2011. 05 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과 위성통신 기술 Chapter 10 2011. 05 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과

1-1 위성통신의 개념 위성통신의 원리 1. 위성통신이란? 위성통신(satellite communication)은 하늘에 떠 있는 마이크로 웨이브 중계기

1-1 위성통신의 개념 위성통신 시스템의 특징 1. 위성통신이란? 위성통신의 장점 고주파수 대역의 사용 지역에 관계없는 이동/무선 통신: 위성의 가시영역 이내에만 있으면 지구국을 이용하여 통 신이 가능 광역성 (Wide area coverage); 국가, 대륙 또는 전 세계 넓은 주파수 대역의 사용으로 인한 고처리율 지상망 구조에 지배되지 않음 조속한 지상망의 구축 추가 site에 대한 저비용 균일 서비스 특성 : 서비스 단절의 극복(동보성) 내재해성 고주파수 대역의 사용 범위 : 1GHz ~ 30GHz 가시 통신 광대역 고지향성 안테나 현대 위성통신 시스템의 특성 디지털 통신 및 데이터 압축 기술의 사용 비정지궤도 위성의 사용 개선된 탑재 기술 사용

1-1 위성통신의 개념 통신 위성 1. 위성통신이란? 임무에 따라 통신, 항법, 과학탐사, 기상, 지구관측, 군사위성 운행하는 궤도에 따라 저궤도, 중궤도, 정지궤도, 고궤도(장타원궤도) 위성

1-1 위성통신의 개념 통신위성 1. 위성통신이란? 보통 적도 상공 36,000㎞의 정지궤도에 떠 있으며, 지구의 자전주기와 같은 주기로 돌기 때문에 지구에서는 한 지점에 정지해 있는 것처럼 보인다.

1-2 위성통신의 발전 아서 찰스 클라크 경(Sir Arthur Charles Clarke, 1917.10~2008.3) 1. 위성통신이란? 1-2 위성통신의 발전 아서 찰스 클라크 경(Sir Arthur Charles Clarke, 1917.10~2008.3) 120˚ 간격으로 정지위성을 3개만 쏘아 올리면 전 세계를 커버할 수 있다

1-2 위성통신의 발전 세계 최초의 위성통신 실험 최초의 정지위성 1. 위성통신이란? 1960년 미국이 쏘아 올린 에코 1호(Echo-1) 최초의 정지위성 1963년 7월 NASA가 쏜 신컴 2호(SYNCOM-2)

1-2 위성통신의 발전 우리나라 최초의 방송통신 복합 위성 1. 위성통신이란? 무궁화 1호 1995년 8월 5일 미국 플로리다주 케이프캐나배럴에서 발사

1. 위성통신이란? 1-2 위성통신의 발전 위성방송 적도 상공 약 36,000Km의 궤도에 쏘아 올린 방송위성(BS: Broadcasting Satellite)을 이용해 텔레비전 방송이나 PCM(Pulse Code Modulation)방송 등의 각종 방송을 하는 것

1-2 위성통신의 발전 위성방송의 장점 1. 위성통신이란? 위성으로부터 직접 전파를 송신하기 때문에 화질의 첨화가 적고 화상이 깨끗 적도상공에 한반도를 향해 전파를 송신하기 때문에 전국 일제 방송이 가능하며 난시청지역에도 깨끗한 영상을 제공 PCM(펄스부호 변조)장치를 사용하기 때문에 고음질의 방송이 가능 위성을 중계매체로 하여 방송을 하기 때문에 지구상에서 발생하는 자연 또는 전쟁 등의 재해를 입지 않고 긴급 시에도 전국에 일제히 방송 가능

2-1 DirecPC DirecPC 2. 디지털 위성통신 기술 미국 휴즈사(HNS, Huges Network System)가 개발한 위성통신서비스 가입자들은 기존 PC에 위성정보를 수신할 수 있는 초소형 안테나와 수신용 카드를 설치하면 위성을 통해 인터넷을 접속

