여 각 객차 간의 데이터를 최고 100Mbps~1Gbps의 광신호로 변조하여 송신하고 수신하여 각 객차에 장착된 스위치 또는 허브(710-1, 710-2,...710-n)에 해당 데이터를 전송하여 UDP 및 TCP/IP Ethernet 통신과 RS422/485 통신, HD급 동영상을 지원하게 된다.In order to achieve the above object, the present invention is equipped with a wireless optical transmitting and receiving device (700-1, 700-2) using a laser on both connection surface of the separate coupling of each passenger car for wireless optical communication between trains or train cars. Wireless optical transmitter and receiver is largely optical transmission module 100 and optical reception module 200, MPU 10 and optical-electric conversion unit 20, network switch or hub module for controlling the network switch function accompanying the optical LAN port 300 is composed of an IP-based streaming video player module 400 that supports HD video. In detail, the optical transmission module 100 for wireless optical transmission to an optical device such as a laser diode or an LED includes a transmission optical element 120 and a condenser lens 110, a transmission driver 140, and a transmission signal buffer unit for optical transmission. 150 and the like to convert an optical signal into an electrical signal and transmit it to the optical coupling port 30 of the switch 20, the light receiving module 200 is a light collecting lens 210 and disturbance light blocking for light reception The optical signal is supplied to the photodiode 220 through the band filter 220 for the amplification and then amplified by the AGC amplification unit 240 into a signal source of an appropriate size, and then the signal is demodulated in the CDR unit 250 for demodulating the received signal. Then, the optical-electric modulator 20 executes the optical-electric signal conversion function. Through this implementation, data between each vehicle is modulated into optical signals of up to 100 Mbps to 1 Gbps, transmitted and received, and then corresponding data to switches or hubs 710-1, 710-2, ... 710-n mounted in each vehicle. It supports UDP and TCP / IP Ethernet communication, RS422 / 485 communication, and HD quality video by transmitting.

레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 광 무선 통신방식의 서비스 구축은 열차 및 전동차의 분리 및 결합의 편리성 증진과 이을 통해 유지보수와 확 장을 위한 별도의 작업이 불필요하고 객차 간 연결 및 분리 시 네트워크 자동 정합 기능으로 객차 간의 고립도를 해결하여 객차관리의 자동화 및 지능화를 가져오는 효과를 기대할 수 있다.The construction of optical wireless communication services using optical devices such as laser diodes or LEDs enhances the convenience of separating and combining trains and trains, thereby eliminating the need for maintenance and expansion. The automatic matching function can be expected to solve the isolation between the cars, bringing the automation and intelligence of the car management.

또한 각 객차 간에 초고속 네트워크 통신과 이를 통한 HD급 미디어 제공이 가능해져 열차나 전동차를 이용하는 승객에게 장시간의 운행 길에 지루함을 해소하고 고품질의 서비스를 제공하는 최적의 쾌적한 객차 공간을 제공하며 각 객차의 환경정보를 실시간으로 기관실로 모니터링 하여 객차 내의 상황에 중앙통제실에서 신속하고 보다 능동적으로 대응하는 첨단 열차 및 전동차를 구현하는 효과를 가져 올 것이다.In addition, it is possible to provide high-speed network communication and HD-quality media through each passenger car, thereby providing passengers using trains or electric cars with an optimal comfortable passenger space that eliminates boredom on long journeys and provides high-quality services. By monitoring environmental information in the engine room in real time, it will bring about the effect of implementing high-tech trains and trains that respond quickly and more actively to the situation in the passenger car.

