국가재난안전통신망 구축사업 기술방식으로 공공안전 롱텀에볼루션(PS-LTE) 방식이 선정됐다. 이를 통해 2017년부터 경찰, 소방, 군 등 모든 재난안전 책임기관이 음성뿐 아니라 동영상 등 멀티미디어 정보를 활용해 구조활동을 벌일 수 있게 됐다. PS-LTE는 기존 LTE 기술에 그룹통화, 단말기 간 직접통신, 단독 기지국 기능 등이 추가된 방식이다. 지금까지 각 재난안전기관이 사용하던 통신기술은 음성만 전달할 수 있었다. PS-LTE 기술을 이용하면 멀티미디어 전송이 가능해진다. 본 논문에서는 해외 주요국에서 추진 중에 있는 광대역 공공안전통신정책 기술동향을 분석하고, 이를 통해 국내 광대역 공공안전통신 도입 시 고려해야 할 사항을 알아보았다.
LTE는 3GPP Rel-8부터 시작되어 현재 Rel-13까지 진화해오고 있으며 앞으로도 계속해서 진화할 것으로 예상된다. LTE는 단말의 이동성을 제공하면서 단말과 무선 접속 망 사이에 수십~수백 Mbps 급 고속의 패킷 통신이 가능하도록 하는 기술이며, LTE를 이용해서 서비스를 제공하기 위해서는 추가적으로 서비스 기술에 대한 표준화도 함께 고려가 되어야 한다. 공공안전사용기관인 주요 국가 정부를 중심으로 LTE을 공공안전용도로 사용 할 경우 최적 솔루션이 될 수 있음을 인지하고 3GPP 과제 제안을 통해, Rel-12부터 표준화를 시작하였다. 처음으로 표준화를 시작한 기술은 ProSe, D2D 및 GCSE이라는 기술이며, 2015년 3월에 완료되었다. 현재 진행 중인 Rel-13에서는 MCPTT, eProSe, eD2D, IOPS, MBMS_enh 기술에 대한 표준화가 진행 중이며 2016년 3월에 표준 완료 예정이다. 또한 2016년 3월부터는 Rel-14 표준화 기술로 선정된 MCVideo 및 MCData 표준화가 진행될 것으로 예상된다. 본 고에서 공공안전 용도로 특화되어 3GPP Rel-13 및 Rel-14에서 표준화가 진행되고 있는 주요 PS-LTE 기술의 표준화 현황과 계획에 대해 언급하고자 한다.
재난안전통신은 각 국가의 안전을 위한 사회 공공시설 중에서 위기상황에 대처하기 위한 범국가적인 통신망이라고 할 수 있다. 또한 국민의 생명과 관련된 통신망으로, 어떠한 사적 이익도 배제해야 한다는 것이 전문가들의 공통적인 의견이며, 중요한 요소인 표준화된 재난안전통신망을 사용하여, 범국가적으로 대처해야만 한다는 공감대를 갖고 있다. 국가적인 차원에서 재난안전통신망 구축을 위한 노력이 이루어지고 있고, 최근 재난안전무선통신망으로 PS-LTE(PS-LTE Public Safety LTE) 기술을 채택하면서, 우리나라에서도 PS-LTE에 대한 적극적인 관심을 갖고 있다. 재난안전무선통신망 구축을 위해서 PS-LTE에서 요소 기술을 검증하기 위해 공공기관 및 학계에서 활발한 활동이 있다. 본고에서는 3GPP에서 진행되고 있는 재난안전통신에 대한 요구사항, 국내동향 및 그에 따른 표준화 동향을 살펴보고자 한다.
현재 재난안전통신 시스템에서 광대역 이동통신 기술은 주요 화두로 부각되어 있고, 한국, 영국, 미국 등에서 PS-LTE(Public Safety-LTE) 기술을 기반으로 재난안전통신 수요에 대응하고 있다. 본 고에서는 PS-LTE 표준과 개발 동향에 대해서 소개하고자 한다. 서론에서는 PS-LTE 네트워크 아키텍처와 기술적 요구사항에 대해 소개하고, 본론에서는 국제표준화 기구에서 논의되고 있는 PS-LTE 관련 표준 기능과 현황에 대해 간단히 설명한다. 특히 그룹통신기술, 단말간 직접통신기술, 단독기지국 운용기술, 상호 운용성에 대해서 다루고, 개발 동향에 대해서도 살펴보고자 한다.
통합공공통신망 주파수 700MHz(상향: 718~728MHz, 하향: 773~783MHz) 대역에서 국민안전처 주관으로 'PS-LTE 재난안전통신망'구축, 국토교통부 주관 '무선통신 철도제어시스템 LTE-R'구축, 해양수산부 주관 '연안 해상통신망 LTE-M'구축이 추진되고 있다. 동일 주파수 대역을 사용하지만, 서로 다른 용도로 추진되는 3개 공공통신망의 특징을 조사하여 각각의 망이 제공하고자 하는 고유한 기능, 서비스를 만족시키며 동일 주파수 대역에서 공존하기 위한 방안을, 망간 단말 이동 사례와 서비스 연동 시나리오 관점에서 분석하고 3개 공공통신망의 경제적이고 효율적인 망연동 구축방안을 제안한다.
