표제지
목차
요약 8
I. 서론 10
1. 연구의 배경 10
2. 연구범위 및 구성 11
II. 국내외 철도무선통신망 현황 분석 12
1. 국내 철도무선통신망 구축 현황 및 문제점 12
가. 개요 12
나. 고속철도 TRS 시스템 13
다. 일반철도/광역철도 VHF 시스템 16
라. 열차무선방호설비 20
마. 승강장확인용 무선영상전송시스템 21
바. 열차제어시스템 22
사. 국내 철도무선통신시스템의 문제점 25
2. 국외 철도무선통신망 운영 및 시사점 27
가. 유럽 27
나. 중국 31
다. 대만 32
라. 인도 35
마. 일본 35
바. 국외 철도무선통신망의 특징 및 시사점 36
III. 철도무선통신 기술여건 및 LTE 기술 38
1. 철도무선통신 기술여건 분석 38
가. GSM-R 38
나. TRS-TETRA 41
다. RF-CBTC(Wireless LAN) 43
2. LTE/LTE-R 기술 46
가. LTE 개요 46
나. OFDM 기술 53
다. MIMO 방식 56
라. LTE-R 62
마. LTE와 TRS 기술비교 64
IV. 철도무선통신망 효율적 구축방안 65
1. LTE 적용 및 기술적 검토 65
가. 철도 무선통신 기술 여건의 진화 65
나. 철도 무선통신 기술의 환경 변화 66
다. LTE 적용 필요성 66
라. 철도무선통신망 구축에 따른 기술적 검토 67
2. 효율적 구축 방안 69
가. 철도무선통신망 설계 방안 69
나. 지상구간 구축 방안 71
다. 터널구간 구축 방안 76
라. 단계별 구축 방안 83
마. 차량 내 통합 액세스 시스템 구성 방안 84
3. 결과에 대한 고찰 89
V. 결론 90
참고문헌 92
ABSTRACT 93
〈표 2-1〉 고속철도 TRS 시스템 운영 현황 14
〈표 2-2〉 경부고속철도 1, 2단계 TRS 비교 15
〈표 2-3〉 VHF대역의 열차무선 통화종류 및 사용채널 17
〈표 2-4〉 열차무선 기술 방식 비교 19
〈표 2-5〉 열차제어시스템의 종류 23
〈표 2-6〉 국내 열차제어시스템별 설치현황 24
〈표 2-7〉 유럽 GSM-R 시스템 도입 현황 28
〈표 2-8〉 국외 철도무선통신방식 및 계획 37
〈표 3-1〉 GSM-R 주요사양 39
〈표 3-2〉 ETCS 신호 전송을 위한 최소한의 QoS 파라미터 40
〈표 3-3〉 TETRA (Release 1) 주요 사양 42
〈표 3-4〉 TETRA R1, R2 기술 비교 43
〈표 3-5〉 IEEE802.11b 통신요구사항 44
〈표 3-6〉 RF-CBTC 특징 44
〈표 3-7〉 LTE와 TRS 기술비교 64
〈표 4-1〉 700MHz일 경우 링크버짓 계산 예 72
〈표 4-2〉 터널 타입과 전파특성 76
〈표 4-3〉 터널구간 안테나 구성방식 비교 80
〈표 4-4〉 안테나 설치비용 비교(개소 당/500m 기준) 82
〈표 4-5〉 전파환경 측정을 위한 고속열차 시험 위치 및 열차 85
〈그림 2-1〉 경부고속철도 TRS 시스템 구성도 13
〈그림 2-2〉 일반철도 열차무선시스템 구성도 16
〈그림 2-3〉 광역철도 열차무선시스템 구성도 18
〈그림 2-4〉 열차무선방호설비 구성도 20
〈그림 2-5〉 승강장확인용 무선영상전송시스템 구성도 21
〈그림 2-6〉 국내 열차제어시스템 변천과정 22
〈그림 2-7〉 경부고속철도 열차무선시스템 절체구간 현황 25
〈그림 2-8〉 GSM-R 시스템 구성도 27
〈그림 2-9〉 GSM-R 선로변 설비 29
〈그림 2-10〉 유럽 열차무선인프라 구축 계획도 30
〈그림 2-11〉 중국 철도무선통신망(GSM-R) 계통도 31
〈그림 2-12〉 대만고속철도 열차무선시스템 구성도 33
〈그림 2-13〉 대만고속철도 난청해소설비 33
〈그림 2-14〉 대만고속철도 열차 내 디지털 무선전화시스템 34
〈그림 3-1〉 GSM/GSM-R 시스템 구조 비교 39
〈그림 3-2〉 TETRA 네트워크 구성도 41
〈그림 3-3〉 RF-CBTC 이중화 무선통신 구성도 45
〈그림 3-4〉 3GPP 무선 통신의 진화 과정 46
〈그림 3-5〉 LTE 구성도 47
〈그림 3-6〉 LTE-FDD 프레임 구조 50
〈그림 3-7〉 LTE의 시간-주파수 자원 구조(normal CP인 경우) 51
〈그림 3-8〉 LTE-TDD 방식 무선 프레임 구조 52
〈그림 3-9〉 LTE-TDD 방식 무선프레임의 형태 53
〈그림 3-10〉 OFDM의 PAPR 55
〈그림 3-11〉 OFDM의 송수신부 55
〈그림 3-12〉 다중안테나 기술의 종류 56
〈그림 3-13〉 LTE-R 예상 구성도 63
〈그림 4-1〉 철도무선통신 기술의 환경 변화 66
〈그림 4-2〉 고속열차 이동 속도에 대한 코히런스 시간 68
〈그림 4-3〉 LTE-R 현장 설치 모델(안) 70
〈그림 4-4〉 전철주에 RRU 설치 및 통신영역 이중화 73
〈그림 4-5〉 광중계기 그룹화(Copy Mode) 개념도 74
〈그림 4-6〉 광중계기 그룹화(Copy Mode) 적용 전 후 75
〈그림 4-7〉 GSM-R방식의 터널 내 난청해소설비 구성(1200m이상) 78
〈그림 4-8〉 경부고속철도 터널 내 이동통신용 난청해소설비 설치 상세도 78
〈그림 4-9〉 경부고속철도 터널 내 이동통신용 안테나 설치현황 79
〈그림 4-10〉 고속철도 터널 내 열차무선용 안테나 설치현황 79
〈그림 4-11〉 지하철 구간 LTE 품질 측정 결과 81
〈그림 4-12〉 기존 터널 내 케이블안테나를 활용한 구성도 82
〈그림 4-13〉 철도무선통신망 중장기 구축 계획도 83
〈그림 4-14〉 고속열차 차량 내/외부 전파측정 구성도 84
〈그림 4-15〉 KTX 차량 내/외부 전파측정 결과 86
〈그림 4-16〉 HEMU 차량 내/외부 전파측정 결과 87
〈그림 4-17〉 열차 승무원 통합 휴대무선 구성도 88
〈그림 4-18〉 차량 내 통합 액세스 시스템 구성도 88