이리듐 위성휴대전화 시스템 기술자료

이리듐 위성 휴대전화

이동체 통신의 변함없는 궁극의 목적은 때와 장소를 가리지 않고 어떤 장소에서에서도 세계의 누구와도 통화하는 것이다. 이러한 수준에 도달하기 위해, 이동체 통신은 계속 눈부신 발전을 거듭하고 있다.
현재, 전세계적으로 토의가 적극적으로 진행되고 있는 W-CDMA도 그 하나인데, 현재로서는 이상형에 가장 가까운 것이 통신위성을 이용한 통신방식이다. 그 중에서도 이미 실용화되어 상용화 단계에 들어간 것이 1990년 6월에 Motorola사에 의해 제창된 iridium 방식이다.

자료제공: 국제테크노정보연구소 기술정보팀 (1999.2.10)

현재의 위성통신

인공위성을 이용하여 세계를 통신망으로 연결하는 구상은 1960년에 발사된 미국의 실험위성 "echo 1호"부터 시작되었다. 그리고 60년대에 들어와서 실용화에 박차를 가하여 활발히 진행되었는데, 케네디 대통령 암살 뉴스, 동경 올림픽이 통신위성으로 전 세계에 중계된 것이 대표적인 사례이다. 그리고 현재는 통신위성 INTELSAT이 인도양과 태평양상에 정지하고 있으며, 오로지 국제전화나 해외 중계에 사용되고 있다. 그리고 INMARSAT이 선박 연락용으로 사용되고 있다. 또한 국내의 통신위성 "무궁화", 일본의 "벗꽃" "JSCAT", "Super Bird" 등이 다양한 용도에 이용되고 있다.

이러한 정지위성을 이용한 통신은 실용화되고는 있지만, 몇 가지 결점이 있다. 36,000km 상공에 정지하고 있기 때문에 전파가 0.24초나 걸려, 국제전화에서 흔히 겪듯이 통화지연이 생기게 된다. 그래서 더 낮은 고도에 통신위성을 발사, 그것으로 육상 이동체 통신을 커버하려고 하는 프로젝트가 몇 가지 추진되고 있다. 그 중의 하나가 바로 모토롤러사를 중심으로 전개되고 있는 "이리듐(iridium)"이다.

이리듐이란?

이리듐은 미국의 모토롤러사가 중심이 되어 진행되고 있는 프로젝트이다. 780km라는 저궤도에 66개의 위성을 발사, 이것으로 전세계를 커버하려고 하는 통신위성 셀룰러 서비스이다.
이리듐이란 원소번호 77의 iridium으로부터 명명된 것이다. 당초의 계획은 77개의 위성으로 지구 전체를 커버할 예정이었는데, 66개로 계획이 수정되었지만, 명칭은 그대로 명명되었다. 이리듐 프로젝트는 미국 이리듐사(Iridium LLC)를 중심으로 진행되고 있으며, 세계 15개국 19개 기업이 이 추진에 참여하고 있다. 한국에서는 SK 텔레콤이 늦게 참여하였으나, 이리듐 코리아(주)를 설립하여 지상 통신망과 이리듐 위성통신망을 연결하는 이리듐 위성 관문국을 세계에서 3번째로 건설하여 서비스 준비에 박차를 가하고 있다. 국내 최초로 설치된 위성교환국은 서울 대방동 SK Telecom 보라매 통신센타 310평에 관문국 교환센터(GSC), 지구국 제어시스템(ETC), 관문국 관리시스템(GMS), 메시지 발신센터(MOC) 등의 장비를 갖추고 지상통신시스템을 접속시키는 기능을 구축하고 있으며, 원격 제어시스템이 도입되어 무인으로 운용될 이리듐 위성지구국은 충북 진천군 백곡면과 충북 충주시 앙성면에 건설되고 있다.
일본에서는 DDI를 중심으로 일본이리듐(주)이 설립되어, 나가노의 관문국 건설, 안테나 설치 등을 완료했다. 이리듐에서는 전세계 어디에서나 사용할 수 있는 휴대전화 네트워크를 구축하는 대담한 발상에 최신의 이동체 통신기술과 최첨단의 위성통신 기술을 도입하여 음성 이외에, 페이저, 팩시밀리, 데이터 통신 등의 멀티미디어로서의 이용도 가능한 궁극의 퍼스널 통신을 실현한다.

