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SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제 개요 16
제1절 연구개발 목적 및 필요성 16
제2절 연구개발의 범위 및 일정 19
제2장 국내외 기술개발 현황 25
제1절 국내 기술개발 현황 25
제2절 국외 기술개발 현황 28
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 33
제1절 연구수행 전략 및 방법론 33
제2절 연구수행 과정 및 내용 44
제3절 철도전용 무선통신망(LTE-R) 성능평가 155
제4장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 180
제1절 연구목표 최종 달성도 180
제2절 연구개발 효과 183
제5장 연구개발성과의 활용계획 184
제1절 연구개발성과의 활용계획 184
제6장 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 185
제7장 연구개발성과의 보안등급 186
제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 186
제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 186
제10장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 186
제11장 기타 사항 188
제12장 참고문헌 188
〈표 1〉 2차년도 정량적 성과목표 및 성과지표 22
〈표 2〉 3차년도 정량적 성과목표 및 성과지표 23
〈표 3〉 4차년도 정량적 성과목표 및 성과지표 24
〈표 4〉 VHF 채널별 사용 현황 26
〈표 5〉 국내 철도용 TRS 주파수 사용 현황 26
〈표 6〉 해외 철도무선통신망 현황 30
〈표 7〉 LTE-R 지상인프라 구성장비 정의 45
〈표 8〉 열차제어 데이터 서비스 성능목표 47
〈표 9〉 주요설비 구축현황 49
〈표 10〉 RRU 장비 구성품 제원 51
〈표 11〉 시험망 셀 구성 현황 55
〈표 12〉 지상인프라 250km/h 속도대역 자체검증 주요 시험항목 57
〈표 13〉 지상인프라 250km/h 속도대역 자체검증 결과 57
〈표 14〉 지상인프라 자체검증 RRU 적정 간격 시험결과 58
〈표 15〉 지상인프라 터널내 RRU 높이에 따른 시험결과 59
〈표 16〉 지상인프라 열차 교행시 품질영향에 따른 시험결과 60
〈표 17〉 지상인프라 DU간 핸드오버 시험결과 60
〈표 18〉 지상인프라 RRU간 핸드오버시험결과(개활지) 61
〈표 19〉 지상인프라 RRU간 핸드오버 시험결과(터널) 61
〈표 20〉 지상인프라 기후환경별 주요 시험항목 및 검증기준 62
〈표 21〉 KTX 혹한기 지상인프라 커버리지 측정결과(기준 커버러지 98%이상, RSRP≧-110dBm) 62
〈표 22〉 KTX 혹한기 지상인프라 데이터 전송속도 측정결과(하향링크 2Mbps, 상향링크 1Mbps) 63
〈표 23〉 KTX 혹한기 지상인프라 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR) 측정결과(기준 : -5dB이상) 63
〈표 24〉 KTX 혹서기 지상인프라 커버리지 측정결과(기준 커버러지 98%이상, RSRP≧-110dBm) 63
〈표 25〉 KTX 혹서기 지상인프라 데이터 전송속도 측정결과(하향링크 2Mbps, 상향링크 1Mbps) 63
〈표 26〉 KTX 혹서기 지상인프라 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR) 측정결과(기준 : -5dB이상) 63
〈표 27〉 HEMU 혹한기 지상인프라 커버리지 측정결과(기준 커버러지 98%이상, RSRP≧-110dBm) 64
〈표 28〉 HEMU 혹한기 지상인프라 데이터 전송속도 측정결과(하향링크 2Mbps, 상향링크 1Mbps) 64