본 고안은 기존의 객차 간 유선선로(광섬유 또는 UTP, 기타선로)를 제거하고 객차간 무선 광통신 네트워크(700-1, 700-2,...700-n)를 구현하는 것을 목적으로 하는 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 또는 전동차의 객차 간 무선광통신 네트워크 시스템으로서 광송신을 위한 집광렌즈(110) 및 레이저 다이오드(120)와 레이저 다이오드 구동부(140), 송출신호 버퍼부(150), 송출신호의 크기 검출을 위한 Feedback 용 포토 다이오드(130), 일정한 송출신호 제어를 위한 송출신호 자동 이득제어부(160)로 구현된 전기-광신호 변환 송신 모듈부(100)와 광신호 수신용 렌즈(210), 광신호 수신시 오류방지를 위한 외란광 차단용 필터(220)와 광신호 수신용 포토 다이오드(230), 수신 AGC 증폭부(240), 증폭된 광신호를 이더넷 포트의 전기신호로 복조하는 CDR부(250)로 구현된 광-전기 수신 복조 모듈부(200)와 다음 객차와의 통신 및각 객실 내의 단말기와의 통신을 위한 100Mbps~1Gbps 광결합 포트(320), 객차내의 단말기와 TCP/IP 이더넷 통신을 위한 고속 스위치 또는 허브(310)와 10/100Mbps 이더넷 포트(340), 객차내의 실시간 환경정보 수집 및 원격제어를 위한 RS422/485 통신포트(350), 다음 객차의 네트워크 통신 확장을 위한 100Mbps~1Gbps의 광통신 포트(330)로 구성된 네트워크 스위치 또는 허브 모듈부(300)로 구성된다.The present invention is a laser diode that aims to remove the existing interline carriages (fiber or UTP, other lines) and to implement the inter-cart wireless optical communication network (700-1, 700-2, ... 700-n) Alternatively, a wireless optical communication network system between passenger cars of a train or an electric vehicle using an optical element such as an LED, a condenser lens 110, a laser diode 120, a laser diode driver 140, an output signal buffer unit 150, and an output signal for optical transmission A photodiode 130 for feedback for detecting the size of the signal, an electric-optical signal conversion transmission module 100 implemented as a transmission signal automatic gain control unit 160 for constant transmission signal control, and an optical signal reception lens 210 , A disturbance light blocking filter 220 for preventing an error when receiving an optical signal, a photodiode 230 for receiving an optical signal, a receiving AGC amplifier 240, and a CDR for demodulating the amplified optical signal into an electrical signal of an Ethernet port. Implemented as part 250 -100Mbps ~ 1Gbps optical coupling port 320 for communication between the electrical reception demodulation module unit 200 and the next car and the terminal in each cabin, a high-speed switch or hub for TCP / IP Ethernet communication with the terminal in the car ( 310) and 10 / 100Mbps Ethernet port 340, RS422 / 485 communication port 350 for real-time environment information collection and remote control in the passenger car, and 100Mbps ~ 1Gbps optical communication port 330 for expanding the network communication of the next car. It is composed of a configured network switch or hub module unit 300.

또한 HD급 고화질 영상 전송을 위한 동영상 스트리밍 플레이어(410)가 지원되어서 HD급 영상출력장치(420)와 음성출력장치(430), 그리고 일반 모니터 지원을 위한 VGA 출력장치(440)가 있는 IP기반 동영상 플레이어 모듈(400)도 장착된다. 이하 첨부된 도면을 기준으로 상세한 설명을 하기로 한다.In addition, the video streaming player 410 for HD-quality high-definition video transmission is supported so that HD-based video output device 420, audio output device 430, and VGA output device 440 for general monitor support IP-based video The player module 400 is also mounted. Hereinafter, a detailed description will be made based on the accompanying drawings.