이리듐 휴대전화는 국제파의 필수품이 될 것인가?

66개 위성의 연휴로 지구 어디에서나 휴대전화로 통화가 가능하게 되므로 현재와 같은 미국의 PCS, 유럽이나 아시아의 GSM이라는 식으로, 해외 출장시에 그 나라와 지역에 맞는 휴대전화를 준비할 필요가 없다. 종래의 전화망에 접속할 할 수 있기 때문에 해외출장시에 휴대전화는 1대만 휴대해도 충분하다.
그리고, 36,000km 상공의 정지위성에서는 문제가 되는 통화지연의 문제도 780km 정도의 거리이면 문제가 되지 않는다. 평상시의 통화 감각으로 국제전화를 할 수 있게 된다. 또 휴대전화는 기지국이 범위내에 있지 않으면 당연히 연결되지 않는다. 그러나 이리듐에서는 유저가 기지국을 통하지 않고 이리듐 위성과 직접 전파를 송수신하게 되므로, 사막, 정글, 해상, 어떤 곳이라도 관계없다.
지금까지 정지위성을 이용한 전화는 있었지만, 기본적으로 위성방송과 마찬가지로 항상 위성을 향해 안테나의 방향을 맞출 필요가 있었으며, 상당히 대규모의 기재가 필요했다. 이렇게 생각하면 이리듐은 낯설은 외지에서 활동하는 국제파 비즈니스맨에게는 확실히 구미가 당기는 통신기기라고 할 수 있을 것이다.

이리듐 통신의 구성

780km 상공의 위성 하나가 커버하는 에리어는 반경 4000km 정도이다. 당연히 커버 에리어를 벗어나면 통신은 불가능하게 된다. 그 때문에 66개의 위성을 컨트롤하여, 하나의 위성이 커버 에리어에서 벗어나기 전에 다음에 오는 위성에 baton touch한다.

일반적으로 이동통신에서는 이동체가 이동함에 따라 하나의 기지국 에리어로부터 다음 에리어의 기지국을 배턴 터치하지만, 이리듐의 경우는 그와 전혀 반대로 기지국이 이동하면서 약 10분마다 차례로 통화 역할을 배턴 터치해 가는 것이다.

이리듐의 장점만 언급한 것 같은데, 사실 좋은 점만 있는 것은 결코 아니며, 아직 실제의 서비스 운용이 실시되지 않았기 때문에 그 효과가 어느 정도인지 확실히 말할 수 없는 면도 있다. 우선, 이리듐에 사용되는 주파수는 1621.35MHz∼1626.5MHz라는 16GHz 부근의 마이크로파가 사용된다. 그리고 주파수 대역은 5.1MHz 정도이다. 휴대전화로 위성과 전파를 직접 송수신하는 것이므로, 우선 빌딩이나 지하철에서는 통화할 수 없다.

이 부근의 마이크로파는 직진성이 강하기 때문에 직접 위성이 보이지 않으면 다음은 건축물 등의 반사파에 의지해야 한다. 특히 하늘이 좁은 빌딩 숲과 같은 곳에서는 어느 정도의 통화를 유지할 수 있을지, 의문이 남게 된다.

현재의 코스에서는 한국이나 일본은 단지 하나의 위성으로 커버하게 될 것이다. 하나의 위성이 취급할 수 있는 것은 천수백 채널이므로 보급했을 때에 도회지와 같이 이용자가 밀집되어 있는 환경에서는 현재의 휴대전화와 같은 busy 상태가 되는 경우도 생각할 수 있다.

듀얼 단말이 주류가 될 것인가?

