KR20180120020A - Wireless communication system for railroad vehicle - Google Patents

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KR20180120020A
KR20180120020A KR1020170053928A KR20170053928A KR20180120020A KR 20180120020 A KR20180120020 A KR 20180120020A KR 1020170053928 A KR1020170053928 A KR 1020170053928A KR 20170053928 A KR20170053928 A KR 20170053928A KR 20180120020 A KR20180120020 A KR 20180120020A
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박용식
안창영
김종현
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(주)크리웨이브
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Abstract

A wireless communication system for a railroad vehicle of the present invention includes: vehicle wireless equipment (VWE) mounted in a railroad vehicle and operating in a wireless LAN access point (AP) mode to perform wireless communication with the outside; and a plurality of ground wireless equipment (GWE) installed on a road through which the railroad vehicle passes and operating in a wireless LAN AP mode to perform wireless communication with the VWE. The VWE performs wireless communication with the GWE through a simultaneous access mode of concurrently connecting the GWE in 1 : N (positive number equal to greater than 2) based on the location information and the reception level information of the GWE, and a dual frequency mode for forming multiple communication paths with the GWE and using different frequencies. It is possible to provide high-speed and stable communication quality.

Description

철도 차량용 무선통신 시스템{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM FOR RAILROAD VEHICLE}[0001] WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM FOR RAILROAD VEHICLE [0002]

본 발명은 철도 차량용 무선통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량 내에 탑재되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치(VWE)와, 상기 철도차량이 통과하는 도로변에 각각 설치되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 상기 차상무선장치(VWE)와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치(GWE)들을 포함하며, 상기 차상무선장치(VWE)는, 상기 지상무선장치(GWE)들의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 상기 지상무선장치(GWE)들과 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 상기 지상무선장치(GWE)들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 상기 지상무선장치(GWE)들과 무선통신을 수행함으로, 제로로스 로밍(zero loss roaming) 및 매우 낮은 수준의 패킷 로스(packet loss)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고속의 안정적인 통신 품질의 제공이 가능하여 철도 운영환경에 필수적인 환경, 간섭 및 로밍에 대한 문제점을 해결할 수 있는, 철도 차량용 무선통신 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless communication system for a railway vehicle, and more particularly, to a wireless communication system for a railway vehicle, which includes an onboard radio (VWE) mounted in a railway vehicle and operating in a wireless LAN access point (AP) And a plurality of terrestrial radios (GWEs) installed in the roads through which the vehicle passes and performing radio communication with the VWE by operating in a wireless LAN Access Point (AP) mode, (VWE) includes a simultaneous access method of concurrently connecting the GWEs with the GWEs based on the location information and the reception level information of the GWEs, By performing wireless communication with the GWEs over a redundant frequency scheme that forms multiple communication paths with GWEs and uses different frequencies, it is possible to achieve zero loss roaming and very low < RTI ID = 0.0 > A radio communication system for a railway vehicle capable of realizing packet loss at a high speed and capable of providing high-speed and stable communication quality, and solving the problems of environment, interference and roaming, will be.

일반적으로 무선통신 열차 제어 시스템에서 핸드오버장치의 이동성(Mobility)을 보장하는데 있어서 기지국 간 핸드오버(hand over)는 필수 요소이나, 핸드오버 과정 중에는 데이터의 흐름이 끊기는 것이 불가피하다. Generally, inter-base station handover is essential for ensuring mobility of a handover device in a wireless communication train control system, but it is inevitable that data flow is interrupted during a handover process.

즉, 핸드오버장치가 두 셀(Cell)의 중첩 지역에 있을 때 두 개의 기지국 사이에서 핸드오버를 반복하는 핑퐁(ping-pong) 현상이 발생할 수 있으며, 중첩 지역에 머무르는 시간이 길어지면 핑퐁 현상이 지속적으로 일어날 수 있다. That is, when the handover apparatus is located in the overlapping area of two cells, a ping-pong phenomenon may occur between the two base stations. In addition, when the time of staying in the overlapping region becomes long, It can happen continuously.

특히, 철도 전용 무선망은 높은 QoS(Quality of Service) 수준의 서비스를 제공할 수 있도록 양질의 신호 환경을 형성하기 위해서 기지국간에 간격을 좁게 설치하게 되고, 셀 간의 중첩 지역이 비교적 넓게 형성되어 있어서, 철도 차량이 역에 정차하는 등의 이유로 속도를 늦추게 되면 철도 핸드오버장치는 셀의 중첩구간에 오래 머무르게 될 수 있으며, 이에 따라 핑퐁 현상이 오랜 시간동안 발생할 수 있다.In particular, in order to provide a high-quality signal environment so as to provide a service of a high quality of service (QoS) level, a radio network dedicated to railway is installed with a narrow interval between the base stations, If the speed of the railway vehicle is slowed down due to the stationary stop, the railway handover device may stay in the overlapped portion of the cell for a long time.