도 1은 본 고안에 따른 열차 또는 전동차의 레이저를 이용한 무선광통신 네트워크 전체 개념도 이며 도 2는 각 객차 간에 실장되는 무선광통신 네트워크 시스템의 블록다이어그램이다. 도 1의 기관실의 서버(800)부터 다양한 콘텐츠들이 기관실에 있는 네트워크 스위치 또는 허브(710-1)을 통하여 무선광통신 네트워크 송수신부(710)로 광섬유(720-1)를 통하여 전송되어서 다음 객차의 무선 광송수신부(700-2)로 무선 전송되어 최종단의 스위치 또는 허브(710-n)까지 각 객차 간에 초고속 무선광통신 네트워크망이 구현된다. 이러한 무선 광통신 네트워크 시스템은 분리/연결시 자동 정합 및 링크신호와 실시간 상태 정보를 서버로 전달하여 기관실의 서버에서 각 객차간의 네트워크 연결상태를 실시간으로 모니터링 및 통제하여 네트워크 장애발생시 신속하고 능동적인 대응을 할 수 있는 기능을 제공한다.1 is a conceptual diagram of a wireless optical communication network using a laser of a train or an electric vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a wireless optical communication network system mounted between each passenger car. Various contents are transmitted from the server 800 of the engine room of FIG. 1 to the wireless optical communication network transceiver 710 through the network switch or hub 710-1 in the engine room via the optical fiber 720-1, and then wirelessly communicates with the next passenger. The wireless transmission to the optical transmission and reception unit 700-2 is implemented between the ultra-high speed wireless optical communication network between each passenger car to the switch or hub (710-n) of the last stage. The wireless optical communication network system provides automatic matching and link signal and real-time status information when disconnecting / connecting to the server to monitor and control the network connection status between each passenger car in the engine room in real time for quick and active response in case of network failure. It provides the ability to do so.

도 1의 무선광통신 네트워크 시스템의 각각의 내부 구조를 도 2의 블록다이어그램을 참고로 살펴보면 다음과 같다. The internal structure of each of the wireless optical communication network systems of FIG. 1 will be described with reference to the block diagram of FIG. 2.

다음 객차로의 네트워크 전송을 위한 데이터 신호는 네트워크 스위치(400)의 광결합용 이더넷 포트(30)를 통하여 전기-광신호 변환을 위한 변조부(20)를 거쳐서 레이저 다이오드 구동에 필요한 신호로 변환되고, 송출신호 구동부(140)을 통하여 송신용 레이저 다이오드에 적절한 신호의 크기로 증폭되어서 송신용 레이저 다이오드(120)를 구동하게 된다. 이때 송신출력 크기는 레이저 다이오드의 경시변화와 신뢰성 향상 및 통신품질을 위해서 Feedback용 포토다이오드(130)에 의해서 송신출력을 자동으로 가감 조절하는 자동 이득제어부(160)로 신호출력이 귀환 되어서 송신출력을 일정하게 제어하는 역할을 하게 되는 광-전기 변환 송신 모듈부(100)의 구성으로 이루어지며, 광수신 모듈은 수신용 집광렌즈(210)와 태양광이나 기타 외란광 등의 신호 외의 노이즈광원을 차단하는 광수신용 대역필터(220)을 통하여 수신된 레이저 광은 수신용 포토다이오드(230)와 수신신호 AGC 증폭부(240)를 통하여 적절한 크기의 신호원으로 증폭된 다음 광결합포트(30)에서 처리 가능한 데이터 신호로 CDR부에서 복조된다.The data signal for network transmission to the next car is converted into a signal for driving the laser diode through the modulator 20 for converting the electric-optical signal through the optical port Ethernet port 30 of the network switch 400. In addition, the transmission signal driver 140 is amplified to a size of a signal suitable for the transmission laser diode to drive the transmission laser diode 120. At this time, the transmission output size is a signal output is fed back to the automatic gain control unit 160 that automatically adjusts the transmission output by the feedback photodiode 130 to improve the change over time and reliability of the laser diode and the communication quality. Consists of a configuration of the optical-electric conversion transmission module 100 that serves to control constantly, the light receiving module blocks the noise light source other than the signal such as the receiving condenser lens 210 and sunlight or other disturbance light. The laser light received through the optical reception band filter 220 is amplified by a signal source having an appropriate size through the reception photodiode 230 and the reception signal AGC amplifier 240, and then processed by the optical coupling port 30. It is demodulated in the CDR section with possible data signals.

