LTE (Long Term Evolution) 네트워크를 기반으로 하는 공공안전 및 재난통신 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 기지국의 도움 없이 직접통신이 가능한 D2D (Device-to-Device) 통신 기술은 차세대 공공안전 및 재난통신망의 기반 기술로 각광받고 있다. 본 논문에서는 재난 지역의 기지국이 붕괴되었거나 통신 폭주로 인해 자원 할당이 지연되는 경우에 D2D 단말 탐색을 활용하여 재난 지역 단말들의 통신을 위한 신속하고도 정확한 주파수 자원 확보 기술을 제안한다.
최근 세계적으로 자연재해 등의 피해를 줄이기 위해 각 국가마다 통합재난안전관리시스템을 운영하고 있다. 특히, 재난경보 메시지를 보내기 위한 방법으로 디지털 사이니지(Digital Signage) 활용에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 디지털 사이니지에 대한 개념과 재난안전관리시스템을 살펴보고 재난안전통신망에서 요구되어지는 보안요구사항을 알아보았다. 또한, 디지털 사이니지를 활용한 재난안전 서비스에서 공통경보 메시지를 안전하게 디지털 사이니지 터미널에 전송하기 위해 공개키 인증기법을 사용한 프로토콜을 제안하였다. 제안 된 프로토콜은 공통경보 메시지를 해당 지역에 안전하게 표시될 수 있도록 하였다.
재난안전망에 소형의 이동무선통신망을 보조적으로 사용하면 소규모의 전파 음영지역 해소, 재난지역의 트래픽 과부하 해소 그리고 접근이 어려운 지역에서 신속하게 재난통신망을 구축하는데 유용하게 활용할 수 있다. 휴대형 이동기지국은 소형의 이동무선망을 구축하는데 필요하며, TVWS(TV White Space)를 활용하는 이동형 기지국은 전파의 활용과 무선망의 구축비용 측면에서 효과적이다. 논문에서는 TVWS에서 동작하는 이동기지국용 전력증폭기를 설계 및 구현하였다. 구현한 전력증폭기는 TV대역인 470 ~ 698MHz에서 동작하며, 이득은 20.1dB 이상, 입출력 반사손실은 11.4dB 이상, 출력을 off 하였을 때 격리도는 39.9dB 이상이었다. 전력증폭기의 IMD(Intermodulation Distortion) 특성은 470MHz에서 18.8dBm을 출력할 때 61.0dBc, 550MHz에서 18.6dBm 출력시 59.3dBc 그리고 690MHz에서 19.0dBm 출력시 56.5dBc의 특성을 갖는다. 본 논문에서 구현한 전력증폭기는 국내 전파법 규정을 만족하므로 이동 기지국용 전력증폭기로 사용할 수 있다.
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.
위성을 이용한 통신 및 방송은 양방향 서비스 시대를 맞이하고 있으며, 위성 인프라는 통신망 back-up 개념을 벗어나 이동 휴대 그리고 지상 인프라 구축 및 운영이 어려운 지역 및 시설을 중심으로 광역통신 및 방송의 근간 망 구성으로 나아가고 있고, 재난 방재 및 긴급 복구, 산업 시설 감시 및 측정데이터 모니터링 등 지상 인프라와 상호 보완적인 이중망 또는 기간망으로 활용되고 있다. 한국수자원공사에도 1998년부터 수문관측망 및 감시제어를 포함한 원격 데이터 취득 및 정보제공 등 많은 부분에 위성통신망을 이용하고 있다. 위성통신망의 사용이 10여년이 지난 시점에서 위성통신장비의 내용년수 도래에 따른 시스템 개선과 대체방안이 필요하게 되었으며, 기존의 수위, 우량과 같은 저용량, 저속인 현재의 위성망에 비하여 기술발전 및 데이터의 다양화에 따른 화상, 동영상과 같은 멀티미디어 데이터 등을 전송할 수 있는 대용량, 고속인 위성망 Pilot 시스템을 구축하였으며, 구축된 시스템에 대하여 성능시험을 한 결과를 분석하고자 한다.
이동통신망을 활용하여 사물과 사물간의 연결(Connectivity)을 제공하는 사물통신 서비스를 M2M이라 하며, 이는 인구수의 제약을 넘어서는 신규 가입자시장이다. M2M은 원격측정, 감시, 제어, 관제 등의 기능을 제공하며, 사물과 현장의 정보를 수집하는 센싱부와 이를 전달하는 광역통신망 및 수집정보의 가공, 처리, 통제하는 서버시스템의 3요소로 구성된다. 이를 위해서 기기, 센서, 통신모듈, 통신 및 IT등 다양한 전문Player의 협업을 필요로 하는 Value Chain을 가지고 있다. M2M 시장은 고정물, 이동물, 차량 및 대인시장으로 구분할 수 있으며, 전력, 수도 등 검침, 보안방범, 재난재해관리, 환경감시, 차량관제, 대인 위치추적 등 다양한 분야에서 적용되고 있다. 국내 M2M 시장은 지난 10년간 지속적인 성장을 계속하고 있으나 급속성장 및 활성화를 위하여는 소규모 세분시장의 한계를 극복하고 규모의 경제를 달성할 수 있는 방안의 모색, Value Chain내 다양한 Player간 Win-Win 협업체계의 강화, 높은 QoS에 의한 서비스 안정성 및 도입운영의 용이성 제고, 초기도입 비용장벽의 완화 등이 필요한 것으로 분석된다. 향후 높은 성장 잠재력을 가지고 있는 M2M 시장은 참여자들의 창의적인 대상시장 발굴과 가치의 제공을 통하여 상생 발전의 선순환을 도모할 필요가 있다.
