KR20140133687A - 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법 - Google Patents

철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140133687A
KR20140133687A KR1020130052780A KR20130052780A KR20140133687A KR 20140133687 A KR20140133687 A KR 20140133687A KR 1020130052780 A KR1020130052780 A KR 1020130052780A KR 20130052780 A KR20130052780 A KR 20130052780A KR 20140133687 A KR20140133687 A KR 20140133687A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dedicated channel
router
routers
sensor
gateway
Prior art date
Application number
KR1020130052780A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102044002B1 (ko
Inventor
김영일
여건민
김재훈
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020130052780A priority Critical patent/KR102044002B1/ko
Priority to US14/246,184 priority patent/US9889868B2/en
Publication of KR20140133687A publication Critical patent/KR20140133687A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102044002B1 publication Critical patent/KR102044002B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/70—Details of trackside communication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법을 제공한다. 철도 무선 센서 네트워크 시스템은 철도차량에 구비되어 상기 철도차량의 동작 상태를 실시간으로 측정하는 복수개의 센서, 각 센서와의 전용채널을 통해 상기 측정된 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 복수개의 라우터 및 상기 라우터 간의 전용채널을 통해 상기 동작 상태에 대한 정보를 수신하고 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 주기적으로 철도차량 관제 센터로 전송하는 게이트웨이를 포함할 수 있다.

Description

철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법{DEDICATED CHANNEL ESTABLISHMENT METHOD FOR HIGH SPEED DATA TRANSMISSION IN RAILWAY WIRELESS SENSOR NETWORK}
본 발명의 실시예들은 철도차량의 안전운행을 위해 대차(Bogie)의 발열 상태 및 진동과 같은 주행중인 철도차량에 포함된 부품의 동작 상태를 실시간으로 측정하고 이를 철도차량 관제 센터로 저전력 무선방식으로 전송하는 철도시설물 안전관리기술분야에서, 측정 정보의 전송효율을 높이기 위해 무선센서와 라우터 간의 무선채널 및 라우터 간의 무선채널을 전용채널방식으로 할당하여 운영하는 방법에 관한 것이다.
철도차량의 안전 운행을 위해서는 철도차량의 차축 발열 상태 및 진동 상태를 실시간으로 검측하여 이상상태 발생 시 해당 차량을 즉시 유지 보수하는 것이 필요하다.
이를 위하여 일 예로, 한국공개특허공보 제10-2010-0067999호(공개일 2010년 6월 22일) "열차 자동 일상 검사장치"에는 차륜과 팬터그래프는 물론, 철도차량 본체 전체적으로 이상여부를 감지하여 체계적으로 관리할 수 있도록 하는 것이 개시되어 있다.
현재는 철길에 철도차량의 대차 발열을 비 접촉 식으로 측정하는 장치를 설치하고, 측정된 온도 정보를 유지보수 센터로 유선으로 전송하는 방식을 사용하고 있다. 그러나, 이는 측정의 정확도, 측정 횟수 등의 제한으로 인해 그 역할을 제대로 하지 못함에 따라 사고를 미연에 방지하지 못하고 열차가 탈선하는 사례가 발생하여 안전운행에 지대한 영향을 끼치고 있다.
