Wireless WANs: Cellular Telephone and Satellite Networks

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1 Wireless WANs: Cellular Telephone and Satellite Networks
Chapter 16 Wireless WANs: Cellular Telephone and Satellite Networks

2 Cellular network 서비스 영역은 셀(cell)이라 불리우는 좁은 영역으로 구성ㄷ된다.
각 cell은 하나의 안테나를 갖는 기지국(base station, BS)에 의해 제어된다. 각 기지구은 이동교환센터(mobile switching center, MSC)에 의해 제어된다. MSC는 PSTN 망과 연결되어 있다. MSC는 가입자의 정보를 HLR(Home Location Register)에 보관한다.

3 주파수 재사용 이웃하는 셀들은 셀 경계에서 간섭을 일으키므로 같은 주파수를 사용할 수 없다.

4 Handoff와 roaming Handoff Roaming
이동 단말이 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때 신호가 약해지면 MSC는 통신을 더 좋게 할 수 있는 셀을 찾아서 채널을 변경한다. Soft handoff: 이전 기지국과 통신을 단절하기 전에 handoff Hard handoff: 새로운 기지국과 통신이 설정되기 전에 이전 기지국과 통신을 끊는다. Roaming 망 서비스 사업자 사이의 handoff

5 1G: AMPS AMPS는 북미에서 사용된 대표적인 analog cellular system이다. 주파수 대역
MHz (reverse communication) MHz (forward communication)

6 Cellular bands for AMPS

7 2G 더 좋은 통화 품질을 위해서 2세대 이동통신 기술이 개발되었다. 2세대 기술은 디지털 통신을 사용하고 있다.

8 GSM Global System for Mobile Communication은 유럽에서 사용된 2G 방식으로 TDMA와 FDMA에 방식에 기초하고 있다.

9 GSM: TDMA and FDMA

10 IS-95 IS-95은 전방향 통신(base to mobile)으로 CDMA FDMA를 reverse communication으로 DSSS FDMA를 사용한다. 주파수 대역 GHz, GHz 각 대역은 보호 대역으로 분리된 1.228MHz 짜리 20개 채널로 분할된다. 전방향 통신에서는 BS와 모든 MS의 통신이 동기화되어 BS는 모든 MS에게 동기화된 데이터를 전송한다.

11 IS-95 Forward Communication

12 IS-95 Reverse Communication

13 PCS personal communication system(PCS)은 특정 기술을 의미하는 것이 아니다.
한국에서는 011과 017 CDMA는 800MHz 대역을 사용하며 PCS 서비스는 1.8GHz 대역을 사용한다. 따라서 이동 단말은 저주파 보다 고주파가 더 짧은 도달 거리를 가지므로 더 많은 전력을 요구한다. BS와 MS가 더 가까워야 하므로 셀의 크기가 더 작아진다.

14 Evolution to IMT-2000

15 2.5G CDMA 1x 는 기존의 통신 구조를 사용하여 패킷 교환 기반의 144kbps 데이터 서비스를 제공한다.
CDMA x(1.25MHz) CDMA x(5MHz) IS-95-A CDMA One IS-95-B CDMA One 64kbps data service

16 CDMA 1X EV CDMA 1x EVDO는 2.4Mbps 까지의 데이터 서비스를 제공한다.
SKT는 2002년 2월부터 CDMA 1x EVDO 서비스를 제공하고 있다. contents providers SKT, KTF LGT EVDO Evolution Data Only EVDV Evolution data and Voice

17 3G: IMT-2000 3G 계획은 1992년 ITU가 Internet Mobile Communication for year 2000를 발표할 때 시작되었다. 3G 프로젝트의 내용 PSTN과 비슷한 수준의 음성 품질 제공 이동 차량에서, 보행자는, 정지 사용자는 2Mbps의 데이터 서비스를 제공한다. 패킷 교환과 회선 교환 데이터 서비스 지원. 2GHz 대역( GHz, GHz) 2MHz 대역폭 인터넷 인터페이스

