Development of Satellite and Terrestrial Convergence Technology for Internet Services on High-Speed Trains (Service Scenarios)

고속열차대상의 위성인터넷 서비스 제공을 위한 위성무선연동 기술(서비스 시나리오 관점)

Recently, the demands for the satellite broadband mobile communication services are increased. To provide these services, mobile satellite communication systems for the passengers or crews on the high-speed moving vehicles, are being developed for the last several years especially in the Europe and North America. However, most of these systems can provide only several hundred kbps of transmission rate and this is not enough performance to provide satellite internet service for the group users such as passengers on the high-speed train. Moreover, service availability with these systems is limited to be rather low because they don't have any countermeasure scheme for the N-LOS environment which happens often along the railway. This paper describes mobile broadband satellite communication system, which is on the development, to provide high data-rate internet services to the high-speed trains. This system is applied with the inter-networking scenarios of both satellite/terrestrial network and satellite/gap-filler network so that it can provide seamless service even in the train operating environment, and these inter-networking schemes result in high service availability. And this system also has the countermeasure schemes, such as upper layer FEC and antenna diversity, for the short fading which is occurred periodically on the railway due to the power supplying structures so that it can provide high speed internet services. Mobile DVB-S2 technology which is now being standardized in the DVB is used for the forward-link transmission and DVB-RCS for the return-link.

최근 이동환경에서의 고속 위성통신 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 유럽 및 북미지역에서는 지난 수년간 Ku대역을 활용한 고속이동체 대상의 이동형 위성통신 시스템 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 이동형 위성통신 시스템은 수십 Kbps 정도의 전송속도를 제공하기 때문에 고속열차와 같이 다수의 그룹 사용자들을 대상으로 한 위성 인터넷 서비스 제공에 한계가 있다. 또한, 철도 운행구간에서 발생하는 N-LOS 환경에 대처하는 기술의 부재로 서비스 가용도가 크게 저하된다. 본 논문에서는 고속열차 승객을 대상으로 위성무선연동 전송기술을 이용하여 지상무선망과 동일한 수준의 끊김없는 인터넷 서비스를 제공하기 위한 이동형 광대역 위성 인터넷 접속 시스템에 대해 기술한다. 고속열차를 대상으로 이러한 서비스 제공을 위해서는 터널이나 역사(Railway Station)와 같은 N-LOS 환경에 대한 대처기술이 필요하며, LOS 환경에서도 철로상에 설치되어 있는 Electric Power Post 나 Power Bridge 등으로 인한 주기적이고 짧은 시간 동안의 신호열화 현상이나 고속 이동에 따른 도플러 현상에 대한 극복기술이 필요하다. 이를 위해 본 시스템에서는 안테나 다이버시티 기법 및 갭필러와 지상무선망과의 연동기술이 적용되어야 하며, 상위 레이어에서의 에러 정정 기술이 적용된다. 본 논문에서는 위와 같은 기술이 적용되어 고속열차 승객들을 대상으로 한 위성인터넷 서비스 기술에 대해 기술한다.