따라서, 운행중인 철도차량의 상태를 보다 정확하게 측정할 수 있고 이를 실시간으로 철도차량 관제 센터로 전송할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 운행중인 철도차량의 상태를 보다 정확하게 측정할 수 있고 이를 실시간으로 철도차량 관제 센터로 전송할 수 있는 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 열악한 통신환경에서 운행되는 철도차량의 운행 상태에 대한 정보를 고속으로 전송할 수 있는 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 철도 무선 센서 네트워크 시스템은 철도차량에 구비되어 상기 철도차량의 동작 상태를 실시간으로 측정하는 복수개의 센서, 각 센서와의 전용채널을 통해 상기 측정된 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 복수개의 라우터 및 상기 라우터 간의 전용채널을 통해 상기 동작 상태에 대한 정보를 수신하고 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 주기적으로 철도차량 관제 센터로 전송하는 게이트웨이를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 라우터는 MAC(Medium Access Control) 프레임의 비경쟁 전용채널 획득 구간(Contention Free Period)을 활용하여 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 라우터는 상기 게이트웨이로부터 토큰(Token) 발행 메시지가 수신되면, 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 토큰 발행 메시지는 라우터의 번호, 해당 라우터에 접속된 센서들의 번호 및 전용채널 사용 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 게이트웨이는 상기 라우터 간의 전용채널을 통해 최하위 계위의 라우터와의 전용채널이 설정될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 게이트웨이는 상기 복수개의 라우터 간의 전용채널들을 통합하여 제어할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 라우터는 상기 라우터 간의 전용채널 설정 시 해당 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로를 캡슐화하여 터널링 방식으로 전송할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 게이트웨이는 상기 라우터 간의 전용채널을 상기 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로와 바인딩하여 사용할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 게이트웨이는 토큰 발행 시 타이머를 구동하여 상기 타이머가 종료될 때까지 상기 라우터로부터 상기 동작 상태에 대한 정보가 수신되지 않으면 해당 라우터로 경로해제 메시지를 전송하여 해당 라우터와의 전용채널을 해제할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 라우터는 상기 게이트웨이로부터 상기 토큰 발행 메시지가 수신되면 타이머를 구동하고 상기 타이머가 종료될 때까지 상기 센서로부터 상기 동작 상태에 대한 정보가 수신되지 않으면, 상기 게이트웨이로부터 수신한 토큰 회수 메시지를 기초로 상기 라우터에 접속된 센서 간의 전용채널을 해제할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 동작 상태에 대한 정보는 상기 철도차량의 대차축 상에 있는 베어링들의 온도와 진동에 대한 정보일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 철도 무선 센서 네트워크에서 게이트웨이의 동작 방법은 라우터로 토큰(Token) 발행 메시지를 전송하는 단계, 상기 토큰 발행 메시지에 따라 설정된 전용채널을 통해 상기 라우터로부터 철도차량에 구비된 센서에 의해 실시간으로 측정된 철도차량의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 주기적으로 철도차량 관제 센터로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 철도 무선 센서 네트워크에서 라우터의 동작 방법은 게이트웨이로부터 토큰(Token) 발행 메시지를 수신하는 단계, 상기 토큰 발행 메시지에 따라 철도차량에 구비된 센서와의 전용채널과 라우터 간의 전용채널을 설정하는 단계, 상기 센서와의 전용채널을 통해 상기 센서로부터 상기 센서에 의해 측정된 철도차량의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 라우터 간의 전용채널을 통해 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 게이트웨이로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
철도차량의 주행부에 장착된 센서를 통해 실시간으로 해당 철도차량의 운행 상태를 획득할 수 있기 때문에 철도차량의 안전운행을 확보할 수 있고 유지보수경비를 최소화할 수 있다.
열악한 통신 환경에서 운행되는 철도차량의 상태 정보를 전용채널을 통해 고속으로 전송할 수 있기 때문에 철도차량 관리를 자동화할 수 있다.
도 1의 본 발명의 일실시예에 있어서, 철도 무선 센서 네트워크 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 무선 센서 네트워크 시스템의 동작 경로를 나타내는 구성도이다.
도 3는 IEEE 802.15.4의 MAC 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라우터 간의 전용채널 터널링을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전용채널 경로설정 MAC 메시지를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 게이트웨이의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라우터의 동작을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "??quot; 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1의 본 발명의 일실시예에 있어서, 철도 무선 센서 네트워크 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 철도 무선 센서 네트워크 시스템은 복수개의 센서(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142), 복수개의 라우터(110, 120, 130, 140) 및 적어도 하나의 게이트웨이(150)를 포함할 수 있다.