2014년 12월 미래부(현 과학기술정보통신부)의 통합공공망주파수 할당을 시작으로 철도통합무선망(LTE-R)의 성능개선을 추진하고 있다. LTE-R은 기존 기술방식 대비 기술적 성숙도 및 성능측면, 표준화 기반에서의 진화의 용이성 등 많은 장점이 있으나, 국내 전파정책으로 통합공공망 사용기관(행정안전부 PS-LTE 및 해수부의 LTE-M)간 주파수 간섭과 2017년 상용화를 시작한 UHD TV와의 간섭 등 향후 전국철도망의 안정적 열차무선서비스 운용환경 마련을 위해서는 해결할 과제 또한 잔재되어 있다. 본 논문에서는 원주~강릉구간 철도통합무선망(LTE-R)을 추진함에 있어 시험선 구축을 통해 도출된 간섭요인에 따른 LTE-R 성능변화 및 간섭 해소를 위한 RAN-Sharing 구현 결과, 그리고 도출된 시험결과를 토대로 설계단계에서 계획된 링크버짓 변경사항 등을 분석하여 통합공공망 주파수 공용환경에서의 향후 LTE-R 기지국 설계 추가될 기준 방안을 제시하고자 한다.
통합공공용 주파수로 분배된LTE(Long Term Evolution) 718~728Mhz(상향) 및 773~783MHz(하향)에서 재난안전 통신망, 철도무선 통신망, 차세대 해상무선 통신망 등과 같은 LTE기반의 공공통신망(Public Network, 이하 공공망)이 상호 공존하여 사용하는 방안에 대하여 연구하였다. 두 개 이상의 복수의 LTE 네트워크가 동일 주파수를 사용하여 서비스하는 경우 통신 커버리지가 겹치는 영역에서의 간섭은 불가피하다. 셀 간 간섭에 의하여Mission Critical한 요구사항이 중요시되는 공공망에서의 품질 열화가 야기되며, 경우에 따라 심각한 상황을 초래할 수 있다. 본고에서는 국내 공공망의 현황을 살펴보고 네트워크 공유방식에 대한 기술 및 표준화 동향, 그리고 해외의 사례를 알아보았다. 국내 통합공공용 주파수에서 동일 주파수를 사용하게 될 공공망 간의 간섭을 최소화 하여 네트워크를 구축 및 연계를 위해서 개별 공공망간의 네트워크를 공유하는 방안을 고려하였다. 국내 공공망의 효율적인 네트워크 연계를 위해서는 개별 공공망의 서비스 특성과 내부 환경을 반영 할 수 있는 연계 방식이 추가적으로 필요하다.
본고에서는 철도 재난안전에 활용될 수 있는 그룹통화 기능을 Long Term Evolution (LTE) 기반으로 실현하기 위한 기반 기술을 알아본다. 최근 철도 및 공공안전 분야에서 특정 그룹 내 의사소통을 위한 그룹통화로 상용의 LTE 시스템을 활용하는 것이 적극적으로 검토되고 있다. 이런 서비스 흐름 속에서 LTE 시스템이 기술적으로 그룹통화의 요구사항을 만족시킬 수 있는지에 대한 검토가 최근 이루어지고 있으며, 그룹통화를 수월하게 제공할 수 있도록 해주는 기반 요소기술에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 본고에서는 LTE 시스템에서 그룹통화를 지원하기 위한 기존 기술을 알아보고, 최근 표준 및 연구 분야에서 진행되고 있는 그룹통화 관련 기술 동향에 대해 구체적으로 알아본다.
FirstNet는 2012년에 출범하여 미 전역에 단일의 공공안전용 브로드밴드 네트워크 (NPSBN) 구축을 추진하고 있다. 출범과 동시에 700 MHz 대역에 20 MHz 대역폭이 할당되고 미화 70억불의 예산이 책정되었다. 그리고 망구축을 PS-LTE를 기반으로 하되, 추진 일정상 공공안전의 요구사항을 모두 만족하지는 못 하기 때문에 미션크리티컬 음성을 제외하고 미션크리티컬 데이터를 위주로 하는 기능을 정의하였다. 망 구조는 네트워크 코어가 중앙에 위치하며, 지역에 RAN 위주의 장비들이 배치되게 된다. 지방정부가 지역에 배치될 장비와 시설을 구축할 것이며 이를 위하여 FirstNet는 지방정부와 긴밀하게 협의를 추진하고 있다. 현재 RFP 에 앞서 RFI를 진행하고 있다. 2015년에 RFP를 완성하고 2016년에 네트워크 코어를 구축할 예정이다. 그리고 이전에 BTOP PSBN 프로그램으로 추진되고 있던 일곱 개의 프로젝트에 대하여 FirstNet 의 PS-LTE 망과의 호환성과 협조를 보장하는 조건으로 주파수 사용 협상을 추진하여 다섯 개의 프로젝트와 협상을 완료했으며, 두 개의 프로젝트는 중지시켰다. 이중 가장 규모가 큰 프로젝트는 LA-RICS PSBN으로서 231 국의 eNodeB가 시설되며 2015년 2사분기에 개통될 예정이다. 이 시설을 활용하여 2차 재난대응기관의 이용, QoS (서비스 품질), 우선순위/선취에 대하여 분석될 예정이다.
차세대 재난망 기술로서 언급되고 있는 PS-LTE는 LTE 기술을 근간으로 공공안전 통신에 필요한 단말 간 통신, 그룹통신 등을 지원하는 통신기술이다. 현재 우리나라는 구축계획을 수립하여 PS-LTE 시스템을 설치하고 있으며, 국제적으로도 PS-LTE를 활용한 재난망 시스템 구축에 많은 노력을 하고 있다. 그러나, 관련자만 접속할 수 있는 폐쇄망의 특성상 기존 상용망과 별도 구축이 필요하며 많은 기간과 비용의 소요가 예상된다. 효율적으로 재난안전통신망을 구축하기 위해서는 무조건적인 신규 구축보다는 기존 LTE망에 보안 및 접속우선권 등의 문제를 보완하여 신규 구축하는 PS-LTE망의 연동을 고려해야 할 것이며 이를 위한 사전 검토가 매우 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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