세계최초로 상용화에 성공한 "원주~강릉간 철도통합무선망(LTE-R) 구축사업(2016년)"을 시작으로 국내에서만 2022년 현재 27개 노선의 철도통합무선망(LTE-R)사업이 진행중이며 2028년까지 전국철도 주요노선에 구축을 완료할 예정이다. 이전에 사용하던 아날로그 방식의 VHF, UHF, TRS 등 철도무선통신은 디지털방식의 LTE기반 철도 무선통신으로 진화 발전하게 되었으며 이를 바탕으로 열차제어 신호전송, 사물인터넷(IoT) 서비스 구현, 영상 그룹통화 등 TCP-IP기반의 데이터전송이 가능하게 되었다.
아울러, 그 동안 주로 외국기술에 의존해 오던 열차제어시스템도 국내 독자기술로 2018년 한국형 열차제어시스템(KTCS-2) 개발이 완료되어 2022년 전라선에서 국내 최초로 시범 적용되었으며, 이는 세계 최초로 열차제어시스템과 LTE기반의 무선통신망이 연동된 사례라고 할 수 있다.
본 논문에서는 철도통합무선망(LTE-R)과 한국형 열차제어시스템(KTCS-2)간의 안정적이고 효율적인 연동기술로 QoS 적용시험을 통해 우선순위가 낮은 QCI적용보다는 우선순위가 높은 QCI적용이 데이터 우선처리 및 데이터 Throughput 측면에서 매우 효과적임을 제시하였다. 또한 TCP-IP기반의 연동이므로 IP할당방안을 검토하였으며 모든 신호장치에 대한 IP할당보다는 철도통힙무선망(LTE-R)과 연동되는 신호장치에만 IP를 할당하는 방안이 보다 안정적인 것으로 제시하였다. 전송방식도 유니캐스트(Unicast)방식보다 멀티캐스트(Multicast)방식이 전송효율성 측면에서 적합한 방안으로 제시하였다. 무선세션 연결시간, 무선세션 연결 Error비율, End-to-End 전송 Delay, STU간 통신 연결상태 등 정적시험을 현황과 열차운행 시나리오를 바탕으로 Level 1 → Level 2 전이, Level 2 이동권한 송수신 시험, Level 2 RBC 핸드오버 시험, 350km/h 열차주행중 송수신 시험, Level 2 → Level 1 전이시험 등 열차주행 환경을 감안한 동적시험 결과도 나타내었다. .이는 LTE기반의 철도통합무선망(LTE-R)이 세계 최초로 공인기관으로부터 철도무선통신시스템 단말구조 및 요구사항을 공식 인증받은 사례로서 국제인정기구포럼(IAF: International Accreditation Forum)에 가입한 110여개 국가에서 재평가없이 인정된다. 최종적으로 전라선 철도통합무선망(LTE-R) 및 한국형 열차제어시스템(KTCS-2) 사업의 시설물검증시험을 통하여 열차제어데이터 전송과 관련된 품질시험을 실제 운행하는 열차를 대상으로 진행한 결과, 열차제어데이터 전송 지연시간은 99.96%, 기준시간은 300msec이내를 만족하는 것으로 확인하였고 열차제어데이터의 수신 성공률은 100% 정상 전송되어 기준을 초과하였고, 데이터서비스 우선순위 제어시험도 휴대단말의 평균전송시간인 12.22초보다 차상신호장치가 평균 5.96초에 전송되어 우선순위제어에 의한 데이터 전송이 확인되었다.
본 연구를 통해 세계최초로 철도통합무선망(LTE-R)과 열차제어시스템간의 안정적이고 효율적인 연동기술을 제시하였고 연동결과에 대한 실질적인 시험결과를 제시하였다.