각 센서들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142)은 철도차량에 구비되고, 각각 전파수신세기가 좋은 라우터들(110, 120, 130, 140)에 접속될 수 있다. 도 1에는 일 예로, 제1 라우터(110)는 제1 센서(111), 제2 센서(112) 및 제3 센서(113)가 접속되고, 제2 라우터(120)에는 제4 센서(121), 제5 센서(122) 및 제6 센서(123)이 접속되며, 제3 라우터(130)에는 제7 센서(131) 및 제8 센서(132)가 접속되는 한편, 제4 라우터(140)에는 제9 센서(141) 및 제10 센서(142)가 접속됨이 도시되어 있다.
각 센서들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142)은 철도차량의 동작상태를 실시간으로 측정하여 측정된 동작상태에 대한 정보를 실시간으로 라우터들(110, 120, 130, 140)로 전송한다. 일 예로, 각 센서들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142)은 철도차량의 주행부(예를 들어, 대차축 상에 있는 베어링들)의 온도(T: Temperature)와 진동(V: Vibration)을 주기적으로 측정하여 측정값을 자신이 접속되어 있는 라우터들(110, 120, 130, 140)로 전송할 수 있다.
각 라우터들(110, 120, 130, 140)은 다른 계위(hierarchy)에 위치하는 라우터들을 경유하여 게이트웨이(150)로 각 센서들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142)로부터 수신한 정보를 전송할 수 있다.
게이트웨이(150)는 라우터들(110, 120, 130, 140)로부터 수신한 정보를 철도차량 관제 센터(160)로 전송하여, 철도차량 관제 센터(160)가 센서 측정값을 기초로 해당 철도차량의 안전운행을 관리할 수 있도록 한다. 이 때, 센서와 라우터, 라우터와 게이트웨이 및 라우터 간의 무선전송 구간에는 다양한 무선접속기술(일 예로, IEEE802.15.4/Zigbee)이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 무선 센서 네트워크 시스템의 동작 경로를 나타내는 구성도이다. 이하, 도 2를 참조하여 제1 라우터(110)에는 제1 센서(111), 제2 센서(112) 및 제3 센서(113)가 접속되고, 제2 라우터(120)에는 제4 센서(121), 제5 센서(122) 및 제6 센서(123)가 접속되며, 제3 라우터(130)에는 제7 센서(131) 및 제8 센서(132)가 접속되고, 제4 라우터(140)에는 제9 센서(141) 및 제10 센서(142)가 접속된 상태에 대해 예를 들어 설명한다.
게이트웨이(150)는 주기적으로 특정 라우터에 접속되어 있는 센서들에게 측정 정보를 전송하도록 하기 위한 토큰(Token)을 발행한다. 일 예로, 게이트웨이(150)는 제1 센서(111), 제2 센서(121) 및 제3 센서(131)의 정보(측정값)를 수신하기 위해서 제1 라우터(110)로 제1 토큰을 전송할 수 있다. 제1 토큰을 수신한 제1 라우터(110)는 자신에 접속되어 있는 센서, 즉 제1 센서(111), 제2 센서(112) 및 제3 센서(113)와 각각 전용채널(211, 212, 213)을 구성하는 한편, 게이트웨이(150)와 자신(110) 간에도 전용채널(210)을 설정할 수 있다. 이와 같이 생성된 전용채널을 통해 센서에서 측정된 정보는 채널을 설정(Access)하는 과정에서 생기는 전달지연 없이 고속으로 전송될 수 있다.
한편, 제2 라우터(120)는 게이트웨이(150)로부터 제2 토큰을 수신하면, 자신(120)에게 접속되어 있는 센서(121, 122, 123)들과 전용채널(221, 222, 223)을 구성하는 한편, 자신(120)과 제1 라우터(110) 간의 전용채널(220) 및 게이트웨이(150)와 제1 라우터(110) 간의 전용채널(210)을 설정할 수 있다. 이 때, 이때 이미 게이트웨이(150)와 제1 라우터(110) 간의 전용채널(210)이 설정되어 있는 경우에는 이를 생략된다. 이와 같은 방법으로 제3 라우터(130) 및 제 라우터(140)도 자신에게 접속되어 있는 센서들(131, 132, 141, 142)과의 전용채널을 설정할 수 있다.