이와 같이, 철도 전용 무선망의 경우 중첩 지역이 넓게 형성되며, 보통 역사를 중심으로 기지국이 설치가 되므로, 정차 구간에 중첩 지역이 형성되어 위와 같은 지속적인 핑퐁 문제가 빈번하게 발생할 수 있다.As described above, in the case of a radio network exclusively for railway, the overlapped area is widely formed, and since the base station is installed around the normal history, the overlapped area is formed in the stationary section, so that the continuous ping-pong problem as described above frequently occurs.

또한, 핑퐁이 지속적으로 발생하면 데이터가 긴 시간동안 흐르지 못하고 패킷 손실(packet loss)이 빈번하게 발생하며, 이에 의해 서비스에 큰 지장을 줄 수 있다.Also, if the ping pong is continuously generated, the data can not flow for a long time, and packet loss frequently occurs, which can seriously affect the service.

특히 열차제어신호와 같이 연결 절단을 허용하면 안 되는 서비스에서는 이런 핑퐁현상에 의해 서비스 영향을 크게 받을 수 있으며, 이는 안전 문제로도 직결된다. Especially, in the service which should not allow connection disconnection like train control signal, this service can be greatly affected by the ping-pong phenomenon, which is directly related to the safety problem.

한편 종래기술에 의할 경우, 무선통신 열차 제어 시스템을 운영하는 데 있어서 이동하는 철도차량에 탑재된 무선장치와 노변에 설치된 무선장치간의 무선통신은 아래와 같은 문제점이 있었다. On the other hand, according to the related art, there is the following problem in wireless communication between a wireless device mounted on a moving railway vehicle and a wireless device installed on the roadside in operating a wireless communication train control system.

이를 부연설명하면, 노변무선장치는 무선랜 Access Point(이하 'AP')로 동작하고, 철도차량에 탑재된 무선장치(이하'차량무선장치')는 무선랜 Station(이하 'STA')으로 동작하는데, 이 경우 노변무선장치와 차량무선장치가 상호 통신하기 위해서는 STA는 AP와 IEEE 802.11 연결(association) 과정을 통하여 접속을 한 후 통신을 하게 된다. In addition, the wireless device on the roadside operates as a wireless LAN access point (AP) and the wireless device mounted on the railroad vehicle operates as a wireless LAN station (STA) In this case, in order for the roadside radio and the vehicle radio to communicate with each other, the STA communicates with the AP through the IEEE 802.11 association process.

이 경우 일반적으로 IEEE 802.11 연결(association)에 소요되는 시간은 적게는 1초 이내, 많게는 수십 초가 소요되는데, 이때 접속에 소요되는 시간 동안 통신이 두절되는 문제가 발생하였다. In this case, the time required for IEEE 802.11 association generally takes less than 1 second, and more often, several tens of seconds. In this case, communication is interrupted during the connection time.

또한 접속시간(통신 두절시간)은 가변적이어서 통신 두절시간에 대한 정확한 예측이 어려워, 실시간성이 요구되는 차량제어 시스템이나 안전과 관련된 제어시스템에 적용하기 어려운 문제점이 있었다. In addition, since the connection time (communication disconnection time) is variable, it is difficult to precisely predict the communication disconnection time, and it is difficult to apply it to a vehicle control system that requires real time performance or a control system related to safety.

또한 종래기술은 철도차량의 STA와 노변무선장치인 AP가 1 : 1 단일 접속 방식 및 단일 채널의 단일 주파수(2.4GHz) 방식을 사용함으로 인해, 로밍에 따른 통신지연의 증가와 패킷 로스로 인해 통신의 신뢰성을 저해하는 문제점이 있었다.
In addition, since the STA of the railway vehicle and AP (the roadside radio device) use a single connection mode of a 1: 1 single connection and a single channel of a single frequency (2.4 GHz), a communication delay due to roaming, Thereby deteriorating the reliability of the apparatus.

