본 논문에서는 Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE)통신을 철도통신에 적용하였을 때 사용할 수 있는 효과적인 패킷 전송 방법을 제안하였다. WAVE통신은 무선랜에 기초한 통신으로 이동체 통신에 적합하도록 개발된 통신방법으로 Intelligent Transport System (ITS)에 응용하도록 많은 연구가 이루어져 왔다. 철도도 주요 교통수단의 하나로 WAVE를 이용하면 현재 무선랜 시스템을 이용한 Communication Based Train Control (CBTC)를 포함한 많은 서비스들의 성능을 개선하고 여러 시스템으로 분산되어 있는 서비스들을 WAVE로 통합할 수 있다. 하지만, WAVE를 철도에 사용하기 위해서는 해결되어야 하는 문제점이 존재한다. 가장 단순한 구조인 Single-PHY WAVE는 제어채널(Control Channel, CCH)와 서비스 채널(Service Channel, SCH)을 50ms씩 번갈아가며 통신을 수행한다. 철도 통신은 주로 지연에 민감한 패킷들이 많이 존재하는데 이러한 동작에서는 성능 열화가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 현재 WAVE통신 방법을 상세히 분석한 후 문제점을 도출하고 이러한 문제점을 철도 WAVE 환경에서 해결할 수 있는 새로운 패킷 전송 방법을 제안한다. WAVE 전송 성능을 수학적 모델링을 하여 철도 통신의 요구사항을 만족하는지 여부를 확인하였다.
철도에서의 정보제어시스템은 열차무선망을 제외하고는 지금까지 유선전송망에 대부분 의존하고 있으며, 철도선로를 따라 대용량의 전용회선을 포설할 수 있다는 측면에서 효과적으로 설치가 가능하고, 안전성과 신뢰성의 측면에서도 우수성이 입증되었다. 그러나, 정보화가 진전됨에 따라, 여객서비스나 철도시스템 제어기능의 강화 측면에서 전송계통의 유연화와 정보교환개소의 확대가 요구되고 있으며, 유선전송으로는 이러한 요구에 충분히 대응할 수 없게 되었다. (중략)
본 연구는 철도전용 통합무선망 개발을 위한 LTE 통신 방식의 적용타당성 연구를 목적으로 하며, 호남선 일로역에서 대불역 사이 약 12km 구간에 걸쳐 철도전용 통합무선망을 구축하여 실증 분석하였다. 한국의 철도 안전 무선통신은 노선 별로 방식이 상이하여 각 철도 종사자간 협업이 어려워 다양한 문제점이 발생하고 있으며 무선통신 시스템간 통화 단절 및 상용 무선망과의 주파수 간섭 및 혼신에 따른 사고 발생 위험이 상존하고 있다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 대두되고 있는 철도전용 통합무선망에 4세대 통신방식인 LTE를 적용하는 것이 타당한지를 살펴보았다. 열차 선로라는 기지국 설치 위치의 제약이 있었음에도 모든 시험 항목에서 기존 유럽의 GSM-R의 성능 기준을 상회하는 결과를 보였다.
철도 신호제어장치들은 각자 고유의 기능을 수행하면서 각 장치간 통신링크를 통하여 하나의 신호제어시스템을 구성하고 있다. 특히 철도청에서 통합 CTC 시스템을 구축하면서 신호제어시스템 이외의 SCADA나 여객정보안내 시스템 등과도 인터페이스를 통해 기존의 열차제어 기능만을 수행하는 것에서 타 시스템과의 통신을 통한 종합적인 정보시스템으로 발전하고 있다. 이러한 CTC장치와 외부설비들간의 인터페이스는 철도정보시스템의 발달에 따라 매우 중요한 부분이 되고 있으며, 본 논문에서는 이중 SCADA 장치와의 인터페이스를 위한 프로토콜 구조를 연구하였다. 이에 따라 본 논문에서는 기존의 도시철도, 경부고속철도 등의 프로토콜의 분석을 바탕으로 철도청 통합 CTC와 SCADA 장치간 통신을 위해 설계한 프로토콜 구조를 제시하고, 또한 설계한 프로토콜에 대한 안전성과 필연성을 정형검증(Formal Verification) 결과를 설명한다.