한편, 게이트웨이(150)가 특정 라우터에 있는 센서들과 전용채널방식의 통신을 원치 않는 경우 또는 무선 채널상태가 열화되는 경우 해당 토큰을 회수하는 절차가 수행될 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(150)가 제3 토큰을 회수하는 경우, 제3 라우터(130)에 접속되어 있는 센서들(131, 132)과의 전용채널 설정은 해제되며, 더불어 제2 라우터(120)와 제3 라우터(130) 간의 전용채널(230)도 해제될 수 있다. 이 때, 제4 라우터(140)가 전용채널방식을 사용하여 주기적으로 센서들(141, 142)과 통신하는 경우에는 제2 라우터(120)와 제3 라우터(130) 간의 전용채널(230) 및 제3 라우터(120)와 제4 라우터(130) 간의 전용채널(230)은 계속 유지될 수 있다. 이를 위해서 라우터 간의 전용채널(210, 220, 230, 240)은 각각 라우터들로 전송되는 정보를 터널링해서 사용할 수 있다. 따라서, 게이트웨이(150)는 직렬로 접속된 다수의 라우터(110, 120, 130, 140)중에서 일부의 특정 라우터에 접속되어 있는 센서들을 다른 라우터와 독립적으로 제어할 수 있다.
도 3의 IEEE 802.15.4의 MAC 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 것과 같이, IEEE 802.15.4와 같은 저전력 무선 센서 네트워크의 MAC(Medium Access Control) 프레임 구조는 다수의 단말이 접속하기 위해 경쟁기반으로 채널을 획득하는 구간(CAP: Contention Access Period)인 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access-Collision Avoidance) 구간 및 비경쟁으로 전용채널을 획득하는 전용채널구간(CFP: Contention Free Period)인 GTS(Guaranteed Time Slot) 구간으로 대별된다. 본 발명에서는 센서에서 측정된 정보를 고속으로 전송하기 위하여 GTS 구간을 활용하여 센서와 라우터, 라우터와 게이트웨이 및 라우터들 간의 전용채널을 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 라우터 간의 전용채널 터널링을 나타내는 구성도이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 각각의 전용채널(210, 220, 230, 240)은 하위 계위의 경로를 포함할 수 있다. 즉, 제1 전용채널(210)은 네트워크 내의 모든 계위의 전용채널 경로(210, 220, 230, 240)를 바인딩해서 사용하게 되고, 제2 전용채널(220)은 게이트웨이(150)와 제1 라우터(110) 간의 전용채널 경로(210)를 제외한 모든 계위의 전용채널 경로(220, 230, 240)를 바인딩해서 사용하게 될 수 있다. 이 경우, 게이트웨이(150)는 각 라우터 간의 전용채널을 랜덤하게 접근하고 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전용채널 경로설정 MAC 메시지를 나타내는 구성도이다.
일 예로 도 5에 도시된 것과 같이, 제4 토큰을 발행하기 위한 토큰 발행 메시지(510)는 제4 라우터(140)의 번호(Identifier)와 제4 라우터(140)에 관련된 센서(141, 142)의 번호 및 GTS 모드 사용 기간을 알리는 타이머(Timer)를 페이로드(Payload)로 할 수 있다. 제4 라우터(140)는 상기 MAC 메시지를 수신하면, 센서(141, 142)와의 전용채널을 설정하고 GTS 모드 사용 타이머 값을 설정한다.
한편, 제4 토큰의 경로설정 메시지(520)는 라우터 간의 전용경로를 설정하는 정보를 포함할 수 있다. 제4 라우터(140)는 상기 MAC 메시지를 수신하면, 제3 라우터(130)와 제4 라우터(140) 간의 전용채널 경로를 설정한다. 이와 동시에 상기 경로설정 MAC 메시지를 수신한 제1 라우터(110), 제2 라우터(120) 및 제3 라우터(130)는 각각 해당 라우터와 인접 라우터 간의 전용채널을 설정한다.
