T LTE 기반 철도 통신 시스템 구조(일반·고속 철도) EPC Evolved Packet Core EPS Evolved Packet System FDD Frequency Division Duplex FE Fast Ethernet GE Gigabit Ethernet

T T

A S

t a n

d a

r d

정보통신단체표준(국문표준)

TTAx.xx-xx.xxxx 제정일: 2016년 04월 xx일

LTE 기반 철도 통신 시스템

구조(일반·고속 철도)

LTE based Railway

Communication System Architecture

(Conventional and High Speed Railway)

(굴림, 16포인트, 굵게, 가운데정렬)

표준초안 검토 위원회 ITS/차량ICT 프로젝트그룹(PG905)

표준안 심의 위원회 전파/이동통신기술위원회(TC9)

성명 소 속 직위 위원회 및 직위 표준번호

표준(과제) 제안 오현서 ETRI 책임연구원 PG905 의장 TTAK.KO-06.

최진규 ETRI 선임연구원 PG905 위원

표준 초안 작성자 강상용 대영유비텍 소장 PG905 부의장

조한벽 ETRI 책임연구원 PG905 부의장

최현균 ETRI 책임연구원 PG905 위원

곽동용 ETRI 책임연구원 PG905 위원

김호겸 ETRI 책임연구원 PG905 위원

윤학선 한국철도시설공단 부장 한국철도시설공단

곽은신 한국철도시설공단 부장 한국철도시설공단

권병희 한국철도시설공단 차장 한국철도시설공단

원홍선 한국철도시설공단 차장 한국철도시설공단

김범곤 한국철도공사 차장 한국철도공사

박주훈 한국철도공사 차장 한국철도공사

박종성 에이엠텔레콤 부장 PG905 위원

소민섭 회명정보통신 이사 PG905 위원

지정근 유경제어 이사 유경제어

구용회 이루온 이사 이루온

곽도영 KT 수석연구원 KT

김대연 시그널엔터테인

먼트 이사 PG905 위원

사무국 담당 김남경 TTA 과장

장형철 TTA 책임

김대중 TTA 부장

i

본 문서에 대한 저작권은 TTA에 있으며, TTA와 사전 협의 없이 이 문서의 전체 또는 일부를 상업적 목적으로 복제 또는 배

포해서는 안 됩니다.

본 표준 발간 이전에 접수된 지식재산권 확약서 정보는 본 표준의 ‘부록(지식재산권 확약서 정보)’에 명시하고 있으며, 이

후 접수된 지식재산권 확약서는 TTA 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

본 표준과 관련하여 접수된 확약서 외의 지식재산권이 존재할 수 있습니다.

발행인 : 한국정보통신기술협회 회장

발행처 : 한국정보통신기술협회

13591, 경기도 성남시 분당구 분당로 47

Tel : 031-724-0114, Fax : 031-724-0109

발행일 : 2016.08


TTAX.XX-XX.XXXXi

서 문

1 표준의 목적

본 표준의 목적은 일반 및 고속 철도의 운영과 제어에 필요한 LTE 기반 철도 통신 시스

템의 구조를 정의하고 시스템의 설계, 구현 및 시험에 필요한 기본 정보를 제공함으로써

향후 철도 통신 기술의 발전과 응용 서비스 활성화에 기여함을 목적으로 한다.

2 주요 내용 요약

본 표준은 일반 및 고속 열차의 운영에 필요한 음성 서비스, 데이터 서비스, 영상 서비스

와 열차제어를 위한 열차제어 데이터 서비스를 제공하기 위한 시스템 구조 및 인터페이

스를 정의한다.

3 인용 표준과의 비교

3.1 인용 표준과의 관련성

이 표준은 TTAI.KO-06.0390/R1을 기반으로 하여 작성하였다.

3.2 인용 표준과 본 표준의 비교표

TTAS.KO-06.XXXX TTAI.KO-06.0390/R1 비 고

6.1.1. 열차제어 데이터 서비스

6.1.2. 열차이동국과 폐색센터간 접속

서비스

6.1.3. 열차 모니터링 데이터 전송 서

비스

6.1.4. 열차제어권 데이터 전송 서비스

추가

6.2.2 개별음성통화 서비스

6.2.5 그룹음성통화서비스

6.2.7 위치기반 통화서비스

5.8 개별 통화(IMS/VoLTE)

5.9 그룹 통화

5.10 지역 선택 호출

공통기능

5.3.1 호 연결(VoLTE)

5.4.3 망 연동(IMS)

6.2.10 통화내용녹음/녹화

5.24 호 연결(VoLTE)

5.25 망 연동(IMS)

5.30 통화내용녹음/녹화 공통기능


TTAX.XX-XX.XXXXii

Preface

1 Purpose

The purpose of this standard is to define LTE based Railway Communication

System Architecture for conventional and high speed railway control and operation

and to provide reference information relating to system design, implementation and

system test of Conventional and High Speed Railway Wireless Communication

System. It also contributes to advancing of future railway communication

technologies and the railway application services.

2 Summary

The main contents of this document define system architecture, function, system

inter working and interface to provide train control data service, voice call, data

and video service for conventional and high speed railway control and operation.

3 Relationship to Reference Standards

3.1 Relationship to Reference Standards

This standard has been developed from TTAI.KO-06.0390/R1.

3.2 Comparison between two standards

TTAS.KO-06.XXXX TTAI.KO-06.0390/R1 Remark

6.1.1. Train Control Data service

6.1.2. Interconnection Service between On-board

Terminal and RNC

6.1.3. Train Monitoring Data Transmission Service

6.1.4. MA Data Transmission Service

Added

6.2.2 Private Call Service

6.2.5 Group Call Service

6.2.7 Location based Call Service

5.8 Private Call(IMS/VoLTE)

5.9 Group Call

5.10 Location based Call

Common Function

5.3.1 Call Setup (VoLTE)

5.4.3 Inter-working(IMS)

6.2.10 Recording

5.24 Call setup(VoLTE)

5.25 Inter-working(IMS)

5.30 Recording(IMS) Common Function


TTAX.XX-XX.XXXXiii

목 차

1 적용 범위 ··································································································································· 1

2 인용 표준 ·····································································································································1

3 용어 정의 ·····································································································································1

4 약어 ···············································································································································3

5. LTE 기반 철도 통신 시스템 개요 ························································································5

5.1 LTE 기반 철도 통신 시스템 개념 ·············································································· 5

5.2 LTE 기반 철도 통신 시스템 기본 구조 ······································································5

5.3 LTE 기반 철도 통신 시스템 설계 기준 ······································································6

5.4 LTE 기반 철도 통신 시스템 구조 특징 ····································································11

6. LTE 기반 철도통신서비스 ······························································································· 13

6.1 열차제어 데이터서비스 ·······························································································16

6.2 음성서비스 ·····················································································································20

6.3 데이터서비스 ·················································································································31

6.4 영상서비스 ·····················································································································35

7. LTE 기반 철도 통신 시스템 구조 ····················································································39

7.1 휴대단말 ························································································································· 39

7.2 열차이동국 ·······················································································································41

7.3 LTE-R 무선 액세스망 ··································································································45

7.4 LTE-R 코어망 ················································································································49

7.5 철도관제센터 ·················································································································52

8. LTE 기반 철도 통신 시스템 연동 ······················································································53

8.1 폐색센터 ·························································································································53

8.2 열차이동국과 LTE-R 무선통신망 ············································································55

8.3 철도관제센터 ·················································································································56

8.4 재난안전통신망 ·············································································································56

8.5 기존통신망 ·····················································································································56

부록 Ⅰ-1 지식재산권 확약서 정보 ························································································58

Ⅰ-2 시험인증 관련 사항 ································································································59

Ⅰ-3 본 표준의 연계(family) 표준 ················································································60


TTAX.XX-XX.XXXXiv

Ⅰ-4 참고 문헌 ··················································································································61

Ⅰ-5 영문표준 해설서 ······································································································62

Ⅰ-6 표준의 이력 ··············································································································63

부록 Ⅱ-1 시스템 이중화, 요구사항 ····················································································64

Ⅱ-2 MCPTT 서비스 ········································································································65

Ⅱ-3 Compliance Matrix ·······························································································66


TTAX.XX-XX.XXXX1

LTE 기반 철도 통신 시스템 구조(일반·고속 철도)

LTE based Railway Communication System Architecture

(Conventional and High Speed Railway)

1 적용 범위

본 표준은 일반 및 고속 철도의 운영과 제어에 필요한 LTE 기반 철도 통신 시스템

(LTE-R)의 구조를 정의하고 관련된 문서와 사용된 용어 등을 기술한다. 본 표준의 범위

는 다음과 같다.

◦ 시스템 개요

◦ 서비스

◦ 시스템 구조

◦ 시스템 망 연동 및 인터페이스 구조

이러한 시스템 구조 및 기능은 재난 안전 통신망과 기존의 철도 무선 통신망과의 연동을

고려하고 시스템 개발 시에 장비 제조사 간 상호 운용성을 제공하게 한다.

2 인용 표준

이 표준은 TTAI.KO-06.0390/R1을 기반으로 하여 작성하였다.

3 용어 정의

3.1 재난안전통신망 (PS-LTE)

구조·구급, 치안 등 평시 안전관리 및 재난 예방·대비·대응·복구 등 재난관리를 효율적으

로 수행하기 위해 재난 관련기관들이 공동 활용하는 무선통신망

3.2 LTE 기반 철도 통신 시스템 (LTE-R)

일반 및 고속 철도의 운영 및 제어를 위하여 열차제어시스템 및 LTE-R 무선통신망과

LTE-R 단말로 구성된 시스템을 말한다. LTE 기반 철도 통신 시스템을 구축하여 열차제

어를 위한 데이터 서비스, 무선통신을 위한 음성 서비스, 그리고 영상 서비스를 제공하며

재난 안전 통신망과 연동, 그리고 VHF, TRS 무선 통신망 연동 기능을 지원한다. 이러한

열차무선설비 기능과 열차제어를 제공하는 시스템을 통칭하여 철도통합무선통신망이라

한다.


TTAX.XX-XX.XXXX2

3.3 LTE-R 무선통신망

3GPP LTE 기반의 LTE-R 코어망, LTE-R 무선액세스망으로 구성된다. 가입자 정보 및

QoS정보 등을 포함하여, 음성 서비스, 영상서비스 및 데이터 서비스를 제공하는 네트워

크 인프라를 말한다.

3.4 열차제어시스템

중앙제어장치와 폐색센터 및 위치검지장치로 구성된다. 열차의 제어를 위하여 열차로부

터 운행정보를 수집하고 이를 분석하여 열차의 운행에 관련된 정보를 생성, 제어 운용하

는 네트워크를 말한다.

3.5 LTE-R 단말

철도 운용과 관련된 사람이 사용하기에 적합한 Push To Talk 기능을 수용하는 휴대 단

말, 열차제어에 사용되기 위해 차상에 구성된 열차이동국으로 구분되며, 각 유형의 단말

기에서 제공되는 서비스는 철도 운영기관에 따른다.

3.6 휴대단말

철도 운용과 관련된 운용요원 및 여객 전무 등이 사용하기에 적합한 Push To Talk 기능

을 수용하는 이동형태의 단말을 말한다.

3.7 열차이동국

열차이동국은 LTE 기반 철도 통신망에 연동되어 열차제어 데이터를 전달하는 기능과 열

차무선통신 기능으로 나뉜다. 열차제어 데이터 통신의 신뢰도를 보장하기 위하여 기관사

의 무선통신 서비스 기능과 열차제어 데이터 서비스 기능은 분리 구성할 수 있다.