복조된 수신신호는 광결합포트(30)를 통하여 네트워크 스위치 또는 허브(400)로 전송되어서 TCP/IP 네트워크 통신(340)과 RS422/485 통신(350), HD급 고화질 영상통신(400)을 지원한다. 또한 100Mbps~1Gbps의 광포트(330)를 통하여 다 음 객차와 초고속 네트워크 통신을 지원하는 기능을 제공하여 수십량의 열차 또는 전동차를 무선광통신 네트워크로 연속적으로 연결하여 무선 광통신 네트워크 시스템을 구현하는 것이다.The demodulated received signal is transmitted to the network switch or hub 400 through the optical coupling port 30 to support TCP / IP network communication 340, RS422 / 485 communication 350, and HD-quality high-definition video communication 400. do. In addition, the optical port 330 of 100Mbps ~ 1Gbps provides a function to support the next passenger car and ultra-high speed network communication to implement a wireless optical communication network system by continuously connecting dozens of trains or electric vehicles to a wireless optical communication network.

도 3의 순서도는 무선 광통신 제어를 위한 송수신 알고리즘과 동작 순서로서 전원 투입 후, 송신과정은 단계 1010에서 네트워크의 연결유무를 확인하고 단계 1020에서 네트워크 이상유무를 검사하고 이상이 있을때는 단계 1030으로 분기하여 네트워크 서버에 네트워크 장애와 무선 광네트워크 시스템의 상태정보를 알리는 메시지를 전송하고 다시 단계 1010으로 분기하여 상기 과정을 반복한다. 단계 1020에서 이상이 없을때는 단계 1040으로 분기하고 네트워크 서버에 이상없음 메시지와 무선 광네트워크 시스템의 상태정보를 전송한다. 이후, 단계 1050에서 송신신호를 변조하여 단계 1060에서 레이저 다이오드에 충분할 만큼의 신호 크기로 신호를 증폭하고 단계 1070에서 송신 신호를 구동하여 단계 1080의 레이저 다이오드를 동작시킨다. 단계 1090에서는 레이저 다이오드의 송출 크기를 검출하여 Feedback 받아서 단계 1100에서 레이저 다이오드에 적합한 신호 크기로 제어하기 위하여 단계 1060으로 자동으로 이득 조절 신호를 보내서 레이저 다이오드의 경시변화를 감소 시키고 데이터 전송품질을 높여서 무선 네트워크 신뢰성을 향상시킨다. 또한 무선 광통신 수신과정은 단계 1210에서 수신 네트워크 정합검사를 수행하여 네트워크 장애가 발생하였으면 단계 1230으로 분기하여 서버로 에러 메시지 및 무선 광네트워크 상태정보를 전송하고 단계 1210으로 분기하여 상기 과정을 재실행한다. 단계 1220에서 네트워크가 이상이 없음을 확인하면 단계 1240에서 서버에 이상없음 메시 지와 무선 광네트워크 상태정보를 전송하고 단계 1250에서 광신호를 수신하고 단계 1260에서 수신신호를 증폭하여 단계 1270에서 이더넷 스위치에 필요한 데이터로 복조되어서 광결합포트로 전송되어 네트워크 통신 절차를 실행한다.3 is a transmission and reception algorithm and an operation sequence for wireless optical communication control, and after the power is turned on, the transmission process checks whether the network is connected in step 1010, checks for network abnormality in step 1020, and branches to step 1030 when there is an error. The network server transmits a message informing the network server of the network failure and the status information of the wireless optical network system, and branches to step 1010 to repeat the process. If there is no abnormality in step 1020, the flow branches to step 1040 and transmits a status message of the wireless optical network system to the network server. Thereafter, in step 1050, the transmission signal is modulated to amplify the signal to a signal size sufficient for the laser diode in step 1060, and the transmission signal is driven in step 1070 to operate the laser diode in step 1080. In step 1090, the feedback size of the laser diode is detected and feedback is received. In step 1100, a gain control signal is automatically sent to step 1060 to control the signal size suitable for the laser diode, thereby reducing the aging change of the laser diode and improving the data transmission quality. Improve network reliability In the wireless optical communication reception process, if a network failure occurs by performing a reception network registration check in step 1210, the process branches to step 1230, transmits an error message and wireless optical network status information to a server, and branches to step 1210 to execute the process again. If it is determined in step 1220 that the network is intact, in step 1240, the server transmits a message to the server and wireless optical network status information, receives an optical signal in step 1250, amplifies the received signal in step 1260, and then switches the Ethernet switch in step 1270. The data is demodulated and transmitted to the optical coupling port to execute the network communication procedure.