제3 토큰을 회수하는 토큰회수 메시지(530)는 제3 라우터(130)의 번호와 제4 라우터(140)의 번호 및 제7 센서(131)의 번호와 제8 센서(132)의 번호를 포함할 수 있다. 상기 MAC 메시지를 수신한 라우터(130)는 제7 센서(131) 및 제8 센서(132)과의 전용채널을 해제한다.
한편, 제3 토큰의 경로해제 MAC 메시지(540)는 제3 라우터 전용채널 경로(230)를 포함하게 되며, 이 메시지를 수신한 라우터(130)는 해당 경로를 해제한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 게이트웨이의 동작을 나타내는 흐름도이다.
게이트웨이는 특정 라우터에 소속되어 있는 센서들의 측정 정보를 고속으로 전송 받기 위해서 먼저 토큰 발행 메시지를 라우터로 전송함으로써 토큰을 발행하고(610), 타이머를 구동하여(620) 주어진 시간에 응답 여부를 감시한다(630).
게이트웨이는 타이머가 종료되지 않은 상태에서 센서들로부터 측정값이 수신되는 것(640)을 대기하여, 지정된 전체 센서들로부터의 측정값을 수신(650)하는 과정을 반복한다. 그러나, 타이머가 종료되었으나, 지정한 모든 센서들로부터 측정값을 수신하지 못한 경우에는 비정상 후속절차(660)를 수행한다.
게이트웨이는 지정된 전체 센서들로부터의 측정값을 수신하면, 토큰 발행을 계속하고(670) 이와 같은 과정을 반복함으로써 전체 라우터에 접속되어 있는 센서들의 측정값을 수신할 수 있다. 이 때, 게이트웨이는 라우터 간의 전용채널 설정 시 해당 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로를 캡슐화(encapsulation)하여 터널링 방식으로 전송할 수 있다.
이와 같이 게이트웨이는 토큰 발행 메시지를 이용하여 제1 라우터(110)와의 전용채널뿐만 아니라 하위 계위의 라우터 간의 전용채널까지 통합하여 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 라우터의 동작을 나타내는 흐름도이다.
라우터는 기본적으로 경쟁 모드(CAP 모드)로 센서들과 통신을 수행한다(710). 라우터는 게이트웨이로부터 토큰 발행 메시지를 수신하면(720), 상기 토큰 발행 메시지의 정보에 따라 비경쟁 모드(GTS)를 설정하고 타이머를 구동하여(730) 주어진 시간 내에 센서들과의 통신을 감시한다.
라우터는 각 센서들로부터 측정값이 수신되면, 수신된 측정값을 상위 계위의 라우터로 전송한다(740). 이와 같은 과정은 타이머가 종료되거나 라우터가 모든 센서들로부터 측정값을 수신할 때까지 반복될 수 있다(750, 760). 타이머가 종료되었으나 모든 센서들로부터 측정값을 수신하지 못한 경우, 라우터는 비정상 후속절차(770)를 수행할 수 있다.
한편, 라우터는 게이트웨이로부터 토큰 회수 메시지 또는 토큰 해지 메시지를 수신하는 경우, 해당 센서들과의 전용채널 또는 상위 라우터들과의 전용채널을 해제하는 절차를 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 120, 130, 140: 라우터
111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 141, 142: 센서
150: 게이트웨이
160: 철도차량 관제 센터

Claims (20)

  1. 철도차량에 구비되어 상기 철도차량의 동작 상태를 실시간으로 측정하는 복수개의 센서;
    각 센서와의 전용채널을 통해 상기 측정된 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 복수개의 라우터; 및
    상기 라우터 간의 전용채널을 통해 상기 동작 상태에 대한 정보를 수신하고 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 주기적으로 철도차량 관제 센터로 전송하는 게이트웨이
    를 포함하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라우터는,
    MAC(Medium Access Control) 프레임의 비경쟁 전용채널 획득 구간(Contention Free Period)을 활용하여 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라우터는,
    상기 게이트웨이로부터 토큰(Token) 발행 메시지가 수신되면, 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 토큰 발행 메시지는,
    라우터의 번호, 해당 라우터에 접속된 센서들의 번호 및 전용채널 사용 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 라우터 간의 전용채널을 통해 최하위 계위의 라우터와의 전용채널이 설정되는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 복수개의 라우터 간의 전용채널들을 통합하여 제어하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라우터는,
