문. LTE-R의 기능 요구사항 및 성능 요구사항을 설명하고 LTE와 LTE-R을 비교하시오.

문. LTE-R의 기능 요구사항 및 성능 요구사항을 설명하고 LTE와 LTE-R을 비교하시오.

답.

1. 개요

  - LTE-R은 3GPP Rel8 / Rel9의 LTE기술을 철도망에 적용하여 열차무선 통신분야와 신호분야의 열차제어신호를 제공

  - LTE-R은 현재 주로 적용되고 있는 TRS와 VHF의 음성중심의 서비스를 극복하여 음성, Data 및 영상 서비스를 제공하는 기술임

  - 회절 특성이 우수한 700MHz대역, 20MHz대역폭의 주파수를 이용하여 국가재난통신망 표준인 PS-LTE망과 연동을 목표

2. LTE-R의 개념 및 개념도

  가. LTE-R의 개념

    - LTE-R은 LTE를 기반으로 기존 VHF, TRS위주의 열차 무선 방식과 레일 접점 위주의 열차제어를 획기적으로 향상시키는 표준임.

  나. LTE-R 개념도

<그림. LTE-R 개념도>

  - 정보통신, 열차무선, 신호제어, 전력제어, AFC(Automation Fare Collection) 제어 등 각종 data의 실시간 양방향 수집, 전달, 관리를 통한 통합관제 지원

  - 특히 P-Gateway를 통해 PS-LTE 망과 연동되어 재난, 재해 발생 시 신속한 상황 보고를 통한 피해 최소화와 긴급복구가 가능

3. 기존 철도망과 LTE-R비교

구  분	VHF	ASTRO	TETRA	LTE-R
전송기술	FM	FDMA	TDMA	OFDMA
주파수대역	160MHz	800MHz	850MHz	700MHz
통신방식	1:1	1:다	1:다	1:다
서비스	음성	음성, 그룹통화	음성, 그룹통화	음성, data, 영상전송
확장성	불리	불리	불리	유리
현황	코레일	코레일	코레일	부산교통공사

  - LTE-R의 가장 큰 장점은 영상통신의 지원으로 열차장애 및 재난 시 빠른 현장 상황의 파악 및 복구가 가능함.

4. LTE-R 도입 전후 비교

  - 현재의 시스템은 장애가 발생 시 관제 센터를 중심으로 음성 위주의 통신만 서비스되어 신속한 상황 파악 및 사고대처가 어려움.

  - LTE-R 적용 시 관제센터, 승무원, 역무원은 음성, 영상, Data의 실시간 공유를 통해 신속한 상황파악 및 사고대처가 가능해짐.

5. LTE-R 망 구성도 및 주요 서비스

  가. LTE-R 망 구성도

<그림. LTE-R 망 구성도>

  - Circuit망이 아닌 All IP로 구현된 Packet망으로 E-UTRAN, EPC, IMS로 망을 구성하여 터널과 역사에 기지국인 DU와 RU가 설치됨.

  - 종합관제센터에 Core망을 구성하며 L3라우터와 폐쇄망과 각 역사 L2장비와 eNodeB를 통해 단말과 열차에 서비스가 제공됨.

 * IMS: 멀티미디어 서비스를 All-IP기반에서 제공하도록 지원하는 시스템

 * E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Access Network): 무선접속망

  나. 주요서비스(기능요구사항)

서 비 스	설   명
음성	개별/공공/방송/그룹 음성통화, 긴급통화
데이터	일반데이터, 열차제어데이터, 멀티미디어 메시지
영상	개별영상통화, 그룹영상통화, 영상정보기술
통화관련	사용자ID표시, 우선순위, 착신전환, 과금정보
철도특화	철도긴급전화, 단말기간 직접통화, 단말기 위치추적

5. IP-MPLS와 MPLS-TP기반 기술 비교

기  능	MSPP	IP-MPLS	MPLS-TP
구조	TDM기반	MPLS기반	MPLS기반
보호절체	50ms미만	50ms미만	50ms미만
1:N	미지원	지원	미지원
L3라우팅	미지원	지원	미지원
이더넷	제한적 지원	지원	지원

  - 현재 국제적으로 80%이상이 IP-MPLS방식을 적용하고 있으며 우리나라를 중심으로 MPLS-TP방식이 시장을 형성하고 있음.

6. LTE-R 성능요구사항(기술적 특성)

성능요구사항	설   명
핸드오버	99.9%이상 핸드오버 성공률
고속 이동성	350km/h이상의 고속 이동성 보장
회절특성우수	713~723MHz / 773~783MHz 대역 사용
높은 보안성	Firewall, IDS적용, 폐쇄망 이용
연동성 확보	G/W를 통한 PS-LTE, e-Navigation과 연동
운용 용이성	차상장치 간략화, 운용 및 유지보수 용이
호접속 성공률	99.9%이상 호접속 성공률
열차제어데이터	최우선순위, 99.9%이상 신뢰성

  - 기존 차상장치 TRE(Train Radio Equipment)의 간략화를 통하여 승무원의 운용 및 점검자의 유지보수가 용이해짐.

7. LTE와 LTE-R 비교

구  분	LTE	LTE-R
개념	4G 이동통신 기술	4G 이동통신기술+ 철도서비스
셀구조	육각형 벌집구조	열차궤도따라 Chain형태
특징	높은 Throughtput	신뢰성 있는 통신 제공
안정성	높음	매우 높음
보안성	높음	매우 높음

8. LTE-R 도입 시 고려사항

  - 간섭문제(UHDTV대역, LTE-M, PS-LTE)

  - LTE기술간 연동방안 -> RAN Sharing

  - MPLS-TP(국산) or IP-MPLS(외산)

  - KRTCS(Korea Radio Train Control System) 연동

  - 한국형 무선통신기반 열차제어시스템 RF-CBTC(Communication Based on Train Control) 대체

9. LTE-R 도입 시 선결과제

선결 과제	주요 내용
기술안전성 확보	기술의 검증 및 시스템의 이중화
재난망 연동	PS-LTE 연동성 확보, 긴급복구 지원
기존망 연동	MSPP, Carrier Ethernet망의 구축 및 운용
경제성 확보	정부 지원확대 및 법률적 지원
표준화 선점	기술의 자립화 추진, 표준의 선점

참고문서 : 책(손에잡히는 ICT2.0)