각 객차 간 무선 광네트워크 시스템은 도 1에서 도시한 바와 같이 이중화로 구성되어서 각 네트워크로의 트래픽에 따른 로드밸런싱이 이루어 지며 한쪽망에 장애 발생시 다른 한쪽망을 통하여 지속적으로 무선광통신 네트워크를 유지한다.As shown in FIG. 1, the wireless optical network system between the passenger cars is dualized so that load balancing is performed according to traffic to each network, and when a failure occurs in one network, the wireless optical communication network is continuously maintained through the other network.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 고안은 상기 실시예를 적적히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is apparent that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention as defined by the limits of the following claims.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템.1 is a wireless optical communication high-speed network system between a train and a carriage of a train using an optical device such as a laser diode or LED according to an embodiment of the present invention.

도 2는 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템 블록도.Figure 2 is a block diagram of a wireless optical communication high-speed network system between the passenger cars of trains and trains using optical devices such as laser diodes or LEDs.

도 3은 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템의 동작 순서도.3 is a flowchart illustrating an operation of a wireless optical communication high-speed network system between a train and a passenger car using an optical device such as a laser diode or an LED.

Claims (2)

열차 및 전동차의 각 객차 간 무선 광통신을 위한 광 송신용 집광렌즈(110);A condenser lens 110 for transmitting light for wireless optical communication between each passenger car of a train and an electric vehicle; 상기 집광렌즈로 레이저 광을 송신하기 위한 레이저 다이오드(120);A laser diode 120 for transmitting laser light to the condensing lens; 상기 레이저 다이오드의 레이저 발산을 위한 레이저 다이오드 구동부(140);A laser diode driver 140 for laser divergence of the laser diode; 상기 레이저 다이오드 구동부에 데이터 신호 송출을 위한 송신 버퍼부(150);A transmission buffer unit 150 for transmitting a data signal to the laser diode driver; 상기 송신용 레이저 다이오드에서 송출되는 송출신호 Feedback용 포토다이오드(130);A photodiode 130 for transmitting signal feedback transmitted from the transmitting laser diode; 상기 Feedback용 포토다이오드에서 수신된 신호값을 참조하여 상기 송신 구동부의 이득을 조절하는 자동이득제어부(160)로 구성된 레이저 광 송출 자동이득제어 시스템으로 구성된 전기-광신호 변환 송출부(100)와An electric-to-optical signal conversion transmitter 100 configured as a laser light emission automatic gain control system configured as an automatic gain control unit 160 for adjusting a gain of the transmission driver with reference to a signal value received from the feedback photodiode; 레이저 광 수신을 위한 수신용 집광렌즈(210);A receiving condenser lens 210 for receiving laser light; 상기 집광렌즈에 들어오는 불필요한 외란광 제거를 위한 대역필터(220);A band pass filter 220 for removing unnecessary disturbance light entering the condensing lens; 상기 대역필터를 통해 들어오는 광신호를 수신하기 위한 레이저 광 수신용 포토 다이오드(230);A photodiode for receiving laser light for receiving an optical signal received through the band pass filter 230; 상기 포토 다이오드의 수신신호의 크기에 따라 자동 이득증폭을 하는 수신신호 AGC 증폭부(240);A received signal AGC amplifier 240 for automatically