    상기 라우터 간의 전용채널 설정 시 해당 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로를 캡슐화하여 터널링 방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 라우터 간의 전용채널을 상기 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로와 바인딩하여 사용하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    토큰 발행 시 타이머를 구동하여 상기 타이머가 종료될 때까지 상기 라우터로부터 상기 동작 상태에 대한 정보가 수신되지 않으면 해당 라우터로 경로해제 메시지를 전송하여 해당 라우터와의 전용채널을 해제하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 라우터는,
    상기 게이트웨이로부터 상기 토큰 발행 메시지가 수신되면 타이머를 구동하고 상기 타이머가 종료될 때까지 상기 센서로부터 상기 동작 상태에 대한 정보가 수신되지 않으면, 상기 게이트웨이로부터 수신한 토큰 회수 메시지를 기초로 상기 라우터에 접속된 센서 간의 전용채널을 해제하는 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 동작 상태에 대한 정보는,
    상기 철도차량의 대차축 상에 있는 베어링들의 온도와 진동에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 철도 무선 센서 네트워크 시스템.
  12. 철도 무선 센서 네트워크에서 게이트웨이의 동작 방법에 있어서,
    라우터로 토큰(Token) 발행 메시지를 전송하는 단계;
    상기 토큰 발행 메시지에 따라 설정된 전용채널을 통해 상기 라우터로부터 철도차량에 구비된 센서에 의해 실시간으로 측정된 철도차량의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 주기적으로 철도차량 관제 센터로 전송하는 단계
    를 포함하는 게이트웨이의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 라우터는,
    MAC(Medium Access Control) 프레임의 비경쟁 전용채널 획득 구간(Contention Free Period)을 활용하여 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 라우터는,
    상기 게이트웨이로부터 토큰 발행 메시지가 수신되면, 상기 센서와의 전용채널 및 상기 라우터 간의 전용채널을 설정하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 토큰 발행 메시지는,
    라우터의 번호, 해당 라우터에 접속된 센서들의 번호 및 전용채널 사용 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 토큰 발행 메시지를 전송하는 단계 이후에,
    복수개의 라우터 간의 전용채널들을 통합하여 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 라우터는,
    상기 라우터 간의 전용채널 설정 시 해당 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로를 캡슐화하여 터널링 방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 토큰 발행 메시지를 전송하는 단계 이후에,
    상기 라우터 간의 전용채널에 상기 라우터의 하위 계위의 라우터 간의 전용채널 경로를 바인딩하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 토큰 발행 메시지를 전송하는 단계 이후에,
    타이머를 구동하는 단계; 및
    상기 타이머가 종료될 때까지 상기 라우터로부터 상기 동작 상태에 대한 정보가 수신되지 않는 경우 해당 라우터로 경로해제 메시지를 전송하여 해당 라우터와의 전용채널을 해제하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이의 동작 방법.
  20. 철도 무선 센서 네트워크에서 라우터의 동작 방법에 있어서,
    게이트웨이로부터 토큰(Token) 발행 메시지를 수신하는 단계;
    상기 토큰 발행 메시지에 따라 철도차량에 구비된 센서와의 전용채널과 라우터 간의 전용채널을 설정하는 단계;
    상기 센서와의 전용채널을 통해 상기 센서로부터 상기 센서에 의해 측정된 철도차량의 동작 상태에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 라우터 간의 전용채널을 통해 상기 수신한 동작 상태에 대한 정보를 게이트웨이로 전송하는 단계
    를 포함하는 라우터의 동작 방법.
