KR20200111042A

KR20200111042A - 철도 차량용 무선통신 시스템

Info

Publication number: KR20200111042A
Application number: KR1020190030788A
Authority: KR
Inventors: 박용식; 안창영; 김종현
Original assignee: (주)크리웨이브
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-28

Abstract

본 발명의 철도 차량용 무선통신 시스템에 따르면, 철도차량 내에 탑재되는 차상무선장치가 2.4GHz/5GHz 모뎀 및 LTE-R 모뎀을 포함하여 구성되고, 기본적으로 LTE-R 모뎀과 LTE-R 망을 통한 데이터 송/수신이 수행되다가 LTE-R 망에 장애 발생 시 2.4GHz/5GHz 모뎀으로 절체하여 데이터 송/수신이 수행되도록 함으로써, LTE-R 망 장애 시에도 안정적인 통신이 이루어질 수 있도록 하여 단일경로에서 발생할 수 있는 통신장애를 극복하고, 이중화망으로 구성되므로 장애발생 시 절체에 따른 신호시스템의 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

철도 차량용 무선통신 시스템{Wireless Communication System for Railroad Vehicle}

본 발명은 철도 차량용 무선통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량 내에 탑재되는 차상무선장치가 2.4GHz/5GHz 모뎀 및 LTE-R 모뎀을 포함하여 구성되고, LTE-R 모뎀과 LTE-R 망을 통한 데이터 송/수신이 수행되다가 LTE-R 망에 장애 발생 시 2.4GHz/5GHz 모뎀으로 절체 하여 데이터 송/수신이 수행되도록 함으로써 LTE-R 망 장애 시에도 안정적인 통신이 이루어질 수 있도록 한 철도 차량용 무선통신 시스템에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

또한, 핑퐁이 지속적으로 발생하면 데이터가 긴 시간동안 흐르지 못하고 패킷 손실(packet loss)이 빈번하게 발생하며, 이에 의해 서비스에 큰 지장을 줄 수 있다.

특히 열차제어신호와 같이 연결 절단을 허용하면 안 되는 서비스에서는 이런 핑퐁현상에 의해 서비스 영향을 크게 받을 수 있으며, 이는 안전 문제로도 직결된다.

한편 종래기술에 의할 경우, 무선통신 열차 제어 시스템을 운영하는 데 있어서 이동하는 철도차량에 탑재된 무선장치와 노변에 설치된 무선장치간의 무선통신은 아래와 같은 문제점이 있었다.

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.

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.

또한, 접속시간(통신 두절시간)은 가변적이어서 통신 두절시간에 대한 정확한 예측이 어려워, 실시간성이 요구되는 차량제어 시스템이나 안전과 관련된 제어시스템에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

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.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0028100호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 철도차량 내에 탑재되는 차상무선장치가 2.4GHz/5GHz 모뎀 및 LTE-R 모뎀을 포함하여 구성되고, 기본적으로 LTE-R 모뎀과 LTE-R 망을 통한 데이터 송/수신이 수행되다가 LTE-R 망에 장애 발생 시 2.4GHz/5GHz 모뎀으로 절체하여 데이터 송/수신이 수행되도록 함으로써, LTE-R 망 장애 시에도 안정적인 통신이 이루어질 수 있도록 하여 단일경로에서 발생할 수 있는 통신장애를 극복하고, 이중화망으로 구성되므로 장애발생 시 절체에 따른 신호시스템의 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있는 철도 차량용 무선통신 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도 차량용 무선통신 시스템은 철도차량 내에 탑재되는 것으로, LTE-R 모드로 동작하는 LTE-R 모뎀과 무선랜 AP 모드로 동작하는 무선랜 모뎀이 구비되며 절체 신호에 의해 LTE-R 모뎀 또는 무선랜 모뎀이 선택적으로 연결되어 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치; LTE-R 모드로 동작하는 차상무선장치가 무선통신이 수행되도록 하는 LTE-R 통신망; 철도차량이 통과하는 도로변에 설치되며, 무선랜 AP 모드로 동작하는 차상무선장치와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치 및 상위에 연결된 관제센터와 하위에 연결된 지상무선장치 사이의 패킷을 중계하거나 또는 상위에 연결된 관제센터와 하위에 연결된 LTE-R 통신망 사이의 패킷을 중계하는 중계서버가 포함되어 구성된다.

