만우절 RFC는 언제 읽어도 질리지 않는다. 기술과 농담을 저렇게 접목시키는 센스가 참 놀랍다. :)

몇 가지 overview를 쓰자면...
RFC 748: 몇몇 호스트(옛날의 PC 통신이 대표적임)는 텔넷으로 접속했을 때 오류가 나서 랜덤한 쓰레기 메시지를 보내는데, 이를 방지하기 위해서 랜덤하게 메시지를 지워 버리는-_- 옵션.
RFC 1437: 무려 물질의 생성을 구현하기 위한 mimetype(!) 예를 들어서 matter-transport/sentient-life-form는 인간과 같은 생명체를 재생하는 mimetype인데, 예시가 아주 웃기다 -_-;
RFC 1924: 128비트짜리 IPv6 주소를 최대 21글자만으로 표현하는 방법. 이 방법에 따르면 지금 내가 쓰고 있는 이 IP 주소는 "kNC{s"로 표현된다. (참고로 이 주소의 IPv6 표기는 ::8ff8:cce0 -- IPv4에서는 143.248.204.224 -- 이다)
RFC 2550: Y2K에 이은 Y10K, Y100K, Y1M, ... 등을 해결하기 위한 궁극의 방법 -,.- 이 방법에 따르면 심지어 기원전 연도에 대한 처리까지 가능하다.
RFC 2795: 원숭이와 사육사(..인가) 사이의 통신을 구현하기 위한 프로토콜. RFC 1437과 더불어 예시가 웃긴 RFC로 개인적으로 꼽고 싶다.
RFC 3091: pi 값 생성하는 프로토콜(....) 혹시 이 프로토콜 구현하고 싶으신 분께서는 다른 것에 앞서서 TCP/UDP 포트 314159, 220007를 어떻게 처리해야 할 지 머리를 굴려 보셔야 할 것이다. (설마 정말 이렇게 하겠냐만)
RFC 3252: ...xml을 통해서 패킷을 전송하는 방법. TCP/UDP over HTTP 정도 될까?  

김선기| ㈜ 펜타미디어 대표이사

Ⅰ.서론

VSAT이란 “Very Small Aperture Terminal”로 불리는 양방향 또는 단방향 통신용 소형 고정형 위성지구국을 말하는 것으로, 보통 음성 및 데이터 통신, 사내망, 비디오 전송 등에 사용되어 오다가 최근에 들어서는 멀티미디어를 모두 수용하여 인터넷, 원격교육, DTH 비디오, 원격의료, 재난복구, 화상회의 현장뉴스 등에도 사용되고 있다. VSAT은 저개발국이나 개도국에서는 중요한 전기통신 인프라로 사용되고 있으나, 선진국에서도 광대역화되고 다양화되어 가정, 기업, 정부를 위한 통신 및 방송 뿐 만 아니라, 과학, 문화, 예술, 환경, 산업, 교통, 경찰, 외교, 국방 등으로도 그 용도가 확장되고 있다.

산업사회를 정보사회로 변화하게 한 인터넷의 등장으로 VSAT도 인터넷을 수용할 수 있도록 바뀌었다. 지상에서의 ADSL, Cable 등과의 불가피한 인터넷 속도 경쟁으로 인하여 VSAT도 이른바 초고속 인터넷을 제공하지 않으면 안되게 되었다.

지금까지는 VSAT을 사용하여 T1급의 기업 전용망을 구성하였다면 이제는 개인 PC사용자에게 1Mbps급의 인터넷을 제공해야 되는 것이다.

더구나 인터넷기반 멀티미디어 서비스를 위해서는 VSAT이 IP 패킷 기반으로 동작하는 구조와 프로토콜을 가져야 하는 것이다. 또한 단말이 많은 PC의 트래픽을 수용하여야 하고 속도도 빨라야 하므로 광대역 IP용 VSAT의 출현이 가속화되게 되었다.

본 고에서는 DVB-RCS규격에 의해 대표되는 광대역 IP용 VSAT을 중심으로 VSAT 진화와 그에 따른 서비스의 발전을 살펴보고, 또한 산업측면에서의 수요에 따른 광대역 VSAT의 발전방향을 고찰하여 보고자 한다.

선박이나 열차, 항공기에서의 WLAN 인터넷 액세스를 제공하는 이동형 위성 광대역 서비스, HDTV급의 위성방송을 포함하는 양방향 위성통신방송 서비스, 그리고 탑재신호처리(OBP)와 탑재 스위칭 기능을 광대역 Mesh서비스 등을 제공하기 위한 시스템의 발전 동향에 대해서 살펴보기로 한다.

Ⅱ.위성 광대역(Broadband) VSAT과 서비스

1. 위성 광대역(Broadband) 서비스

전통적으로 VSAT은 64~128Kbps급의 양방향 전송속도를 제공하여 주로 음성 및 데이터의 전송, 신용카드 승인, 주식가격 통보, 재고관리, 스케쥴 문의, 예약, 금융 및 은행에 사용되어 왔다. 그러나 다양한 멀티미디어의 출현과 인터넷을 통한 공유, 데이터의 디지털화, 인터넷을 통한 정보 수집과 예약 등의 생활환경 변화로 인하여 가입자의 전송대역폭 요구는 계속 증대하여 왔다.

