IT/전자 철도전용 무선통신 기술 동향

Ⅰ. 서론 철도 영역에서 이동통신 기술이 접목되어 열차 제어를 위한 무선통신 연구가 활발히 진행되었다. 유럽의 세계철도연맹(UIC)은 GSM 기반의 이동통 신 규격에 철도 전용 음성 통화 규격과 ETCS 열차 제어 신호를 통합하여 GSM-R 철도통신시스템을 개발하였다. 한편 국내는 철도는 VHF, TRS-ASTRO, TRS-TETRA 무선방식으로 구축하였고, 2012년 초에 LTE-R 철도통합무선망을 구축 계획 하여 기존 노선 보수와 신규 노선에 LTE-R 철도통 신시스템을 도입하고 있다[1]. 최근 들어 국내외 프로젝트에서 열차 간 직접통 신 기술과 열차와 선로변 설비 간 직접통신 기술 을 활용하여 지능형 열차자율주행 위한 열차통신 기술을 연구하고 있다[2]. 또한, 일론 머스크가 제 안한 하이퍼루프(Hyperloop)는 아진공 튜브 내에서 캡슐 차량의 제어 정보와 사용자 서비스를 제공하 기 위한 아음속 아진공 열차무선통신 기술을 연구 하고 있다[3]. 본고에서는 현재 구축해서 사용하고 있는 GSM-R/LTE-R의 열차제어시스템과 그 시스템 에서 사용하는 무선통신 기술 동향을 소개하고, 미 래의 철도시스템인 열차자율주행과 하이퍼루프 철도제어시스템 소개, 무선통신 기술 정의, 해당 기술의 국내외 기술 동향을 소개한다. Ⅱ. GSM-R Ⅱ장에서는 GSM-R 개요, 시스템, 구축 현황 3 가지 분야로 나누어 소개한다. 1. GSM-R 개요 유럽 UIC는 그림 1과 같이 상용이동통신 표준 에서 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 2와 같이 876~880MHz, 921~925MHz 주파수 대역을 국 제 철도통신 주파수로 할당받았고, 2010년에 UIC 는 철도 주파수의 부족으로 추가적으로 3MHz RE(GSM-R extended band)를 추가로 할당하였다. 2. GSM-R 시스템 GSM-R은 GSM에 기반을 둔 철도전용 무선통 신 기술이다. GSM-R의 망구조는 다음과 같다. 그림 3의 GSM-R 망은 차상장치의 단말기와 완 전 이중화로 구성된 BTS, BSC와 MSC 관련 스위칭 장치로 구성되어 있다. 차상 무선통신 장치는 철도 전용 음성통신용의 무선 단말과 열차제어를 위한 차상장치로 구분되며, 각 단말은 SIM 카드로 구별 할 수 있다. GSM-R은 TDMA 방식으로 보안기능 이 강화된 철도 전용 음성 통화 기능과 열차제어의 신뢰성 향상을 위해서 이중화된 무선망으로 구현 되었다. 이중화된 무선망은 주 장비에서 장애가 발 생하면 예비로 설치된 장비를 통하여 열차제어를 끊김 없이 수행할 수 있다[4]. 열차무선통신을 위한 네트워크는 그림 3과 같이 크게 MSC, VLR, HLR과 GCR로 구성되어 있다. 그림 1 GSM과 GSM-R 관계 각각의 모듈들은 호제어 기능, 가입자 정보 관리