Inmarsat-c
제 1장 Inmarsat 개요
Inmarsat는 국제적 기구인 IMO(International Maritime Organization)에 의해 설립된 국제해사위성통신 시스템으로 해상, 육상, 공중에서의 이동체에 통신서비스를 제공하는 범세계적인 기구이다 Inmarsat의 설립동기는 1996년 IMO의 제 12회 해상안전위원회에서 선박의 조난 및 안전에 관한 통신, 해사공중통신, 항해정보제공서비스들에 대해 종래의 단파통신에 비해 풀질, 신뢰성 및 서비스 직역을 개선할 목적으로 제안되어. 1976년 9월 런던에서 개최된 IMO의 제3회 정부간 회의에 의해 Inmarsat설립의 기본문서가 되는 조약 및 운용협정이 채택된데 있다. 현재는 전세계의 76개 국가가 가입되어 있다.
제공하는 서비스의 종류로는 아날로그방식으로 전환, FAX, Telex, 고속데이타등의 서비스를 제공하는 표준 A형과 디지털 방식으로 Telex 및 저속데이타서비스를 제공하는 C형, 표준 A형을 디지털화한 표준 B형 및 음성 및 팩스의 전송이 가능하도록 표준 C형을 개량한 표준 M형이 있다.
이들 시스템 중 본 설명에서는 텔렉스 및 데이터전용 디지털 이동 위성통신장비로 이동체를 위한 저속데이터의 신뢰도가 높고 요금이 저렴한 표준 C형 시스템을 다루기로 한다.
현재 표준 C형은 지구정지궤도에 올라있는 위성(INMARSAT)을 사용하고 1.5∼1.6GHz 밴드(L밴드)에서 운용하는 시스템으로 위성구간에 있어서 600BPS의 저속데이타를 전송하는 것으로 INMARSAT-C국 혹은 해안지구국에서 데이터를 일단 축적하고나서 전송하는 Store and Foreword 방식으로 회선효율을 증가시켰고 무지향성 안테나를 이용한다는 점과 단말기구성이 간단해지는 이점들이 있다. 이로 말미암아 GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System) 도입에 따라서 1988 SOLAS(Safety of Life At Sea) 개정시 법적 의무비치 장비로 규정되었고 EGC(Enhanced Group Calling)기능이 추가되었다. 이에 따라 1992년 2월부터 발효된 GMDSS의 필수 구성요소로서 300톤급 이상의 선박에는 의무장착토록 규정하고 있다.
그림 1
제 2장 INMARTSAT-C 시스템 구성
1. 통신 시스템의 구성
그림 2은 Inmarsat-C 시스템의 전체적인 통신시스템으로 선박의 사용자와 육사의 사용자간에 통신기능을 제공하기 위한 시스템의 구성요소와 연결관계, 제공하는 기능들을 보여주고 있다,.
Inmatsat-C형 시스템은 이동체와 이동체, 이동체와 지상가입자간의 저속데이타 및 텔렉스등의 양방향 통신서비스의 EGC(Enhanced Group Call) 서비스를 제공한다. 대양지역 내에서의 Inmarsat-C 통신망의 주요구성요소로는 NCC(Network Control Center)를 포함하여 4개의 위성(그림 1)으로 구성되는 우주부분(Space Segment)과 LES(Land Earth Station), NCS(Network Coordination Station) 구성되는 지구부분(Ground Segment)과 그리고 실제로 선박에서 사용되는 MES(Mobile Earth station)으로 구성된다. 우주부분은 위성체 및 관련된 지원시설과 Inmarsat-C통신을 제어하는 NCC를 포함하는 것으로 인말사트기구의 책임하에 운영된다. 인말사트위성은 정지궤도위성을 이용하여 극지방을 제외한 전세계 모든 대양역을 포함하며 이를 위하여 대서양(동), 대서양(서), 태평양, 인도양에 각 1개씩 4개의 정지궤도위성을 배치하여 운영하고 있다. NCS는 대양지역내의 다수의 LES와 MES를 관리하고 위성채널 할당 및 트래픽을 관리한다. 또한 NCS는 Common 채널을 송신하여 각종서비스를 위한 프로토콜상의 각 단계에서 LES에 대기중인 호전송 및 EGC메세지의 전송을 담당한다. MES가 메시지 전송을 하지 않을때에 MES는 자동적으로 NSC Common 채널에 동기되어 있어야 한다, LES는 지상 통신망과 위성의 대양 영역 내에 있는 MES들을 연결하는 통신의 관문역할을 담당하며, MES상호간의 호전송도 제공한다. 모든 LES는 텔렉스, 해사조난경보, 지상망과 연동된 EGC처리기능을 가져야 하며, 다른 서비스는 운영사업자의 결정에 따른다. LES의 동작보드는 고정할당 방식과 요구할당방식으로 운영될 수 있는데, 요구할당 방식의 경우 NCS는 LES TDM channels, Signalling Channel, Message Channel들의 요구가 있을 경우에만 할당한다. MES는 선박, 차량 항공기등의 이동체에 탑재되어 지상가입자 또는 다른 이동가입자와의 통신을 위한 단말장치로서의 역할을 담당하며 DCE(Data Circuit Terminating Equipment)와 DTE(Date Terminal Equipment)로 구성된다. DTE는 From-Mobile의 경우 완전한 메시지를 조합하여 DCE로 보내며 수신시에는 DCE로부터 메시지를 받아 관리한다.