전세계 일제히 서비스가 개시된 1998년 9월 23일 이후, 실용 단계에 들어간 시제 단말기가 전시회 등에서 선보이고 있다. 화제의 단말기는 현재, 이 사업을 추진하고 있는 모토롤러사와 일본의 쿄세라 등에서 발표되고 있다. 위성과의 직접 통신하기 때문인지 투박하고 굵은 안테나가 아주 인상적이다.
이리듐만의 전용 단말도 물론 있지만, 그 보다는 통상적인 이동체 통신기기와 구분하여 사용하는 것이 효율적이고 경제적이라고 하는 시점에서, 이리듐+다른 시스템을 조합한 듀얼 기기가 주류가 될 것이다.

모토롤러사 제품의 단말기는 카드에 의해 각국 각지 영역의 셀룰러 시스템에 대응하려고 하는 모델이다. 미국에서는 CDMA 카드, 유럽 아시아에서는 GSM 카드, 일본에서는 PDC 카드라고 하는 형태로 소켓에 통신 카드를 착탈함으로써 복수 지역에서의 통화에 대응하고 있다. 유저는 국내 통화를 할 때는 그 쪽을, 국제전화를 할 때는 이리듐을 이용한다.
한편, 쿄세라의 모델은 각국용의 셀룰러에 iridium dock을 합체시킨 모델을 발표하고 있다. 평소에는 통상적인 셀룰러 전화로 사용하고, 국제전화를 할 때에 dock과 합체시키는 것이다.

그런데, 서비스 운용이 임박해지고 있지만, 아직도 서비스 내용, 특히 요금 체계가 현 시점에서는 분명하지 않다. 들리는 말에 의하면 거리에 관계없이 분당 요금을 예정하고 있다고 한다. 또한 판매 방식도 일반 유저를 대상으로 할 것인지, 회사(법인)를 대상으로 할 것인지, 아직 분명하지 않은 것 같다. 그러나 1대의 전화로 세계 어느 곳에서나 누구와도 전화할 수 있다고 하는 것은 서비스로서는 아주 매력적이다. 위성을 자유로이 이용할 수 있는 꿈의 서비스를 기대해 본다.

이리듐 휴대전화의 특징

단말에서 위성으로 직접 액세스

이리듐 서비스에서는 단말에서 위성으로 직접 액세스하기 때문에 전세계에서 통화가 불가능한 곳이 없어진다.

이리듐은 저궤도 주회위성 시스템

66기의 위성을 약 780km의 저궤도상에 주회시킴으로써 지구 전역을 완전히 커버한다. 각 위성은 직경 약 4400km의 에리어를 커버한다. 그리고 위성과 단말의 거리가 짧기 때문에 전송지연이 적어, 자연스러운 통화를 즐길 수 있다.

이리듐은 위성간 통신이 가능

이리듐 시스템에서는 위성간 통신을 하기 때문에, 지상에 관문국 중계용의 전송로 등을 필요로 하지 않는다.

재해에 강하다

위성간 통신이 가능하고 지상망으로부터 독립된 경로를 가지기 때문에 지진 등의 재해에 강하며, 비상시에도 통신을 확보할 수 있는 신뢰성의 높은 통신 수단이 제공된다.

지상의 관문국이 없는 곳에서도 서비스 제공 가능

지구상의 어디에서나 등록처의 관문국까지 위성간 통신에 의해 가입자의 인증을 위한 액세스를 할 수 있기 때문에 지상의 관문국이 없는 곳에서도 서비스의 제공이 가능하다.

전세계를 원넘버로 서비스하는 퍼스널 통신

전세계 어디서나 동일 번호로 호출이 가능하다.

휴대전화에 의한 이동체 통신 서비스

휴대전화 정도의 크기로 이동하면서 통화가 가능하다.

평균 16dB의 링크 마진

경합 시스템 중에서 최고의 통신 품질을 자랑한다.
이리듐 통신 시스템의 구성

66기의 위성이 지구 전체를 완전하게 커버

6면의 저궤도상에 11기씩 위성이 주회하고, 1기당 직경 약 4,400Km의 에리어를 담당함에 따라, 시스템 전체적으로 지구의 표면을 풀커버한다. 모든 위성의 감시와 제어는 미국, 캐나다 등에 있는 제어국이 행한다.

