성층권 비행체 통신시스템(HAPS)

1. 개요

2. 성층권 통신시스템 서비스 개념도

3. 성층권 통신시스템 구성 기술

 가. HAPS 비행선 핵심 기술

 나. HAPS 통신시스템 요소 기술

4. 상호 비교

 

 

 

 

1. 개요

 - 성층권 비행체 통신시스템이란 성층권에 통신 중계기를 탑재한 비행선을 정점 체공시키면서 각종 통신 서비스를 제공하기 위한 것

 - 예전부터 비행선을 사용하여 통신시스템을 구축하는 개념은 있었으나 이러한 HAPS 통신 시스템을 구축하는 데에는 여러 분야의 고난이도 기술이 필요

 - 성층권 환경에서 견딜 수 있는 재료기술, 장기간의 비행에 필요한 전력기술, 대규모 선체 구조기술, HAPS를 위한 무선전송 기술 등의 발전과 세계전파통신회의가 HAPS용 주파수를 분배함에 따라 점차 가시화되고 있는 시스템 - 이러한 성층권 통신시스템은 타 통신 방식에 비해 높은 경제성을 보유, 고기능, 고품질의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있는 새로운 차세대 통신 인프라로 서서히 부상하고 있음

 - 미국, 일본 등 선진국들은 민간 기업 투자 및 정부 지원 등을 바탕으로 하여 성층권 통신시스템의 개발에 많은 노력을 기울이고 있음

 

2. 성층권 통신시스템 서비스 개념도

 - 성층권은 지구상공 약 8~20 km에서부터 시작하여 약 50~56km까지 형성되어 있으며 대류권에 비해 기상이 매우 안정적이어서 비행선을 장시간 체공시키기에 적합

 - WRC-2003 회의에서 우리나라가 HAPS용으로 27GHz 및 31GHz 대역 할당 받음

 

 

 

3. 성층권 통신시스템 구성 기술

 가. HAPS 비행선 핵심 기술

  - 대규모 선체 구조기술 및 막 재료기술
  - 저 저항 공력 형상의 선정 및 공력 설계기술
  - 낮은 공기 밀도 환경에서 운용되는 고효율 추진기술
  - 태양전지 및 재생형 연료전지를 이용한 clean 에너지 공급 기술
  - 열 제어 및 부력 제어기술
  - 대규모 막 구조물의 비행 제어기술
  - 추적 관제기술

 

 나. HAPS 통신시스템 요소 기술

    - HAPS를 위한 다이버시티 기술

    - HAPS를 위한 적응변조 및 코딩 기술
    - HAPS를 위한 자원할당 및 프로토콜 기술
    - HAPS 간의 핸드오프 기술

 

 

4. 상호 비교

 

Issue	지상무선시스템	위성시스템	성층권 통신시스템
이동단말의 가용성 및 가격	- 소형, 저가, 저전력 단말기 유도	- 단말기 고가 및 대형	- 지상무선시스템의 단말기 이용가능
전파지연	- 문제 안됨	- GEO에서 음성 통신 시 현저한 감쇄를 유발함	- 문제 안됨
휴대 단말로부터 전파 방출에 의한 인체 유해성	- 저전력으로 유해 요소 최소화	- 매우 큰 경로 손실로 인한 고전력 휴대단말->인체 유해 가능성 높아짐	- 지상무선시스템과 비슷한 수준임
배치 및 시스템 용량 확장	- 상용 서비스를 위한 전국 커버리지를 제공하기 위해서는 상당한 초기 설비투자가 필요  - 용량을 추가하기 위해 셀분리가 필요함  - 장비 업데이트 및 수리가 용이함	- 전체 시스템이 배치되기 전에서 서비스를 개시할 수 없음(위성이동통신용으로 쓰이는 글로벌스타의 경우 약 48개의 주위성(LEO) 사용)  - 시스템 용량은 위성의 추가로 증대시킬 수 있음  - 하드웨어 업그레이드를 위해서는 위성을 교체해야만 함	- 하나의 플랫폼과 지상국으로도 초기 상용 서비스 가능  - 스팟빔의 크기 조정과 플랫폼의 추가로 용량 확장 가능  - 장비 업그레이드가 비교적 용이
구성요소의 움직임으로 인한 시스템 복잡도	- 사용자 단말기만이 이동성을 가짐	- 위성의 움직임으로 인한 통신의 복잡도 증가	- 움직임이 적음
지역으로 인한 음영지역	- 지형지물로 인해 커비리지 공백 발생	- 낮은 앙각에서 문제됨	- 위성의 경우와 유사함
지상 인프라	- 상당한 수의 기지국이 배치	- 단일 관문이 넓은 지역에서 트래픽을 수집함	- 위성의 경우와 유사함
기타	- 기술 성숙도가 높음	- GEO는 PCS의 가격, 성능면에서 뒤 떨어짐	- 지상 무선통신 기술 이용 가능

 

 

 

 

 

 

http://www.ktechno.co.kr/rd_news/kr912_01.html

 

haps.pdf