그림 2 Inmarsat-C 통신시스템
Inmarsat-C를 이용한 해상과 육상간의 전체적인 통신시스템을
구성하는 요소는 Inmarsat-C 시스템과 육상의 사용자 시스템, 그리고 이 두 시스템을
연결하여주는 네트워크망이 있다. 육상의 사용자는 텔렉스, PSTN 단말기, PSDN 단말기,
FAX, Minitel 단말기, Inmarsat /A/B/C/M/Aero 단말기등을 사용하여 네트워크망을
통하여 Inmarsat-C 시스템과 연결되어 육상과 해상간의 업무연락이나 조난, 구조체계를
구성한다. 이때 네트워크망으로는 텔렉스망, PSTN, PSDN, 사설망, 임대한 망, 다른
Inmarsat 시스템이다. 위 그림은 Inmarsat-C를 이용한 해상과 육상간의 전체적인
통신시스템을 보여주는 것이다.
1) Space Segment
Space Segment는 위성과 그와 연관된 지원시설을 포함하는
것을 말하는 것으로 Inmarsat에서 책임을 지고 있다. 그것은 정지위성에 의해서 커버되지
못하는 극지방을 제외하고 거의 대부분의 직역을 커버하기 위해 많은 수의 위성을
사용한다. 대서양 지역(WEST), 대서양지역(EAST), 인도양 지역, 태평양 지역의 4개
지역의 Space Segment가 있다. 이들 4개 지역 위성의 이용은 런던에 있는 Inmarsat
Network Control Center(NCC)에 의해서 적절하게 조정되어 사용된다.
2) Network Coordination Station
통신트랙픽과 신호채널 같은 위성자원의 할당을 관리하는 지구국으로
MES와 LES사이의 통신에 관련된 모든 사항을 관리한다. NCS는 MES의 접근 권리를
통제한다. 모든 MES는 Network에서 login이 요구되는 해양에서 동작된다. 모든 등록은
MES의 List의 Copy는 각 LES에 시작된다. LES가 지상국의 가입자로부터 MES에 대한
호출을 수신할 때, 그것을 전송하기전에 MES가 그 해양에 존재하는 지를 확인한다.
각 MES의 위치는 항상 모니터링 되어서 다른 OCEAN 지역으로 이동 해버린 MES에 애한
호출이 수신되면 간접적으로 연결되거나 거부된다. NCS는 방송 EGC message를 위한
LES에서 그리고 protocol 신호와 다른 선택적 services를 위한 다양한 단계에서 기다리고
있는 calls을 보도하기 위해 사용되는 일반 channel을 전송하다. MES가 message 전송에
포함도지 않을 때 그것은 자동적으로 NCS 일반 channel에 동조된다. 각 NCS 일반
channel과 관련된 channel은 MES로부터 정보를 수신한 NCS 신호 channel이다. 보든
NCS는 서로 연결되어 있고 또한 NCC에 연결되어 있다.