휴대단말로부터 직접 위성과 교신

이리듐 단말은 지상 약 780Km의 궤도상에 주회하는 위성과 직접 교신한다.: ·이리듐 단말 상호간의 통화; 이리듐 단말로부터 발신된 음성은 우선 가장 가까운 위성에 직접 보내지며, 위성간의 통신 릴레이에 의해 상대의 최적 위성을 경유하여 직접 상대방의 이리듐 단말에 보내진다. 물론 자동차 등, 이동중에도 통신은 가능하다.; ·일반 가입전화나 셀룰러 전화와의 통신; 이리듐 단말과 일반 가입전화나 셀룰러 전화와의 통신은 관문국을 통하여 이루어진다. 관문국은 위성 네트워크와 기존의 지상 통신망을 접속하는 역할을 하고 있으며, 서비스를 개시하는 시점에서 세계 11국이 설치될 예정이다.

이리듐 시스템

위성수	66(6궤도×11기)+6(예비)
궤도고도	780km
궤도주기	약 100분
궤도경사각도	86.4도
서비스링크 통신방식	CDMA/TDMA/TDD
변조방식	유저링크:DEQPSK
변조방식	피더링 위성간 링크: QPSK
링크마진	16dB
제공 서비스	음성, 데이터, 팩스, 페이징

이용 예정 주파수대

항목	이용 밴드	주파수대	사용회선
유저링크	L 밴드	1621.35~1626.5MHz	위성 ↔ 단말(양방향)
피더링	Ka 밴드	29.1GHz~29.3GHz	관문국 → 위성(업링크)
피더링	Ka 밴드	19.4GHz~19.6GHz	위성 → 관문국(다운링크)
위성간 링크		28.18GHz~23.38GHz	위성 ↔ 위성(양방향)

이리듐 통신위성

이리듐에서는 지구를 주회하는 66기의 위성이 통신 네트워크를 구축한다.
이리듐 위성의 제조는 모토롤러사를 중심으로, 로키드매칭사, 레이세온사 등 150사 이상이 참여하고 있다.

위성의 사양

위성치수	높이 약 4.5m×8.25m(전개시)
구체	삼각주 구조
중량	700Kg(발사시)
수명	5~8년
1위성당 빔수	48 스폿빔/위성
1위성당 커버 가능한 에리어	1위성으로 직경은 약 4,400Km(지표면)을 커버(스폿빔 직경 약 500~600Km, 지표면)

위성 구성도

이리듐 제어국

이리듐 네트워크 감시 제어는 여러 곳에 설치된 제어국에서 실시하게 된다.

■ MCF(Master Control Facility): 주제어국

미국 버지니아에 설치되어 위성 네트워크 전체를 감시한다.
TTAC를 통하여 위성에 지령을 보내어, 위성을 제어한다.

■ BCF(Backup Control Facility): 백업 제어국

이탈리아의 로마에 설치되어 있으며, 주제어국과 마찬가지로 위성 네크워크 전체를 제어하는 기능을 가지고 있다.

■ SCC(Satellite Control Center)

미국 아리조나에 설치되어 있으며, 발사 초기단계의 제어를 한다. 그 후에는 BCF와 함께 MCF의 백업으로 기능한다.

■ TTAC(Tracking, Telemetry And Command): 추적 관제 제어국

캐나다의 이에로나이프 및 이카루이, 하와이의 오아프, 아이슬랜드의 미노르트의 4개소에 설치되어 있으며, 위성의 상태를 항상 파악하고, 주제어국으로부터의 지령을 위성에 보낸다.

GateWay: 관문국

이리듐 네트워크와 일반 고정 전화망이나 다른 셀룰러망 등, 지상 네트워크의 접속 역할을 하는 것이 세계 11개소(서비스 개시 시점)에 설치되는 관문국(關門局)이다.
관문국에는 또 이리듐 서비스를 이용하는 고객의 정보나 현재 단말이 어디에 있는지 그 위치정보 등이 등록되며, 통화를 유연하게 하기 위한 대단히 중요한 설비이다.