대한민국 공개특허 제10-2004-0028100호Korean Patent Publication No. 10-2004-0028100

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 철도차량 내에 탑재되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치(VWE)와, 상기 철도차량이 통과하는 도로변에 각각 설치되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 상기 차상무선장치(VWE)와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치(GWE)들을 포함하며, 상기 차상무선장치(VWE)는, 상기 지상무선장치(GWE)들의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 상기 지상무선장치(GWE)들과 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 상기 지상무선장치(GWE)들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 상기 지상무선장치(GWE)들과 무선통신을 수행함으로, 제로로스 로밍(zero loss roaming) 및 매우 낮은 수준의 패킷 로스(packet loss)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고속의 안정적인 통신 품질의 제공이 가능하여 철도 운영환경에 필수적인 환경, 간섭 및 로밍에 대한 문제점을 해결할 수 있는, 철도 차량용 무선통신 시스템을 제공하는데 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an on-vehicle radio (VWE) which is installed in a railway vehicle and performs wireless communication with the outside by operating in a wireless LAN access point (AP) mode, And a plurality of terrestrial radios (GWEs), each of which is installed in a wireless LAN AP (Access Point) mode and performs wireless communication with the onboard wireless device (VWE), the onboard wireless device A simultaneous access method for concurrently connecting the GWEs with the GWEs based on the location information and the reception level information of the GWEs and the GWEs, By performing wireless communication with the GWEs over a redundant frequency scheme that forms multiple communication paths and uses different frequencies, zero loss roaming and very low level packet loss < RTI ID = 0.0 > ) The present invention is to provide a radio communication system for a railway vehicle capable of solving the problems of environment, interference and roaming, which are indispensable to a railway operating environment, and capable of providing high-speed and stable communication quality.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템은, 철도차량 내에 탑재되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치(VWE); 및 상기 철도차량이 통과하는 도로변에 각각 설치되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 상기 차상무선장치(VWE)와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치(GWE)들을 포함하며, 상기 차상무선장치(VWE)는, 상기 지상무선장치(GWE)들의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 상기 지상무선장치(GWE)들과 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 상기 지상무선장치(GWE)들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 상기 지상무선장치(GWE)들과 무선통신을 수행하는 기술을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system for a railway vehicle, including: a VWE installed in a railway vehicle and operating in a wireless LAN access point (AP) mode to perform wireless communication with the outside; And a plurality of terrestrial radios (GWEs) installed in a road side through which the railway vehicle passes and performing radio communication with the on-board radio (VWE) operating in a wireless LAN Access Point (AP) mode, The onboard wireless device (VWE) may be a simultaneous access method for concurrently connecting the GWEs with the GWEs based on the location information and the reception level information of the GWEs, The present invention provides a technique for establishing a multi-communication path with the GWEs and performing wireless communication with the GWEs using a dual frequency system using different frequencies.

본 발명은 제로로스 로밍(zero loss roaming) 및 매우 낮은 수준의 패킷 로스(packet loss)를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고속의 안정적인 통신 품질의 제공이 가능하여 철도 운영환경에 필수적인 환경, 간섭 및 로밍에 대한 문제점을 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.
The present invention can realize zero loss roaming and a very low level of packet loss, as well as providing high-speed and stable communication quality, thereby providing an environment that is essential for a railway operating environment, interference and roaming There is a technical effect that can solve the problem.

도 1은 본 발명에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 경로 통신 방식을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예로, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 RF 및 멀티 채널 통신 방식을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 차상무선장치의 주요 구성을 나타낸 것이다. 1 shows the overall configuration of a radio communication system for a railway vehicle according to the present invention.
2 is a diagram illustrating a multi-path communication scheme between an on-board wireless device and a plurality of adjacent terrestrial wireless devices in a signal area according to a first embodiment of the present invention.
3 is a second embodiment according to the present invention, which illustrates a multi-RF and multi-channel communication scheme between an onboard radio and an adjacent plurality of terrestrial radio devices in a signal area.
4 shows a main configuration of a vehicle-mounted wireless device according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 것이다. 1 shows the overall configuration of a radio communication system for a railway vehicle according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템은 차상무선 통신부(100), 지상무선장치 그룹(200), 중계서버(Relay Server, 이하 'RS', 300) 및 관제센터(400)를 포함한다. 1, the wireless communication system for a railway vehicle according to the present invention includes a vehicle-mounted wireless communication unit 100, a ground wireless device group 200, a relay server (RS) 300, .

차상무선 통신부(100)는 철도차량(V10)에 탑재 되는 차량네트워크장치(Vehicle Network Device, 이하 'VND', 110) 및 차상무선장치(Vehicle Wireless Equipment, 이하 'VWE', 120)를 포함한다. The vehicle-mounted wireless communication unit 100 includes a Vehicle Network Device (VND) 110 and a Vehicle Wireless Equipment (VWE) 120 mounted on the railway vehicle V10.