기존의 dial-up 서비스보다 약 10배 이상의 전송속도(대략 500Kbps급) 이상으로 제공하는 디지털 정보통신 서비스를 광대역 서비스로 지칭하고 있는데, 위성의 경우에도 광대역화 요구가 에외는 아니어서 조사에 의하면 2006년에는 각 PC당 평균 450Kbps 속도가 필요한 것으로 발표되었고, 미국의 경우 2006년 350만 가구(아파트 제외) 가 위성 광대역 서비스를 받을 것으로 발표(카멜그룹 2001년 자료)되었다.

위성 광대역의 등장은 기업의 생산성의 향상은 물론 지상망 액세스가 부족한 지역에서의 산업활동 제약점도 해결할 수 있게 되어, 전국적 지점망을 갖는 기업, 야외작업 기업, 정보지향적 중소기업 및 SOHO 벤쳐기업들이 주요 수요자가 되었다.

이의 용도로는 초고속 인터넷은 물론 화상회의, 원격교육 및 원격의료, VoD, VoIP, VPN, WiFi Gateway 등으로 확산되고 있다. Northern Sky Research(NSR)사의 자료에 의하면, 2002년 기업의 평균 소요 대역폭은 하향 512Kbps, 상향 128Kbps이지만 2006년에는 하향 1Mbps, 상향 300Kbps로 증대할 것이라고 예측하고 있다. 또한 기업용 광대역 VSAT시장의 규모를 2002년 22만대에서 2006년에는 116만대로, 가정용 광대역 VSAT 시장을 2006년 350만대 정도로 전망하고 있다.

한편 정부 및 자치단체, 공공기관, 공익업무, 안전, 경비, 국방, 과학, 탐사, 환경 분야에서도 광대역 VSAT은 임무수행의 보장을 위한 필수 불가결한 요소가 되었다.

이러한 위성 광대역 서비스의 활성화를 지원하기 위해서 VSAT들은 구조적으로 기술적으로 광대역용으로 진화하게 되었다.

인터넷에 의하여 음악, 사진, 동영상들을 각자가 생산하여 서로 공유하게 됨에 따라 하향링크의 광대역화와 아울러 상향링크 전송속도 증가가 필요하게 되었는데, 이를 위한 고속모뎀, 고속처리 프로세서, 광대역의 필터 등의 기술이 개발되어 적용 되었으며, 기존의 Ku대역외 Ka대역에서도 바로 상향링크를 사용할 수 있도록 되도록 RF를 개발하게 되었다.

저가의 단말기를 위해 필요한 요소들, 즉 시스템의 표준화를 통한 대량생산 및 시장경쟁, 시스템의 소형화 및 고성능화 등이 지속적으로 VSAT에 적용되고 있다.

ISCe 2003 참석자를 대상으로 한 Futron/ Hannover Fairs 설문조사에 따르면, 가장 문제가 되는 것은 서비스 가격이라고 29%가 답을 하였고, 24%는 사용자단말의 표준화 필요성, 22%는 장비가격 및 설치비용, 10%는 Ka대역 가용성, 9%는 라이센싱을 꼽았다고 한다. 이 문제들을 해결하기 위한 기술적, 정책적 노력이 지속되고 있다.

2. 위성 VSAT 기술의 발전

VSAT에 의한 위성광대역 서비스 경쟁력 향상을 위해서 우선 VSAT 자체의 경쟁력 향상이 진행되고 있다. 위성 중계기 분야와 지구국 분야의 기술 발전, 표준화, Ku/Ka대역을 겨냥한 주파수 활용도 향상, 고성능의 코딩 및 모뎀기술 개발, 저가 RF부품기술 개발 등으로 가격경쟁력을 높여가고 있다.

위성은 점차로 대형화되고 출력이 증대되며, 안테나가 대형화되어 지상에서의 안테나가 점점 소형화되고 휴대 가능해지면서 또한 저가화되고 있다. 중심국을 크게 하고 단말을 작게, 값싸게 하는 성형(Star)망 구조가 계속적으로 연구되고 있다. Ka대역 중계기는 Ku대역에 비해 매우 넓은 주파수대역을 제공함으로써 주파수당 서비스 가격이 낮으며, 또한 타 대역보다 지상 안테나를 소형화시킬 수 있어 점차로 단말의 상향링크를 Ku와 병행하여 수용하는 형태부터 적용되는 추세이다.

이 대역에서는 Ku 대비 bit당 1/5 가격으로 데이터 전송이 가능하여 지상 인터넷과 경쟁 가능하다고 볼 수 있다. 특히 위성내 탑재처리장치에 의하여 다중빔의 스위칭이 가능해지고 상향링크와 하향링크의 신호품질이 향상되게 되어, 앞으로는 지구국 안테나를 줄이고 송수신 성능을 크게 향상시킬 수 있게 되었다.