3.8 철도교통관제센터 (이하 "관제센터")

전국 철도교통상황을 실시간 감시 및 제어하기 위한 중앙제어장치, 정보통신설비 등 각

종 관제설비가 집합하여 운용중인 장소를 말한다.

3.9 위치검지장치

열차의 선로에 설치되어 선로의 위치 정보를 열차에 제공하는 회로와 장치를 말하며 일

반적으로 궤도 회로, 발리스를 포함한다.


TTAX.XX-XX.XXXX3

3.10 폐색센터

열차의 위치를 실시간으로 모니터링하고 열차의 운행 프로파일을 결정하고 제어권 정보

를 생성하여 전송하는 장치를 말한다.

3.11 중앙제어장치

고속철도의 중앙제어장치는 차상 및 현장 지상설비를 모두 접속하여 중앙제어, 원격감시

제어, 운행정보 전송 등에 필요한 모든 장치를 제어한다. 일반철도의 중앙제어장치는 철

도교통관제센터의 운용조작반과 무선기지국을 연계시켜 중앙에서 원격제어 및 감시하고,

관제사와 기관사가 상호 통화할 수 있는 기능을 수행한다.

4 약어

3GPP 3rd Generation Partnership Project

AF Application Function

ASTRO ASTRO Digital Radio System

ATP Automatic Train Protection

BTM Balise Transmission Module

CPRI Common Public Radio Interface

CPS Calls Per Second

CRS Conductor Radio Server

CSCF Call Session Control Function

CTC Centralized Traffic Control

DMI Driver Machine Interface

DSCP Differential Service Code Point

DU Digital Unit

eNB Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network Node B

EPC Evolved Packet Core

EPS Evolved Packet System

FDD Frequency Division Duplex

FE Fast Ethernet

GE Gigabit Ethernet

GSM Global System/Standard for Mobile Communications

GSM-R Global System/Standard for Mobile Communications - Railway

HSS Home Subscriber Subsystem

IBCF Interconnect Border Control Function


TTAX.XX-XX.XXXX4

IMS IP Multimedia Subsystem

IP Internet Protocol

KRTCS Korea Radio based Train Control System

LTE Long Term Evolution

LTE-R LTE for Railway

MCPTT Mission Critical Push-To-Talk

MIMO Multiple Input Multiple Output

MISO Multiple Input Single Output

MME Mobility Management Entity

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access

PCI Physical-layer Cell Identity

PCRF Policy and Charging Rules Function

P-GW PDN Gateway

PS-LTE Public Safety – Long Term Evolution

PTT Push-To-Talk

QAM Quadrature Amplitude ModulationQoS Quality of Service

QCS QoS Control System

QPSK Quadrature Phase Shift Keying

RA Random Access

RRU Remote Radio Unit

RSRP Reference Signal Received Power

SC-FDMA Single Carrier - Frequency Division Multiple Access

S-GW Serving Gateway

SGi Serving Gateway interface

SIP Session Initiation Protocol

STU Secure Transmission Unit

TCI Train Control Interface

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol

TEID Tunnel Endpoint Identifier

TETRA Terrestrial Trunked Radio

TIU Train Interface Unit (EIRENE, UIC 951)

TrGW Translation Gateway

TRCP Train Radio Control Panel

TRCU Transmit & Receive Control Unit　

TRS Trunked Radio System


TTAX.XX-XX.XXXX5

5 LTE 기반 철도 통신 시스템

5.1 개요

LTE 기반 철도 통신 시스템은 (그림 5-1)과 같이 철도 통신 서비스를 제공하기 위한

LTE-R 무선통신망과 LTE-R 단말 및 추가적인 열차제어를 위한 열차제어 시스템 인터페

이스로 구성되며 LTE-R(Long Term Evolution for Railway) 이라 한다.

(그림 5-1) LTE 기반 철도 통신시스템 개념

5.2 LTE 기반 철도 통신 시스템(LTE-R) 기본 구조

LTE 기반 철도 통신 시스템은 철도 통신 서비스 제공을 위해 음성, 데이터 및 영상 서비

스를 제공하고 열차의 안전한 운행을 위한 열차제어 데이터 서비스를 제공한다. 철도 통

신 서비스는 LTE-R 무선통신망과 LTE-R 단말의 연동으로 서비스가 제공된다. 열차제어

데이터 서비스는 관제센터, LTE-R 무선통신망, 폐색센터, 위치검지장치 및 열차이동국이

연동하여 서비스가 제공된다. LTE 기반 철도 통신 시스템 구조는 (그림 5-2)와 같다.

USIM Universal Subscriber Identity Module

VHF Very High Frequency (Non-Trunking, Conventional Radio)

VoLTE Voice over LTE

WLAN Wireless Local Area Network


TTAX.XX-XX.XXXX6

(그림 5-2) LTE 기반 철도 통신시스템 기본 구조

LTE-R 무선통신망은 음성, 영상 및 데이터 서비스 뿐 만 아니라 추가적으로 열차제어

데이터 서비스를 제공하므로, 가용성과 신뢰성을 보장하여야 하며, 재난안전통신망,

ASTRO 및 TETRA TRS 무선 통신망 등 기존 통신망과의 연동 되어야 한다.

LTE-R 단말은 개인 휴대 형태의 휴대단말과 기관실에 설치되어 운용되는 열차이동국으

로 구분된다.

열차제어시스템은 관제센터 내의 중앙제어장치와 폐색센터 및 지상에 설치되는 위치검지

장치로 구성되고, 열차의 현재 위치를 모니터링하여 열차의 안전 운행을 위한 제어 정보

를 생성하고 전송하는 기능을 수행한다.

관제센터에는 열차 신호제어를 위한 중앙제어장치와 관제사를 위한 통신 장치를 포함한

다. 관제 센터는 LTE-R 무선통신망을 통하여 LTE-R 단말과 접속이 되며, 열차제어를 위

해 폐색센터와 접속 된다.

5.3 LTE 기반 철도 통신 시스템 설계기준

LTE 기반 철도 통신 시스템은 700MHz 대역 LTE 통신의 광대역 전송 능력으로 인하여

음성, 영상 통화 및 데이터 서비스, 열차제어 데이터 서비스를 동시에 제공할 수 있으며,

서비스의 중요도에 따라 서비스 품질을 보장하는 우선순위 정책이 제공되어야 한다.

LTE 기반 철도 통신 서비스가 350km/h 주행속도 환경에서도 이루어져야하므로 무선 구


TTAX.XX-XX.XXXX7

간의 셀 간 핸드오버와 기지국 간 핸드오버 중에서도 음성, 영상 및 데이터서비스가 끊

김없이 제공되어야 한다. 추가적인 열차제어 데이터 서비스인 경우에는 폐색센터 간 핸

드오버도 고려되어야 한다. 열차제어 데이터 서비스는 열차제어권 정보가 정상적으로 전

달되지 않는 경우에는 열차안전에 크게 영향을 미치므로 LTE-R 무선통신망의 가용성과

신뢰성 보장에 대한 별도 기준이 적용되어야 한다.

LTE 기반 철도 통신 시스템은 재난안전 통신망과 동일 주파수 대역의 사용으로 인한 주

파수 간섭이 최소화 되어야 하고 두 망 간 통화가 되도록 상호 연동이 필요하다. 또한

기존에 철도 무선 통신망으로 사용하고 있는 VHF, ASTRO, TETRA 통신 시스템과 연동

이 지원되어야 한다.

LTE 기반 철도 통신 시스템에서 제공하는 음성 통화, 데이터 및 영상 통화는 휴대단말을

사용하고 열차제어 데이터 서비스는 열차이동국을 사용하여 이루어지며, 이에 따른 무선

망의 구성이 다르고 요구하는 성능에 차이가 있으므로 두 가지 서비스에 대한 성능 목표

를 제시한다.

5.3.1 음성 통화, 데이터 및 영상 통화 서비스의 성능 목표

5.3.1.1 RF 수신신호 레벨

350km/h 속도로 이동하는 열차 선로상에서 LTE-R 단말이 기지국으로부터 수신한

Reference Signal의 수신 전압 (RSRP)크기를 의미하며, 커버리지 내에서 –95dBm 기준

으로 98%의 수준을 만족하여야 한다. 단, 음성서비스 전용으로 사용하는 네트워크의 경

우는 별도의 기준을 적용할 수 있다.

5.3.1.2 음성통화 호 접속 시간

음성통화는 PTT 기반 음성통화와 VoLTE 기반 음성통화로 제공된다. PTT 기반 음성 통

화 호 접속시간은 휴대단말이 PTT 버튼을 누르고 LTE 기반 철도 통신망으로부터 통화를

할 수 있다는 응답을 수신하는 시간(KPI 1)1)을 의미하며 300ms 이내에 이루어져야 한

다. PTT 기반 음성통화 호의 End-to-End 접속시간(KPI 2)2)은 동일 네트워크에서

1000ms 이다. VoLTE 기반의 음성통화 호 접속시간은 발신 단말이 LTE-R에 등록된 상

태에서 발신 메시지를 보낸 후 Ringing 메시지를 받는 것까지의 시간으로 정하며 상용망

에서의 접속 기준을 따른다.

1) 3GPP TS22.179 R-6.15.3.2-012

2) 3GPP TS22.179 R-6.15.3.2-014


TTAX.XX-XX.XXXX8

5.3.1.3 긴급(Emergency)통화 호 접속 시간

긴급통화는 공중 긴급통화(119,112 등)와 철도 긴급통화로 구분된다. 공중 긴급통화는

상용 긴급통화 호 절차에 따른 접속시간 기준을 만족한다.

철도 긴급통화는 그룹통화를 기본으로 열차 긴급통화와 입환 긴급통화로 나누어진다. 열

차긴급통화는 열차의 상황에 따라 다르며, 열차가 입환모드에서 비상상황 발생시, 긴급통

화 버튼을 누르면 입환긴급통화가 되고, 그 외 열차의 비상 상황 발생시 긴급통화 버튼

을 누르면 열차긴급통화이다.

열차 긴급통화의 절차가 시작되면 관련된 지역내의 관련자(기관사, 관제사, 비상상황 통

제관련자 등)들에게 그룹통화방식의 긴급통화 호 설정 절차가 이루어져야 한다. 열차 긴

급통화 정보는 폐색센터에 통보된다. 열차 긴급통화시에는 통화설정 시간을 줄이기 위해

가장 높은 우선순위를 가져야 한다.

열차 긴급통화를 포함한 열차 통화의 우선순위는 다음과 같다.

서비스 종류 우선순위 과부하 시 선 할당된 서비스 중단

열차 긴급통화 0 공중 긴급통화 이하

열차제어 안전 메시지 0 공중 긴급통화 이하

공중 긴급통화 1열차 운용 통화(예, 관제사나 기관사

에 의해 시작되는 그룹통화) 이하

열차 운용 통화(예, 관제사나 기관사

에 의해 시작되는 그룹통화) 2

철도 정보 전달 서비스 및 일반통화

이하

철도 정보 전달 서비스 및 일반통화 3 -

<표 5-1> LTE-R 통신 서비스의 우선순위

5.3.1.4 데이터 수신 성공률

차량 또는 관제센터에서 데이터 서비스가 발생 시에 LTE-R 단말 간 데이터 수신 성공율

과 관제센터와 LTE-R 단말 간 데이터 수신 성공률을 의미한다.

5.3.1.5 영상 데이터 수신 성공률

차량 또는 관제센터에서 영상 데이터 서비스가 발생 시에 LTE-R 단말 간 영상 데이터

수신 성공률과 관제센터와 LTE-R 단말 간 영상 데이터 수신 성공률을 의미한다.