LTE-R 모드의 차상무선장치는 음성데이터 또는 영상데이터의 전송에 사용되고, 무선랜 AP 모드의 차상무선장치는 신호데이터의 전송에 사용될 수 있다.

기본적으로 LTE-R 모드의 차상무선장치에 의한 LTE-R 통신망을 통하여 음성데이터 또는 영상데이터 전송 중 장애발생 시, 무선랜 AP 모드의 차상무선장치로 절체되어 지상무선장치를 통하여 음성데이터 또는 영상데이터의 전송이 수행될 수 있다.

무선랜 AP 모드의 차상무선장치는 지상무선장치의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 지상무선장치와 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 지상무선장치들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 지상무선장치들과 무선통신을 수행하는 것으로, 차상무선장치와 지상무선장치간의 멀티채널을 형성할 경우, 제1채널로 5GHz 대역을, 제2채널로 2.4GHz 대역을 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 철도 차량용 무선통신 시스템에 따르면, 철도차량 내에 탑재되는 차상무선장치가 2.4GHz/5GHz 모뎀 및 LTE-R 모뎀을 포함하여 구성되고, 기본적으로 LTE-R 모뎀과 LTE-R 망을 통한 데이터 송/수신이 수행되다가 LTE-R 망에 장애 발생 시 2.4GHz/5GHz 모뎀으로 절체하여 데이터 송/수신이 수행되도록 함으로써, LTE-R 망 장애 시에도 안정적인 통신이 이루어질 수 있도록 하여 단일경로에서 발생할 수 있는 통신장애를 극복하고, 이중화망으로 구성되므로 장애발생 시 절체에 따른 신호시스템의 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차상무선장치의 주요 구성을 나타낸 도면이며,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템의 멀티채널 통신방식을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 차상무선 통신부(100), 지상무선장치 그룹(200), 중계서버(Relay Server, 이하 'RS', 300), 관제센터(400) 및 LTE-R 통신망을 포함하여 구성된다.

차상무선 통신부(100)는 철도차량(V10)에 탑재되는 차량네트워크장치(Vehicle Network Device, 이하 'VND', 110) 및 차상무선장치(Vehicle Wireless Equipment, 이하 'VWE', 120)를 포함하여 구성된다.

이 경우 철도차량(V10)은 지상 또는 지하로 레일(Rail) 위를 달리는 차량으로, 이를테면, 열차, 전철 등을 포함한다.

차량네트워크장치(VND, 110)는 철도차량(V10) 내의 전기, 통신 장치들을 통합 관리하는데, 특히 차상무선장치(VWE, 120)와 유선으로 연결되어 차상무선장치(VWE, 120)를 통해 패킷을 외부로 송신하거나, 차상무선장치(VWE, 120)를 통해 외부로부터 전송된 패킷을 수신한다.

차상무선장치(VWE, 120)는 철도차량(V10) 내에 탑재되는 무선장치로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, LTE-R 모드로 동작하는 LTE-R 모뎀(125)과 무선랜 AP 모드로 동작하는 무선랜 모뎀(123)이 포함되어 구성된다.

차상무선장치(VWE, 120)는 절체 신호에 의해 LTE-R 모뎀(125) 또는 무선랜 모뎀(123)이 선택적으로 연결되어 외부와 무선통신을 수행하는 것으로, LTE-R 모드로 절체되어 동작할 때는, 유선 포트에 연결된 차량네트워크장치(VND, 110)로부터 영상데이터 또는 음성데이터 패킷을 수신한 후, LTE-R 통신망과 LTE-R 라우터를 통하여 중계서버(300)로 전송하며, 중계서버로부터(300)로부터 전송되는 영상데이터 또는 음성데이터 패킷을 LTE-R 라우터와 LTE-R 통신망을 거쳐 수신하여 차량네트워크장치(VND, 110)로 전달한다.

아울러, 무선랜 모드로 절체되어 동작할 때는, 유선 포트에 연결된 차량네트워크장치(VND, 110)로부터 신호데이터 패킷을 수신한 후 지상무선장치그룹(GWE, 200)으로 전송하며, 지상무선장치그룹(GWE, 200)로부터 비콘(beacon) 정보를 수신하여 통신 영역내의 GWE를 목록화하여 실시간 저장하고, 지상무선장치그룹(GWE, 200)으로부터 신호데이터 패킷을 수신한 후 차량네트워크장치(VND, 110)에 전달하는 기능을 수행한다.