상향빔과 하향빔에 의한 주파수 재사용으로 위성망의 전체용량이 매우 증대되어 위성당 서비스가입자의 대폭 증가가 예상되고 있고, 성형구조가 아닌 메쉬(Mesh)망 형태의 다중화통신을 사용, 3D게임 등 지연에 민감한 광대역 서비스도 활성화되고 다양화될 것으로 기대되고 있다.

주어진 중계기 대역폭의 활용도를 높이기 위해서 8PSK, 16PSK, 32APSK, CPFSK 등의 고차 변복조방식과, OFDM 등의 다중화를 통한 대역폭 압축 기술, 고효율의 부호화 기술 등이 적용되고 있다.

또한 기존의 패킷 스위칭을 기반으로 한 데이터 전송방식에서 IP 패킷 기반의 다중화를 통해 대역폭을 효율적으로 활용하고 있다. 더구나 가변 데이터 전송 FEC 기술과 다중주파수(MF) TDMA방식을 적용하여 사용자의 수요량에 따라 가변적으로 채널을 할당하며 시스템 전체의 주파수자원을 효율적으로 사용하고 있다.

부품가격의 하락으로 단말기가격 하락을 추구하고 있다. 실리콘 기술의 발전으로 ASIC이나 DSP칩을 저렴한 가격으로 활용할 수 있게 되었고, 고집적 기술을 통해 부품 개수 축소 및 단말 소형화, 신뢰도 향상을 추구하고 있다. 단말 고가 부품 중의 하나인 트랜시버(Transceiver)의 저가화, Ka대역용 저가형 RF부품, MF-TDMA액세스용 스케일러블 선형 IF/RF 트랜시버, IF/RF일체형 모뎀 등도 개발되고 있고, 마이크로스트립 위상배열, 능동안테나 소자, RF회로의 MMIC 집적 등을 통한 안테나 개발이 진행되고 있다.

3. DVB-RCS 규격의 광대역 VSAT

1999년 유럽 ESA의 주도로 위성 양방향 광대역 VSAT 규격인 DVB-RCS (Return Channel System via Satellite, ETSI EN 301 790)가 개발되어 2000년 표준화기구 ETSI에 의해서 VSAT 분야에서 최초로 채택된 개방형 표준규격으로, 이제 곧 ITU-R에서 세계 표준 규격으로 제정될 단계에 있다.

이 규격은 PC중심의 인터넷서비스가 주 target인 IP용 VSAT규격으로, 하나의 단말에 복수의 PC를 연결하여 인터넷을 액세스하는 그룹사용자형 장비이다. 이 규격의 주요 골자는 기존 DVB-S에 의한 45Mbps급의 IP over MPEG 캡슐화 하향링크, 상향링크에서의 QPSK변조, MF-TDMA 액세스, 128Ksps~4Msps의 용량, IP over ATM(AAL5)이며 Slotted ALOHA방식의 채널액세스 방식을 사용하는 것이다. 이 RCS와 기존의 VSAT과의 주요 차이점을 (표 1)에 나타내었다.

이러한 개방형 규격의 채택으로 다수의 생산시설에 의한 대량 생산이 가능해지고 개방시장 형성으로 인한 저가화 기술개발 경쟁이 가속화되어 장비가격이 크게 하락하는 효과를 가져 온다.

또한 생산자에 무관하게 각 제품은 상호호환성을 갖게 되고, 중심국과 단말의 독립적인 구매가 가능해져 망 확장 시 구축비용 절감 및 융통성 향상이 예상되게 된다. 더구나 상향링크의 광대역화에 따른 대칭성의 신규 광대역 서비스 시장의 활성화 및 동적 주파수 할당에 따른 운영비용의 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 또한 유럽에서의 라이센싱 제도처럼, 이 표준화에 의한 특정 조건만 만족하면 장비구입시 바로 라이센스를 발행할 수 있는 여건이 제공된다.

2001년 현재 세계 VSAT 시장의 약80%는 아직도 미국의 HNS, 이스라엘의 Gilat 제품이 차지하고 있다. 유럽에는 Newtec사, Nera사, 캐나다에서는 EMS사가, 우리나라에서는 펜타미디어사가 DVB-RCS제품을 생산하고 있다.

유럽에서는SES Astra, Eutelsat, Aramiska 등이 우선적으로 이 제품들을 채택되고 있으나 미국, 아시아 지역에서는 아직 기존 VSAT의 시장점유율이 높다. NSR사의 조사에 의하면 기업용DVB-RCS시장점유율은 2002년 2%에서 점차 증가하여 2006년 13%, 2007년 15%에 도달할 것으로 예측되고 있다. 아직 높은 가격, 부하가 많은 상태에서의 시스템 동작 성능 검증, 북미지역에서의 거부감, 규격내의 자유도(적용 융통성)에 의한 호환성 미비 등이 점유율의 급증에 걸림돌이 되고 있다.

우리나라 제품은 펜타미디어 자체 기술을 적용한 Single 단말Card 및 Single Chip 솔류션 적용, 저전력 설계, Linux OS 적용 채택 등에 의해, 중심국 및 단말의 가격을 외국제품 1/2 수준으로 출시, 가격경쟁력을 크게 향상시켜 제품이다. (그림 1)에 나타낸 것처럼 기업용, 소형 SOHO용, 개인/가정용, PC장착형 또는 standalone형으로 출시하고 있다.

한편, 유럽 ESA에서는 서로 다른 DVB-RCS시스템간의 상호호환성을 시험하기 위하여 위성운용사, 시스템제조사, 서비스사업자 들로 구성된 SatLabs라는 특별 그룹을 운영, DVB-RCS 시험장비를 개발하여 시험 및 규격 부합성 검정을 추진하고 있다. 그리고 저가 단말모델 구현과 설치비 절감을 위한 상호협력, 그리고 시장활성화를 위한 추가 개발 프로젝트 등을 지원하고 있다. 이러한 활동은 2004년 말 또는 2005년 초 시작될 것이다.

2. 송수신기의 소형화, 저전력화, 저가격화
기존의 무선 통신 방식은 대부분 1918년에 Howard Armstrong에 의해 개발된 <그림 2(a)>의 같은 Super-heterodyne방식을 이용하고 있다. 반면에 UWB 시스템은 <그림 2(b)>와 같은 기저대역에서의 직접 변환에 의한 Homodyne 방식을 사용하므로 협대역 통신 방식과 달리 송/수신기에서의 주파수 천이 과정(carrier-free)이 필요치 않으므로 Super-heterodyne 구조에 비해 구성이 상대적으로 간단하여, Reference oscillator, Phase-Lock Loop(PLL) synthesizer, mixer 및 power amplifier가 필요하지 않다. 이러한 UWB 시스템의 간단한 구조는 저가격화를 시킬 수 있을 뿐 아니라, IF단의 생략과 임펄스통신으로 인해 기존 통신보다 저 전력 소비를 가능하게 하고 있다.

III. 위성 광대역(Broadband) VSAT의 발전 동향

1. 이동형(Mobile) 광대역화
이동을 기반으로 하는 현대생활 패러다임 변화에 따라 이동중에도 광대역 인터넷 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 이동 지원 VSAT이 필요하게 되었고, 이에 따라 차량이나 열차, 선박, 항공기 등에 단말을 설치하고 운전자나 승객이 자신의 노트북이나 PDA등을 사용하여 유선 또는 무선으로 인터넷을 액세스 할 수 있게 하는 이동형(Mobile), 휴대형(Portable) 또는 가반형(Transportable) 형태의 VSAT이 개발되고 있다. 넓은 지역을 커버하는 위성 빔 내에서는 고속 이동상황에서도 광대역 통신 액세스가 가능하기 때문에, 탑재 단말을 통한 위성 인터넷 또는 WiFi 형태의 Hot Spot을 통한 이동형 광대역 서비스가 가능하다.

이미 L대역에서는 육상 및 해상에서 양방향 ISDN급의 패킷 통신용 INMARSAT GAN(Global Area Network)이 서비스 중이고, 유럽에 국한하여 노트북 모양의 휴대형 단말을 통해 144Kbps급 인터넷을 제공하는 Regional BGAN(Broadband GAN)이 서비스 중이다. INMARSAT사는 대형안테나를 갖는 INMARSAT-4위성을 2005년에 발사, 432Kbps급의 BGAN을 통해 차량, 선박 승객에게 고속인터넷, VoD, 화상전화 등을 제공할 예정으로 있다.

한편, 미국 KVH사는 고급 SUV, 버스, 요트 등을 위한 위성방송/위성인터넷 겸용서비스를 제공하고 있는데, 하향 Ku대역, 상향 L대역을 사용하여 최대 400Kbps급 위성인터넷을 제공하고 있다.

유럽의 SeaTel, Telenor사에서는 C 또는 Ku대역과 L대역을 이용하여 여객선, 페리 등에 대해 이동위성 인터넷을 서비스하고 있다.

Ku대역에서의 양방향 위성인터넷 액세스는 항공기에서부터 시작되었다. 미국의 CbB(Connexion by Boeing)에서는 CDMA방식을 사용하여 중계기당 하향 5Mbps, 상향 1Mbps 링크를 통하여 항공기내 위성인터넷을 구현하고, 루프트한자, 스칸디나비아 항공, 일본항공 등에 상용 시범서비스를 진행하고 있으며, 대한항공에도 곧 적용하기로 예정되어 있다. 항공용 주파수로 ITU WRC 2003에서 14GHz의 주파수를 할당 받았지만 이 Ku대역에서의 위성 이동서비스는 2차 업무로 정의되어 간섭회피를 위한 CDMA방식 적용이 불가피하여 주파수 사용효율이 떨어진다.

우리나라 ETRI에서도 하향에는 DVB-S, 상향에는 단말당 384Kbps급의 MF-DS/CDMA방식을 사용하는 Ku대역 양방향 위성인터넷 시스템(MSIA)과 양방향 위상배열 능동안테나를 개발, 현재 일본 JSAT과 육상 및 해상에서 실용시험을 진행하고 있다.

위성 이동 광대역에 적합한 Ka 대역에서의 이동형 VSAT은 우리나라를 포함 세계 각국이 기술개발 중이다.

유럽 EC IST의 SECOMS/ABATE 프로젝트에서의 차량, 선박, 항공기용 이동광대역 단말, 일본의 COMETS 및 재해현장 정보수집 전송실험, 미국의 ACTS 프로젝트에서 이미 그 실용성을 입증하였으며, 우리나라 ETRI도 이동용 DVB-RCS 개발의 일환으로 Ka대역 광대역 이동형 위성인터넷 시스템을 개발 중에 있다. Ku 및 Ka대역에서의 이동통신에는 shadowing에 의한 신호감쇠가 심하여 위성신호가 차단되는 구역에서는 별도의 중계장치 또는 다른 망과의 연동이 필요하며, 고속 이동중의 강인한 링크성능 및 망 동기유지가 매우 중요하다.

DVB-RCS 작업그룹은 기존의 규격을 확장하여 고속(항공기 등) 이동성을 지원하는 추가 표준화 작업을 추진 중에 있다. 현재 가입자 수용과 전송속도에서 제약이 많은CDMA방식 대신 TDMA방식을 적용하는 이동형 광대역 VSAT을 개발하여 기존 문제를 해결하려는 노력으로 이해할 수 있다.

그리고, 이러한 이동형 광대역 서비스에서는 위성의 고속 추적 및 위성 빔 지향 정확성 등이 요구되며 이를 만족하는 양방향 능동안테나가 매우 중요하다. 유럽의 ESA와 EC, ASMS-TF를 중심으로 여러 능동안테나를 개발 중이며 ETRI에서도 Ku 및 Ka대역용 이동용 능동안테나를 개발 중인데 소형이고 고이득이며, 저가의 추적안테나 개발이 관건이라고 할 수 있다.

[그림 4] PAN에서 UWB와 기존 통신의 전송속도 비교

2. 통신방송 융합형 광대역화
인터넷을 기반으로 하는 실시간 방송서비스, 위성방송 채널을 통한 위성인터넷 제공 등 위성통신방송 융합에 적합한 형태로도 위성 VSAT의 광대역화가 이루어지고 있다. 위성방송으로도 HDTV를 효과적으로 제공할 수 있도록 고차의 변복조 방식이 도입되었으며, 방송 외 부가의 멀티미디어 서비스 제공을 위해 적응형 대화형 전송기능이 규격에 도입되고 있다.

유럽 DVB에서는 Ka대역에 적합한 광대역 위성통신방송 융합 서비스용 규격인 DVB-S2를 확정하는 단계에 있다. 현재의 DVB-S보다 훨씬 높은 전송용량을 확보하고, 링크마진 개선을 통해 서비스 가용도를 향상시키며, HDTV는 물론 양방향 부가방송 서비스를 지원하고자 하고 있다.

이 규격은 8PSK, 16APSK, 32APSK 등의 고차 변조방식과 LDPC같은 새로운 고효율 채널코딩을 도입하여 기존 대비 약 20-30%의 전송용량을 추가로 확보하고, VCM기법을 채택하여 서비스 대역폭별로 다른 오류보호를 제공하며, ACM기법에 의해 각 수신기마다의 전파조건에 따라 적응적으로 링크를 제어함으로 100~200%까지의 위성용량을 확보하게 한다. 최근 들어 DVB-RCS 작업그룹에서는 하향링크로 DVB-S대신 DVB-S2를 채택한 DVB-S2/RCS 형태로 개선하여 주파수 사용효율을 극대화 시키고자 하고 있다.

이미 WARC-92에서 광대역 위성방송용 Ka 주파수를 할당 받은 바 있어, 2007년경부터 세계 각국에서 DVB-S2가 본격적으로 사용될 것으로 보인다. 우선 DVB-S와 호환이 가능한 서비스가 제공되다가 점차로 DVB-S2전용 HD서비스로 전환될 것으로 보인다.

실제 유럽에서는 위성 탑재처리를 이용한 광대역 위성방송기술이 개발되어 적용되고 있다. Skyflex라는 탑재처리위성을 이용, 분산된 지역 방송사가 직접 위성으로 송신한 채널을 빔 스위칭, 탑재신호처리, 탑재다중화 장치를 통해 광대역 채널로 다중화하여 재방송함으로써 분산 광대역 위성방송을 선도하고 있다.

3 위성과 무선의 결합
위성 광대역 서비스 발전의 또 하나의 방향은 Seamless 네트웍에서의 위성의 역할 증대에 있다. 기본적으로 위성은 Global 서비스영역을 가지므로 빔 내에서의 모든 무선통신망과 상호 보완적으로 연동하여 4A로 대표되는 Ubiquitous 서비스를 가능하게 하는 외곽 대형 Cell을 담당한다.

특히 WPAN, WLAN, WMAN 등의 다양한 근거리 무선접속 기술과 연동하여 이동/휴대/가반형 광대역 액세스 서비스를 제공할 수 있다. VSAT의 단말을 옥내 UWB, WLAN과 연동하여 홈 게이트웨이로 구성하면 무선 홈 네트웍이 구현되고, 이를 차량에 구현하면 이동형 Hot Spot인 무선 인터넷 액세스 네트웍이 되며, ZigBee, Bluetooth와 결합하여 원격 감시제어 시스템으로 활용하면 SCADA용 무선 센서 네트웍이 구현되게 된다.

이러한 연동시스템 중에서도 우선 무선인터넷에 확장성 및 이동성을 부여할 수 있는 위성-WiFi가 광대역 시장에서 그 중요성이 부각되고 서비스로 구현되고 있다. 위성을 통하여 WiFi를 이동시키려면 이동형 위성 광대역 전송 기술이 필요하다.

차량이나 열차, 선박, 항공기 내부에 WLAN을 설치하고 이동중에도 이를 지상의 서비스망과 연결시켜야 한다. 이 기술이 개발되면 어느 곳이든지 신속하게 차량 주위에 WLAN을 전개할 수 있게 되므로 한시적 또는 이동성이 요구되는 곳, 행사장, RV차량의 야영지, 야외 휴양지, 산간 명승지, 금강산 등에 인터넷, VoIP나 영화/비디오 제공이 가능해진다.

자원/환경 탐사, 해양조사/ 실험 등의 이동 업무도 효율적으로 수행될 것이며, 특히 비상재난 구조 및 복구, 공공서비스에는 절대적으로 필요한 “Broadband Anywhere”를 지원할 수 있게 된다.

유럽에서는 이미 IST의 SUITED 프로그램을 통하여 Ka대역 위성과 지상 이동통신 인프라 통합을 통한 글로벌 이동 광대역 시스템(GMBS : Global Mobile Broadband System)을 개발하여 위성, 이동통신, WLAN간의 연동기능을 단말에 구현하고 각 상황에 따른 서비스연동을 시연하였다.

이어 FIFTH 프로그램에서는 위성, Gap-filler, WLAN간의 핸드오버를 통해 열차내의 WLAN 개발을 진행 중에 있다. 한편 ESA에서는 WirelessCabin 프로그램을 통해 항공기 내부의 WLAN 개발을 진행하고 있으며 일본에서도 이러한 개념의 기술개발을 추진하고 있다. 우리나라 ETRI에서도 이미 2003년부터 Ka대역에서의 이동형 위성광대역 기술개발(MoBISAT프로그램)을 착수하여 하향 80Mbps, 상향 10Mbps급의 이동형 Hot-Spot개발을 진행중이다.

IV. 결론
전통적인 VSAT이 디지털화, 인터넷 활성화, 통신방송 융합, 멀티미디어 서비스의 활성화 등의 사회적, 기술적 발전에 따라 IP기반의 광대역 VSAT으로 진화하여 왔고 지금도 고차변복조, 고효율 부호화, Ka대역 RF, OFDM 등의 기술을 통하여 경쟁력 향상을 향해 지속적으로 발전하고 있다.

또한 위성의 글로벌 빔 특성과 광대역성, 방송특성 등 장점을 바탕으로 지상망과의 상호 보완을 통하여 유비쿼터스의 중요 인프라로 자리 매김하여, 이동형 Hot-Spot 등의 이동 광대역 서비스, 통방융합형 광대역 방송 및 부가서비스, 지상망/WLAN과의 연동을 통한 유비쿼터스 광대역 서비스를 제공하고 있다.

이미 미국, 유럽에서는 이에 대한 기술적 검증을 완료하고 본격적인 기술개발이 이루어지고 있으나 우리나라에서는 이제 기술개발을 진행중이다. 우리나라가 광대역 VSAT 기술보유국으로서 위성통신 시장선점 경쟁에 본격적으로 뛰어 들어 세계 최고의 경쟁력을 발휘할 수 있도록 정부가 정책적으로 연구개발에 적극 투자하고 상품화를 통한 수출확대, 산업육성을 위해 노력할 때이다..

Graceful restart 기능을 가졌다 라우터끼리의 연계에 의해, 라우터가 재기동하고 있 동안에서도, 그 라우터를 경유 하는 Packet의 중계를 계속 하는 기능입니다.또, 재기동시 BGP4 connection의 절단에 의해 발생 하는 경로 광고의 Flap를 억제 해, 주위의 라우터에의 유해한 영향을 막습니다.

restart 하면서 Packet forwarding를 계속 하는 라우터를restart 라우터라고 불러, restart 라우터에 인접 해, restart 라우터를 경유 하는 Packet 중계를 실행 하는 라우터를리시브 라우터라고 부릅니다.본장치는, 직결 하는 Network 안의 외부 Peer와 서로의 Interface Address를 Peer Address로서 Peer 링 하는 구성으로, 외부 Peer에 대해서 리시브 라우터가 된 기능을 Support 합니다.

Graceful restart를 실행 하는에는, 해당 라우터간에 BGP4 connection를 확립 하는 때에, Support 기능의 Negotiation를 해 둔 필요가 있습니다.

본장치에서의 Graceful restart의 예를 다음의 구성도에 나타냅니다.

구성도9-22　Graceful restart의 예

본장치 및 라우터 1, 라우터 2는 Graceful restart의 기능을 Support 하는 BGP4 connection를 확립해 있다고 합니다.또, 라우터 1은 본장치에 직결 한 Network 안에 설치 된, restart 라우터의 기능을 가진 라우터로, Interface Address를 Peer Address에 사용하고 있 외부 Peer로 합니다.라우터 1으로 Routing Protocol를 제어 하는 소프트웨어가 재기동 해, BGP4 connection가 절단 한이라고 해 본장치와 라우터 2는 리시브 라우터로서 동작 해, 라우터 1을 경유 하는 Packet forwarding를 정지하지 않고 계속 합니다.또, 라우터 1은 재기동하고 있 제어 소프트웨어로부터 독립 한 하드웨어에 의해, Packet의 전송 처리를 할 수 있으므로, 자AS내의 호스트는 외부 AS를 경유 하는 통신을 계속할 수가 있습니다.

덧붙여 Graceful restart를 Support 하는 BGP4 connection가 확립해 있을 때, Peer로부터 새로운 connection의 요구를 받았을 경우, Protocol의 규정에 의해, 확립중의 BGP4 connection를 파기 해, 새로운 BGP4 connection를 사용 합니다.이 동작에 의한 시큐러티상의 문제를 막기 위해서 TCP MD5 인증을 병용 해 주세요.

3. IEEE 802.16.1과 IEEE 802.16a 무선접속 규격 비교

<표3>은 IEEE 802.16.1의 WirelessMAN-SC 방식과 IEEE 802.16a의 WirelessMAN-SC2, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA 방식을 비교 정리한 것이다. 괄호 안의 내용은 선택 사양이다.

IV. 맺음말

IEEE 802.16 은 무선 MAN을 위한 광대역 무선접속 서비스 규격을 작성하여 무선 MAN의 개발 및 상용화를 가속화하고 있다. IEEE 802.16 규격은 여러 사업자, 제조업체들이 상호호환이 가능한 제품을 만들면서도 회사별로 차별성 있는 제품을 생산할 수 있도록 유연성을 제공하고 있다. 따라서, 무선 MAN 시장에서 큰 회사뿐만 아니라 기술력 있는 벤처들이 성공할 여지가 크다고 할 수 있다.

한편으로, IEEE 802.16에 이동 광대역 무선접속에 대한 연구 그룹이 만들어졌다는 것은 중요한 의미를 지닌다. 현재의 고정 광대역 무선접속 방식에 이동성을 부여함으로써 대용량 고속 데이터 전송 기술을 바탕으로 무선 MAN 시장의 범위를 이동통신 시장으로까지 확장하여 4세대 이동통신 시스템에 주도권을 확보하고자 하는 의도로 볼 수 있다. 따라서, 무선 MAN 관련 업체뿐만 아니라 이동통신 관련 업체에서도 이 연구 그룹의 활동에 관심을 두고 적극적으로 참여할 필요가 있다.

<참 고 문 헌>

[1]    IEEE 802.16-2001, “IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Part 16: Air interface for fixed broadband wireless access systems,” Apr. 8, 2002.

[2]    IEEE 802.16a/D3-2001, “Draft Amendment to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks- Part 16: Air interface for fixed broadband wireless access systems- Medium access control modifications and additional physical layers specification,” Mar. 25, 2002.

[3]    IEEE 802.16.2-2001, “IEEE Recommended Practice for Local and Metropolitan Area Networks- Coexistence of fixed broadband wireless access systems,” Sep. 10, 2001.

[4]    C. Eklud, R.B. Marks, K.L. Stanwood, and S. Wang, “IEEE Standard 802.16: A technical overview of the WirelessMAN^TM air interface for broadband wireless access,” IEEE Commun. Mag., Vol.40, No.6, June 2002, pp.98-107.

[5]    http://WirelessMan.org

[6]    S.M. Alamouti, “A simple transmit diversity technique for wireless communications,” IEEE J. Select. Areas Commun., Vol.16, No.8, Oct. 1998, pp.1451-1458.

Signaling in Switched Circuit Networks

Switched circuit telephone networks use a signaling protocol called Common Channel Signaling System #7 (more commonly called SS7 or C7). For more information, refer to the SS7 tutorial on this site. In the public switched telephone network, signaling end points send and receive SS7 signaling messages. There are three kinds of signaling end points (see diagram below):

• Service Switching Point (SSP or central office switch)
• Signal Transfer Point (STP)
• Service Control Point (SCP)

In SS7 networks, ISUP (Integrated Services Digital Network (ISDN) User Part) signaling messages are used to setup, manage and release trunk circuits that carry voice calls between central office switches. ISUP messages also carry caller ID information, such as the calling party's telephone number and name. ISUP is used for both ISDN and non-ISDN calls between central office switches.

TCAP (Transaction Capabilities Application Part) signaling messages support telephony services, such as toll-free (freephone), calling card, local number portability and mobile (wireless) roaming and authentication services. Mobile services are enabled by information carried in the Mobile Application Part (MAP) of a TCAP message. TCAP supports non-circuit related information exchange between signaling points using the Signaling Connection Control Part (SCCP) connectionless service.

SS7 Signaling end points in a switched circuit network

Signaling in VoIP Networks

VoIP networks carry SS7-over-IP using protocols defined by Signaling Transport (sigtran) working group of the Internet Engineering Task Force (IETF), the international organization responsible for recommending Internet standards. The sigtran protocols support the stringent requirements for SS7/C7 signaling as defined by International Telecommunication Union (ITU) Telecommunication Standardization Sector.

In IP telephony networks, signaling information is exchanged between the following functional elements:

• Media Gateway: A media gateway terminates voice calls on inter-switch trunks from the public switched telephone network, compresses and packetizes the voice data, and delivers compressed voice packets to the IP network. For voice calls originating in an IP network, the media gateway performs these functions in reverse order. For ISDN calls from the PSTN, Q.931 signaling information is transported from the media gateway to the media gateway controller (described below) for call processing.
  
  
• Media Gateway Controller: A media gateway controller handles the registration and management of resources at the media gateway(s). A media gateway controller exchanges ISUP messages with central office switches via a signaling gateway (described below). Because vendors of media gateway controllers often use off-the-shelf computer platforms, a media gateway controller is sometimes called a softswitch.
  
  
• Signaling Gateway: A signaling gateway provides transparent interworking of signaling between switched circuit and IP networks. The signaling gateway may terminate SS7 signaling or translate and relay messages over an IP network to a media gateway controller or another signaling gateway. Because of its critical role in integrated voice networks, signaling gateways are often deployed in groups of two or more to ensure high availability.

A media gateway, signaling gateway or media gateway controller (softswitch) may be separate physical devices or integrated in any combination.

 

Example of a VoIP network configuration

 

Sigtran Protocols

The sigtran protocols specify the means by which SS7 messages can be reliably transported over IP networks. The architecture identifies two components: a common transport protocol for the SS7 protocol layer being carried and an adaptation module to emulate lower layers of the protocol. For example, if the native protocol is MTP (Message Transport Layer) Level 3, the sigtran protocols provide the equivalent functionality of MTP Level 2. If the native protocol is ISUP or SCCP, the sigtran protocols provide the same functionality as MTP Levels 2 and 3. If the native protocol is TCAP, the sigtran protocols provide the functionality of SCCP (connectionless classes) and MTP Levels 2 and 3.

The sigtran protocols provide all functionality needed to support SS7 signaling over IP networks, including:

• flow control
• in-sequence delivery of signaling messages within a single control stream
• identification of the originating and terminating signaling points
• identification of voice circuits
• error detection, retransmission and other error correcting procedures
• recovery from outages of components in the transit path
• controls to avoid congestion on the Internet
• detection of the status of peer entities (e.g., in service, out-of-service, etc.)
• support for security mechanisms to protect the integrity of the signaling information
• extensions to support security and future requirements

Restrictions imposed by narrowband SS7 networks, such as the need to segment and reassemble messages greater than 272 bytes, are not applicable to IP networks and therefore not supported by the sigtran protocols.

Performance Considerations for SS7 over IP

SS7 messages transported over IP networks must meet the stringent performance requirements imposed by both the ITU SS7/C7 standards and user expectations. For example, while the ITU standard specifies that the end-to-end call setup delay cannot exceed 20 to 30 seconds after the ISUP Initial Address Message (IAM) is transmitted, users have generally come to expect much faster response times. For this reason, VoIP networks must be engineered to satisfy user expectations and ITU standards for performance.

Security Requirements for SS7 over IP

If signaling messages are transported over a private intranet, security measures can be applied as deemed necessary by the network operator. For signaling messages transported over the public Internet, the use of security measures is mandatory.

Several security mechanisms are currently available for use in IP networks. For transmission of signaling information over the Internet, sigtran recommends the use of IPSEC (see RFC2401). IPSEC provides the following security services:

• Authentication: to ensure information is sent to/from a known and trusted partner
  
  
• Integrity: to ensure that the signaling information has not been modified in-transit
  
  
• Confidentiality: to ensure that the transported information is encrypted to avoid illegal use or violation of privacy laws
  
  
• Availability: to ensure communicating endpoints under attack remain in service for authorized use

The sigtran protocols do not define new security mechanisms as the currently available security protocols provide the necessary mechanisms for secure transmission of SS7 messages over IP networks.