TTAX.XX-XX.XXXX9

5.3.1.6 데이터 전송 지연

차량 또는 관제센터에서 데이터 서비스가 발생 시에 LTE-R 단말간 데이터 전송 지연과

철도관제센터와 LTE-R 단말 간의 종단간 데이터 전송 지연을 의미한다.

5.3.1.7 핸드오버 성공률

열차가 350km/m 속도로 이동하는 환경에서 RRU 간 및 DU 간의 경계 구간에서의 핸드

오버 성공율을 의미한다.

QoS 파라미터 성능 목표

RF 수신 신호 레벨 RSRP -95dBm(98% 이상의 무선 커버리지 제공)

PTT 기반 음성 통화 호 접

속시간

300ms, 휴대단말이 PTT 버튼을 누르고 LTE 기반 철도 통신망

으로부터 통화를 할 수 있다는 응답을 수신하는 시간(KPI 1)

PTT 기반 음성통화 호의

End-to-End 접속시간1000msec, 동일 네트워크에서End-to-End 접속시간(KPI 2)

VoLTE 기반의 음성통화 호

접속시간350km/h 환경에서 1000msec 이내

철도 긴급 통화 접속 시간 350km/h 환경에서 300msec 이내이고 호접속 성공률은 99%

이상임

데이터 수신 성공률 350km/h 환경에서 99% 이상임

영상 데이터 수신 성공률 350km/h 환경에서 99% 이상임

데이터 전송 지연 350km/h 환경에서 300msec 이내임

핸드오버 성공률350km/h 환경에서 99% 이상이고 핸드오버 절체시간은 평균

300msec 이내임

<표 5-2> 음성 통화, 데이터 및 영상 통화 서비스 성능 목표

5.3.2 열차제어 데이터 서비스의 성능 목표

5.3.2.1 RF 수신신호 레벨

열차가 350km/h 속도로 이동하는 선로상에서 98% 무선 커버리지를 결정하기 위한 RF

수신신호 레벨을 의미한다.

5.3.2.2 열차제어 데이터 수신 성공률

열차제어 데이터를 무선망을 통해 전송할 때 열차이동국에서의 데이터 수신 성공률을 의

미한다.


TTAX.XX-XX.XXXX10

5.3.2.3 열차제어 데이터 전송 지연

폐색센터에서 생성된 제어권 정보가 LTE-R 무선통신망의 LTE-R 코어망과 LTE-R 무선

액세스 망을 통해 열차이동국까지 도달하는데 소요되는 시간을 의미한다.

QoS 파라미터 성능 목표

RF 수신 신호 레벨 RSRP –92dBm (98% 이상의 무선 커버리지 제공)

열차제어데이터 수신 성공률 350km/h 환경에서 99.999% 이상임

열차제어 데이터 전송 지연350km/h 환경에서 99% 이상이고 핸드오버 절체시간은 평균

300msec 이내임

<표 5-3> 열차제어 데이터 서비스 성능 목표

5.3.2.4 열차제어권 데이터 서비스 연속성

운행중인 열차는 할당된 폐색센터의 구간이 변경되어도 열차제어권 데이터를 연속적으로

수신할 수 있어야 한다.

5.3.3 LTE 기반 철도 통신 시스템(LTE-R)의 가용성과 신뢰성

LTE 기반 철도 통신 시스템은 시스템의 오동작으로 인하여 서비스가 중단되지 않도록 시

스템의 가용성과 신뢰성을 제공하여야 한다. LTE-R 무선통신망을 이용한 열차제어 데이

터 서비스는 열차 안전에 크게 영향을 미치므로 무선망에서의 오동작과 복구 시간에 대

한 요구사항을 제시한다.

5.3.3.1 오동작 복구 시간

열차제어 데이터 서비스 중에 오동작이 발생하는 시점부터 정상 동작으로 복구되는 시점

까지 소요된 시간을 의미한다.

5.3.3.2 서비스 지연 시간

LTE-R 무선통신망이 자동적으로 복구되지 않아서 오동작 복구시간을 초과하여 서비스가

복구되는데 까지 소요되는 시간을 말한다.


TTAX.XX-XX.XXXX11

5.4 LTE 기반 철도 통신 시스템 구조 특징

LTE 기반 철도 통신 시스템은 열차의 운영에 필요한 음성 서비스, 데이터 서비스, 영상

서비스를 제공하면서, 열차제어 데이터 서비스를 제공해야 하므로 서비스의 중요도에 따

라 서비스 품질을 만족하는 차별화된 QoS 정책이 제공되어야 한다. 또한 고속으로 이동

하는 환경과 열차제어 데이터 서비스에 요구되는 성능조건을 고려하여 시스템의 가용성

과 신뢰성을 보장해야 함에 따라, 시스템 이중화와 고속 핸드오버를 제공하여야 한다.

5.4.1 시스템 이중화

LTE 기반 철도 통신 시스템은 관제센터와 백본망, LTE-R 코어망, DU, RRU, LTE-R 단

말로 구성되며 이러한 시스템은 이중화를 통하여 시스템의 가용성과 신뢰성을 향상 시킬

수 있다.

시스템 이중화는 유선망 구간과 무선망 구간으로 구분하여 설명할 수 있다. 유선망 구간

은 LTE-R 코어망을 의미하고 LTE-R 무선 액세스 망은 DU 및 RRU 구간을 의미한다.

5.4.2 고속 핸드 오버

LTE-R 무선 액세스 망은 하나의 DU와 다수의 RRU가 유선으로 연결되어 있고 RRU의

안테나 방사 패턴에 의해 무선 셀이 형성된다. 이 무선 셀의 무선 커버리지는 셀 가장가

리에서 중첩되어 있으므로 셀 간 핸드오버에 의해서 단말과 DU 간 통신이 끊김 없이 이

루어지도록 한다. 이러한 무선망에서는 셀 간 핸드 오버, DU 간 핸드오버가 이루어져야

하고 핸드오버에 의해 소요되는 핸드오버 스위칭 시간이 최소화되어야 한다.

예를 들면, 셀을 2km 간격으로 설치하고 350km/h 이동하는 경우 셀간 핸드오버는 약20

초(2x3600/350)마다 이루어지므로 빈번한 핸드오버로 인한 통신 성능 저하와 핸드오버

처리 메시지 증가로 인한 통신 자원 낭비가 있으므로 가능한 핸드오버 횟수를 줄이는 기

술이 필요하다.

항목 가용성 목표

오동작 복구 시간 장비의 오동작 복구 시간은 1초 이내 이어야 하며, 오동작회수

는 별도로 정함

서비스 지연 시간 2시간 이내에 서비스가 제공되어야 하며, 서비스 지연 회수는

별도로 정함

<표 5-4> LTE 기반 철도 통신 시스템의 무선망 가용성과 신뢰성 목표


TTAX.XX-XX.XXXX12

(그림 5-3) 무선망의 핸드오버 개념

DU 간 핸드오버는 LTE-R 코어망의 제어에 의해 DU 간에 이루어지는 핸드오버를 말한

다. 3GPP에서는 동일 주파수를 사용하는 DU 간 핸드오버 절차는 DU 간 직접 핸드오버

절차 메시지를 주고받음으로써 핸드오버가 이루어진다. 이러한 방식은 핸드오버 절체 시

간을 줄일 수 있다. 다음 (그림 5-4)는 x2 기반의 핸드오버 절차를 나타낸 것이다.

(그림 5-4) 동일주파수내에서의 x2 기반 핸드오버(3GPP TS 36.300)


TTAX.XX-XX.XXXX13

5.4.3 재난안전통신망과의 접속

LTE 기반 철도 통신 시스템은 공공안전통합망의 철도분야에 적용되는 네트워크 시스템으

로서, LTE-R 서비스에 영향이 없는 범위에서 IMS 기반의 재난안전통신망과 연동 및 로

밍서비스를 제공할 수 있어야 한다. 구체적인 방법은 별도로 정한다.

5.4.4 폐색센터와의 연동

LTE 기반 철도 통신시스템은 열차 운행정보의 수집 및 열차제어정보의 전달을 위하여 폐

색센터와 LTE-R 코아망과의 인터페이스를 제공하여야 한다. 구체적인 방법은 별도로 정

한다.

5.4.5 데이터 저장장치와의 연동

LTE 기반 철도 통신시스템은 철도의 운영을 위하여 음성·영상·데이터 서비스를 제공하므

로 해당 정보의 저장장치를 구성하여 발생 및 수집되는 정보를 저장, 조회 및 삭제 할

수 있어야 하며 구체적인 방법은 별도로 정한다.

6 LTE 기반 철도통신서비스

LTE 기반 철도 통신 시스템은 철도 관제 센터, LTE-R 무선통신망 (LTE-R 코어망,

LTE-R 무선액세스망), LTE-R 단말 장치와 전송 장치로 구성되며, 기존의 철도 무선통신

망 (VHF,TRS)과 연동한다. 그리고 이러한 서브시스템 간 메시지를 주고 받음으로써 LTE

기반 철도 통신 서비스를 제공한다. <표 6-1>은 시스템의 종류와 역할을 나타낸다.


TTAX.XX-XX.XXXX14

구성 항목 내용

철도관제센터 수행 주체 관제사

기능 범주 서비스 공급, 운영 및 관리

관련 주요 장치관제사 장치, 철도관제설비, 전자연동장치, 폐색센터

역할기관사와 사령과의 열차관제, 운행정보 및 긴급사태에 대한 사령무선통신

LTE-R 코어 망수행 주체 LTE-R 코어망

기능 범주 전송

관련 주요 장치응용서버(PTT, 다자간 통화, 영상녹취, 음성녹취등), IMS(외부연동 및 소요기능에 따라 구성),MME, HSS, PCRF, SDF(선택적), S-GW, P-GW

역할 철도 통신 코어기능 제공

LTE-R 무선

액세스망수행 주체 LTE-R 무선 액세스망


관련 주요 장치 기지국 장비(RRU, DU)

역할LTE-R 서비스 전체의 차상인프라와 지상인프라와의 무선연동

LTE-R 단말수행 주체 승무원, 기관사, 열차(열차이동국장치)

기능 범주 생산, 소비(이용)

관련 주요 장치 휴대단말(승무원), 열차이동국, 휴대단말(기관사)

역할역사의 역무원과 기관사의 통신, 승무원과의 통신, 역사진입정보 이용 무선통신

선로 장치 수행 주체 선로변 작업자, 인프라센서, 역무원 등

기능 범주 생산, 소비(이용), 운영 및 관리

관련 주요 장치휴대용 무선장치(선로변 작업자 등), 발리스, M2M 무선장치(인프라센서 및 위치장치), 휴대용무선장치(역무원)

역할

선로보수 작업을 위한 무선통신 혹은, 유지보수) 사물지능통신으로 사전 대처(무인화, 지능화(이상감지 및 통보)), 열차운행관리, 열차안전관리, 승객서비스

기존 통신망 수행 주체재난안전통신망, VHF 무선통신망, TRS 무선통신망


관련 주요 장치 연계 기지국

역할재난안전통신망 연계, VHF 무선통신망 연계, TRS 무선통신망 연계

<표6-1> LTE-R 시스템 구성 및 역할

다음은 LTE 기반 철도 통신 시스템의 서브 시스템 간 연동을 통하여 음성, 데이터, 영상

서비스와 열차제어 데이터 서비스를 제공하는 기본 메시지 흐름에 대하여 설명한다. 대

상 서비스는 <표6-2> 와 같다.