〈표 29〉 HEMU 혹한기 지상인프라 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR) 측정결과(기준 : -5dB이상) 64
〈표 30〉 HEMU 혹서기 지상인프라 커버리지 측정결과(기준 커버러지 98%이상, RSRP≧-110dBm〕 64
〈표 31〉 HEMU 혹서기 지상인프라 데이터 전송속도 측정결과(하향링크 2Mbps, 상향링크 1Mbps) 65
〈표 32〉 HEMU 혹서기 지상인프라 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR) 측정결과(기준 : -5dB이상) 65
〈표 33〉 지상인프라 300km/h 속도대역 주요 시험항목 및 검증기준 68
〈표 34〉 지상인프라 300km/h 속도대역 커버리지 측정결과(커버러지 98%이상, RSRP≧-110dBm) 69
〈표 35〉 지상인프라 300km/h 속도대역 전송속도 측정결과(하향링크 2Mbps, 상향링크 1Mbps) 70
〈표 36〉 지상인프라 300km/h 속도대역 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR) 측정결과(기준 : -5dB이상) 70
〈표 37〉 LTE-R과 VHF, ASTRO, TETRA 상호연동 필수 요구사항 71
〈표 38〉 LTE-R과 VHF, ASTRO, TETRA 상호연동 부가 요구사항 71
〈표 39〉 상호연동시스템 시작품 목록(정읍시험센터 설치) 74
〈표 40〉 상호연동시스템 시작품 목록(광명열차무선제어센터 설치) 75
〈표 41〉 상호연동시스템 시작품 목록(철도교통 관제센터 설치) 75
〈표 42〉 상호연동장치 시제품 인증 77
〈표 43〉 상호연동시스템 SIP Proxy 서버 기능 시험결과 79
〈표 44〉 상호연동시스템 지령대 기능 시험결과 79
〈표 45〉 상호연동시스템 Remote GW 기능 시험결과 79
〈표 46〉 상호연동시스템 Configuration Toole 기능 시험결과 79
〈표 47〉 상호연동시스템 VHF 터미널 기능 시험결과 79
〈표 48〉 상호연동시스템 ASTRO 터미널 기능 시험결과 80
〈표 49〉 상호연동시스템 TETRA 터미널 기능 시험결과 80
〈표 50〉 상호연동시스템 250km/h 속도대역 통화 시험결과 80
〈표 51〉 상호연동시스템 300km/h 속도대역 현차시험 검증기준 81
〈표 52〉 상호연동시스템 300km/h 속도대역 자체검증 종합 시험결과 82
〈표 53〉 EPS Bearer QoS 파라미터 세부설명 84
〈표 54〉 SDF QoS 파라미터 세부설명 84
〈표 55〉 PCC Rules 85
〈표 56〉 LTE 표준 QCI 특성 86
〈표 57〉 3GPP Rel-12에 추가된 QCI 86
〈표 58〉 GSM-R에서 요구하는 QoS 87
〈표 59〉 TTA에서 요구하는 LTE-R 관련 QoS 요구사항 87
〈표 60〉 QoS 분석 시스템 설명 91
〈표 61〉 QoS 분석 시스템 망 설명 92
〈표 62〉 QoS 분석 앱 설명 92
〈표 63〉 QoS 분석앱 개발 환경 정의 93
〈표 64〉 QoS 제어시스템 시스템 구성도 93
〈표 65〉 QoS 제어시스템 소프트웨어 블록도 설명 94
〈표 66〉 Pre-defined Rule 설정 94
〈표 67〉 QoS 제어시스템 시작품 250km/h 자체검증 시험항목 및 검증기준 96
〈표 68〉 QoS 제어시스템 단말 DM Tool 측정 결과 98
〈표 67〉 QoS 제어시스템 시작품 250km/h 네트워크 등록시간 측정 결과 98
〈표 68〉 QoS 제어시스템 시제품 기능정의 98
〈표 69〉 QoS 제어시스템 시제품 제원 99
〈표 70〉 Qos제어시스템 시제품 기능 시험 항목 100
〈표 71〉 QoS제어시스템 지상인프라 연동시험 항목 105
〈표 72〉 휴대단말기 사용자 기능적 요구사항 110
〈표 73〉 휴대단말기 사용자 비기능적 요구사항 110
〈표 74〉 휴대단말기 LTE기반 철도통신시스템 기능 요구사항 111
〈표 75〉 휴대단말기 LTE기반 철도통신시스템 성능 요구사항 112