해양수산부는 2019년에 초고속해상무선통신망(LTE-M) 구축을 완료하고 초고속통신을 활용한 다양한 해상 서비스 제공을 위한 기반을 마련하였다. LTE-M 통신망 구축과 함께 해상통신을 위한 송수신기와 사용자 서비스를 위한 표시장치를 개발하여 선박의 안전운항 및 해양활동을 위한 서비스를 제공하고 있다. LTE-M 송수신기는 육상으로부터 100km 거리까지 LTE 기반의 원거리 통신을 지원하기위한 핵심 통신장비이다. 본 연구는 일정 규모 이상의 선박에만 적용되던 LTE-M 송수신기의 활용 범위를 소형선박, 해양드론, 항공기 등의 다양한 분야로 확대하기 위한 LTE-M 송수신기(무선설비) 개발을 목적으로 하고 있다. 각각의 환경특성을 고려한 송수신기를 개발하고 성능을 시험하였으며 활용 가능성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 해상에서도 육상과 같은 다양한 분야에 초고속통신 서비스를 이용할 수 있기를 기대한다.
전 세계의 인구와 도시가 점점 증가함에 따라 매년 각종 범죄를 비롯한 사건사고와 가상이변, 홍수, 지진 등과 같은 자연재해가 증가하고 있다. 따라서 공공의 안전과 재난상황에서 구조를 위한 새로운 통신의 필요성이 급증하게 되었다. 모바일 광대역 공공안전(Public Safety) 통신은 여러 지역에서 다양한 사고와 재난이 발생하였을 때, 응급현장에서의 지시나 관리의 책임을 지는 기관에서 사용하는 전파통신을 의미한다. 이를 활용하면 더욱 효율적이고 체계적으로 공공의 안전을 위협하는 상황에 대한 대응능력을 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 따라서 관련 시장 역시 급격히 성장할 것으로 전망되고 있다. 본고에서는 모바일 광대역 공공안전 통신시장의 규모와 흐름을 살펴보고 공공안전과 재난구조 활동의 발전을 위한 무선통신망 구축의 방안에 대해 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 재난안전 통신망(Public Safety LTE: 698~806 MHz) 서비스를 위하여 대수 주기 다이폴 배열(Log-Periodic Dipole Array) 안테나의 소형화 구조를 제안하였다. LPDA 안테나를 소형화하기 위하여 배열 다이폴에 반복성 프랙털 나무(fractal tree) 소자를 새롭게 추가하여 배열 다이폴의 길이를 단축하였다. 그 결과, 전형적인 LPDA 안테나와 비교하여 약 25 % 정도 소형화 되었다. 제안한 LPDA 안테나 설계 규격을 검증하기 위하여 두께가 1.5 mm인 알루미늄을 사용하여 실제 제작 및 성능을 측정하였으며, 계산 결과와 비교적 양호한 결과를 얻었다.
본 연구는 2013년 우주기상 극대기에 가시화 될 수 있는 재난에 대한 대응방안을 제시하고자 한다. 우주기상 극대기는 지구상에 크나큰 재앙을 초래할 것으로 예견되고 있다. 특히 근년에 들어 지자기 폭풍에 의한 손상과 가시화 될 수 있는 조짐을 보이고 있다. 그럼에도 불구하고 정부와 학계에서는 태양폭풍의 피해우려에 따른 분야별 우주통신과 지상통신망에 대한 워닝시스템 중심으로 규명되고 있을 뿐 우주기상 폭풍 대비 관리 및 운영시스템이 현실적으로 부재하다. 본 연구에서는 이상에서 제시된 문제점에 대한 피해분석에 따른 궁극적인 우주기상 통신망에 대한 피해 저감 대비방안을 제시하였다. 구현방법으로는 GIS기반 우주기상극대기 대비 통신망피해관리시스템 구현은 우주폭풍에서 방사되는 우주복사폭풍(flare), 우주입자폭풍(solar proton event), 우주자기폭풍(geomagnetic storm) 등에 대한 지자기권 및 이온권과 지상권의 분야별 폭풍피해를 분석하여 유형별 전파피해 대응방안에 대비할 수 있도록 하였다. 이로서 공간정보기반의 우주폭풍 통신망 피해대비 운영관리시스템 구현은 GIS기법에 의한 의사결정지원시스템으로 피해예측 및 방재환경을 스마트 IT환경과 융합한 첨단 정보시스템으로 구현하여 인명과 재산을 보전할 수 있는 수단으로 기여될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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