gain amplifying according to the magnitude of the received signal of the photodiode; 상기 AGC 증폭부의 수신신호 복조를 위한 CDR부(250)로 구성된 광-전기신호 수신 변환부(200);An optical-electrical signal reception converting unit 200 including a CDR unit 250 for demodulating the received signal of the AGC amplifying unit; 그리고 상기 광신호 송신 및 수신에 필요한 제어와 포트 장애 감시를 위한 마이크로프로세서(10)와 상기 각 광 송수신 변환부와 광섬유와의 커플링을 위한 광결합포트(30)로 구성되는 객차 간 광통신 시스템과And an optical communication system comprising a microprocessor (10) for the control and port failure monitoring necessary for the optical signal transmission and reception, and an optical coupling port (30) for coupling the optical transmission / reception converters and optical fibers; 상기 광통신 시스템에 네트워크 통신 분배를 위한 스위치 또는 허브(300);A switch or hub 300 for distributing network communications to the optical communication system; 상기 스위치 또는 허브에 10/100Base TCP/IP 이더넷 통신을 지원하는 이더넷포트(340);An Ethernet port 340 supporting 10 / 100Base TCP / IP Ethernet communication to the switch or hub; 상기 스위치 또는 허브에 RS422/485를 지원하는 시리얼포트(350);A serial port 350 supporting RS422 / 485 to the switch or hub; 상기 스위치 또는 허브에 HD급 고화질 영상을 지원하는 IP기반 동영상플레이어(400);An IP-based video player 400 supporting HD-quality high-definition video to the switch or hub; 상기 스위치 또는 허브에 다음 객차와의 연속적인 네트워크 실장을 위한 100Mbps~1Gbps광통신포트(330);100 Mbps to 1 Gbps optical communication port 330 for continuous network mounting with the next car in the switch or hub; 상기 스위치 또는 허브에 무선 광통신 네트워크의 분리/연결시에 자동으로 정합 및 링크와 네트워크 상태를 실시간으로 서버로 전송하는 상태정보전송부(360)로 구성된 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템.The train or electric vehicle using an optical element such as a laser diode or LED composed of a status information transmitter 360 for automatically matching and transmitting the link and network status to a server in real time when disconnecting / connecting the wireless optical communication network to the switch or hub. High speed network system for wireless optical communication between cars. 제1 청구항에 있어서 레이저 또는 광 무선통신시 장애발생에 대비한 신뢰성 제고를 위하여 무선광통신 네트워크 시스템를 도 1에 도시한 바와 같이 기관실 서버(800)에서 각 객차로 레이저 광(700-n)으로 연결시 안전성을 위하여 이중화 무선통신망을 구현하고 상시에는 양쪽 망을 모두 사용하여 트래픽을 적절히 조절하는 로드밸런싱을 지원하고 한쪽 망 장애 발생시 다른 한쪽 망으로 네트워크 통신을 지속적으로 가능하게 하는 이중화 유연 통신망이 구현된 레이저 다이오드 또는 LED 등 광소자를 이용한 열차 및 전동차의 객차 간 무선광통신 고속 네트워크 시스템.In claim 1, in order to improve reliability in the event of a failure during laser or optical wireless communication, the wireless optical communication network system is connected to each passenger car by laser light 700-n as shown in FIG. For the sake of safety, a redundant wireless communication network is implemented, and both sides always use both networks to support load balancing to properly regulate traffic, and in the event of one network failure, a laser with a redundant flexible communication network that continuously enables network communication to the other network Wireless optical communication high-speed network system between passenger cars of trains and electric cars using optical elements such as diodes or LEDs.
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