도 3은 차상무선장치의 주요 구성을 나타낸 것으로, 차상무선장치(120)는 GWE 목록관리부(121), 패킷 전송부(122) 및 패킷 수신부(123)를 포함한다.

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.

우선 GWE 목록관리부(121)는 수신된 비콘(beacon)의 "식별정보"가 지상무선장치(GWE)들에 설정된 "식별정보"와 일치하는 지를 판단한 후, 상호 일치하지 않으면 폐기한다.

다음으로, GWE 목록관리부(121)는 수신된 지상무선장치(GWE)들의 비콘(beacon)의 수신 레벨이 기준 이상일 경우 목록에 추가하지만, 기준 이하일 경우에는 목록에서 삭제한다.

다음으로, GWE 목록관리부(121)는 미리 설정된 일정 시간 내에 해당 정보를 수신하지 못하는 경우 목록에서 삭제한다.

한편 GWE 목록관리부(121)는 철도차량(V10)이 정치 및 이동 중인 상태에서도 상기 과정을 항상 수행한다.

이러한 과정을 통하여 차상무선장치(VWE, 120)는 지상무선장치(GWE)들이 정상적인 장치인지 확인이 가능하다.

이 경우 GWE 목록에서 관리되는 정보는 GWE MAC address, 통신 상태(RSSI), 최종 패킷 수신 시간 등을 포함한다.

패킷 전송부(122)는 유선 포트에 연결된 차량네트워크장치(VND, 110)로부터 패킷을 수신한 후 지상무선장치그룹(GWE, 200)으로 패킷을 무선통신으로 전송하는데, 이 경우 도 4에 나타낸 1 : N 동시 접속방식 및 도 5에 나타낸 주파수 이중화(5GHz, 2.4GHz) 방식을 사용함에 기술적 특징이 있다.

패킷 수신부(123)는 지상무선장치그룹(GWE, 200)로부터 패킷을 무선통신으로 수신하는데, 이 경우 수신된 패킷은 GWE 목록관리부(121)가 GWE 목록을 관리하는데 이용된다.

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)를 포함한다.

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 신호데이터 패킷을 수신하여 패킷의 변환없이 중계서버(RS, 300)로 직접 전송하며, 차상무선장치(VWE, 120)로부터 비콘(beacon) 정보 및 신호데이터 패킷을 수신하여 차상무선장치(VWE, 120)와의 통신 상태를 주기적으로 중계서버(RS, 300)로 전송하고, 중계서버(RS, 300)로부터 신호데이터 패킷을 수신하여 패킷의 변환 없이 직접 차상무선장치(VWE, 120)로 무선 전송한다.

이 경우 무선통신은 이를테면 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다.

중계서버(RS, 300)는 상위에 연결된 관제센터(400)와 하위에 연결된 지상무선장치(200) 사이의 신호데이터 패킷을 상호 간에 중계하거나 또는 상위에 연결된 관제센터(400)와 하위에 연결된 LTE-R 통신망 사이의 영상데이터 또는 음성데이터 패킷을 상호 간에 중계(relay) 한다.

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.

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 하거나 또는 패킷을 LTE-R 라우터와 LTE-R 통신망으로 송신토록 하는 기능 등을 수행함으로써, 철도차량(V10)에 대한 운행 관련 신호를 통합 관리한다.

상술한 바와 같이, 철도 차량용 무선통신 시스템이 구성되고, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 경로 통신 방식에 대한 것으로, 도 4를 참조하면, 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.

여기서 패킷 A는 이를테면 프로토콜 구분 코드, VWE의 MAC address, Sequence Number, 패킷 크기 정보 및 Crc32 checksum 정보 등을 포함할 수 있다.

이를 부연 설명하면, 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.

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.

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.

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.

하기 표 1은 종래의 1 : 1 방식 대비 본 발명의 1 : N(3) 방식에 있어서 로밍에 따른 소요시간을 비교 정리한 것을 나타낸 것이다.

표 1을 참조하면, 본 발명의 1 : N(3) 방식은 종래의 1 : 1 방식에 비해 접속 과정의 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.

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.

아울러, 차상무선장치와 신호영역 내의 인접한 복수의 지상무선장치들 간의 멀티 RF 및 멀티 채널 통신 방식을 나타낸 것으로, 도 5을 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.

