17 장 셀 방식 전화와 위성망 17.1 셀 방식 전화 17.2 위성망 17.3 요약

17.1 셀 방식 전화 셀 방식 전화 이동국(mobile station, MS) 안테나를 포함한 작은 기지국(base station, BS) 교환국인 이동교환센터(mobile switching center, MSC)

17.1 셀 방식 전화(계속) 주파수 재사용 원칙 셀 경계에서의 주파수 간섭으로 같은 주파수 사용 불가 주파수 재사용 패턴은 각 셀이 유일한 주파수 집합을 사용하는 N 셀 구성 N은 재사용 인자(reuse factor)

17.1 셀 방식 전화(계속) 전송 수신 전화번호입력 채널을 설정하고 기지국으로 전화번호 전송 기지국은 MSC로 중계 이동국은 자동적으로 새로운 채널로 주파수 조정하여 통신 시작 수신 전화중앙국이 MSC로 번호 전송 MSC는 페이징(paging)과정에서 각 셀에 질문신호(query signal)전송하여 이동국 위치 찾기 이동국이 발견되면 MSC는 벨소리 신호 전송 이동국이 응답할 때 호출에 대한 음성 채널 할당

17.1 셀 방식 전화(계속) 핸드오프 로밍(roaming) 통화 중 다른 셀로 이동시 신호 감쇄 MSC는 몇 초마다 신호 레벨 감시 새로운 셀을 찾아 이전 채널로부터 새운 채널로 변경 경성 핸드오프 이동국이 단 하나의 기지국과 통신 연성 핸드오프 동시에 두 기지국과 통신 로밍(roaming) 서비스 제공자마다 보통 제한된 유효 도달 범위를 가짐 이웃 서비스 제공자들 사이에 로밍 계약을 통한 확장된 유효 도달 범위 제공

AMPS는 FDMA를 사용하는 아날로그 셀 방식 전화 시스템이다. 17.1 셀 방식 전화(계속) 1세대 AMPS(advanced mobile phone system) 북미에서 선도하는 아날로그 셀 방식 시스템 한 링크를 채널로 분할하기 위해 FDMA 사용 AMPS는 FDMA를 사용하는 아날로그 셀 방식 전화 시스템이다.

17.1 셀 방식 전화(계속) 대역 ISM 800-MHz 대역에서 동작 각 대역은 832개의 채널로 분할(25MHz / 30KHz = 832) 두 제공자가 공유 시 416개 채널(21개 채널 제어용) AMPS 주파수 재사용 인자 7 실제 한 셀에서는 395 채널 중 1/7만이 사용 가능

17.1 셀 방식 전화(계속) 전송(Transmission) 음성채널은 FM으로 변조 제어채널들은 30-KHz 아날로그 신호 생성을 위해 FSK 사용 각 25-MHz 대역을 30-KHz 채널로 분할하기 위해 FDMA 사용

17.1 셀 방식 전화(계속) 2세대 디지털화된 음성

17.1 셀 방식 전화(계속) D-AMPS 아날로그 AMPS 디지털화 대역 AMPS와 동일한 대역과 채널 사용

17.1 셀 방식 전화(계속) 전송 프레임 크기 : 324bit X 6 = 1,944bit 프레임 속도 : 25 Frame/s 프레임 기간 : 40ms(1/25초) 슬롯 개수 : 6개의 슬롯 채널 비트율 : (1/40ms) X 324bit X 6개 = 48.6Kbps

D-AMPS, 즉 IS-136은 TDMA와 FDMA를 사용하는 디지털 셀 방식 전화 시스템이다. 17.1 셀 방식 전화(계속) D-AMPS, 즉 IS-136은 TDMA와 FDMA를 사용하는 디지털 셀 방식 전화 시스템이다.