TTAX.XX-XX.XXXX15

<표6-2> LTE 기반 철도 통신 서비스 범위

중분류 세부 서비스

열차제어 데이터서비스

열차이동국과 폐색센터 간 접속서비스

열차운행 모니터링 서비스

열차제어권 데이터 정보 전송서비스

음성서비스

개별음성통화서비스

긴급통화서비스

음성 방송통화서비스

그룹음성통화 서비스

열차호출 서비스(기능어드레싱)

위치기반 통화서비스(위치기반어드레싱)

입환모드 통신서비스

직접 통신서비스

음성통화 녹취 서비스

재난 안전통신망 연동서비스

기존통신망 연동 서비스

데이터 서비스

데이터서비스 우선순위 서비스

재난 안전 통신망과 연동서비스

영상서비스

영상정보 전송서비스

영상정보 녹취 서비스

그룹 간 영상통화서비스


TTAX.XX-XX.XXXX16

6.1 열차제어 데이터서비스

6.1.1 개요

열차제어 데이터 서비스의 개념 및 관련 시스템의 구성은 다음과 같다.

서비스 명 열차제어 데이터 서비스

설명

열차이동국과 폐색 센터간 서비스이며 접속 서비스, 열차운행 모니터링

서비스, 그리고 열차제어 데이터 전송 서비스가 있다.

열차제어 데이터 정보 전송서비스의 경우 최우선순위 통신 제공을 위해

1회당 Data 전송 크기를 일정크기 이하로 제한한다.(예시 1Mbyte 이하)

관련 actor

A. 철도관제센터 D. 차상 인프라

관제사장치 O 열차이동국(열차) O

폐색센터 O휴대단말(기관사) O

휴대단말(열차승무원) X

B. LTE-R 코어망 E. 선로변장치

EPC 코어 시스템 O휴대 단말(선로변 작업자

등) X

QoS 제어 시스템 O 지상인프라 무선장치

(인프라센서, 위치검지장치)O

IMS X

C. LTE-R 무선 액세스 망 F. 기타 연동망

DU OX

X

RRU OTRS-ASTRO X

TRS-TETRA 망 X


TTAX.XX-XX.XXXX17

6.1.2 열차이동국과 폐색센터간 접속서비스

열차이동국과 폐색센터간 무선 접속을 요청하고 응답 메시지를 제공하는 서비스이며 접

속 절차를 위한 데이터 흐름도와 교환 정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: D1 열차이동국

: C2 RRU : C1 DU : B1 EPC

: A2 폐색센터

1 : Request()2 : Request()

3 : Request()

4 : Request()

5 : Response()6 : Response()

7 : Response()8 : Response()

교환

정보

정보명 생산자 소비자

접속요청 열차이동국열차이동국▶RRU▶DU▶EPC▶

폐색센터

접속응답 폐색센터폐색센터▶EPC▶DU▶RRU▶

열차이동국


TTAX.XX-XX.XXXX18

6.1.3 열차운행 모니터링 서비스

열차의 위치, 속도 등의 정보를 관제에게 제공하는 서비스이며 데이터 흐름도와 교환 정

보는 아래와 같다.

데이터

흐름도



: A2 폐색센터 : A1 관제사 장비

1 : 열차 위치 , 속도 등()

2

3

4

5

교환

정보


차량위치, 속도 등 열차이동국 관제사 장비


TTAX.XX-XX.XXXX19

6.1.4 열차제어권 데이터 정보 전송서비스

폐색센터에서 생성된 열차제어권 정보를 열차이동국에 전송하는 서비스이며 데이터 흐름

도와 교환 정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: A1 관제사 장비 : A2 폐색센터

: B1 EPC : C1 DU : C2 RRU

: D1 열차이동국 : D1 열차이동국

1 : 열차제어정보생성 ()

23 : 열차제어정보 ()

45



교환

정보


열차제어권 정보 (목표 속도 등) 폐색센터 열차이동국


TTAX.XX-XX.XXXX20

6.2 음성서비스

6.2.1 개요

서비스 명 음성통화 서비스

설명 철도관제센터 관제사와 차량의 기관사와 승무원 그리고 선로변 작업자 간

음성 통화 서비스를 제공한다.

관련 actor

A. 철도관제센터 D. LTE-R 차상인프라

관제사장치 O 열차이동국(기관사) O

폐색센터 X휴대단말(열차승무원) O

B. LTE-R 코어망 E. LTE-R 선로변장치

EPC 코어 시스템 O

휴대단말(작업자 등) OQoS 제어 시스템(PCRF,

SPR)O

IMS O 지상인프라 무선장치

(인프라센서, 위치검지장치)X

PTT 시스템 O

C. LTE-R 무선 액세스 망 F. 기타 연동망

DU O재난안전통신망 O

VHF 무선통신망 O

RRU OTRS-ASTRO 무선통신망 O

TRS-TETRA 무선통신망 O


TTAX.XX-XX.XXXX21

6.2.2 개별음성통화서비스

관제사와 기관사, 승무원, 그리고 선로 상의 유지 보수 작업자 간에 양방향 음성 통화 기

능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: A1 관제사 장비 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말 : D1 열차이동국

: C1 DU : C2 RRU : B4 ApplicationServer : B2 IMS : B1 EPC1

23

45

6

7

8

910

111213

14

15

1617

1819

20 21

교환

정보


음성정보

(관제센터 <--> 기관사)

관제사 기관사

기관사 관제사

음성정보

(기관사 <--> 승무원)

기관사 승무원

승무원 기관사

음성정보

(관제사 <--> 작업자)

관제사 작업자

작업자 관제사

음성정보

(기관사 <--> 작업자)

기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX22

6.2.3 긴급통화서비스

긴급 상황시에 무선자원을 우선적으로 할당하여 관제사와 기관사, 승무원, 그리고 선로

상의 유지 보수 작업자 간에 통화 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와

같다.

데이터

흐름도

: A1 관제사 장비 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말 : D1 열차이동국

: C1 DU : C2 RRU : B4 ApplicationServer : B2 IMS : B1 EPC1

23

45

6

7

8

910

111213

14

15

1617

1819

20 21

교환

정보


긴급통화정보


관제사 기관사

기관사 관제사

긴급통화정보


기관사 승무원

승무원 기관사

긴급통화정보


관제사 작업자

작업자 관제사

긴급통화정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX23

6.2.4 음성방송통화 서비스

통화 그룹을 형성하고 그룹내 통화자는 방송하고 그룹내 구성원은 듣기만 하는 기능을

제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: A1 관제사 장비

: B4 ApplicationServer : C1 DU : C2 RRU : Group1 : Group2 : Group3 : B2 IMS : B1 EPC

12

34

5

6

7

8

9

10

11

1213

141516

교환

정보


음성방송정보


관제사 기관사

기관사 관제사

음성방송정보


기관사 승무원

승무원 기관사

음성방송정보


관제사 작업자

작업자 관제사

음성방송정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX24

6.2.5 그룹음성통화 서비스

통화 그룹을 형성하고 그룹의 구성원간 통화하는 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환

정보는 아래와 같다. 그룹 음성통화시에 환경조건에 따라 PTT 서비스를 제공할 수 있어

야 한다.

데이터

흐름도

: B2 IMS : B1 EPC : C1 DU : C2 RRU : Group1 : Group3 : Group2 : B5 PTT1 : 발언권 요청 ()

2 : 발언권 획득 ()3 : 통화 ()

4 : 통화 ()

5 : 발언권 요청 ()

6 : 발언권 획득 ()

7 : 통화 () 8 : 통화 ()

9 : 발언권 요청 ()

10 : 발언권 획득 ()

11 : 통화 ()

12 : 통화 ()

교환

정보


그룹 통화정보


관제사 기관사

기관사 관제사

그룹 통화정보


기관사 승무원

승무원 기관사

그룹 통화정보


관제사 작업자

작업자 관제사

그룹 통화정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX25

6.2.6 열차호출서비스(기능어드레싱)

철도관제센터에서 단말의 고유번호가 아닌 열차번호를 사용하여 기관사를 호출하는 기능

으로 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도




: B2 IMS

1

23

4

5

6

78

9

10

교환

정보


관제사 호출관제사장비(관제

사)기관사

호출응답 음성 기관사 관제사장비(관제사)


TTAX.XX-XX.XXXX26

6.2.7 위치기반 통화서비스(위치기반어드레싱)

열차 기관사는 철도관제센터의 관제사와 위치 기반으로 통화하는 기능으로 데이터 흐름

도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말



12

3

4

5

6

7

8

9

10

교환

정보


위치, 기관사 호출정보 기관사 관제사장비(관제사)

호출응답 음성관제사장비(관제

사)기관사


TTAX.XX-XX.XXXX27

6.2.8 입환모드통신서비스

차량 기지내에서 철도관제센터와 유지보수 담당자간 그룹 통화 기능을 제공하며 데이터

흐름도와 교환정보는 아래와 같다. 입환모드통신서비스는 환경조건에 따라 PTT 서비스를

제공할 수 있어야 한다.

데이터

흐름도



: D1 열차이동국 : E1 휴대단말

: B2 IMS : B5 PTT

1

23

4 56

7

8 9

10 111213

1415

16

교환 정보


음성통화 관제사 휴대용 무선장치

(유지보수담당자)

음성통화휴대용 무선장치

(유지보수담당자)관제사

링크보증신호

(입환모드지원용) 열차이동국장치 관제사


TTAX.XX-XX.XXXX28

6.2.9 직접통신서비스(선택사항)

근거리에서 단말기 간 직접 통화 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와

같다.

데이터흐름도

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말

1

23

4

5

6

교환정보


음성정보(승무원<--> 승무원)

승무원 승무원

승무원 승무원

음성정보(기관사 <--> 승무원)

기관사 승무원

승무원 기관사

음성정보(관제사 <--> 작업자)

관제사 작업자

작업자 관제사

음성정보(기관사 <--> 작업자)

기관사 작업자작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX29

6.2.10 음성통화 녹취서비스

사고의 사후 분석을 위해 일반 및 PTT 음성 통화를 녹취하거나 녹화하는 기능을 제공하

며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터흐름도

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말 : A1 관제사 장비

: C2 RRU : C1 DU : B1 EPC : B4 ApplicationServer : B2 IMS : B5 PTT

1

23

4 56 7 : 녹취 ()

89

1011

12 : 녹취 ()

1314

1516

17 18 : 녹취 ()

1920

2122

2324 : 녹취 ()

교환 정보


음성정보 관제사장비 어플리케이션서버(녹취서버)

음성정보 열차이동국 어플리케이션서버(녹취서버)

음성정보 휴대단말 어플리케이션서버(녹취서버)

음성정보 휴대단말 어플리케이션서버(녹취서버)


TTAX.XX-XX.XXXX30

6.2.11 재난 안전 통신망 연동서비스

재난 안전 통신망과 연동하여 음성 통화 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는

아래와 같다.

데이터

흐름도

: F. PS_LTE 단말 : F. (철도망 )RRU : F. (철도망 ) DU : F.(철도망 ) EPC : F. (철도망 ) HSS : F. (재난망 ) HSS : F. (재난망 ) EPC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

: F. PS_LTE 단말 : F. (철도망 )RRU : F. (철도망 ) DU : F.(철도망 ) EPC : F. (철도망 ) HSS : F. (재난망 ) HSS : F. (재난망 ) EPC : B2 ( 철도망 ) IMS : B2 ( 재난망 ) IMS

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

교환

정보


재난망 활용요청 (음성)재난안전통신망

(PS-LTE)

휴대단말

관제사

열차이동국 등

재난망 활용요청 응답(음성)

휴대단말

관제사

열차이동국 등

재난안전통신망

(PS-LTE)


TTAX.XX-XX.XXXX31

6.2.12 기존 통신망 연동 서비스

기존에 사용하고 있는 VHF 통신망, TETRA 통신망 및 ASTRO 통신망과 연동을 통하여

음성 통화 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: A1 관제사 장비 : D1 열차이동국 : D2 휴대단말

: C1 DU : C2 RRU : B1 EPC : F2 VHF : F3 TRS-ASTRO : F4 TRS-TETRA1

23

45

6

7

8

910

1112

13

교환 정보


음성정보


관제사 기관사

기관사 관제사

음성정보

(관제센터 <--> 승무원)

관제사 승무원

승무원 관제사

6.3 데이터서비스

6.3.1 개요


TTAX.XX-XX.XXXX32

서비스 명 데이터 서비스

설명

철도관제센터와 열차이동국 또는 휴대용 무선장치간 주행중인 열차 진동, 온

도, 전류, 전압 등 상태정보와 전차선-팬토그래프 간의 비정상 접촉, 터널 및

궤도 파손, 승강장 이상 현상 감시 및 진단 데이터를 실시간으로 전송하는

기능을 제공한다.