KR1020130052780A 2013-05-09 2013-05-09 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법 KR102044002B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130052780A KR102044002B1 (ko) 2013-05-09 2013-05-09 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법
US14/246,184 US9889868B2 (en) 2013-05-09 2014-04-07 Dedicated channel establishment method and apparatus for high speed data transmission in railway wireless sensor network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130052780A KR102044002B1 (ko) 2013-05-09 2013-05-09 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140133687A true KR20140133687A (ko) 2014-11-20
KR102044002B1 KR102044002B1 (ko) 2019-12-02

Family

ID=51865375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130052780A KR102044002B1 (ko) 2013-05-09 2013-05-09 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9889868B2 (ko)
KR (1) KR102044002B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061872A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국전자통신연구원 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치 및 분산처리 방법
KR20160061873A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국전자통신연구원 전력상태 기반의 열차 감시 장치 및 감시 방법
WO2016085141A1 (ko) * 2014-11-24 2016-06-02 한국전자통신연구원 전력상태 기반의 열차 감시 장치 및 감시 방법
US10449981B2 (en) 2015-11-18 2019-10-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for dynamically configuring wireless sensor relay network for monitoring train activity

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6603570B2 (ja) * 2015-12-17 2019-11-06 川崎重工業株式会社 鉄道車両の状態監視装置及びそれを備えた列車編成
US10769562B2 (en) 2016-03-16 2020-09-08 Triax Technologies, Inc. Sensor based system and method for authorizing operation of worksite equipment using a locally stored access control list
US11170616B2 (en) 2016-03-16 2021-11-09 Triax Technologies, Inc. System and interfaces for managing workplace events
US10692024B2 (en) * 2016-03-16 2020-06-23 Triax Technologies, Inc. Wireless mesh network system for monitoring worksite events including detecting false events
US11810032B2 (en) 2016-03-16 2023-11-07 Triax Technologies, Inc. Systems and methods for low-energy wireless applications using networked wearable sensors
SE542226C2 (en) 2016-07-14 2020-03-17 Icomera Ab Distributed wireless communication system for moving vehicles
CN107914738B (zh) * 2017-10-18 2020-09-29 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 一种区域列控实现方法、列控中心和存储介质
US11341859B1 (en) * 2018-06-21 2022-05-24 Rockwell Collins, Inc. Multiple-client unmanned aircraft management station
CN109068290A (zh) * 2018-10-24 2018-12-21 成都旸谷信息技术有限公司 一种轨道交通用设备信息采集终端

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680946B1 (en) * 1998-04-30 2004-01-20 Nec Corporation Layer 3 flow-switching method and system
KR20060004854A (ko) * 2004-07-10 2006-01-16 최낙봉 실시간 열차고장 관리시스템
US20060015566A1 (en) * 2002-09-30 2006-01-19 Sampson Scott E Methods for managing the exchange of communication tokens
US20110282540A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Armitage David L Dynamic monitoring of mobile railway car undercarriage
US20120126850A1 (en) * 2006-06-21 2012-05-24 Element Cxi, Llc Hierarchically-Scalable Reconfigurable Integrated Circuit Architecture With Unit Delay Modules
US20120317436A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 International Business Machines Corporation Operator message commands for testing a coupling facility
KR20120139820A (ko) * 2010-03-18 2012-12-27 콸콤 인코포레이티드 다중 요소 반송파 통신 네트워크에서의 랜덤 액세스 설계

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8077614B2 (en) * 2007-12-05 2011-12-13 At&T Intellectual Property I, L.P. Synchronizing wireless local area network access points
KR100839858B1 (ko) 2008-01-24 2008-06-19 주식회사 아트시스템 고정 노드, 802.15.4 맥 계층에서 고정 노드와 이동 노드간효율적인 양방향 위치 인식을 위한 채널 설정 방법 및이를 이용한 이동 노드들간 메시지 송수신방법
KR101041962B1 (ko) 2008-12-12 2011-06-16 김봉택 열차 자동 일상검사장치
KR20110134268A (ko) 2010-06-07 2011-12-14 석 영 정 주행중인 전동차를 이용한 전기철도 검사장치
US9009801B2 (en) * 2010-12-30 2015-04-14 Interdigital Patent Holdings, Inc. Authentication and secure channel setup for communication handoff scenarios