이리듐 단말기

이리듐 단말장치는 싱글 모드(이리듐 서비스만 이용 가능) 타입과 듀얼 모드(이리듐 서비스 및 휴대전화 서비스의 양쪽 이용 가능) 타입이 있다.

이리듐 싱글 모드 전화기(쿄세라 제품)

http://www.iridium.com/english/prodserv/products/kysat_content.html
소형 초경량, 간편한 조작, 바이브레이터 착신, 시각 표시.

이리듐 듀얼 모드 전화기(쿄세라 제품)

http://www.iridium.com/english/prodserv/products/kyomulti_content.html
소형 초경량, 간편한 조작, 바이브레이터 착신, 시각 표시.

이리듐 듀얼 모드 전화기(모토롤러 제품)

http://www.iridium.com/english/prodserv/products/motdual_content.html
데이터 통신, FAX 대응, 연속 대기시간 약 24시간, 연속 통화시간 약 2시간, 무게 453g.

이리듐 페이저(모토롤러 제품)

http://www.iridium.com/english/prodserv/products/kyomotopage_content.html
4행 80문자(알파벳, 숫자)표시, 백라이트, 시각 표시, 바이브레이터 착신, 전화번호부 기능, 배터리 수명 약 30일.

이리듐 단말기의 외관(좌측부터 쿄세라의 싱글모드형, 듀얼모드형, 모토롤러의 듀얼모드형, 페이저)
이리듐 관련 자료

이리듐 계획의 역사

1990년 6월: Motorola사에 의한 계획의 제창.

1991년 6월: 미국 이리듐사 설립.

1997년 5월: 초회 위성 발사.

1998년 9월23일: 서비스 개시 예정.

이리듐 위성 발사를 담당하고 있는 회사

보잉 스페이스 시스템즈사

플니초프사

中國長城工業公司

아시아의 이리듐사

Iridium China Limited

Iridium India Telecom, Ltd.

Iridium Korea Corporation

Iridium Middle East Corporation

Iridium South East Asia

Nippon Iridium Corporation

Pacific Iridium Telecom Corporation

미국 이리듐사(Iridium LLC)의 개요

미국 이리듐사는 15개국 19사의 출자를 받아, 이리듐 프로젝트를 추진하고 있다.

·명칭: Iridium LLC

·본사 소재지: 미국 Washington D.C.

·자본금: 약 20억달러

·Chairman: Robert W. Kinzie

·Vice-Chairman&CEO: Edward F.Stiano

·출자회사: 모토롤러(미국)

일본 이리듐(일본)

페바콤(독일)

사우스 퍼시픽 이리듐(인도네시아)

플니초프(러시아)

이리듐 중동(사우디아리비아)

이리듐 이탈리아(이탈리아)

이리듐 중국(중국)

SK 텔레콤(한국)

이리듐 캐나다(캐나다)

PEWC(대만)

스프린트 이리듐(미국)

타이 새틀라이트 텔레커뮤니케이션즈(태국)

이리듐 인디아 텔레콤(인도)

이리듐 안데스 가리브(베네주엘라)

이리듐 아프리카(사우디아라비아)

이리듐 브라질(브라질)

로키드 마틴(미국)

레이세온(미국)

일반 투자회사(이리듐 월드 커뮤니케이션즈 경유)
Motorola, Inc.

NIPPON iridium CORPORATION

VebacomHoldings, Inc.

South Pacific Iridium Holdings Limited

Khrunichev State Researchand Production Center

Iridium Middle East Corporation

Iridium Italia S.p.A.

Iridium China(HongKong) Ltd.

SK Telecom

Iridium Canada, Inc.

Pacific Electric Wire&Cable Co., Ltd.

Sprint Iridium, Inc.

Thai Satellite Telecommunications Co., Ltd.

Iridium India Telecom Limited

Iridium Andes-Caribe

Iridium Africa Corporation

Iridium Brasil Ltda.

Lockheed Martin Corporation

Raytheon Company

Public Investorsvia Iridium World Communications Ltd)

※ 자세한 사항은 Iridium LCC의 홈페이지로 http://www.iridium.com

[전자통신기술정보] Top [ Technical Report ] 자료제공: 국제테크노정보연구소