이 경우 철도차량(V10)은 지상 또는 지하로 레일(rail) 위를 달리는 차량으로, 이를테면, 열차, 전철 등을 포함한다. In this case, the railway vehicle V10 is a vehicle that runs on a rail or on a ground or underground, such as a train, a train or the like.

차량네트워크장치(VND, 110)는 철도차량(V10) 내의 전기, 통신 장치들을 통합 관리하는데, 특히 차상무선장치(VWE, 120)와 유선으로 연결되어 상기 차상무선장치(VWE, 120)를 통해 패킷을 외부로 송신하거나, 상기 차상무선장치(VWE, 120)를 통해 외부로부터 전송된 패킷을 수신한다. The vehicle network device (VND) 110 integrally manages the electric and communication devices in the railway vehicle V10, and in particular, a wired connection with the on-vehicle radio device (VWE) 120, Or receives a packet transmitted from the outside via the on-board wireless device (VWE) 120. [

차상무선장치(VWE, 120)는 철도차량(V10) 내에 탑재되는 무선장치로서 무선랜 AP(Acess Point)로 동작하며, 유선 포트에 연결된 차량네트워크장치(VND, 110)로부터 패킷을 수신한 후 지상무선장치그룹(GWE, 200)으로 전송하며, 지상무선장치그룹(GWE, 200)로부터 비콘(beacon) 정보를 수신하여 통신 영역내의 GWE를 목록화 하여 실시간 저장하고, 지상무선장치그룹(GWE, 200)로부터 패킷을 수신한 후 차량네트워크장치(VND, 110)에 전달하는 기능을 수행하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 2 ~ 도 4에서 후술한다. The onboard wireless device (VWE) 120 operates as a wireless LAN access point (AP) as a wireless device mounted in the railway vehicle V10 and receives a packet from a vehicle network device (VND) 110 connected to a wired port, (GWE, 200), receives beacon information from the GWE 200, lists the GWEs in the communication area and stores the GWEs in real time, and transmits the beacon information to the GWE 200 And transmits the packet to the vehicle network device (VND) 110. A detailed description thereof will be given later with reference to FIG. 2 to FIG.

지상무선장치 그룹(200)은 도로 변에 일정한 간격을 두고 설치된 복수개의 제1 지상무선장치(Ground Wireless Equipment, 이하 '제1 GWE', 200-1) ~ 제N 지상무선장치(Ground Wireless Equipment, 이하 '제N GWE', 200-N)을 포함한다. The ground wireless device group 200 includes a plurality of first wireless wireless devices (first GWE ', 200-1) to an Nth ground wireless equipment Nth GWE ', 200-N).

이를 부연설명하면, 제1 지상무선장치(제1 GWE, 200-1) ~ 제N 지상무선장치(제N GWE, 200-N)는 철도차량(V10)이 통과하는 도로변에 각각 설치되어 무선랜 AP 모드로 동작하여 차상무선장치(VWE, 120)와 무선통신을 수행하고, 중계서버(RS, 300)와 TCP/UDP 접속을 통하여 터널을 구성하여 차상무선장치(VWE, 120)로부터 패킷을 수신하여 패킷의 변환 없이 중계서버(RS, 300)로 직접 전송하며, 차상무선장치(VWE, 120)로부터 비콘(beacon) 정보 및 패킷을 수신하여 차상무선장치(VWE, 120)와의 통신 상태를 주기적으로 중계서버(RS, 300)로 전송하고, 중계서버(RS, 300)로부터 패킷을 수신하여 패킷의 변환 없이 직접 차상무선장치(VWE, 120)로 무선 전송한다. The first GWE 200-1 to the Nth GWE 200-N are installed on the roads through which the railway vehicle V10 passes, (VWE) 120 by operating in the AP mode and establishing a tunnel through the TCP / UDP connection with the relay server (RS) 300 to receive packets from the on-board wireless device (VWE) 120 Directly transmits the beacon information and packet from the on-board wireless device (VWE) 120 to the relay server (RS) 300 without converting the packet, and periodically transmits the beacon information and packet to the on- Transmits it to the relay server (RS) 300, receives the packet from the relay server (RS) 300, and wirelessly transmits the packet to the onboard wireless device (VWE) 120 without conversion of the packet.

이 경우 무선통신은 이를테면 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다. In this case, the wireless communication can use Zigbee, RF, WiFi, 3G, 4G, LTE, LTE-A, and Wireless Broadband Internet.

중계서버(RS, 300)는 상위에 연결된 관제센터(400)와 하위에 연결된 지상무선장치(GWE) 그룹(200)을 통하여 패킷을 상호 간에 중계(relay) 한다. The relay server (RS) 300 relays the packets to each other through the control center 400 connected to the upper part and the GWE group 200 connected to the lower part.

또한 중계서버(RS, 300)는 지상무선장치(GWE) 그룹(200)으로부터 차상무선장치(VWE, 120)의 실시간 비콘(beacon) 정보를 수신하여 차상무선장치(VWE, 120)의 이동 경로를 실시간으로 파악한다. Also, the relay server (RS) 300 receives real-time beacon information of the on-board wireless device (VWE) 120 from the GWE group 200 and transmits the beacon information of the on-board wireless device (VWE) Real-time grasp.

차량네트워크장치(VND, 110)로부터 전달 받은 패킷을 차상무선장치(VWE, 120)가 복수의 지상무선장치(GWE)로 다중으로 전송하면, 복수의 지상무선장치(GWE)는 수신한 패킷을 중계서버(RS, 300)로 전달하며(도 2 참조), 중계서버(RS, 300)는 이 패킷들을 수신하여 중복을 제거한 후 관제센터(400)로 최종 전달한다. When the wireless device (VWE) 120 multiplexes packets received from the vehicle network device (VND) 110 on a plurality of terrestrial radio equipment (GWE) by the onboard radio equipment (VWE) 120, the plurality of terrestrial radio equipment (RS) 300 (see FIG. 2), and the relay server (RS, 300) receives the packets and removes redundancy, and finally transfers the packets to the control center 400.

관제센터(400)는 중계서버(RS, 300)와 유선으로 연결되어, 중계서버(RS, 300)를 통해 패킷을 수신하거나 또는 중계서버(RS, 300)를 통해 패킷을 지상무선장치(GWE) 그룹(200)으로 송신토록 하는 기능 등을 수행함으로써, 철도차량(V10)에 대한 운행 관련 신호를 통합 관리한다. The control center 400 is wired to the relay server RS 300 to receive packets through the relay server RS 300 or to transmit packets through the relay server RS 300 to the terrestrial radio equipment GWE. And transmits the signals related to the railway vehicle (V10) to the group (200).

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예로, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 경로 통신 방식을 나타낸 것이다. 2 is a diagram illustrating a multi-path communication scheme between an on-board wireless device and a plurality of adjacent terrestrial wireless devices in a signal area according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 차상무선장치(VWE, 120)는 신호영역 내의 인접한 제1 지상무선장치(제1 GWE, 200-1), 제2 지상무선장치(제2 GWE, 200-2) 및 제3 지상무선장치(제3 GWE, 200-3)로 동일한 패킷 A를 동시에 무선 전송한다. Referring to FIG. 2, the onboard radio (VWE) 120 of the present invention includes a first GWE 200-1, a second GWE 200-2, ) And the third terrestrial radio apparatus (third GWE, 200-3) simultaneously.

여기서 패킷 A는 이를테면 프로토콜 구분 코드, VWE의 MAC address, Sequence Number, 패킷 크기 정보 및 Crc32 checksum 정보 등을 포함할 수 있다.Here, the packet A may include, for example, a protocol classification code, a MAC address of the VWE, a sequence number, a packet size information, and a Crc32 checksum information.

이를 부연설명하면, 만일 수신 강도가 차상무선장치(VWE, 120)를 기준으로 제1 지상무선장치(제1 GWE, 200-1) > 제2 지상무선장치(제2 GWE, 200-2) > 제3 지상무선장치(제3 GWE, 200-3) 순 이라면, 동일한 패킷 A가 제1 지상무선장치(제1 GWE, 200-1), 제2 지상무선장치(제2 GWE, 200-2) 및 제3 지상무선장치(제3 GWE, 200-3)로 동시에 전송된다. The first GWE 200-1, the second GWE 200-2, the second GWE 200-1, and the second GWE 200-2 based on the on-board radio (VWE) (First GWE, 200-1), a second terrestrial radio apparatus (second GWE, 200-2), and a third terrestrial radio apparatus (third GWE, 200-3) And the third terrestrial radio apparatus (third GWE, 200-3).

이 경우 중계서버(RS, 300)가 수신 강도가 가장 작은 제3 지상무선장치(제3 GWE, 200-3)로부터 패킷 A를 수신하지 못할 지라도, 나머지 수신 강도가 우수한 제2 지상무선장치(제2 GWE, 200-2) 또는 제1 지상무선장치(제1 GWE, 200-1)로부터 패킷 A를 수신할 수 있게 된다. In this case, even though the relay server (RS) 300 does not receive the packet A from the third terrestrial radio apparatus (third GWE, 200-3) having the smallest reception strength, the second terrestrial radio apparatus 2 GWE, 200-2) or the first terrestrial radio apparatus (first GWE, 200-1).

즉 본 발명은 차상무선장치 : 지상무선장치 = 1 : 3 동시 접속 방식을 사용함으로써, 특정 지상무선장치의 장애 또는 통신 불안이 발생하더라도, 다른 지상무선장치들의 이중화로 통신 두절 없이 안정된 통신을 구현할 수 있게 된다. That is, according to the present invention, by using the on-the-road wireless device: the terrestrial radio device = 1: 3 simultaneous access method, even when a failure or communication instability occurs in a specific terrestrial radio device, .

한편 본 발명의 경우 1개의 차상무선장치(VWE, 120)에 대해 3개의 지상무선장치(GWE)가 동시 접속되는 1 : 3 동시 접속방식에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고 신호영역 범위 내에서 1 : N(4 이상 정수) 동시 접속방식에 대해서 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 2개 이상의 차상무선장치(VWE, 120)에 대해서 동시 접속 방식을 동일하게 실시할 수도 있다. Meanwhile, in the present invention, the 1: 3 simultaneous connection method in which three terrestrial radio apparatuses (GWE) are simultaneously connected to one on-board radio apparatus (VWE) 120 has been described. However, : N (4 or more integer) simultaneous access methods, or two or more of the on-board wireless devices (VWEs 120) can be performed in the same manner.

하기 표1은 종래의 1 : 1 방식 대비 본 발명의 1 : N(3) 방식에 있어서 로밍에 따른 소요시간을 비교 정리한 것을 나타낸 것이다. Table 1 below shows a comparison of the time required for roaming according to the 1: N (3) method of the present invention as compared with the conventional 1: 1 method.

Figure pat00001
Figure pat00001

표1을 참조하면, 본 발명의 1 : N(3) 방식은 종래의 1 : 1 방식에 비해 접속과정의 생략으로 로밍(roaming)에 의한 시간 지연성(latency time)이 거의 없으며, 로밍에 의한 총 소요 시간도 종래의 82ms에 비해 1/3 수준인 28ms로 대폭 감소되었음을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, the 1: N (3) scheme of the present invention has little latency time due to roaming due to the omission of the connection process as compared with the conventional 1: 1 scheme, The total time required is also significantly reduced to 28ms, which is 1/3 of the conventional 82ms.

즉 본 발명은 1 : N(바람직하게는 수신레벨을 고려하여 3~5개) 동시 접속(멀티 경로)을 통해 제로로스 로밍(zero loss roaming) 및 매우 낮은 수준의 패킷 로스(packet loss)를 구현할 수 있게 된다. That is, the present invention implements zero loss roaming and very low level packet loss through simultaneous (multipath) 1: N (preferably 3 to 5 in consideration of reception level) .

도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예로, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 RF 및 멀티 채널 통신 방식을 나타낸 것이다. 3 is a second embodiment according to the present invention, which illustrates a multi-RF and multi-channel communication scheme between an onboard radio and an adjacent plurality of terrestrial radio devices in a signal area.

도 3을 참조하면, 본 발명의 경우 차상무선장치(VWE, 120)와 지상무선장치(GWE)들(200-1 ~ 200-3)은 각각 독립적으로 동작하는 멀티 RF를 구비하고, 차상무선장치(VWE, 120)와 지상무선장치(GWE)들(200-1 ~ 200-3) 간은 각각 제1 채널로 5GHz 대역을, 제2 채널로 2.4GHz 대역을 사용하는 멀티(이중) 채널 통신을 구현한다. 3, in the present invention, the VWE 120 and the GWEs 200-1 to 200-3 include a multi-RF that operates independently of each other, (Dual) channel communication using the 5 GHz band as the first channel and the 2.4 GHz band as the second channel between the VWE 120 and the GWEs 200-1 through 200-3, .

이 경우 본 발명은 제1 채널(5GHz) 및 제2 채널(2.4GHz)의 주파수 이용 효율을 높이기 위해, 직교주파수분할 다중방식(Orhogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM')을 사용 한다. In this case, the present invention uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) to increase the frequency utilization efficiency of the first channel (5 GHz) and the second channel (2.4 GHz).

이를 부연설명하면, 직교주파수분할 다중방식(OFDM)은 무선 채널에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로, 상호 직교성을 갖는 복수의 반송파를 사용하므로 주파수 이용 효율이 높고, 송수신단에서 이러한 복수의 반송파에 대한 변복조를 고속으로 구현할 수 있어 신뢰성이 우수함으로 인해 본 발명의 경우 이를 적용하였는데, 이는 종래의 경전철에 사용된 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)에 비해 상대적으로 넓은 데이터 대역폭을 보장함으로써 고속 데이터 통신이 가능하기 때문이다. In addition, since OFDM is a method suitable for high-speed data transmission in a radio channel and uses a plurality of carriers having mutual orthogonality, frequency utilization efficiency is high, and for a plurality of carriers The present invention is applied to the present invention because it can realize high-speed modulation and demodulation and has high reliability. It is possible to realize high-speed data communication by ensuring a relatively large data bandwidth compared to the frequency hopping spread spectrum (FHSS) Because.

즉 본 발명은 멀티 RF/채널에 의해 주파수 이중화(5GHz, 2.4GHz) 및 멀티 통신을 통한 통신경로 이중화를 제공함으로써, 최근 스마트 기기 등의 사용으로 대용량 서비스가 증가하므로 인해 특정 주파수 대역(2.4GHz)에서의 과도한 트래픽이 발생하더라도, 안정적인 통신 품질의 제공이 가능하여 철도 운영환경에 필수적인 환경, 간섭 및 로밍에 대한 문제점을 해결할 수 있게 된다. That is, the present invention provides frequency duplexing (5 GHz, 2.4 GHz) and multi-communication duplexing by multi RF / channel, so that a high frequency service (2.4 GHz) It is possible to provide a stable communication quality, thereby solving the problems of environment, interference and roaming, which are indispensable to the railway operating environment.

도 4는 본 발명에 따른 차상무선장치의 주요 구성을 나타낸 것이다. 4 shows a main configuration of a vehicle-mounted wireless device according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차상무선장치(120)는 GWE 목록관리부(121), 패킷 전송부(122) 및 패킷 수신부(123)를 포함한다. 4, the onboard wireless device 120 includes a GWE list management unit 121, a packet transmission unit 122, and a packet reception unit 123.

GWE 목록관리부(121)는 무선 인터페이스로 수신되는 지상무선장치(GWE)들의 비콘(beacon) 정보를 기반으로 GWE 목록을 관리하는데, 이하 GWE 목록의 관리 방법 등에 대해 상세히 설명한다. The GWE list management unit 121 manages the GWE list based on the beacon information of the GWEs received through the air interface. Hereinafter, the management method of the GWE list and the like will be described in detail.

우선 GWE 목록관리부(121)는 수신된 비콘(beacon)의 "식별정보"가 지상무선장치(GWE)들에 설정된 "식별정보"와 일치하는 지를 판단 한 후, 상호 일치하지 않으면 폐기한다.First, the GWE list management unit 121 determines whether the "identification information" of the received beacon matches with the "identification information" set in the GWEs, and discards it if they do not coincide with each other.

다음으로, GWE 목록관리부(121)는 수신된 지상무선장치(GWE)들의 비콘(beacon)의 수신레벨이 기준 이상일 경우 목록에 추가하지만, 기준 이하일 경우에는 목록에서 삭제한다. Next, the GWE list management unit 121 adds the received beacon of the received GWEs to the list when the reception level is higher than the reference level, but deletes the beacon from the list if the received level is lower than the reference level.

다음으로, GWE 목록관리부(121)는 미리 설정된 일정시간 내에 해당 정보를 수신하지 못하는 경우 목록에서 삭제한다.  Next, the GWE list management unit 121 deletes the information from the list if the information is not received within a predetermined time.

한편 GWE 목록관리부(121)는 철도차량(V10)이 정치 및 이동 중인 상태에서도 상기 과정을 항상 수행한다.Meanwhile, the GWE list management unit 121 always performs the above process even when the railway vehicle V10 is stationary and moving.

이러한 과정을 통하여 차상무선장치(VWE, 120)는 지상무선장치(GWE)들이 정상적인 장치인지 확인이 가능하다. Through this process, the onboard wireless device (VWE) 120 can check whether the ground wireless devices (GWEs) are normal devices.

이 경우 GWE 목록에서 관리되는 정보는 GWE MAC address, 통신 상태(RSSI), 최종 패킷 수신 시간 등을 포함한다. In this case, the information managed in the GWE list includes the GWE MAC address, the communication status (RSSI), and the last packet reception time.

패킷 전송부(122)는 유선 포트에 연결된 차량네트워크장치(VND, 110)로부터 패킷을 수신한 후 지상무선장치그룹(GWE, 200)으로 패킷을 무선통신으로 전송하는데, 이 경우 앞에서 설명한 제1 실시예에 의한 1 : N 동시 접속방식(도 2 참조) 및 제2 실시예에 의한 주파수 이중화(5GHz, 2.4GHz) 방식을 사용함에 기술적 특징이 있다. The packet transferring unit 122 receives a packet from the vehicle network device (VND) 110 connected to the wired port and then transmits the packet to the GWE 200 via the wireless communication. In this case, There is a technical feature in that the 1: N simultaneous connection method (refer to FIG. 2) and the frequency duplexing method (5GHz, 2.4GHz) according to the second embodiment are used.