〈표 76〉 LTE 기반 철도 통신 기능 요구사항(TTAK.KO-06.0369) 112
〈표 77〉 재난안전통신망(PS-LTE) 구축사업 요구사항(RFP) 113
〈표 78〉 단말 지원기능 비교 114
〈표 79〉 PS-LTE 37개 요구사항 역할 114
〈표 80〉 LTE-R 전용 기능 115
〈표 81〉 휴대단말기 주요 사양 116
〈표 82〉 휴대단말기 RF 특징 116
〈표 83〉 휴대단말기 DC 특성 117
〈표 84〉 휴대단말기 배터리 특성 117
〈표 85〉 휴대단말기 디스플레이 특성 117
〈표 86〉 휴대단말기 환경적 특성 117
〈표 87〉 휴대단말기 소비전력 117
〈표 88〉 RF 대역 지원_LTE Band 118
〈표 89〉 LTE 모드 주파수 특성 118
〈표 90〉 UHD 간섭제거 필터를 적용한 단말기 시제품 변경 전 / 후 비교 119
〈표 91〉 휴대단말기 시제품 제작사양 120
〈표 92〉 디스플레이 프레스 시험 결과 121
〈표 93〉 휴대단말기 250km/h 속도대역 주요 무선통신 품질기준 130
〈표 96〉 휴대단말기 250km/h 속도대역 기준출력 및 RF성능 측정 130
〈표 94〉 휴대단말기 250km/h 속도대역 LTE-R 전용망 접속시간 측정 131
〈표 95〉 휴대단말기 250km/h 속도대역 데이터 전송속도 측정 131
〈표 96〉 휴대단말기 250km/h 속도대역 음성 / 영상 통화 시험결과 133
〈표 97〉 휴대단말기 300km/h 속도대역 주요 무선통신 품질기준 133
〈표 98〉 휴대단말기 300km/h 속도대역 데이터 전송속도 측정 134
〈표 99〉 재난 안전 무선통신망 기능 요구사항 135
〈표 100〉 LTE-R 통신망 서비스 요구사항 135
〈표 101〉 차상단말기 구성수량 137
〈표 102〉 차상조작반 성능 137
〈표 103〉 차상인터페이스 장치 성능 138
〈표 104〉 LTE-R 무선통신장치 성능 138
〈표 105〉 차량안테나 성능 138
〈표 106〉 차상조작반 개요 140
〈표 107〉 차상인터페이스 개요 141
〈표 109〉 차상안테나 개요 141
〈표 110〉 HEMU-430X 차상단말기 설치구성품 143
〈표 111〉 HEMU-430X 차상단말기 설치방안 144
〈표 112〉 차상단말기 인증시험 145
〈표 113〉 KTX-36호 차상단말기 설치환경 147
〈표 114〉 차상단말기 250km/h 속도대역 주요 무선통신 품질기준 147
〈표 115〉 DAQ Score 148
〈표 116〉 차상단말기 250km/h 속도대역 통화시험 결과 148
〈표 117〉 차상단말기 250km/h 속도대역 전파수신강도 측정결과 148
〈표 118〉 차상단말기 250km/h 속도대역 전송속도 측정결과 149
〈표 119〉 차상단말기 250km/h 속도대역 운행선로 시험항목 150
〈표 120〉 차상단말기 300km/h 속도대역 시험항목 및 검증기준 152
〈표 121〉 차상단말기 300km/h 속도대역 종합시험 결과 152
〈표 122〉 차상단말기 300km/h 속도대역 데이터 통신 결과 153
〈표 123〉 차상단말기 300km/h 속도대역 신호데이터 연동시험 결과값 154
〈표 124〉 공인검증기관 현장조사 및 비교 155
〈표 125〉 350km/h 속도대역 공인시험기관 현차시험 검증기준 156
〈표 126〉 350km/h 속도대역 공인시험기관 검증 결과(총괄) 160
〈그림 1〉 국내 철도용 무선통신시스템 운용현황 17
〈그림 2〉 이동통신 기술의 진화 25
〈그림 3〉 지능형 철도시스템(IRIS) 단계별 구축전략 27
〈그림 4〉 주요 철도 무선통신 방식 28
〈그림 5〉 Huawei의 HRC 솔루션 구성 개념도 31
〈그림 6〉 Nokia Simens의 LTE-R 기술 개발 및 도입 전망 로드맵 31
〈그림 7〉 Alcatel Lucent의 단계별 LTE 통합 구조 32
〈그림 8〉 LTE-R 망 구성도 45
〈그림 9〉 재난안전통신망과의 연동 구조도 46
〈그림 10〉 EPC 보드 이중화 46
〈그림 11〉 DU 이중화 형상 47