17.1 셀 방식 전화(계속) GSM 대역 양 방향 통신을 위한 두 대역 사용

17.1 셀 방식 전화(계속) 전송 프레임 기간 : 1/120ms 프레임 수 : 26개 슬롯 개수 : 8개의 슬롯 채널 비트율 : (1/120ms) X 26 X 8 X 156.25 = 270.8Kbps

17.1 셀 방식 전화(계속)

GSM은 TDMA와 FDMA를 사용하는 디지털 셀 방식 전화 시스템이다. 17.1 셀 방식 전화(계속) GSM은 TDMA와 FDMA를 사용하는 디지털 셀 방식 전화 시스템이다.

17.1 셀 방식 전화(계속) IS-95 잠정 표준 95(Interim Standard 95, IS-95) CDMA와 DSSS를 기반 대역과 채널 양 방향 통신을 위한 두 대역 사용 ISM 800-MHz, ISM 1,900-MHz 각 대역은 보호대역으로 분리된 1.228MHz짜리 20개 채널로 분할 각 서비스 제공자에게 10개 채널 할당 동기화 동기화를 제공하기 위해 GPS(Global Positioning System)의 서비스 사용

17.1 셀 방식 전화(계속) 전방향 전송(Forward Transmission)

17.1 셀 방식 전화(계속) 역방향 전송

17.1 셀 방식 전화(계속) 주파수 재사용 인자 연성 핸드오프 이웃 셀에서의 간섭이 CDMA나 DSSS전송에 영향이 없기 때문에 1 연성 핸드오프 각 기지국은 파일럿 채널을 이용하여 신호를 브로트캐스트 이동국이 자체의 셀과 이웃 셀들에게 파일럿 신호를 감지할 수 있다. 즉 연성 핸드오프 가능

17.1 셀 방식 전화(계속) PCS 개인 통신 시스템(Personal Communications System, PCS) 여러 가지 통신 서비스를 제공하는 사용 시스템의 공통 명칭 2세대 어느 기술도 사용 1,900-MHz 대역 사용 단문 메시지 서비스(short message service)와 한정된 인터넷 연결 같은 통신 서비스 제공

17.1 셀 방식 전화(계속) 3세대 ITU가 1992년 2000년을 위한 인터넷 이동통신(Internet Mobile Communication for year 2000, IMT-2000) 청사진 현재 사용하는 공중전화망의 음성 품질 이동차량 144Kbps, 보행 384Kbps, 고정 위치 2Mbps 데이터율로 사용 패킷교환과 회선교환 데이터 서비스 지원 2GHz 대역 2MHz 대역폭 인터넷 인터페이스

3세대 셀 방식 전화의 주요 목표는 보편적인(universal) 개인 통신을 제공하는 것이다. 17.1 셀 방식 전화(계속) 3세대 셀 방식 전화의 주요 목표는 보편적인(universal) 개인 통신을 제공하는 것이다.

17.1 셀 방식 전화(계속) IMT-2000 무선 인터페이스

17.1 셀 방식 전화(계속) IMT-DS IMT-MC IMT-TC IMT-SC IMT-FT CDMA의 한 변형으로 W-CDMA(wideband CDMA) 5-MHz, 유럽에서 개발 IMT-MC CDMA 기술의 진화된 형태, CDMA 2000 광대역(15-MHz)과 협대혁(1.25-MHz) CDMA와 조합 북미에서 개발 IMT-TC W-CDMA와 TDMA의 조합 IMT-SC TDMA만 사용 IMT-FT FDMA와 TDMA의 조합

17.2 위성망 위성망(satellite network) 궤도(orbit) 지구상의 한 지점에서 다른 지점으로 통신을 제공하는 노드(node)의 조합 궤도(orbit) 적도궤도(equatorial orbit), 경사궤도(inclined orbit), 극궤도(polar orbit)

17.2 위성망(계속) 위성 주기 주기 = C x 거리1.5 지구를 한 바퀴 도는 데 필요한 시간 케플러의 법칙(Kepler’s law) C는 약 1/100에 해당하는 상수 주기는 초, 거리는 킬로미터 단위 주기 = C x 거리1.5