3) Land Earth Station
각각의 LES는 위성의 해당 지역내의 terrestrial networks와
MES 사이의 통로로써 도움을 준다. 그 것은 또한 하나의 이동국에서 다른 이동국으로
calls의 전송에 이용될 수 있다. 모든 LES는 terrestrial network에서 적당한 interfaces를
가지고, 위성을 다루는 EGC message와 해양 조난경보, telex를 공급할 수 있다. 다른
인터페이스는 LES 조작자의 마음대로 공급될 수 있다. 각각의 특별한 지역의 LES는
그 지역 NCS의 Interstation signaling link에 의해서 연결되어 있다. LES는 할당된
mode의 수요에서 그들의 traffic과 satellite power considerations(위성 전력 고려(포인트))이
사용되는 동작의 이러한 mode에 요구된다면 NCS는 일시적인 LES TDM channels과 signalling
channels 그리고 필요에 기초한 message channels을 할당한다.
4) Mobile Earth Station
각각의 MES는 personal computer나 intelligent black box와
같은 satellite network(위성통신망)과 Data Terminal Equipment(DTE: 데이터단말장치)에
접속기로써 동작하는 Data Circuit Termination Equipment(DCE:데이터회로단말장치)로
구성되어 있다. DTE는 수동으로 정보를 입력하기 위한 사용자를 허가하거나 DCE에
전송될 수 있는 position location device or monitoring system에 의해서 정보를
모으는 접속기를 제공할 것이다. 마찬가지로 수신된 정보는 DTE에 의해서 진행되고
야네;lay할 수 있으며 또는 출력할 수 있다. 선택적으로 date는 control system과
같은 예에 의해서 사용될 수 있다. From mobile direction에서 DTE는 완전한 message를
모으고 그것을 DCE에 전송한다. receive direction에서 DTE는 DCE로부터 message를
수신하다.
2. Inmarsat-C 통신채널
그림3 에는 NCS 공통 채널, LES TDM 채널, Message 채널, ISL(Interstation Signalling Links), NCS-NCS signalling Link들이 이다. NCS Common Channel은 8.64초의 프레임길이를 갖는 Time Division Multiplex(TDM) 채널이다. 이채널은 네트워크정보와 signalling 정보, EGC message를 운반한다. 이들은 그 지역의 모든 MES로 NCS에 의하여 지속적으로 전송된다. LES TDM 채널은 NCS 공통채널과 동일한 프레임구조를 갖는다. LES에서 MES까지 이 채널은 통신할 때 갖는 모든 signalling과 메시지를 운반한다. message 채널은 TDMA로 동작하고, LES에 의하여 조종된다. message channel은 LES와 MES사이에서 메시지를 전송하기 위해 사용된다. Signalling Channel은 저장할 수 있는 얼마간의 용량은 hybrid slotted aloha mode에서 동작한다. Signalling channel은 LES와 NCS에서 Signalling packets과 짧은 메시지를 전송하기 위하여 MES에 의하여 사용된다. ISL은 NCS들간의 통신과 EGC 메세지전송을 담당하며 또한 ISL은 대양 지역간의 신호전송을 위한 채널로도 사용되며 이 경우 각 대양지역내에 있는 MES에 관한 정보들을 교환하게된다.
그림 3 Inmarsat-C NetWork Schematic
3. Inmarsat-C 단말장치의 구성
Inmarsat-C 단말기는 사용자 인터페이스를 갖추고 사용자로부터 데이터를 입력받아 DCE에서 수신된 데이터를 상용자에게 보여주는 DTE, DTE로부터 수신된 데이터를 안테나를 통해서 송신할 수 있도록 가공하여 안테나를 통해서 송신하고 안테나에서 수신된 신호를 해독하여 DTE에게 보내주는 역할을 하는 DCE, 그리고 프린터등?으로 구성된다. DCE는 실외기기(EME:External Mounted Equipment)부분과 실내기기(IME:Internal Mounted Equipment)부분으로 구성된다.
EME는 안테나, Dipllexer, HPA, LNA등으로 구성되며, IME는
주파수 Synthesizer, Up/Down Converter, Modem, CODEC, scrambler/descrambler,
Interleaver/Deinterleaver 메시지처리 및 채널액세스 프로토콜 처리부 등으로 구성된다.