〈그림 12〉 열차제어시스템과 LTE-R 무선통신망 간 연동 구조 47
〈그림 13〉 RBC에서 차상단말로의 제어 데이터 전달 절차도 48
〈그림 14〉 열차이동국과 LTE-R 무선통신망 간 연동구조 48
〈그림 15〉 열차이동국으로부터 폐색센터로의 데이터 전달 절차도 48
〈그림 16〉 LTE-R 지상인프라 구축 개략도 49
〈그림 17〉 호남고속선 테스트베드 LTE-R 계통도 49
〈그림 18〉 Core 장비 설치(안) 50
〈그림 19〉 DU 장비 구성도 및 설계도 50
〈그림 20〉 RRU 시스템 주요 구성품(RRU, 정류기, 분전반) 51
〈그림 21〉 안테나(전철주 용 / 터널내용) 51
〈그림 22〉 RRU 시스템 전철주 부착 방안 설계도 52
〈그림 23〉 시험망 셀 구성도 54
〈그림 24〉 정읍시험센터 전경 및 코어설비 구축 55
〈그림 25〉 개활지 현장설비 55
〈그림 26〉 터널내 RRU 및 관련 장비 설치 56
〈그림 27〉 호남고속선 테스트베드 LTE-R 구성도 56
〈그림 28〉 지상인프라 자체검증 DU간 핸드오버 60
〈그림 29〉 지상인프라 자체검증 RRU간 핸드오버 및 전파간섭 시험(개활지) 61
〈그림 30〉 지상인프라 자체검증 RRU간 핸드오버 및 전파간섭 시험(터널) 61
〈그림 31〉 안테나 높이에 따른 커버리지 시험구간 개략도 66
〈그림 32〉 안테나 높이별 종합 측정결과 67
〈그림 33〉 상호연동시스템 구성도 72
〈그림 34〉 상호연동시스템 네트워크 구성도 72
〈그림 35〉 상호연동시스템 인터페이스 구조도 74
〈그림 36〉 정읍시험센터에 설치된 상호연동시스템 시작품 74
〈그림 37〉 광명열차무선제어센터에 설치된 상호연동장치 시작품 75
〈그림 38〉 광명열차무선제어센터에 설치된 상호연동시스템 시작품 75
〈그림 39〉 ASTRO INTERWORKING SYSTEM 구성도 76
〈그림 40〉 ASTRO INTERWORKING SYSTEM 시제품 실물 76
〈그림 41〉 TETRA INTERWORKING SYSTEM 구성도 76
〈그림 42〉 TETRA INTERWORKING SYSTEM 시제품 실물 77
〈그림 43〉 상호연동시스템 시작품 자체검증 시험구성도 78
〈그림 44〉 상호연동시스템 시제품 자체검증 시험구성도 81
〈그림 45〉 QoS 연동인터페이스 정의 83
〈그림 46〉 PCRF Call 절차도 83
〈그림 56〉 LTE Network에서 QoS 연동 85
〈그림 57〉 internet APN을 위한 Default... 88
〈그림 58〉 internet APN을 위한 Default... 88
〈그림 59〉 atpcontrol/atocontrol APN Default Bearer 생성 88
〈그림 60〉 atpcontrol / atocontrol APN... 88
〈그림 61〉 atpcontrol/ atocontrol APN... 88
〈그림 62〉 korailvoip APN Default Bearer 생성 89
〈그림 63〉 korailvoip APN Dedicated... 89
〈그림 64〉 korailvoip APN Dedicated... 89
〈그림 65〉 Diameter 헤더 포맷 90
〈그림 66〉 Gx 인터페이스 Diameter 헤더 포맷 90
〈그림 67〉 AVP 포맷 90
〈그림 68〉 Rx 인터페이스 Diameter 헤더 포맷 90
〈그림 69〉 AVP 포맷 90
〈그림 70〉 QoS 분석 시스템 형상 91
〈그림 71〉 QoS 분석 시스템 망 구성도 91
〈그림 72〉 QoS 분석 앱 구조 92
〈그림 73〉 QoS 제어시스템 소프트웨어 블록도 93
〈그림 74〉 QoS 제어시스템 시작품 구성(랙 구성도, OMP, OMC) 94
〈그림 75〉 LTE-R PCRF 기능시험 정의서 및 철도서비스별 QoS 파라미터 99
〈그림 76〉 Qos 시스템 시제품 형상 99
〈그림 77〉 QoS 분석 시스템 망 구성도 99
〈그림 78〉 QoS 분석 앱 100
〈그림 79〉 QoS 분석시스템 Power Off 101