관련 actor

A. 철도교통관제 D. 단말


폐색센터 O휴대단말(기관사) O

휴대단말(열차승무원) O


EPC 코어 시스템 O휴대단말(선로변 작업자 등) O

QoS 제어 시스템 O

기타 어플리케이션 시스템 O 지상인프라, M2M 무선장치

(인프라센서, 위치검지장치)O

C. LTE-R 무선 액세스망 F. 기타 연동망

DU O재난안전통신망(PS-LTE) O

RRU O


TTAX.XX-XX.XXXX33

6.3.2 우선순위기반 데이터서비스

다양한 형태의 데이터 전송에 있어 정보의 우선 순위에 따라 정보의 전달 순서가 변경되

는 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도


: B4 ApplicationServer : B1 EPC : C1 DU : C2 RRU

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말

12

34

5

6

7

89

1011 12

13

1415

161718

1920

21

교환 정보


데이터정보


관제사 기관사

기관사 관제사

데이터정보


기관사 승무원

승무원 기관사

데이터정보


관제사 작업자

작업자 관제사

데이터정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX34

6.3.3 재난안전통신망과 연동서비스

재난안전통신망과 연동되어 데이터 전송 기능을 제공하며 데이터 흐름도와 교환정보는

아래와 같다.

데이터

흐름도

교환 정보


재난안전통신망 활용요청 (데이터)재난안전통신망

(PS-LTE)

휴대단말

관제사 등

재난안전통신망 활용요청 응답(데이터)휴대단말

관제사 등

재난안전통신망

(PS-LTE)


TTAX.XX-XX.XXXX35

6.4 영상서비스

6.4.1 개요

서비스 명 영상 서비스

설명

화재, 도난 성추행 및 폭력 등 차량 내부에서 유발 가능한 다양한 종류의

사고 및 범죄활동을 감시하기 위해 차량 내 영상정보를 중앙관제센터로 실

시간 전송할 수 있으며, 사고 발생시 각종 영상정보를 활용하여 도착역의

승강장 상황, 객실 상황, 기관실 상황을 실시간 영상을 제공한다.

관련 actor

A. 철도관제센터 D. LTE-R 단말


휴대용단말(기관사) O

휴대용단말(열차승무원) O


EPC 코어 시스템 O휴대단말(선로변 작업자 등) O

IMS 코어 시스템 O

QoS 제어 시스템 O 지상인프라 M2M 무선장치

(인프라센서, 위치검지장치)X

기타 어플리케이션 시스템 O

C. LTE-R 무선액세스망 F. 기타 연동망

DU O무선망 X

X

RRU OX

X


TTAX.XX-XX.XXXX36

6.4.2 영상정보 전송 서비스

열차의 내부 상황, 승강장의 상황, 그리고 선로의 상황을 영상으로 전달하여 안전사고를

예방하고 사고 시 신속하게 대응하기 위하여 영상 정보를 전달하는 기능을 제공하며 데

이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말

: C2 RRU : C1 DU : B1 EPC : B2 IMS

12

34

567

8 910

1112

1314

15

1617

교환

정보


영상정보


관제사 기관사

기관사 관제사

영상정보


기관사 승무원

승무원 기관사

영상정보


관제사 작업자

작업자 관제사

영상정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX37

6.4.3 영상정보 녹취 서비스

사고의 사후 분석을 위해 영상 정보의 저장 및 재생하는 기능을 제공하며 데이터 흐름도

와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: D1 열차이동국 : D2 휴대단말 : E1 휴대단말 : A1 관제사 장비

: C2 RRU : C1 DU : B1 EPC : B4 ApplicationServer : B2 IMS : B5 PTT

1

23

4 56 7 : 녹취 ()

89

1011

12 : 녹취 ()

1314

1516

17 18 : 녹취 ()

1920

2122

2324 : 녹취 ()

교환 정보


영상정보 관제사장비 어플리케이션서버(녹취서버)

영상정보 열차이동국 어플리케이션서버(녹취서버)

영상정보 휴대단말 어플리케이션서버(녹취서버)

영상정보 휴대단말 어플리케이션서버(녹취서버)


TTAX.XX-XX.XXXX38

6.4.4 그룹 간 영상통화(영상 PTT)

사전에 정해진 그룹의 모든 구성원에게 영상 통화 기능을 제공하여야하며, 그룹의 구성

원 중 PTT 버튼을 누른 1인만 영상을 송출할 수 있고, 다른 그룹 구성원은 모두 영상을

수신하는 기능이며 데이터 흐름도와 교환정보는 아래와 같다.

데이터

흐름도

: B2 IMS : B1 EPC : C1 DU : C2 RRU : Group1 : Group3 : Group2 : B5 PTT1 : 발언권 요청 ()

2 : 발언권 획득 ()3 : 통화 ()

4 : 통화 ()

5 : 발언권 요청 ()

6 : 발언권 획득 ()

7 : 통화 () 8 : 통화 ()

9 : 발언권 요청 ()

10 : 발언권 획득 ()

11 : 통화 ()

12 : 통화 ()

교환

정보


영상정보


관제사 기관사

기관사 관제사

영상정보


기관사 승무원

승무원 기관사

영상정보


관제사 작업자

작업자 관제사

영상정보


기관사 작업자

작업자 기관사


TTAX.XX-XX.XXXX39

7 LTE 기반 철도 통신 시스템 구조

7.1 휴대단말

휴대단말은 LTE-R 기지국과 무선 접속이 되어 음성 통화, 영상 통화 그리고 데이터 서

비스를 제공한다. 승무원용 휴대단말은 열차내의 무선랜과 연동하여 열차방송 및 외부

타망(VHF,TRS) 연동을 수행한다. 휴대단말의 기본 구조는 (그림 7-1)과 같다.

(그림7-1) 휴대단말 기본 구조

7.1.1 LTE/무선랜 Dual 무선접속 장치

LTE와 무선랜 접속 기능을 제공하며, 무선랜(Wi-Fi)은 802.11 b/g/n 이상 을 지원해야

한다.

7.1.2 안테나

기본적으로 무지향성(옴니형) 방사 패턴을 제공한다. 다이버시티 기술을 적용한 안테나

성능 최적화 설계가 적용되어야 하며, 주 안테나, 서브 안테나 간의 간섭을 최소화 한 구

조로 설계 되어야 한다.

7.1.3 RF 장치

700MHz 대역(상향 718~728MHz, 하향 773~783MHz) 에서 10MHz 채널 대역폭을 갖는

신호를 송수신한다.


TTAX.XX-XX.XXXX40

7.1.4 LTE 모뎀 장치

LTE 규격에 따라 OFDM 변복조 기능과 채널 코딩 기능을 제공한다

7.1.5 핸드오버 기능

끊김 없는 서비스를 제공하기 위해 RRU간, DU간 핸드오버 기능을 제공한다.

7.1.6 호처리 기능

단말 인증, 발신호처리, 착신호처리등의 LTE-R 서비스 제공을 위한 시그널링 정보를 처

리한다.

7.1.7 음성 통화 서비스 기능

휴대단말은 PTT기능을 위한 전용 H/W Key를 제공해야 하며, 휴대단말을 통해 음성통화,

개별통화, 긴급통화, 방송통화, 그룹 통화, 다자간 음성통화 기능을 제공한다.

7.1.8 영상 서비스

영상서비스는 영상통화서비스와 영상데이터 서비스로 구분한다. 영상 통화 서비스는 개

별 영상 통화와 그룹 영상 통화로 제공한다. 영상데이터 서비스는 영상정보를 영상제공

시 다운로드에 의한 방법과 스트리밍 방법으로 구분하여 제공할 수 있다.

7.1.9 데이터 서비스

IP 기반의 데이터 서비스 제공하며 멀티미디어 메시지 기능(MMS)과 데이터 전송하는


7.1.10 USIM 및 인터페이스 기능

개인별 인증 및 보안 기능을 제공하기 위해 USIM 모듈 삽입을 고려한 물리적인 연결과

인터페이스 기능을 제공한다.

7.1.11 우선 호처리 기능

음성 통화, 영상 통화, 그리고 데이터 서비스는 서비스 우선 순위에 따라 QoS를 달리하

며, 우선 순위는 5.3.1.3의 <표 5-1>에 따른다.


TTAX.XX-XX.XXXX41

7.1.12 사용자 인터페이스 기능

휴대단말은 음성 통화, 데이터 및 영상 통화를 할 수 있도록 휴먼 인터페이스 기능을 제

공한다.

7.1.13 PTT 버튼 기능

휴대단말은 두꺼운 장갑 등을 착용했을 때에도 사용이 편리하도록 휴대단말 외부에 PTT

버튼을 제공한다.

<표7-1> 휴대단말의 규격

구 분 항 목 규 격

기능

무선 접속 - LTE(하향:OFDMA, 상향:SC-FDMA)

기저대역 신호처리 - 채널코딩, 변복조 및 OFDM 디지털 신호처리

호처리 및 이동성

지원

- 무선 자원 제어 시그널링 및 패킷호 발/착신 처리

- 섹터 간 기지국 간 핸드오버

서비스 접속 - 음성호, 영상호, 데이터 서비스 접속 처리

USIM 및

인터페이스 기능- 사용자 인증, 주변기기와의 인터페이스 기능제공

성능

주파수 대역- 상향 : 718MHz ~ 728MHz

- 하향 : 773MHz ~ 783MHz

채널 대역폭 - 10MHz

최대출력 - 23dBm(200mW)

OS- 시스템 구성에 따름 (Windows Mobile 또는 Android,

Symbian, Linux 등)

7.2 열차이동국

열차이동국은 LTE 기반 철도 통신망에 연동되어 열차제어 데이터를 전달하는 기능과 열

차무선통신 기능으로 나뉜다. 열차제어 데이터 통신의 신뢰도를 보장하기 위하여 기관사

의 무선통신 서비스 기능과 열차제어 데이터 서비스 기능은 분리 구성할 수 있다. (그림

7-2)는 열차이동국의 논리적 기능 구조이다.


TTAX.XX-XX.XXXX42

(그림7-2) 열차이동국 기본 구성

7.2.1 LTE 기반 철도 통신망 접속 장치

열차이동국은 LTE-R 무선 액세스망과 접속을 위하여 IP 통신 방식을 제공한다.

7.2.2 차상 ATP 기능

열차 운행 위치와 속도를 모니터링하고 열차제어권 정보를 수신하여 안전한 열차 운행제

어 데이터를 전달하는 기능을 제공한다.

7.2.3 인증 기능

열차의 불법 운행을 예방하고 데이터 무결성을 제공하기 위하여 기관사의 인증 기능을

제공한다.

7.2.5 보안 기능

열차 데이터 정보를 보호하기 위해 암호화 및 복호화된 데이터를 전달하는 기능을 제공

한다.

7.2.6 기관사 인터페이스 기능

열차이동국은 음성통화 기능, 그룹, 일제, 비상통화 내용의 모니터링, 문자 수신 등 데이

터 서비스 등을 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공한다.


