Universidad Pontificia Comillas. Madrid (Spain)
September 19th, 2007
Original summary:
En esta Tesis se propone un sistema digital de comunicaciones que permite
transmitir una gran cantidad de información entre los equipos embarcados
en un vehículo de transporte, aumentando así la capacidad de transmisión
de los sistemas instalados actualmente. Además, el sistema propuesto
es capaz de funcionar compartiendo el mismo medio físico que los sistemas
actuales, para minimizar el coste económico y de recursos que supone la
instalación de un nuevo sistema en un vehículo ya fabricado.
Para llevar a cabo el desarrollo del sistema digital propuesto se han realizado
un estudio teórico y un análisis experimental en varias fases. En primer
lugar, se ha obtenido el modelo electromagnético de una línea de
transmisión de un vehículo de transporte, concretamente de un tren. Con
ello se ha analizado la viabilidad de la Tesis.
En segundo lugar, se ha desarrollado el sistema de comunicaciones propuesto
basando su funcionamiento en la técnica Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM), por su capacidad de transmitir un gran caudal
de información con poco ancho de banda. Esta técnica se utiliza en sistemas
digitales como WLAN, DSL, PLC y DVB-T. En esta parte de la investigación
se han definido todos los parámetros necesarios para el funcionamiento del
sistema y se ha configurado con unos valores adecuados.
A continuación, se ha realizado un simulador software del sistema desarrollado
anteriormente, con el que se puede analizar el funcionamiento del
mismo para obtener la configuración óptima. En este simulador se ha tenido
en cuenta tanto el modelo de la línea de transmisión analizada en la primera
parte de la Tesis, como la posibilidad de funcionar simultáneamente con
otros sistemas.
Posteriormente, se ha construido una plataforma de pruebas basada en
FPGA con la que se ha verificado el correcto funcionamiento del sistema digital
desarrollado y con el que se ha validado el simulador anterior. Esto ha permitido
transmitir, a lo largo de 30 metros de cable, un caudal de datos de
8 Mbps en un ancho de banda de 3 MHz.
Por último, se ha realizado un banco de pruebas en laboratorio con el que
se ha comparado el funcionamiento simultáneo del sistema desarrollado en
la Tesis con otro sistema empleado actualmente en vehículos ferroviarios,
concretamente con el estándar IEC 61375-1 relativo al Train Communication
Network (TCN). Esta prueba ha validado el trabajo realizado en la Tesis
y ha demostrado que, con el sistema desarrollado, se puede aumentar el
caudal de información de un sistema de comunicaciones actualmente instalado
en un vehículo de transporte, con un mínimo coste en equipos e instalación.
English summary:
This Thesis proposes a digital communications system that enables the
transmission of huge amount of information, between equipment on board of
a transport vehicle. This increases the transmission capacity of control and
supervision systems currently installed. Moreover, the system is able to
work simultaneously with other on-board systems sharing the same physical
medium. Therefore it reduces the economic and resources costs of a new
system installation in the vehicle significantly.
To carry out the development of the digital system proposed, the research
work begins by studying the electromagnetic model of a transmission line in
a railway vehicle. Such analysis has confirmed the viability of this Thesis.
In a second stage, the research work was focused on the development of a
communication system based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing
(OFDM) technique. That technique was chosen due to its bit rate capacity
and bandwidth optimization. OFDM is used in other communication system
such as WLAN, DSL, PLC or DVB-T. In this research stage we defined
all configuration parameters according to transmission line model.
In the third research stage, a software simulation tool of the developed
system has been created. This simulator analyzes different vehicle configurations
and calculates optimum parameters of the system by using the line
transmission models obtained at the first stage. Besides, the simulator enables
the study of the performance while sharing the same transmission
channel for different services.
A test platform, based on a FPGA technology, has been developed to validate
the communication system and the simulator. This prototype is able to
transmit 8 Mbps throughout using a 30 meters long cable in a 3 MHz bandwidth.
Finally, a test bench has been developed in the laboratory. It was used to
compare the performance of the developed system with another system currently used in railway vehicles, specifically with the IEC 61375-1 standard
for Train Communication Network (TCN). Both systems shared the transmission
line. This final study validated the research work carried out in the
Thesis and demonstrated that the bit rate in a transport vehicle can be increased
with reduced costs and minimum installation problems.
Spanish layman's summary:
La tesis consiste en aplicar técnicas de modulación OFDM a las comunicaciones embarcadas en trenes.
English layman's summary:
The thesis consists of applying OFDM modulation techniques to on-board communications on trains.
Descriptors: Data transmission devices, Railroad equipment, Circuit design
Keywords: Data transmission devices; Circuit design; Railroad equipment.
Citation:
C. Rodríguez-Morcillo (2007), Modelado y validación de un sistema digital de comunicaciones de gran ancho de banda de aplicación en vehiculos de transporte. Universidad Pontificia Comillas. Madrid (Spain).