2-2 Intercast Intercast 2. 디지털 위성통신 기술 인터넷(internet)과 방송(broadcast)의 합성어로 인텔사가 1996년에 개발 Intercast는 PC, TV 수신 카드, 모뎀, Intercast SW를 활용해 지상파나 위성을 통해 제공되는 아날로그 TV 방송 및 데이터를 수신하도록 한 서비스로, 컴퓨터를 활용하여 텔레비전을 시청하면서 방송사에서 보내는 데이터도 함께 검색할 수 있는 기술

2-3 Inmarsat과 Iridium Inmarsat 이리듐 계획(iridium plan) 2. 디지털 위성통신 기술 트래픽이 많은 대서양지역을 동서로 나누고 태평양과 인도양 지역과 합쳐 4개 지역에 11기의 정지위성을 배치하여 글로벌 시스템을 구축 이리듐 계획(iridium plan) 저궤도의 주회위성 77기를 사용하여 전 세계적인 이동통신 서비스를 전개

2-4 VSAT와 SNG VSAT(Very Small Aperture Terminal) 2. 디지털 위성통신 기술 최소형 위성 통신 기구국 소형 안테나(직경 0.6~2.4m 정도)를 사용하는 지구국 통신의 관리 및 제어기능을 갖춘 허브국을 중심으로 하는 성형구성의 데이터통신 네트워크 허브국에서 VSAT로의 회선 : 아웃바운드 회선 VSAT에서 허브국으로의 회선 : 인바운드 회선

2-4 VSAT와 SNG SNG (Satellite News Gathering) 2. 디지털 위성통신 기술 이동국을 차량 등으로 취재현장에 운반하여 영상뉴스를 위성을 통해 직접 TV 방송국에 전송하는 것

3. 위성 시스템 개발 동향 1945년 클라크 경에 의해 처음 위성통신 개념이 제안된 후 50여 년이 지난 지금, 위성은 21세기를 맞이하여 커다란 전환기를 맞이하고 있다. 1990년대에 접어들면서 위성통신기술의 진전과 더불어 위성을 이용한 새로운 응용분야가 등장함에 따라 위성은 지상망 보완이라는 개념을 벗어나 지상망을 대체하는 수단으로 인식되기 시작하였다. VSAT와 같은 소형 지구국도 개발되어 지구국의 이동성이 높아짐으로써 새로운 서비스의 창출이 쉽게 이루어질 수 있다. 이동통신의 경우 이미 정지위성 외에 저궤도위성(LEO, Low Earth Orbit), 중궤도 위성(MEO, Medium Earth Orbit)을 이용한 GMPCS(Global Mobile Personal Communications System)라는 개념의 글로벌 이동통신 시스템이 개발되고 있다. 인터넷의 폭발적인 보급과 더불어 위성을 인터넷의 백본망으로 이용하기 위한 여러 가지 방법들이 모색되어 실용화 단계에 이르고 있다.

디지털 기술의 도입 이용 주파수 대의 고주파수화 4. 위성기술 발전 동향 각 신호를 하나로 통합하여 전송 및 처리함으로써 멀티미디어의 실현이 가능 높은 압축비를 실현할 수 있어 하나의 대역에 보다 많은 신호를 전송 구현이 용이하고 다중률이 높은 TDMA (Time Division Multiple Access)와 CDMA (Code Division Multiple Access) 방식을 이용 이용 주파수 대의 고주파수화 수십 Mbps의 전송대역을 요구하는 영상 신호 등을 실시간으로 처리하기 위해선 그만큼 높은 주파수 대역이 요구 인공위성관련 기술의 진보도 위성통신 발전에 필수적인 요인으로 작용