TTAX.XX-XX.XXXX43

7.2.7 차량 제어장치 정합 기능

열차이동국은 차량제어장치와 RS-422, RS-485, RJ45 등 다양한 인터페이스를 제공한

다.

7.2.8 장애 대응 기능

열차이동국은 주 차상 이동국 장치와 예비 차상 이동국 장치로 구성하고 주 차상 이동국

장치의 장애 발생 시 예비 차상 이동국 장치로 가동한다.

7.2.9 인터폰 통화 및 방송 기능

열차이동국은 인터폰 통화 및 열차 음성안내방송, 열차 내 안내방송 기능을 제공한다.

7.2.10 열차 위치 확인 기능

열차이동국은 열차 위치 정보를 제공한다.

7.2.11 핸드오버 기능

열차이동국은 셀 간, 그리고 기지국 간 핸드오버 기능을 제공한다.

7.2.12 소프트웨어 업데이트 기능

열차이동국은 소프트웨어와 정보의 업데이트를 자동 혹은 수동으로 사용자가 설정하는


7.2.13 망 간 절체 기능

열차이동국은 차량의 게이트웨이를 통하여 VHF 무선망, TRS(TETRA/ASTRO) 무선망에

접속하고 망 간 절체 기능을 제공한다.

7.2.14 원격 시동 정보 기능

열차이동국은 원격 시동 정보 데이터를 받아 전달하는 기능을 제공한다.

7.2.15 객실 영상 확인 기능

열차이동국은 차량영상장치의 영상정보를 받아 전달하는 기능을 제공한다.


TTAX.XX-XX.XXXX44

7.2.16 기관사 통신 게이트웨이 기능

열차이동국은 기관사 통신 게이트웨이를 제공하며, VHF 통신망 또는

TRS(ASTRO/TETRA) 통신망으로 접속되어 음성서비스를 제공한다.

7.2.17 승무원 통신 게이트웨이 기능

열차이동국은 선택사항으로 승무원 통신 게이트웨이를 제공하며, VHF 통신망 또는

TRS(ASTRO/TETRA), LTE-R 무선통신망으로 접속되어 음성서비스를 제공한다.

7.2.18 보안 모듈 연동 기능

폐색 센터와 열차이동국간 LTE-R 무선통신망을 통해 열차제어 데이터를 보호하는 보안

모듈과 연동이 되고 이 보안 모듈은 암호화 기능과 복호화 기능을 제공한다.

7.2.19 키 관리 기능

인증서 발급을 위한 키와 암호화 및 복호화를 위한 키를 보관하고 변경, 그리고 삭제

하는 기능을 제공한다.

7.2.20. 열차이동국 주요 기능 및 규격

열차이동국의 주요 기능 및 규격은 아래와 같다.


TTAX.XX-XX.XXXX45

<표7-2> 열차이동국 규격


기능

무선 접속 - LTE (Option : VHF, TRS Astro, TRS Tetra)

기관사 인터페이스 - 음성통화, 데이터 전송 및 영상통화 기능 제공

차량 제어장치 정합 - RS-422, RS-485 등 인터페이스 제공

인터폰 및 방송 - 인터폰통화, 열차 음성안내방송, 열차 내 안내방송

핸드오버- 고속이동환경(최대 350km/h)에서 셀 간, 기지국 간 핸드오

버 기능

망 간 절체- 고속이동환경(최대 350km/h)에서 VHF, TETRA 무선망 접

속 및 망 간 절체 기능

원격시동정보 수신 - 원격시동정보 수신

객실영상정보 - 객실영상정보 전달 기능

기관사통신

게이트웨이- VHF, TRS(ASTRO/TETRA), LTE-R 망 접속 기능

승무원통신

게이트웨이- VHF, TRS(ASTRO/TETRA), LTE 및 WiFi 망 접속 기능

성능


- 하향 : 773MHz ~ 783MHz


출력 - 23dBm±2dB (200mW)

7.3 LTE-R 무선 액세스망

LTE-R 무선 액세스 망은 무선 통신을 제공하는 기지국과 무선 커버리지를 확장할 수 있

는 중계기로 구성 되며 기지국은 IP 전달망을 통하여 코어 망과 연결 된다. 기지국은 DU

와 RRU로 구분되며 DU는 각 지역별로 집중화하여 구축할 수 있다.

OFDMA(하향) 및 SC-FDMA(상향) 방식으로 단말과의 무선 접속을 제공하는 기지국은 IP

망을 통하여 LTE-R 코어망과 연동한다. 도심, 외곽, 철도역사 인빌딩 및 사무실내 등 토

폴로지별 트래픽과 커버리지를 고려하여 표준형, 소형셀 등 다양한 형상의 기지국을 적

용할 수 있어야 한다.


TTAX.XX-XX.XXXX46

(그림7-3) LTE-R 무선 액세스 망 구성도

7.3.1 RRU

7.3.1.1 LTE-R 단말 무선접속 기능

LTE-R 단말 장치와 무선 접속 기능을 제공한다.

7.3.1.2 Antenna 기능

LTE-R 주파수를 송신 및 수신하기 위한 변환장치이며, 무지향성(Omni) 또는 지향성 안

테나 방사 패턴을 제공한다.

7.3.1.3 RF 기능

700MHz 대역(상향 718~728MHz, 하향 773~783MHz) 에서 10MHz 채널 대역폭을 갖는

신호를 송수신한다.

7.3.1.4 LTE 모뎀 기능

LTE 규격에 따라 OFDM 변복조 기능과 채널 코딩 기능을 제공한다


TTAX.XX-XX.XXXX47

7.3.1.5 DU 인터페이스 기능

DU와 IP 방식으로 접속 기능을 제공한다.

7.3.2 DU

7.3.2.1 핸드오버 기능

끓김없는 서비스를 제공하기 위해 무선 셀 간 핸드오버 기능을 제공한다.

7.3.2.2 패킷 데이터 송수신 기능

IP 패킷 신호를 수신하고 송신하는 기능을 제공한다.

7.3.2.3 LTE-R 코어망 연동 기능

Gigabit 이더넷을 통하여 LTE-R 코어망과 연동 한다.


TTAX.XX-XX.XXXX48

<표7-3> 기지국 규격


기능

무선 접속 - LTE(하향:OFDMA, 상향:SC-FDMA)

기저대역 신호처리 - 채널코딩, 변복조 및 OFDM 디지털신호처리

무선자원 관리- 패킷 스케쥴링, 셀 간 간섭제어 등

무선자원 할당 및 관리

호처리 - 무선자원 제어 시그널링 및 패킷호 발착신 호처리

핸드오버처리 - 셀 간, 기지국 간 핸드오버처리

정합기능 - 단말과 Uu 무선접속, 기지국 간 X2 유선접속, EPC와 S1유선접속

통계 - 통계(트래픽, 핸드오버, 링크, 프로세서 등)정보 수집 및 보고

운용관리 - 시스템 형상, 구성, 상태, 경보 및 통계 관리

장애관리 - 장애표시, 경보 등급 관리

파라미터 관리 - 무선망 및 시스템 파라미터 관리

성능


- 하향 : 773MHz ~ 783MHz


듀플렉스 - 주파수 분할 듀플렉스(FDD)

MIMO - 2x2

변조방식 - QPSK, 16QAM, 64QAM

최대전송속도3) - 하향 :75Mbps(2x2), 상향 :37Mbps(1x2)

인터페이스- 기지국-EPC : FE 또는 GE4)

- DU-RRU : CPRI5), OBSAI, ORI 등

7.3.3 중계기

7.3.3.1 무선셀 확장 기능

무선 셀 음영지역에서 패킷 수신율을 향상 시키는 기능을 제공한다.

7.3.4 재난 안전 통신망과 간섭 완화 기능

LTE-R 무선통신망과 재난 안전 통신망간에 간섭으로 인하여 성능 저하가 되지 않도록

무선망 설계 및 운영을 통하여 간섭 완화 기능을 제공한다.

3) 대역폭 10Mhz(Resource Block 50개)Transport Block Size기준이론치, 3GPP TS36.213

4) FE(Fast Ethernet), GE(Gigabit Ethernet) 5) CPRI(Common Public Radio Interface) : 기지국 DU-RRU 간 디지털신호의 원격정합을 위한 국제 규격


TTAX.XX-XX.XXXX49

7.4 LTE-R 코어망

LTE-R 코어망은 EPC, IMS, QoS 제어 시스템 등으로 구성되며 철도통신시스템의 가입

자 관리, 각종 서비스 호 처리, 라우팅, 망 간 연동 등 멀티미디어 서비스를 제어하기 위

한 기능을 담당한다. 재난안전통신망과의 VoLTE 연동 및 PS-LTE 가입자의 로밍 처리는

IMS를 기반으로 하며, IMS 구성은 외부 망의 연동구조(PSTN, 타 IMS망 등)에 따라 선택

적으로 기능을 구성할 수 있다.

(그림7-4) LTE-R 코어망 구성도 (예시)

7.4.1 EPC

EPC는 IP 기반 교환방식의 MME, S-GW, P-GW로 구성되며 패킷기반 멀티미디어

서비스를 제공한다. EPC의 주요 기능 및 규격은 <표7-4>와 같다.


TTAX.XX-XX.XXXX50

<표7-4> EPC 규격


MME

기능

호 처리 베어러의 설정/수정/해지 관리

위치등록 및 인증 HSS 연동, 위치등록 수행 및 관리,사용자인증

이동성 관리 기지국 간, 이종망 간 핸드오버 호처리

성능 최대 가입자 수용 용량 최대 동시접속 가입자수로 용량을 정의함

수용 기지국 수 최대 수용가능 기지국수로 정의함

S-GW

기능

베어러 호처리 LTE-R 기지국과 베어러 연동

이동성 관리 LTE-R 기지국 간 핸드오버 이동성 앵커

패킷 라우팅 및 전달터널링 및 패킷의 송수신

핸드오버시 최종 패킷 지시자 전송

성능

최대 패킷처리 용량 Gbps 기준으로 용량을 정의함

세션 용량 동시처리 세션 용량을 정의함

인터페이스 GE 포트 등 필요에 따라 다양한 종류로 구성함

P-GW

기능

호처리 세션의 설정 및 해지,상향/하향 베어러 바인딩

망 접속제어 단말 IP 주소 할당, IPv4/IPv6 듀얼스택지원

패킷 전달 및 감시 터널링 및 패킷의 송수신,패킷 감시 및 필터링

과금 및 정책 적용 서비스별 제어 정책 적용 및 과금데이터 생성

QoS 지원 DSCP6) 레벨마킹

성능

최대 패킷처리 용량 Gbps를 단위로 하여 처리 용량을 정의함

인터페이스 GE 포트를 기준으로 인터페이스를 구성

세션 용량 동시처리 세션 용량을 정의함

7.4.2 IMS

IMS는 멀티미디어 서비스를 All-IP 기반에서 제공토록 지원하는 시스템이며 IBCF,

P/S/I-CSCF, BGCF, MGCF, MRF 등으로 구성된다. IMS 주요 장치의 규격은 <표 7-5>

와 같다.