DTE는 실질적인 통신을 제공하기 위한 DCE제어기로서의 역할을 담당하며, 주요기능으로는
메시지 또는 데이터입출력, 가입자 접속, 메시지 관리 및 송신메세지 포맷등이 있다.
DTE에 연결된 장비로는NMEA0183을 지원하는 항해장비, 프린터, GPS등이 있다.
4. Inmarsat-c 단말장치의 성능 요구 사항 및 기능
Inmarsat-C형 단말장지의 기능 및 성능특성을 정확히 기술하기에는
너무나 많은 지면이 차지하므로 여기서는 간단히 살펴보도록 하자. 더 자세한 사양은
INMARSAT-C SDM을 참고하기 바랍니다.
가. 단말기의 주요성능요구사항
항 목 |
내 용 |
목 표 수 준 |
전송특성 |
전송속도 |
1200 Symbols/sec |
메시지전송방식 |
TDMA |
|
채널 액세스 방식 |
Slotted ALOHA |
|
채널 간격 |
5 kHz |
|
변,복조 방식 |
Unfiltered BPSK |
|
코딩방식 |
Convolutional coding R=1/2, K=7 |
(TDMA : Time Division Multiple Access)
(위상천이변조(Phase Shift Keying : PSK)
* RF/IF, S/W부분 생략
항 목 |
내 용 |
목 표 수 준 |
시스템 |
안테나 |
무지향성, RHCP |
주파수 대역 |
송신대역 : 1626.5 - 1646.g MHz 수신대역 : 1530.0 - 1545.0 MHz |
|
기본기능 |
2-Way 메시지 전송 |
|
테스트 및 진단기능 |
INMARSAT 국제인증규격만종 self monitoring 기능 |
|
인터페이스 |
RS-232C, NMEA0183 |
나. 주요기능
1) Store and Forward Data and Messaging
데이터나 메시지를 저장하였다가 전송하는 시비스는 MES와
수성을 사용하는 사용자들에게 신뢰할 만한 서비스 방법이다. MES로부터 생성된 메시지는
위성을 경유하여 packets에 전송되고 고정된 육상지구국(LES)에 전송된다. LES에서의
packet은 그들의 궁극적인 목표에 도달되기전에 재조합된다. LES는 sender(예로서
telex, data 또는 전자메일)에 의해서 지정된 형태로 정보를 전송한다.
2) Distress Alerting
MES 운용자는 해상에서 긴급한 상황이 발생할 경우에 조난
경보를 전송할수 있다. LES는 조난경보가 수신되면 송신한 MES를 즉시 확인하여 자동
또는 수동으로 위치 정보를 얻어내어 조치를 취한다.
3) Enhanced Group Calls (EGC)
Enhanced Group Call Service는 Inmarsat-C 통신 System내에서의
메시지 방송 서비스이다. EGC 메시지는 telex, X.400 전자메일등과 같은 terrestrial
facilities를 사용하는 LES에 보내진다. message는 LES에서 진행되고 NCS로 향한다.
전체 해양지역에 대한 LES message는 NCS에서 NCS Common Channel상의 전송을 위해
순서가 정해지고 계획되어 진다. Receiver addressing은 이러한 기초상에서 실행된다.
4) Data Reporting
이 서비스는 signalling channel을 사용하여 적은 량의 데이트를
보내기 위해 사용되는 것으로 정해진 시간에 자동으로 현재의 위치나 기타 정보를
전송한다.
5) Polling
이 서비스는 많은 양의 데이터를 전송하기 위해 message channel을 사용하며 데이터 전송을 위해서 특별한 명령을 사용한다. poll command는 MES가 응답하는 방법과 시기를 말하고 또한 code화된 text message 또는 256 문자(최대 packet 길이는 300bytes)에 이르는 IA5 text를 포함할 수 있다. 모든 polling packet은 poll을 인식하는 data reports를 가지고 응답하는 모든 addressed MES에 대한 구조를 포함할 수 있다. 여기에는 individual poll, group poll, area poll의 3가지 형태가 있다.
* Inmarsat 에 관련해 전문적인 지식이 없는 관계로 자세하게 정리하지 못했습니다.