17.2 위성망(계속) 예제 1 예제 2 케플러 법칙에 따르면 달의 주기는 얼마인가? 케플러 법칙에 따르면 지구 위 약 35,786Km 궤도에 있는 위성의 주기는 얼마인가? 달은 약 384,000Km에 위치 지구의 반경 6,378Km 주기 = (1/100) X (384,000 + 6,378)1.5 -> 2,439,090s -> 1 month 주기 = (1/100) X (35,786 + 6,378)1.5 -> 86,579s -> 24h 지구의 자전주기와 같으며 지구에 대해 고정적(stationary)라고 하며 이 궤도를 정지궤도(geosynchronous orbit)라고 한다.

17.2 위성망(계속) 세 종류의 위성

17.2 위성망(계속) 위성 통신을 위한 주파수대역 상향링크(uplink) - 지구에서 위성으로 전송 하향링크(downlink) – 위성에서 지구로 전송 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

17.2 위성망(계속) GEO 위성 지구 표면으로부터 대략 22,000마일 상공에 위치 지구 곡률로 인해 정지지구궤도상에서 서로 같은 거리 만큼 떨어진 3개의 위성 필요

17.2 위성망(계속) MEO 위성 지구 상공 18,000Km 고도에 위치 전지구 위치 파악 시스템(Global Positioning System, GPS) 24개의 위성으로 구성 삼각측량(triangulation) 원칙에 근거

17.2 위성망(계속) LEO 위성 저지구궤도(low-Earth orbit, LEO) 극궤도(polar orbits) 지구 상공 500에서 2,000Km 회전주기 90에서 120분 셀 방식 전화 시스템과 유사한 셀 방식의 접근

17.2 위성망(계속) 이리듐 시스템(Iridium system) 1990년 모토롤라에 의해 시작 1998년 66개의 위성으로 서비스 시작

이리듐 시스템은 여섯 LEO 궤도에서 66개의 위성을 가졌으며 각 위성은 750Km 고도에 위치한다. 17.2 위성망(계속) 이리듐 시스템은 여섯 LEO 궤도에서 66개의 위성을 가졌으며 각 위성은 750Km 고도에 위치한다.

17.2 위성망(계속) 이리듐은 손에 들 수 있는 단말기를 사용해서 직접 전세계적으로 음성과 데이터 통신을 제공하도록 설계되었으며, 셀 방식 전화와 유사한 서비스를 제공하지만 전지구적인 규모로 서비스를 제공한다.

17.2 위성망(계속) 글로벌스타(Glovalstar) 6개의 극궤도에 48개의 위성 사용 1,400Km 고도에 위치 위성과 지구국(earth station)을 둘다 사용

17.2 위성망(계속) 텔레데식(Teledesic) 광섬유와 같은 통신을 제공 전세계의 모든 사용자에게 광대역 인터넷 접속 제공 하늘의 인터넷(internet in the sky) 1990년 크레이크 매코우와 빌 게이츠에 의해 시작

17.2 위성망(계속) 위성군 12 극궤도에 288개의 위성을 제공 궤도는 1,350Km 고도에 위치

텔레데식은 12 LEO 궤도에 288개의 위성을 가지며 궤도는 1,350 고도에 있다. 17.2 위성망(계속) 텔레데식은 12 LEO 궤도에 288개의 위성을 가지며 궤도는 1,350 고도에 있다.

17.2 위성망(계속) 통신 대역 데이터율 위성간 통신은 인접한 여덟개의 위성이 서로 통신 위성과 지구관문국 통신 가능 사용자는 단말기를 통해 네트워크와 직접 통신 대역 전송은 Ka 대역 데이터율 상향링크 최대 155Mbps 하향링크 최대 1.2Gbps

17.3 요약