6) DSCP(Differential Service Code Point)


TTAX.XX-XX.XXXX51

<표 7-5> IMS 규격

구 분 항 목 세 부 내 용

CSCF

기능

IMS 접속 관문 단말의 IMS 접근을 위한 접속 관문 역할

메시지 중계 SIP 등록, 호 설정 메시지 중계

세션 바인딩 사용자 위치와 IP 주소 바인딩

보안 설정 단말기의 보안 연결 설정

응용 로직 적용 서비스 제공을 위한 응용 서비스 플랫폼

인증/과금 정보 수집 사용자 인증,과금 자료 생성

성능

기준

가입자 수용 용량 시스템에서 동시 처리할 수 있는 가입자 수

호처리 용량 BHCA7)

MRF

기능

제어기능 멀티미디어 자원에 대한 제어 기능

연결제어 MRFC의 제어에 대한 제어 기능

미디어 관리 미디어 스트리밍 합성, 가공처리

과금 수집 과금 자료 생성

성능

기준

호처리 용량 CPS8) 이상

미디어 처리 성능 동시 수용 미디어 수

IBCF9)

기능 IMS 망 간 신호 연동 IMS 사업자 간 연동을 위해 IMS 호처리 신호

성능 망 간 호처리 용량 SIP/SDP 처리 용량

TrGW10)

기능 IMS 망 간 미디어 연동IMS 사업자 간 연동을 위해 IMS 호처리 미디어

처리

성능 미디어 전송 성능IMS 코어망 간 미디어스트림 전송 성능,

IPv4/v6변환 기능

MGCF/

MGW

기능 IMS-PSTN 연동 IMS망에서 PSTN 연동을 위한 Gateway

성능 호처리 연동 SIP/ISUP 메시지 변환 전송 능력

BGCF 기능 망연동 접속제어 외부접속망 요구에 따라 PSTN, IMS 연결제어

7.4.3 가입자 관리 및 통신품질 제어 시스템

각 장치의 기능 및 제원은 <표7-6>과 같다. 단 SPR은 서비스 정책에 따라 선택적으로

설치 할 수 있다. 가입자 관리 및 통신품질 제어 시스템은 PCRF, HSS로 구성된다. 각

장치들과의 인터페이스는 다음 규격을 따른다.

7) BHCA(Busy Hour Call Attempts)

8) CPS(Calls Per Second)

9) IBCF(Interconnection Border Control Function)

10) TrGW(Transition Gateway)


TTAX.XX-XX.XXXX52

<표7-6> 가입자 관리 및 통신품질 제어 시스템 규격


PCRF기능

제어 규칙 적용 서비스 제어 결장 및 서비스별 과금 적용

QoS 제어 베어러에 대한 QoS 적용 및 권한 관리

베어러 바인드 EPS11) 베어러와 AF12)서비스를 위한 베어러바인드

성능 최대 세션수 가입자의 수에 따라 세션을 정의

HSS

기능가입자 정보 처리 기능

-IMS 영역/LTE 망가입자의 서비스 정보 관리

-단말 위치 정보 및 단말 상태 관리

인증 보안 사용자 인증 및 보안 정보 관리

성능 가입자 수용 용량 수용 가입자 수 산정

메시지 처리 용량 수용 가입자 수에 따라 산정

SPR 기능 서비스 정보 PCRF 에게 가입자 및 가입관련 정보 제공

7.5 철도관제센터

철도관제센터는 열차제어를 집중제어하는 중앙제어장치, 열차의 간격을 제어하는 폐색센

터 및 관제사의 지령을 수행하는 통신장치로 구성된다.

7.5.1 중앙제어장치(Centralized Traffic Control)

관제시스템은 관제사가 열차 운행사항을 파악하고 음성통화, 영상통화 및 데이터를 송‧수신하는 기능을 제공한다. 중앙제어장치(CTC)는 각 열차의 위치와 속도를 연속적으로 확

인하여 선행열차 위치와 속도제한 지점까지의 거리를 열차로 전송하고, 차내의 제어장치

가 열차 성능에 맞는 최적의 속도제어를 할 수 있도록 하는 장치

7.5.2 폐색센터

LTE-R 무선통신망을 통해 열차를 모니터링하고 열차제어권 정보를 생성하여 제공하는

장치이다.

11) EPS(Evolved Packet System)

12) AF(Application Function)


TTAX.XX-XX.XXXX53

7.5.3 관제사 통신장치

관제사가 열차의 기관사 또는 역의 로컬관제원 등과 통화하는 장치이다.

8 LTE 기반 철도 통신 시스템 연동

LTE 기반 철도 통신 시스템은 신호제어 통신망과 연동이 되며 신규로 구축되는 재난 안

전 통신망과 연계되며 (그림8-1)과 같이 구성된다.

(그림8-1) 폐색센터와 LTE-R 무선 통신망 간의 연동

8.1 폐색센터

열차제어 데이터 서비스는 폐색센터와 열차이동국 간 열차제어권 정보를 LTE-R 무선통

신망을 통해 전송함으로서 이루어지며, 이를 위해서 발리스로부터 차상장치로 전달된 데

이터 그램 정보를 폐색센터에 전달하는 절차가 동작되어야 한다.

8.1.1 폐색센터와 LTE-R 무선통신망 간의 연동 구조

폐색센터와 LTE-R 무선통신망 연동구조는 폐색센터의 STU와 LTE-R 무선통신망의

P-GW와 접속을 통해 (그림 8-2)와 같이 연결된다.


TTAX.XX-XX.XXXX54

(그림8-2) 폐색센터와 LTE-R 무선 통신망 간의 연동

8.1.2 폐색센터에서 열차이동국으로의 제어 데이터 전달 절차

열차제어 데이터용 IP 패킷은 S1-U 및 S5 인터페이스 상에서 각각 GTP 터널을 통하여

(그림 8-3)과 같이 전송된다.

1) GTP 터널은 차상장치가 LTE-R 망에 초기 접속시 제어 시그널링을 통해 EPS 베어러

별로 설정된다. 하나의 S1-U 및 S5 인터페이스 상에는 여러 EPS 베어러가 설정되므로

이들을 구별하기 위하여 각 GTP 터널 설정시 상향 및 하향으로 터널 종단점 식별자

(TEID)가 할당된다.

2) S1-U 인터페이스에서 GTP 터널이 설정될 때에는 상향으로 S-GW에 종단점을 갖는

TEID(UL S1-TEID)가 할당되고 하향으로 eNB에 종단점을 갖는 TEID(DL S1-TEID)가 할

당된다.

3) 마찬가지로 S5 인터페이스에서 GTP 터널이 설정될 때는 상향으로 P-GW에 종단점을

갖는 TEID(DL S5-TEID)가 할당된다.

4) 사용되는 IP 패킷이 S1-U와 S5 인터페이스 상에서 GTP 터널을 통해 전송될때

RRU-DU, S-GW 및 P-GW는 GTP 패킷 헤더에 GTP 터널 생성시 할당받은 TEID를 삽

입하여 전송한다.

5) S-GW는 상향에서 S1-GTP 터널을 종단하고 사용자 IP 패킷을 S5-GTP터널로 전송

하기 위하여 UL S1-TEID와 UL S5-TEID 간 맵핑정보를 갖고 있어야 한다.

6) 하향에서는 DL S5-TEID와 DL S1-TEID 간 맵핑 정보를 갖고 있어야 한다.


TTAX.XX-XX.XXXX55

(그림8-3) 폐색센터에서 열차이동국으로 데이터 흐름

8.2 열차이동국과 LTE-R 무선통신망

8.2.1 열차이동국과 LTE-R 무선통신망 간의 연동 구조

열차이동국과 LTE-R 무선통신망과의 연동구조는 (그림 8-4)와 같이 열차이동국의 STU

와 LTE-R 무선통신망의 기지국을 통해 이루어진다.

(그림8-4) 열차이동국과 LTE-R 무선통신망 간의 연동

8.2.2 열차이동국으로부터 폐색센터로의 발리스 데이터그램 정보전달 절차

폐색센터와 LTE-R 무선 통신망 연동 절차는 (그림8-5)와 같다.

1) 열차이동국은 발리스로부터 수집한 데이터그램 정보를 IP패킷을 LTE-Uu를 통하여

eNB로 전송한다

2) eNB는 S-GW 주소를 목적지 주소로 하고 eNB IP 주소를 주소 소스로 하고 UL

S1-TEID를 TEID로 하여 S1 GTP 헤더를 구성한 후 수신한 사용자 IP 패킷에 추가하여

S1 GTP 터널을 통하여 S-GW로 전송한다

3) S-GW는 S1 GTP 터널을 통하여 사용자 IP 패킷을 수신한 후 P-GW IP 주소를 목적

지 주소로 하고 S-GW IP 주소를 주소 소스로하고 UL S5-TEID를 TEID로 하여 S5 GTP


TTAX.XX-XX.XXXX56

헤더를 구성한다. 이를 사용자 IP 패킷에 추가하여 S5 GTP 터널을 통하여 P-GW로 전

송한다.

4) P-GW는 S5 GTP 헤더를 제거한 후 사용자 IP 패킷을 얻고 IP 라우팅을 통하여 폐색

센터로 전송한다.

(그림8-5) 열차이동국과 폐색센터로의 데이터 흐름

8.2.3 LTE-R 무선통신망과 폐색센터간의 물리적 인터페이스 규격

LTE-R 무선통신망과 폐색센터의 접속 규격은 <표8-1>과 같다.

<표 8-1> LTE-R 무선통신망과 폐색센터의 물리적 접속 규격

접속 구간 물리적 접속 규격 접속 프로토콜 비 고

P-GW - 라우터- 폐색센터 FE/GE SGi

8.3 철도 관제센터

철도 관제센터와 폐색센터는 전용망으로 연결이 되며 IP패킷 통신을 한다.

8.4 재난안전통신망

LTE 기반 철도 통신 시스템은 IMS를 통하여 재난 안전 통신망과 연동이 된다.

8.5 기존통신망

8.5.1 VHF 무선통신망 연동

VHF 무선통신망과 LTE-R 무선통신망은 연동되어 VHF 단말과 LTE-R 단말 간 통신을

제공한다. LTE-R 망에서 해당 VHF 통화권까지 IP 망으로 연결되고 VHF 통화권 내에서


TTAX.XX-XX.XXXX57

무선에 의하여 VHF 망에 연결된다.

8.5.2 TETRA망 연동

TETRA 망과 LTE-R 망은 연동되어 TETRA 단말과 LTE-R 단말 간 통신을 제공한다.

LTE-R 망에서 TETRA 망까지 IP 망으로 연결된다. 연동 통화그룹은 원격으로 변경이 가

능하다.

8.5.3 ASTRO망 연동

ASTRO 망과 LTE-R 망은 연동되어 ASTRO 단말과 LTE-R 단말 간 통신을 제공한다.

LTE-R 망에서 ASTRO 망까지 IP 망으로 연결된다. 연동 통화그룹은 원격으로 변경이 가

능하다.

8.5.4 승무원용 게이트웨이

휴대용 무선 장치는 차량 게이트웨이와 무선랜 등의 방식으로 연동되어 LTE-R 기반 철

도 통신망, VHF통신망, TRS(ASTRO, TETRA) 통신망과 접속되어 위치에 따라 자동전환

되며, 음성통화와 열차방송 등의 서비스를 제공한다.


TTAX.XX-XX.XXXX58

부 록 Ⅰ-1

(본 부록은 표준을 보충하기 위한 내용으로 표준의 일부는 아님)

지식재산권 확약서 정보

Ⅰ-1.1 지식재산권 확약서

- 해당 사항 없음

Ⅰ-1.2 지식재산권 확약서


※ 상기 기재된 지식재산권 확약서 이외에도 본 표준이 발간된 후 접수된 확약서가 있을

수 있으니, TTA 웹사이트에서 확인하시기 바랍니다.


TTAX.XX-XX.XXXX59

부 록 Ⅰ-2


시험인증 관련 사항

Ⅰ-2.1 시험인증 대상 여부


*본 표준 내용 중 시험 인증 대상 및 내용은 추후 별도로 정한다.

