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성층권 시스템을 이용한 IMT-2000 망 구성 방안 연구

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<strong>성층권</strong> 시스템이 기지국의 역할을 수행하는 경우<br />

에는 <strong>성층권</strong> 시스템이 기지국 기능을 수행하고, 지<br />

구국은 기지국 제어장치의 기능을 수행하게 된다.<br />

이때 피더링크는 기지국과 기지국 제어장치를 연결<br />

하는 인터페이스를 <strong>구성</strong>하며 지구국과 외부 지상<strong>망</strong><br />

간의 연결은 지상링크를 통해 <strong>구성</strong>된다.<br />

3.3 <strong>성층권</strong> 시스템이 User 의 신호를 단순 중계하는<br />

경우<br />

이때 <strong>성층권</strong> 시스템은 User 의 신호를 단순 중계<br />

하는 기능을 수행하게 되며 지구국은 기지국을 포<br />

함한 RAN 의 기능을 수행하게 되고 지상인터페이<br />

스를 통해 지상 CN 과 연결된다.<br />

그림 3. User 의 신호를 단순 중계하는 경우<br />

이 경우 <strong>성층권</strong> 시스템의 탑재체 부담이 가장 적<br />

고 모든 <strong>망</strong> <strong>구성</strong>요소가 지상에 존재하게 되기 때문<br />

에 <strong>망</strong> 운용 관리 차원에서 가장 용이한 경우라고<br />

할 수 있다.<br />

위에서 살펴본 3 가지 경우를 종합해보면 단독적<br />

인 <strong>IMT</strong>-<strong>2000</strong> <strong>망</strong>을 <strong>구성</strong>하는 경우 <strong>성층권</strong> 비행선 탑<br />

재체 비용 및 <strong>망</strong> 관리의 측면에서의 부담이 크다는<br />

점과 CN 과 RAN 이 모두 <strong>성층권</strong> 비행선에 탑재되<br />

어 있으므로 CN 과 RAN 의 독립적인 유지 발전이<br />

보장되지 못한다는 점을 고려해 볼 때 현재로써는<br />

구현의 어려움이 따를 것으로 생각되며, 추후 기술<br />

개발 여하에 따라서 <strong>구성</strong>이 가능할 것으로 생각된<br />

다. 또한 링크의 전파 지연시간을 생각해 볼 때 사<br />

용자-비행체-사용자의 단일 홉 링크 <strong>구성</strong>이 사용자-<br />

비행체-CN-비행체-사용자의 이중 홉 링크 <strong>구성</strong>에<br />

비해서 큰 장점을 가지지 못하기 때문에 <strong>성층권</strong> 시<br />

스템이 RAN 의 기능을 수행하는 경우가 비용과 <strong>망</strong><br />

관리 측면에서 유리할 것으로 생각된다. 또한 성층<br />

권 비행체가 중계기의 역할을 수행하는 시스템에서<br />

하나의 비행체를 지원하기 위해 지상에서 필요한<br />

지구국 또는 관문국의 수가 많은 경우 유지 보수가<br />

어려운 반면 RAN 의 기능을 수행할 경우 유지 보<br />

수시 비행체 만을 유지보수 함으로써 가능하기 때<br />

문에 RAN 의 기능을 수행 하는 경우가 유리하다.<br />

따라서 중계기로 <strong>성층권</strong> 시스템이 사용되는 경우는<br />

재해 재난시 임시적으로 신호를 중계하는 경우 더<br />

욱 적합하며 <strong>성층권</strong> 비행체가 RAN 의 기능을 수행<br />

하는 경우가 <strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용하여 <strong>IMT</strong>-<strong>2000</strong><br />

<strong>망</strong>을 <strong>구성</strong>할 시 가장 유리할 것으로 생각된다. 특히<br />

RAN 의 기능을 수행하는 경우 중 기지국 만이 탑<br />

재되는 경우는 서비스를 점진적으로 확장할 때 더<br />

욱 적합할 것으로 생각된다.<br />

4. <strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용한 <strong>IMT</strong>-<strong>2000</strong> <strong>망</strong><br />

링크 분석<br />

그림 4. <strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> <strong>이용한</strong> <strong>IMT</strong>-<strong>2000</strong> <strong>망</strong> 개념도<br />

<strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용한 <strong>IMT</strong>-<strong>2000</strong> <strong>망</strong>은 위 그림<br />

에서 보는 것처럼 S-band 신호로 User 와 <strong>성층권</strong> 비<br />

행선에 탑재된 기지국의 링크(User 링크)를 <strong>구성</strong>하고<br />

V-band 또는 Q-band 신호를 사용하여 기지국과 지<br />

상<strong>망</strong>간의 링크(피더링크)를 <strong>구성</strong>하게 된다. 또한<br />

Optical link 를 사용하여 각 플랫폼간의 링크를 <strong>구성</strong><br />

하게 된다.<br />

<strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용하였을 경우와 지상 기지국<br />

을 사용했을 때의 User-link 의 경로 손실은 각각 아<br />

래의 식과 같다.<br />

<strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용할 경우:<br />

4πd<br />

pathloss = (1)<br />

λ<br />

d: propagation distance, λ : wave length<br />

지상 기지국을 사용할 경우(ITU-R M.1225 vehicular) :<br />

L b<br />

−3<br />

= 40(<br />

1−<br />

4⋅10<br />

∆hb<br />

) log R −18⋅<br />

log∆h<br />

+ 21log<br />

f + 80 (2)<br />

R = 셀 반경(km),<br />

∆ h : 평균지붕 높이 대비 기지국 안테나 높<br />

b<br />

이의 차(가정:20m)<br />

f : 반송파 주파수(가정 <strong>2000</strong>Mhz)<br />

위의 식을 사용하여 동일한 주파수를 사용하여 경<br />

로 손실을 계산해 보면 <strong>성층권</strong> <strong>시스템을</strong> 사용한 경<br />

우 약 125dB(앙각: 30 도 가정) 지상 기지국을 사용<br />

한 경우 약(125.9dB)가 되어 지상의 기지국을 사용<br />

한 경우와 큰 차이를 보이지 않는 수준이 된다. 더<br />

구나 지상 기지국의 안테나 이득(18dBi)와 WRC-<br />

<strong>2000</strong>(Res.221)에서 정의한 안테나 빔 패턴의 이득<br />

(23dBi, Max 50dBi)을 고려해 보았을 때 <strong>성층권</strong> 시스<br />

템의 안테나 이득이 더 큰 것을 알 수 있다. 이러한<br />

부분들을 대략적으로 고려해 보았을 때 기존에 위

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