본 논문에서는 LTS(Labeled Transition System)로 명세화된 철도 신호 제어 프로토콜의 동작의 정확성을 형식기법을 통해 검정하고 적합성 시험을 위한 시험계열을 자동으로 생성해 주는 도구로서 프로토콜 검정기와 적합성 시험 계열 생성기를 개발하였다. 본 도구는 과거에 사용되었던 비정형적 방법의 많은 오류와 모호함을 제거하고 프로토콜 개발시간 및 비용을 절약해 줌으로써 철도 신호 제어시스템의 안전성 및 신뢰성을 보장해 줄뿐만 아니라, 다른 시스템에도 응용되어 검정 및 시험을 효율적으로 수행하게 해주는 도구이다.
오늘날 고성능의 소형 센서 및 무선통신 기술의 발달로 유비쿼터스 컴퓨팅의 실현이 가능하게 되었다. 미래의 스마트한 디바이스뿐만 아니라 무선통신이 가능한 USN(Ubiquito us Sensor network) 기술은 주변 현황을 인식하고 필요한 정보를 처리하여 현장건설 등에 피이드백 시킴으로써 보다 나은 건설 진행과정에 관한 파악과 설계변경 및 계획 등에 필요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구는 TinyOS 기반에서 운용되는 무선 통신에 의한 USN 기술과 그래픽 기반의 LabView 프로그래밍 기술을 융합하여 정보를 처리할 수 있는 일련의 인터페이스 방법을 구현하였다. 송수신된 데이터 처리 결과는 TinyOS 기반으로 동작하는 PC에 그래프 등으로 나타나도록 하였으며, 무선통신용 USN 기술과 융합된 그래픽 처리 기반의 마이크로프로세서 시스템의 장점과 편리성으로 건설현장의 진행과정파악 및 변경 등에 필요한 정보를 제공하며 건설현장 정보의 피이드백을 가능하도록 하였다. 그 결과, 철도건설 현장관리에서의 USN과 구조물의 정밀진단 및 관리에 매우 유용함을 입증하였다.
철도 차량의 상태를 측정하고 모니터링하기 위하여 센서를 이용한 다양한 장비들이 이용되고 있다. 하지만 현재 사용되고 있는 장치들은 대부분 유선 네트워크를 기반으로 하고 있기 때문에 공간적, 비용적인 제약을 받는다. 이러한 제약을 극복하기 위하여 무선 통신을 이용하는 방법이 있으며, 다양한 MAC 프로토콜을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 하지만 무선 센서네트워크에 사용되는 MAC 프로토콜은 매우 다양한 종류가 있으며, 각각의 MAC 프로토콜은 데이터 송수신 속도, 배터리 소모량 등에 있어서 다양한 특성을 지닌다. 본 논문에서는 센서네트워크에서 사용되는 다양한 MAC 프로토콜의 특성을 분석하여, 공간과 사용시간에 있어서 제약적인 철도 센서 기기에 적합한 프로토콜을 선별할 수 있도록 한다.
철도는 이제 대표적인 대중교통 수단이다. 하지만, 철도를 운영하는 운영기관마다 철도정보를 관리하고, 서비스를 제공하고 있다. 즉, 철도 운영기관 별로 관리하고, 서비스하는 정보와 정보의 형태가 다르기 때문에 철도이용객은 정확하고, 통합된 정보를 제공받지 못하게 된다. 이에 본 연구에서는 철도이용객이 원하는 철도정보 서비스에 대한 니즈를 파악하고, 이를 기반으로 모든 철도정보를 한 번에, 한 눈에, 한 곳에서 이용할 수 있는 통합적 서비스 방안을 모색하고자 한다. 또한, 철도이용객에게 보다 직관적이고, 가시화된 서비스인 지식맵 서비스를 제공하고자 온톨로지 기반의 지식베이스 구축 방안에 대해 고찰하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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