4. 위성기술 발전 동향 위성통신의 미래

4-1 위성신호의 디지털화 위성 신호의 디지털화 4. 위성기술 발전 동향 지상의 유무선 통신의 디지털화와 유사한 특징을 지니게 됨 다채널화 동일 대역폭에서 아날로그 신호에 비해 수 배의 채널을 얻을 수 있음 정보의 군더더기(redundency)를 없앰으로써 영상·음성 등의 정보를 효율적으로 압축하는 것이 가능 고품질화 잡음에 의해 손실되거나 잘못된 신호의 복구가 가능하게 됨 고기능화 다양한 정보형태에 의한 멀티미디어형 방송이 이루어져 컴퓨터와의 융합 서비스, 통신·방송 융합 서비스 등 다양한 고기능 서비스가 가능 각종 정보를 동시에 전송하는 것이 가능하므로 기존 아날로그에서 실현하지 못하는 다채로운 서비스가 가능

4-2 고주파수화 현재 위성통신에서 이용하고 있는 주파수 대역 C와 Ku 밴드는 거의 포화상태 Ka 밴드 혹은 MM 밴드 4. 위성기술 발전 동향 4-2 고주파수화 현재 위성통신에서 이용하고 있는 주파수 대역 4GHz와 6GHz대의 C 밴드와 11∼ 12GHz, 14GHz대의 Ku 밴드 C와 Ku 밴드는 거의 포화상태 초고속 및 멀티미디어 정보를 전송할 정도의 넓은 대역폭을 할당할 수 없는 상태 Ka 밴드 혹은 MM 밴드 대용량의 정보를 전송하기 위해선 주파수 대역이 높은 Ka 밴드 혹은 MM 밴드 등 고주파수대를 이용 고주파수대를 이용함으로써 위성의 전송용량을 높일 수 있음

차세대 위성통신 시스템은 이러한 위성의 단점을 개선하기 위한 방향으로 구현 5. 차세대 위성시스템 개발동향 위성통신의 단점 신호 지연(time delay) 지구국의 크기 보안성 다른 통신시스템과의 전파 간섭 등 차세대 위성통신 시스템은 이러한 위성의 단점을 개선하기 위한 방향으로 구현

5-1 광위성통신 시스템 광위성통신 시스템 광위성통신 시스템의 특징 5. 차세대 위성시스템 개발동향 소형경량의 장비에 따른 내간섭성의 대용량 통신이 가능 기존 위성통신 기술과는 다른 연구개발이 이루어져야 한다는 어려움 광위성통신 시스템의 특징 광위성통신은 초원거리 통신이므로 지상 시스템에 비해 고출력, 고감도 수신 기능이 요구 고속으로 움직이는 이동체 간 통신이므로 고정밀의 포착, 추적, 지향기술이 요구 이동체 간에 도플러 천이가 커 주파수 추적이 필요 광송수신 빔이 미세하여 송수신 간의 광움직임차(point ahead angle)를 보정할 필요 배경광의 영향이 발생한다.

5-2 이동위성통신 시스템 저궤도 이동위성통신 시스템 5. 차세대 위성시스템 개발동향 기존의 정지궤도를 이용한 차량 탑재형이나 선박 탑재형에서 벗어나 비정지위성을 이용하여 개인 휴대용으로까지 발전

5-3 초고속 대용량 위성 시스템 Ka 밴드 위성시스템의 특징 5. 차세대 위성시스템 개발동향 음성, 영상, 데이터 등의 통신 서비스를 저속(16 혹은 32kbps)에서 고속(1.544Mbps 이상)까지 지원 빔당 주파수 대역은 120MHz 정도로 빔 폭 약 1도의 멀티 빔으로 서비스 영역을 커버 이용자 단말로는 안테나 직경 66cm에서 2m 정도의 소형지구국을 이용 글로벌 시스템은 60GHz대의 위성 간 통신 회선으로 네트워크를 구축

5-4 위성방송 시스템 방송은 현재 크게 3가지 방향으로 진화 미국의 DirecTV를 시작으로 위성방송에서 실용화 5. 차세대 위성시스템 개발동향 5-4 위성방송 시스템 방송은 현재 크게 3가지 방향으로 진화 디지털 방송 데이터 방송 HDTV로 대표되는 차세대 TV 미국의 DirecTV를 시작으로 위성방송에서 실용화 유럽에서도 DVB(Digital Video Broadcasting), DAB(Digital Audio Broadcasting) 등 실용화가 급속히 진전

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