KR20120134720A (ko) 2011-06-03 2012-12-12 김봉택 차량정보 실시간 무선 전송장치
WO2013090821A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Seven Networks, Inc. Hierarchies and categories for management and deployment of policies for distributed wireless traffic optimization
US20130201316A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-08 May Patents Ltd. System and method for server based control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680946B1 (en) * 1998-04-30 2004-01-20 Nec Corporation Layer 3 flow-switching method and system
US20060015566A1 (en) * 2002-09-30 2006-01-19 Sampson Scott E Methods for managing the exchange of communication tokens
KR20060004854A (ko) * 2004-07-10 2006-01-16 최낙봉 실시간 열차고장 관리시스템
US20120126850A1 (en) * 2006-06-21 2012-05-24 Element Cxi, Llc Hierarchically-Scalable Reconfigurable Integrated Circuit Architecture With Unit Delay Modules
KR20120139820A (ko) * 2010-03-18 2012-12-27 콸콤 인코포레이티드 다중 요소 반송파 통신 네트워크에서의 랜덤 액세스 설계
US20110282540A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Armitage David L Dynamic monitoring of mobile railway car undercarriage
US20120317436A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 International Business Machines Corporation Operator message commands for testing a coupling facility

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061872A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국전자통신연구원 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치 및 분산처리 방법
KR20160061873A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국전자통신연구원 전력상태 기반의 열차 감시 장치 및 감시 방법
WO2016085141A1 (ko) * 2014-11-24 2016-06-02 한국전자통신연구원 전력상태 기반의 열차 감시 장치 및 감시 방법
US10449981B2 (en) 2015-11-18 2019-10-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for dynamically configuring wireless sensor relay network for monitoring train activity

Also Published As

Publication number Publication date
US20140336850A1 (en) 2014-11-13
KR102044002B1 (ko) 2019-12-02
US9889868B2 (en) 2018-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140133687A (ko) 철도 무선 센서 네트워크에서 데이터 고속 전송을 위한 전용채널 설정 및 운용 방법
US20190274107A1 (en) Method for time synchronization of domain based on time information of vehicle
JP5375515B2 (ja) 無線通信システム
Lazarescu et al. Asynchronous resilient wireless sensor network for train integrity monitoring
EP2907274B1 (en) Security device bank and system including the security device bank
RU2013105312A (ru) Сеть управления для рельсового транспортного средства
ES2673159T3 (es) Procedimiento de comunicación, estaciones emisora y receptora y programas informáticos asociados
US20170127468A1 (en) Wireless terminal, metering device, and communication control method
Bharati et al. Link-layer cooperation based on distributed TDMA MAC for vehicular networks
CN111132094B (zh) 一种适用于输电线路感知系统的通讯网络及通讯方法
Liu et al. Infrastructure-assisted message dissemination for supporting heterogeneous driving patterns
RU2674319C1 (ru) Способ создания коммуникационной беспроводной самоорганизующейся сети и передачи данных в рельсовом транспортном средстве и рельсовое транспортное средство
Chung et al. Design of RFID mesh network for electric vehicle smart charging infrastructure
García-Loygorri et al. The wireless train communication network: Roll2rail vision
Rahman et al. On mitigating hop-to-hop congestion problem in IoT enabled Intra-Vehicular communication
CN103685003A (zh) 列车网关设备
Iordache et al. Field testing of Bluetooth and ZigBee technologies for vehicle-to-infrastructure applications
KR101910454B1 (ko) 열차 주행 감시를 위한 무선 센서 중계망 동적 구성 장치 및 방법
US10449981B2 (en) Apparatus and method for dynamically configuring wireless sensor relay network for monitoring train activity
KR102461327B1 (ko) 계층적 무선센서망 구축을 통한 열차 감시 트래픽 분산처리 장치 및 분산처리 방법
CN103516568B (zh) 网络通信装置、系统和方法
Wang et al. Connected vehicle systems: Communication, data, and control
CN105027455A (zh) 列车信息管理装置
US20200359114A1 (en) Wireless sensor system
WO2013054482A1 (ja) データ中継システム、中継リーダ装置、中継タグ装置、中継装置およびデータ中継方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant