기동성, 즉응성, 동보성이 높은 위성통신

초기 위성 통신의 용도는 비용이 높았던 대륙간 중계 전송이었다. 그 후 위성의 대형화, 위성 회선 비용의 저렴화에 따라 국내 통신과 방송용으로 사용하게 되었고, 지금은 이동통신이나 데이터 통신 등 다채로운 이용 방법이 전개되고 있다.

위성 통신은 지상에서 훨씬 상공에 있는 인공위성에 전파를 보내고, 위성에서 신호를 증폭한 뒤 다시 지상으로 돌려보내는 통신 방식으로서 위성 방송도 원리는 마찬가지이다.

위성 통신에는 ① 넓은 영역을 커버할 수 있으며(광역성), ② 다지점에 정보를 분배하고(동보성), ③ 다지점에서 정보를 한곳에 모으기 쉬우며(멀티 액세스), ④ 어디에서든 자유롭게 단시간에 회선 설정이 가능하다(회선설정의 신속성 및 유연성). 또한 ⑤ 전송 비용은 통신 거리에 관계가 없다는 등의 특징이 있다.

향후 멀티미디어 네트워크에서 위성이 지니고 있는 기동성, 즉응성, 동보성을 살린 새로운 이용 방법이 등장할 것으로 기대되고 있다.

3개의 위성 궤도

방송 위성이나 기상 위성은 적도 상공 약 3만 6,000km의 원 궤도상을 지구의 자전과 동일한 방향으로 회전하는 정지 위성이다(그림 1). 24시간 지구를 일주하기 때문에 지상으로부터는 항상 동일한 위치에 정지해 있는 것처럼 보인다. 안테나를 위성 방향으로 고정해 두면 위성 1기만으로 항상 이용이 가능하므로 편리하다. 우리나라의 무궁화 위성은 모두 정지궤도상에서 운용되고 있는 정지위성이다.

정지 위성은 전파의 전반(傳搬) 거리가 길기 때문에 지상 → 위성 →지구라는 경로간에는 0.24초의 지연이 있다. 왕복 약 0.5초의 시간이 걸리고, 전화 통화시「여보세요」,「네네」라는 대화 사이에 간격이 있으므로 사용하기 어렵다는 결점이 있다. 따라서 주로 다소의 지연이 있어도 상관이 없는 데이터 전송과 영상 전송 등에 사용되고 있다.

이에 대해 최근 고도 800km정도의 저궤도(LEO)를 이용하는 위성이 주목되고 있다. LEO위성은 지구를 100분 정도에 일주하기 때문에 항상 이용할 수 있도록 하기 위해서는 다수의 위성을 쏘아올려 어느 것인가가 항상 위에 오도록 한 것이다. 그 대신 통신 거리가 짧아서 전송 지연 시간이 적고, 송신 전력도 적게 든다는 특징이 있으므로 위성 휴대 전화 등에 이용할 수 있다. 「이리듐」이 그 대표적인 예이다.

또한, 고도 1만 km 정도의 중궤도(MEO, ICO라고도 한다)를 사용하는 위성도 있다. LEO보다 고도가 높아서 위성은 천천히 일주하며, 수가 적어도 운영이 가능한 점이 특징으로서 위성 휴대 전화 등에 이용된다.

위성통신 시스템의 구성

위성과 지상을 연결하는 무선 회선에는「Ka 밴드(30G/20GHz)」,「Ku밴드(14G/12GHz)」, 「C밴드(6G/4GHz)」등의 주파수대가 사용되어 지상 → 위성(업링크)과 위성 → 지상(다운링크)으로 주파수를 바꾸면서 혼신되지 않도록 하고 있다(그림 2).

위성상의 중계기(트랜스폰더)는 주파수 대역이 27M∼54MHz이며, TV 신호와 음성/데이터 다중화 신호를 증폭할 수 있다. 현재의 통신용 정지 위성에는 이 트랜스폰더가 몇 십개 탑재되어 있다.

한편, 위성 방송에 있어서 아날로그 방송에서는 1개의 트랜스폰더로 1채널 밖에 전송할 수 없지만 디지털 방송의 경우 몇 개의 채널을 송신할 수 있다. 디지털 방식은 간섭에 강하기 때문에 동일한 증폭기로 몇 채널을 통합 증폭할 수 있을 뿐 아니라, 영상을 MPEG-2에 의해 디지털 압축하여 낮은 비트 속도로 부호화하여 전송할 수 있다.

간단한 용어해설

☞ 인텔셋

국제 전기 통신 위성 기구. 통신 위성에 의한 국제 통신 설비를 제공하는 국제 기관. 태평양상, 대서양상, 인도양상에 각각 몇 개의 정지 위성을 쏘아올려 대륙간 국제통신을 제공.

☞ 인멀셋

국제 이동 위성 통신 기구. 전세계 해사 위성 통신과 항공 위성 통신 서비스를 제공하는 국제기관

☞ 이리듐

1990년에 미 모토롤라가 제안한 LEO위성을 이용한 이동 통신 시스템으로서 극을 통과하는 여섯 개의 원궤도(고도 780km)에 11기씩 위성을 배치하여 전세계를 커버하는 방식이다.

☞ (MEO위성에 의한) 위성 휴대전화

영국의 ICO 글로벌 커뮤니케이션즈(ICO GC)가 제공하는 「ICO」가 대표적인 예로, 고도 1만 km부근에 12기의 위성을 쏘아올려(2기는 예측) 전세계를 커버한다.

☞ 위성회선을 전용회선으로 제공

SCC가 VAST(초소형 위성 통신지구국)를 이용한 최대 64kbit/s의 디지털 전용 회선 서비스를 제공한다. 이용자가 직경 1m 전후의 소형 안테나를 사용하는 VSAT를 분산 배분하고, 통신 제어/관리기능을 가지는 중앙국(허브국)에 접속한 성형망에 의한 서비스이다. 광역으로 분산된 소용량 트래픽을 효율적으로 모을 수 있다. POS 데이터 관리와 신용 카드 조회 등에 이용되고 있다. 또한 SCC의 디지털 전용 회선 서비스와 이리듐의 위성 휴대 전화 서비스 등에서는 통신요구가 발생할 때마다 회선을 할당하는 DAMA(demand assigned multiple access)라는 다원 접속 방식이 채용되어 위성의 효과적인 활용을 꾀하고 있다.