패킷 수신부(123)는 지상무선장치그룹(GWE, 200)로부터 패킷을 무선통신으로 수신하는데, 이 경우 수신된 패킷은 상기 GWE 목록관리부(121)가 GWE 목록을 관리하는데 이용된다. The packet receiving unit 123 receives a packet from the GWE 200 via wireless communication. In this case, the received packet is used by the GWE list management unit 121 to manage the GWE list.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention.

100 : 차상무선 통신부
110 : 차량네트워크장치(VND)
120 : 차상무선장치(VWE)
200 : 지상무선장치(GWE) 그룹
200-1 ~ 200-N : 제1 지상무선장치(GWE) 장치 ~
제N 지상무선장치(GWE) 장치
300 : 중계서버(RS)
400 : 관제센터100: vehicle-mounted wireless communication unit
110: vehicle network device (VND)
120: On-board radio (VWE)
200: Ground Wireless Device (GWE) Group
200-1 to 200-N: First Ground Wireless Device (GWE)
Nth ground wireless device (GWE) device
300: Relay server (RS)
400: Control center

Claims (5)

철도차량 내에 탑재되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치(VWE); 및
상기 철도차량이 통과하는 도로변에 각각 설치되며, 무선랜 AP(Access Point) 모드로 동작하여 상기 차상무선장치(VWE)와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치(GWE)들을 포함하며,
상기 차상무선장치(VWE)는, 상기 지상무선장치(GWE)들의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 상기 지상무선장치(GWE)들과 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 상기 지상무선장치(GWE)들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 상기 지상무선장치(GWE)들과 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템. An onboard radio (VWE) mounted in a railway vehicle and operating in a wireless LAN access point (AP) mode to perform wireless communication with the outside; And
And a plurality of terrestrial wireless devices (GWEs) installed in the roads through which the railway vehicle passes and performing wireless communication with the VWE by operating in a wireless LAN Access Point (AP) mode,
The onboard wireless device (VWE) may be a simultaneous access method for concurrently connecting the GWEs with the GWEs based on the location information and the reception level information of the GWEs. And wireless communication with the GWEs through a redundant frequency system that forms multiple communication paths with the GWEs and uses different frequencies. . 제 1항에 있어서, 상기 차상무선장치(VWE)는,
상기 지상무선장치(GWE)들의 비콘(beacon) 정보를 기반으로 GWE 목록을 관리하는 GWE 목록관리부;
상기 동시 접속방식 및 상기 이중화 주파수 방식을 사용하여 동일한 패킷을 상기 지상무선장치(GWE)들로 전송하는 패킷 전송부; 및
상기 지상무선장치(GWE)들로부터 패킷을 수신하여, 상기 지상무선장치(GWE)들이 GWE 목록을 관리할 수 있도록 해주는 패킷 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템. 2. The on-vehicle radio (VWE) as claimed in claim 1,
A GWE list management unit for managing a GWE list based on beacon information of the GWEs;
A packet transmitter for transmitting the same packet to the GWEs using the simultaneous access method and the redundant frequency method; And
And a packet receiver for receiving packets from the GWEs and allowing the GWEs to manage the GWE list. 제 2항에 있어서, 상기 GWE 목록은,
GWE MAC address, 통신 상태(RSSI) 및 최종 패킷 수신시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템. 3. The method of claim 2, wherein the GWE list comprises:
A GWE MAC address, a communication status (RSSI), and a last packet reception time information. 제 1항에 있어서, 상기 동시 접속방식은,
차상무선장치(VWE) : 지상무선장치(GWE) = 1 : (3 ~ 5)을 사용하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템. 2. The method of claim 1,
(VWE): ground wireless device (GWE) = 1: (3 to 5). 제 1항에 있어서, 상기 이중화 주파수 방식은,
상기 차상무선장치(VWE)와 상기 지상무선장치(GWE)간의 멀티채널을 형성할 경우, 제1 채널로 5GHz 대역을, 제2 채널로 2.4GHz 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템. 2. The method of claim 1,
Wherein a 5 GHz band is used as a first channel and a 2.4 GHz band is used as a second channel when multi-channels are formed between the on-board radio (VWE) and the terrestrial radio equipment (GWE) .
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