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기술동향 <기술동향: 네트워크> 철도전용 무선통신 기술 동향

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작성자 댓글 0건 조회 2,413회 작성일 21-10-07 12:48

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그림 1. GSM과 GSM-R 관계 


서론

철도 영역에서 이동통신 기술이 접목되어 열차 제어를 위한 무선통신 연구가 활발히 진행되었다. 유럽의 세계철도연맹(UIC)은 GSM 기반의 이동통신 규격에 철도 전용 음성 통화 규격과 ETCS 열차제어 신호를 통합하여 GSM-R 철도통신시스템을 개발하였다. 한편 국내는 철도는 VHF, TRS-ASTRO, TRS-TETRA 무선방식으로 구축하였고, 2012년 초에 LTE-R 철도통합무선망을 구축 계획하여 기존 노선 보수와 신규 노선에 LTE-R 철도통신시스템을 도입하고 있다(1).


최근 들어 국내외 프로젝트에서 열차 간 직접통신 기술과 열차와 선로변 설비 간 직접통신 기술을 활용하여 지능형 열차자율주행 위한 열차통신 기술을 연구하고 있다(2). 또한, 일론 머스크가 제안한 하이퍼루프(Hyperloop)는 아진공 튜브 내에서 캡슐 차량의 제어 정보와 사용자 서비스를 제공하기 위한 아음속 아진공 열차무선통신 기술을 연구하고 있다(3).


본고에서는 현재 구축해서 사용하고 있는 GSM-R/LTE-R의 열차제어시스템과 그 시스템에서 사용하는 무선통신 기술 동향을 소개하고, 미래의 철도시스템인 열차자율주행과 하이퍼루프 철도제어시스템 소개, 무선통신 기술 정의, 해당 기술의 국내외 기술 동향을 소개한다.


GSM-R

여기에서는 GSM-R 개요, 시스템, 구축 현황을 3가지 분야로 나누어 소개한다.


(1) GSM-R 개요

유럽 UIC는 <그림 1>과 같이 상용이동통신 표준에서 사용하는 GSM 이동통신에 철도통신 기능을 포함시키는 GSM-R 철도통신규격을 합의하고, 1994년 ETSI에 표준화 작업을 시작하였다. MORANE 프로젝트는 2000년도에 필드테스트를 거쳐 최종 GSM-R 규격을 완성하였다.


유럽체신청(CEPT)은 2002년에 <그림 2>와 같이 876~880MHz, 921~925MHz 주파수 대역을 국제 철도통신 주파수로 할당받았고, 2010년에 UIC는 철도 주파수의 부족으로 추가적으로 3MHz RE(GSM-R extended band)를 추가로 할당하였다.


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그림 2. GSM-R 주파수 대역 
 


(2) GSM-R 시스템

GSM-R은 GSM에 기반을 둔 철도전용 무선통신 기술이다. GSM-R의 망구조는 다음과 같다.

<그림 3>의 GSM-R 망은 차상장치의 단말기와 완전 이중화로 구성된 BTS, BSC와 MSC 관련 스위칭 장치로 구성되어 있다. 차상 무선통신 장치는 철도전용 음성통신용의 무선 단말과 열차제어를 위한 차상장치로 구분되며, 각 단말은 SIM 카드로 구별할 수 있다. GSM-R은 TDMA 방식으로 보안기능이 강화된 철도 전용 음성 통화 기능과 열차제어의 신뢰성 향상을 위해서 이중화된 무선망으로 구현되었다. 이중화된 무선망은 주 장비에서 장애가 발생하면 예비로 설치된 장비를 통하여 열차제어를 끊김 없이 수행할 수 있다(4).


(후략)



이숙진, 오상철, 윤병식, 정희상 / ETRI 차량무선네트워크연구실

본 기사는 2021년 10월호에 게재되었습니다. 


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