〈그림 80〉 QoS 분석시스템 Power On 101
〈그림 81〉 OMC상 하드웨어 리소스를 확인할 수 있는 화면 101
〈그림 82〉 OMC에서의 프로세스 기동 확인... 102
〈그림 83〉 QoS제어시스템에서의 프로세스... 102
〈그림 84〉 OMC상 QoS제어시스템 관련 프로세스가 기동되는지에 대한 검증 화면 102
〈그림 85〉 Diameter Peer 생성을 위한 MML Console 103
〈그림 86〉 QoS1, QoS2에 CSCF2 연결 확인 103
〈그림 87〉 휴대단말기 설계도면 116
〈그림 88〉 간섭제거용 필터 인터페이스 회로 설계도 119
〈그림 89〉 휴대단말기 시작품 119
〈그림 90〉 휴대단말기 PTT Client UI / UX 120
〈그림 91〉 디스플레이 프레스 시험 장비 및 시제품 압력 포인트 121
〈그림 92〉 휴대단말기 고온·고습 동작 / 저장 시험환경 122
〈그림 93〉 고온고습 동작 시험 122
〈그림 94〉 휴대단말기 저온동작 / 저장 시험환경 123
〈그림 95〉 저온동작 시험 124
〈그림 96〉 시험낙하 높이 124
〈그림 97〉 휴대단말기 낙하시험 포인트 124
〈그림 98〉 6면 낙하시험 126
〈그림 99〉 12능 낙하시험 127
〈그림 100〉 8각 낙하시험 128
〈그림 101〉 휴대단말기 방수시험 환경 129
〈그림 102〉 휴대단말기 방수시험 결과 129
〈그림 103〉 데이터 Throughput 실측사진 132
〈그림 104〉 RSRP 측정 실측 사진 132
〈그림 105〉 정읍-광주송정 구간의 노령터널 RSRP(RRU 0.5km) 132
〈그림 106〉 광주송정-정읍 구간의 노령터널 RSRP(RRU 1km) 132
〈그림 107〉 영상통화 및 음성통화 시험장면 사진 133
〈그림 108〉 익산-정읍 구간 RSRP(RRU 1km) 134
〈그림 109〉 차상단말기 구성방안 136
〈그림 110〉 차상조작반 외형 설계도 138
〈그림 111〉 차상인터페이스 외형 설계도 139
〈그림 112〉 차상안테나 외형 설계도 139
〈그림 113〉 무선 모뎀과 안테나의 하드웨어적 이중화 구성 139
〈그림 114〉 모뎀 이중화 실장도 139
〈그림 115〉 차상단말기 열차방호 구성도 140
〈그림 116〉 LTE-R 차상단말기 시작품 140
〈그림 117〉 차상인터페이스 장치 시작품 실물 141
〈그림 118〉 차상안테나 시작품 실물 141
〈그림 119〉 LTE-R 차상단말기 차상조작반(TRCP) 142
〈그림 120〉 LTE-R 차상단말기 제어기 및 인터페이스 장치 142
〈그림 121〉 LTE-R 차상단말기 안테나 142
〈그림 122〉 HEMU-430X 차상단말기 설치구성도 143
〈그림 123〉 기구사양 검토회의 144
〈그림 124〉 방송통신기자재등(무선) 시험성적서 146
〈그림 125〉 차상단말기 250km/h 속도대역 운행선로 시험구간 및 통신장비 계통도 149
〈그림 126〉 차상단말기 250km/h 속도대역 운행선로 공인기관 검사 성적서 151
〈그림 127〉 차상단말기 자체검증 PTT 음성 / 영상통화 실측사진 152
〈그림 128〉 차상단말기 자체검증 VoLTE 음성 / 영상통화 실측사진 153
〈그림 129〉 차상단말기 녹취파일 재생 실측사진 153
〈그림 130〉 차상단말기 자체검증 신호데이터 측정결과(부분 샘플링) 154
〈그림 131〉 350km/h 속도대역 LTE-R 성능시험 공인기관 선정 관련 문서 155
〈그림 132〉 350km/h 속도대역 현차시험절차서 156
〈그림 133〉 350km/h 속도대역 현차시험절차서 검토회의 156
〈그림 134〉 350km/h 속도대역 지상인프라, QoS시스템 공인검증기관 시험성적서 획득 162
〈그림 135〉 350km/h 속도대역 상호연동시스템, 휴대단말기, 차상단말기 공인검증기관 시험성적서 획득 162
〈그림 136〉 지상, 차상인프라 공인검증기관 성능검증 현차시험 162
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