Ⅰ-2.2 시험표준 제정 현황



TTAX.XX-XX.XXXX60

부 록 Ⅰ-3


본 표준의 연계(family) 표준


61

부 록 Ⅰ-4


참고 문헌

국외 표준

[1] EN301.515 Index [21] & [4] GSM VGCS

[2] 3GPP, TS 23.228, “IP Multimedia Subsystem (IMS), Stage 2;‘ 2016

[3] 3GPP, TS 23.179, “Functional architecture and information flows to support

mission critical communication services; Stage 2;”, 2016

[4] ERTMS/ETCS, “System Requirements Specification”, 2015.

[5] EIRENE, “Functional Requirements Specification”, Version 8.0.0, 2015.

[6] ETSI EN 301 515, “Global System for Mobile communication(GSM);

Requirements for GSM operation on railways“

[7] Requirement on the GSM-R Network for ETCS Support, April, 2008, Signalling

Programme.

[8] 3GPP TS22.179,“Technical Specification Group Services and System Aspects;

MCPTT over LTE”, Stage1, 2015.

국내 표준

[1] TTA, TTAI.KO-06.0407, “LTE 기반 무선통신 시스템 요구사항”, TTA, 2015.12.16.

[2] TTA, TTAI.KO-06.0390/R1, “재난안전무선 통신망(PS-LTE) : 기능적 요구 사항”,

TTA, 2015.12.16.

[3] TTA, TTAK.KO-06.0369, “LTE 기반 철도 통신 기능 요구 사항”, 2014.10.

[4] TTA, TTAK.KO-06.0370, “LTE 기반 철도 통신 사용자 요구 사항”, 2014.10.

[5] TTA, TTAT.3G-36.101(R10-10.6.0), “3GPP – E-UTRA; 단말 무선 전송과 수신”,

2012.09.

[6] TTA, TTAT.3G-36.104(R10-10.6.0), “3GPP – E-UTRA; 기지국 무선 전송과 수

신”, 2012.09.

[7] TTA, TTAT.3G-36.300(R10-10.7.0), “3GPP – E-UTRA와 E-UTRAN; 전체적 서술

(단계 2)”, 2012.09.

[8] 행정안전부 공고 제2011-76호(2011.03.10.); 재난 안전 무선 통신망 주요요구 기능

공고, 2011.03.

[9] 국립전파연구원고시 제2015-25호(2014.06.20.); 간이무선국․우주국․지구국의 무선설

비 및 전파탐지용 무선설비 등 그 밖의 업무용 무선설비의 기술기준, 2015.11.

[10] KRI - 04010 열차무선설비, 한국철도시설공단, 2016.


TTAX.XX-XX.XXXX62

부 록 Ⅰ-5


영문표준 해설서



TTAX.XX-XX.XXXX63

부 록 Ⅰ-6


표준의 이력

판수 채택일 표준번호 내용 담당 위원회

제1판 2016.0X.0X 제정TTAx.xx-xx.xxxx

LTE 기반 철도 통신 시스템 구조(일반·고속 철도)

ITS/차량ICT프로젝트그룹 (PG905)

오류정정 2014.06.01 (*오류정정 내용 작성)

오류정정 2014.10.01 (*오류정정 내용 작성)

제2판 2015.12.01 (*1판 대비 개정 내용 작성)


TTAX.XX-XX.XXXX64

부 록 II-1


철도통신시스템 신뢰도 향상을 위한 이중화 구성 사례

Ⅱ.1 네트워크 이중화

(그림 1)은 시스템 이중화에 따른 시스템의 신뢰도가 향상되는 효과를 예로 보여준다. 그

림1(a)에 나타난 것처럼 하나의 노드로 구성된 시스템의 신뢰성이 99.98% 인 경우 DU

와 RRU 단을 이중화하는 경우는 신뢰성이 99.999%, 그리고 EPC와 관제센터까지 모두

이중화하는 경우 99.9999% 신뢰성을 만족할 수 있음을 이론적으로 제시하고 있다(유럽

LENELEC EN 50126 RAMS 규격 참조). 따라서 LTE 기반 철도통신망은 신뢰성을 만족

하기 위하여 선택적으로 관제센터와 백본망, 무선망 커버리지 이중화 등이 고려되어야

한다.

(그림1) LTE 기반 철도 통신 시스템의 구조에 따른 신뢰성 개념(예시)

LTE-R 무선액세스 구간에서의 이중화는 기본적으로 2개의 무선 채널이 필요하지만, LTE

기반 철도 통신과 PS-LTE 재난안전통신은 10MHz 대역의 단일 채널이 할당되어 있다.

따라서 멀티 채널로 운용할 수 있도록 하는 무선망 설계는 국외 선택사항이다.


TTAX.XX-XX.XXXX65

(그림 2) 무선망의 커버리지 이중화 개념(예시)


TTAX.XX-XX.XXXX66

부 록 II-2


MCPTT 서비스 제공 방법

MCPTT 서비스는 3GPP TS 23.179(Functional architecture and information flows to

support mission critical communication services; Stage 2)에 기술된 내용에 따라 서비

스를 제공할 수 있다.


TTAX.XX-XX.XXXX67

부 록 II-3


요구사항 Compliance Matrix

요구사항 ID 구조표준 ID 비고

6.1.1.

열차제어 데이터 서비스

6.1.1.

열차제어 데이터 서비스

6.1.1.1.

열차이동국과 폐색센터간 접속

6.1.2.

열차이동국과 폐색센터간 접속 서비스

6.1.1.2.

열차 모니터링 데이터 전송

6.1.3.

열차 모니터링 데이터 전송 서비스

6.1.1.3.

열차제어권 데이터 정보 전송

6.1.4.

열차제어권 데이터 전송 서비스

6.1.2.1

개별 음성 통화

6.2.2.

개별음성통화 서비스

6.1.2.2.

긴급 통화

6.2.3.

긴급 통화 서비스

6.1.2.3.

음성 방송 통화

6.2.4.

음성 방송 통화 서비스

8.2.5.

그룹통화

6.1.2.5.

열차 호출

6.2.6.

열차 호출 서비스

6.1.2.6.

위치 기반 통화

6.2.7.

위치 기반 통화 서비스

6.1.2.7.

입환 모드 통신

6.2.8.

입환 모드 서비스

6.1.2.8.

직접 통신

6.2.9.

직접 통신 서비스

6.1.2.9.

지원통신

6.2.10.

지원 통신 서비스

6.1.2.10.

음성 통화 녹취

6.2.11.

음성통화 녹취 서비스

6.1.2.11.

재난 안전 통신망과 연동

6.2.12.

재난안전통신망 연동 서비스

6.1.2.12.

기존 통신망 연동

6.2.13.

기존 통신망 연동 서비스

6.1.3.1.

데이터 서비스

6.3.1.2.

데이터 우선 순위 서비스

6.1.3.2.

재난 통신망과 연동

6.3.1.3.

재난통신망과 연동 서비스

6.1.4.1.

그룹 영상 통화6.4.1. 영상 정보 전송 서비스

6.1.4.2.

영상 정보 전송

6.4.2.

영상 정보 전송 서비스

6.1.4.3. 6.4.3.


TTAX.XX-XX.XXXX68


영상 통화 녹취 기능 영상정보 녹취

6.1.4.4.

재난 안전통신망과 연동

8.3.

PS-LTE 재난 통신망 연동

6.1.5.1.

가입자 인증

7.2.4.

인증 기능

6.1.5.2.

통신 보안 기능

7.2.5.

보안 기능

6.2.1.

열차제어데이터 전송지연시간

5.3.2.

열차제어 데이터 서비스의 성능 목표

(표5-2)

6.2.2.

음성 통화호 접속 시간

5.3.1

음성 통화, 데이터 및 영상 통화 서비스

의 성능 목표(표5-1)

6.2.3.

데이터 수신 성공율

5.3.1



6.2.4.

영상 정보 수신율

5.3.1



6.2.5.

핸드오버 성공율

5.3.1



7.1.1.1. 백본망

전송 기능

7.6.

백본망 구성 및 기능

7.1.1.2.

철도관제센터 연동 기능

7.7.

철도관제센터 구성 및 기능

7.1.2.1. 무선통신망

통신 표준 준용

5.3.

LTE 기반 철도 통신 시스템 설계 기준

7.1.2.2.

망 이중화

5.4.1.

시스템 이중화

7.1.2.3.

기지국 기능

7.4.

LTE-R 무선 액세스망

7.1.2.4.

재난안전망과 간섭 방지

7.4.4.

재난안전통신망과 간섭완화 기능

7.1.2.5.

이동성 관리 기능

7.5

LTE-R 코어망 시스템

7.1.2.6

네트워크 관리 기능

7.1.2.7

가입자 관리 기능

7.5


7.1.2.8.

Serving Gateway

7.5


7.1.2.9.

Packet Gateway

7.5


7.1.2.10. 7.5


TTAX.XX-XX.XXXX69


데이터 사용량 확인 기능 LTE-R 코어망 시스템

7.1.2.11.

무선망 연동

8.

시스템 연동 및 인터페이스

7.1.2.12.

폐색센터 연동

8.1.

폐색센터 연동

7.1.3.1.

사용자 인터페이스

7.3.5.

기관사 인터페이스 기능

7.1.3.2.

차량 제어장치 정합 기능

7.3.6.

차량 제어 장치 정합 기능

7.1.3.3.

장애 대응 기능

7.3.7.

장애 대응 기능

7.1.3.4.

음성안내 방송 기능

7.3.8.

음성 안내 방송 기능

7.1.3.5.

열차 위치 확인 기능

7.3.9.

열차 위치 확인 기능

7.1.3.6.

핸드오버 기능

7.3.10.

핸드오버 기능

7.1.3.7.

소프트웨어 업데이트 기능

7.3.11.

소프트웨어 업데이트 기능

7.1.3.8.

망간 절체 기능

7.3.12.

망간 절체 기능

7.1.3.9.

원격 시동 정보 수신 기능

7.3.13.

원격 시동정보 수신 기능

7.1.4.1.

사용자 인터페이스 기능

7.1.12.

사용자 인터페이스 기능

7.1.4.2.

핸드오버 기능

7.1.5.

핸드오버 기능

7.1.4.3.

PTT 버튼 기능

7.1.13.

PTT버튼 기능

7.1.5.1

무선통신망과 폐색센터 연동

8.1.

폐색센터 연동

7.1.5.2.

무선통신기반 열차제어 시스템

인터페이스 기능

요구사항으로 충분

7.1.6.1.

보안 모듈 연동 기능

7.2.17.

보안 모듈 연동 기능

7.1.6.2.

키 관리 기능

7.2.18.

키 관리 기능

7.2.1.1.

백본망 용량

7.6.

백본망

7.2.1.2.

백본망 안전성

7.6.

백본망

7.2.2.1.

데이터 전송 용량 표7-3

7.2.2.2. 5.3.1


TTAX.XX-XX.XXXX70


열차제어 정보 전송 지연음성 통화, 데이터 및 영상 통화 서비스


7.2.2.3.

데이터 수신 성공률

5.3.1



7.2.2.4.

핸드오버 성굥율

5.3.1



7.2.3.1.

송신 출력표7-2

7.2.3.2.

이동성 표7-2

7.2.3.3.

긴급 통화 접속 시간

5.3.1



7.2.4.1.

휴대단말 송신 출력표7-1

7.2.4.2.

이동성표7-1

7.2.4.3.

밧테리 사용시간- 요구사항기준

7.2.4.4.

동작 조건 - 요구사항기준

Documents

T LTE 기반 철도 통신 시스템 구조(일반·고속 철도) EPC Evolved Packet Core EPS Evolved Packet System FDD Frequency Division Duplex FE Fast Ethernet GE Gigabit Ethernet