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.

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.

즉, 본 발명은 멀티 RF/채널에 의해 주파수 이중화(5GHz, 2.4GHz) 및 멀티 통신을 통한 통신 경로 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.

한편, 본 발명에 따른 철도 차량용 무선통신 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 LTE-R 통신망을 추가하여 Backup 망을 구성한 것으로, 영상데이터 또는 음성데이터 전송 시에 차량무선장치(120)에서 LTE-R 모뎀(125)으로 절체하여 기본적으로 LTE-R 망을 통한 영상데이터 또는 음성데이터 전송이 수행될 수 있도록 한다.

LTE-R 망을 통한 영상데이터 또는 음성데이터 전송 중 장애가 발생하면, 차량무선장치(120)에서 무선랜 모뎀(123)으로 절체하여 2.4GHz and 5GHz 망으로 영상데이터 또는 음성데이터가 전송될 수 있도록 한다.

따라서, 데이터 전송을 위한 메인 통신 경로인 700MHz 대역의 LTE-R망과 예비 통신 경로인 2.4/5GHz망을 선택적으로 사용할 수 있도록 하여, 단일 경로에서 발생할 수 있는 통신 장애를 극복하고 이중화망을 통하여 LTE-R 통신망 장애 발생 시 절체에 따른 신호시스템의 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있다

즉, 신호망과 통신망의 물리적 분리가 되도록 차상무선장치가 기존 단일장치에서 LTE-R망과 2.4/5GHz 무선 통신을 동시에 지원하는 이중계 망을 구성함으로써, LTE-R망 장애 발생시에도 2.4/5GHz망으로 자동 절체로 완벽한 통신 안정성을 제공할 수 있게 된다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 차상무선 통신부 110: 차량네트워크장치(VND)
120: 차상무선장치(VWE) 123: 무선랜 모뎀
125: LTE-R 모뎀 200: 지상무선장치(GWE) 그룹
300 : 중계서버(RS) 400 : 관제센터

Claims

철도차량 내에 탑재되는 것으로, LTE-R 모드로 동작하는 LTE-R 모뎀과 무선랜 AP 모드로 동작하는 무선랜 모뎀이 구비되며 절체 신호에 의해 LTE-R 모뎀 또는 무선랜 모뎀이 선택적으로 연결되어 외부와 무선통신을 수행하는 차상무선장치;
LTE-R 모드로 동작하는 차상무선장치가 무선통신이 수행되도록 하는 LTE-R 통신망;
철도차량이 통과하는 도로변에 설치되며, 무선랜 AP 모드로 동작하는 차상무선장치와 무선통신을 수행하는 복수의 지상무선장치; 및
상위에 연결된 관제센터와 하위에 연결된 지상무선장치 사이의 패킷을 중계하거나 또는 상위에 연결된 관제센터와 하위에 연결된 LTE-R 통신망 사이의 패킷을 중계하는 중계서버
가 포함되어 구성된 것을 특징으로 한 철도 차량용 무선통신 시스템.
청구항 1에 있어서, LTE-R 모드의 차상무선장치는 음성데이터 또는 영상데이터의 전송에 사용되고, 무선랜 AP 모드의 차상무선장치는 신호데이터의 전송에 사용되는 것을 특징으로 한 철도 차량용 무선통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 기본적으로 LTE-R 모드의 차상무선장치에 의한 LTE-R 통신망을 통하여 음성데이터 또는 영상데이터 전송 중 장애발생 시, 무선랜 AP 모드의 차상무선장치로 절체되어 지상무선장치를 통하여 음성데이터 또는 영상데이터의 전송이 수행되는 것을 특징으로 한 철도 차량용 무선통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 무선랜 AP 모드의 차상무선장치는 지상무선장치의 위치정보 및 수신레벨 정보를 기반으로 지상무선장치와 1 : N(2이상 양수)으로 동시 접속하는 동시 접속방식 및 지상무선장치들과 멀티 통신경로를 형성하고 서로 다른 주파수를 사용하는 이중화 주파수 방식을 통해 지상무선장치들과 무선통신을 수행하는 것으로, 차상무선장치와 지상무선장치간의 멀티채널을 형성할 경우, 제1채널로 5GHz 대역을, 제2채널로 2.4GHz 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 무선통신 시스템.