18 Compatibility of 2G and 3G

19 1G 2G 2.5G 3G 3.5G D-AMPS GSM GPRS EDGE WCDMA HSDPA AMPS TDMA/FDMA
30kbps 384kbps 144kbps 384kbps 2Mbps 10Mbps 2007년 Analog (FDMA) 9.6kbps 8Kbps IS-95 CDMA IS-95A IS-95B CDMA1x- EVDO 14.4kbps 64kbps 2.4Mbps 2003년 1992년 결정 1996년 개시 WiBro 18Mbps Wi-Fi 54Mbps

20 위성 통신: 기본 용어 궤도(Orbit) 상향링크/하향링크(Uplink/downlink) Footprint
위성은 양방향 안테나(line-of-sight)로 마이크로 파를 처리한다. 위성에서 나오는 신호는 특정 지역을 목표(footprint)로 한다. VSAT(Very Small Aperture Terminal)

21 위성 궤도

22 위성 종류

23 위성 궤도의 고도

24 위성통신 주파수 대역 Band Downlink, GHz Uplink, GHz Bandwidth, MHz L 1.5 1.6 15
S 1.9 2.2 70 C 4 6 500 Ku 11 14 Ka 20 30 3500

25 GEO(Geosynchronous Earth Orbit)
위성이 지구와 같은 속도로 움직여서 위성이 어떤 지점에 고정되어 있도록 한다. 궤도 속도는 행성으로부터 거리에 근거하므로 단 한 궤도 만이 정지 궤도가 된다. 하나의 GEO 위성으로는 전체 지구를 감당할 수 없다. 최소 3개의 위성이 필요하다. 120 each other View from the North Pole

26 MEO (Medium-Earth Orbit)
MEO의 예는 대략 지구 상공 18,000km에서 움직이는 Global Positioning System(GPS)이다.

27 GPS GPS는 미 국방부에서 설치한 것으로 지금은 공공 위성이다. GPS는 6개 궤도에 24개 위성으로 구성되어 있다.
이것은 차량과 선박에 시간과 위치를 제공하는 육상 해상 항해 시스템으로 이용되고 통신용으로 사용되지는 않는다.

28 삼변 측량법(Triangulation)
평면상에서 세 점에서 우리가 있는 곳의 거리를 알면 우리의 위치를 정확히 알 수 있다. 이것을 삼변 측량법이라고 한다. 공간상에서는 네 점으로부터의 거리를 안다면 우리가 있는 위치를 알 수 있다. 어떤 순간에도 지구 상의 어떤 지점도 4개의 위성에 노출되어 있다.

29 LEO LEO 위성의 궤도는 500에서 2000km로 회전 주기는 90 에서 120분이다. 따라서 전파 지연 시간은 20ms 이내로 음성 통신에서 사용할 수 있다. LEO 시스템은 위성군이 네트워크를 구성하고 각 위성은 교환기의 역할을 한다. (User mobile link) (Gateway link)

30 LEO 종류 Little LEO Big LEO Broadband LEO Operate under 1GHz.
Used for low-data rate messaging Big LEO Operate between 1 and 3GHz. Globalstar and Iridium systems are examples. Broadband LEO Provide communication similar to fiber-optic networks. First broadband LEO system was Teledesic.

31 우리나라 위성 무궁화 1호 무궁화 2호 무궁화 3호 아리랑 1호 우리별 1호 우리별 2호 우리별 3호 820 저궤도 1,300
720 태양동기궤도 고도 (km) 35,786 정지궤도 35,786 정지궤도 35,786 정지궤도 685 태양동기궤도 경사각 (degree) 98 66 98 98 경도 longitude 수명종료 동경113 동경116 발사일 1993 1992 1999 1995.8 1996.1 1999.4 용도 소형 실험 방송 통신 방송 통신 방송 통신 소형 실험 소형 실험 다목적