Starlink은 이번 달에 최신 세대의 위성인 v2mini를 통해 모바일 폰 간의 4G/LTE 연결을 통해 텍스트 메시지를 처음으로 송수신했습니다. 이는 아마존, 애플, AST SpaceMobile, 화웨이, 그리고 Lynk Global에서 비슷한 프로젝트를 진행한 이후의 일입니다. 스페이스X가 운영하는 위성 연결망인 스타링크는 전 세계적으로 적어도 여덟 개 이상의 이동통신 사업자의 가입자들에게 텍스트 메시지를 제공할 것이며, “다가오는 몇 년 동안” Starlink의 미국 파트너인 T-Mobile은 그들의 고객이 현재 사용하는 지상 단말기 없이도 음성 및 데이터 커버리지를 제공할 수도 있다고 밝혔습니다.
스타링크의 성과는 위성과 기지국이 어떻게 결합되고 있는지의 최신 사례입니다. 소수의 기업들은 더 저렴한 위성 제작 및 발사 비용을 활용하고, 빔포밍과 같은 기존 기술을 적용하여 모바일 폰과 궤도 위 위성 간의 수백 킬로미터를 연결하고 있습니다. 이러한 기업들이 처리해야 할 새로운 과제 중 하나는 타워 자체가 네트워크의 이동 구성 요소가 된다는 사실입니다: 저궤도(LEO) 위성은 지구 표면의 모바일 폰과 통신할 시간이 거의 없기 때문입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 경쟁하는 기업들은 지금까지 상용 위성을 통해 일반적인 폰으로 텍스트 메시지를 송수신했으며 (화웨이/중국 텔레콤; Lynk Global; 애플/글로벌스타), IEEE Spectrum이 보도한 바에 따르면 실험용 위성을 통해 5G를 통한 음성 및 데이터 통화를 수행했습니다 (AST SpaceMobile). 투자자들은 이에 주목했습니다: Lynk Global은 회사 가치를 최대 8억 달러로 평가하는 거래로 상장될 예정이며, AT&T, 구글, 그리고 Vodafone은 최근 AST SpaceMobile에 투자했습니다. AST SpaceMobile의 시가총액은 6억 7460만 달러입니다.
매우 최근까지 위성은 수백 킬로미터 아래의 모바일 폰에 연결할 수 없었습니다. 사람들이 더 외진 곳으로 원정을 떠날 때 가져가는 종류의 위성 폰은 거대한 안테나가 부착되어 있으며, 여러 위성에 대한 명확한 시야를 필요로 하며, 신호를 획득하는 데 시간이 걸립니다. 지상과 위성 이동 통신망을 통합하는 것은 셀 타워 사이를 이동하고 신호를 넘겨주는 것만큼 쉽지 않습니다.
실제로, 이 작업은 너무 어려워서 한 연구 그룹은 실험용 응용 프로그램을 구축하여, 셀룰러 네트워크 신호를 잃을 때 자체 컴퓨터를 갖춘 인터넷 연결 된 가축 운송 차량이 내장 Starlink 지상 스테이션으로 전환할 수 있도록 돕는 데 사용했습니다. 지상 및 비지상 네트워크의 원활한 통합을 달성하는 것이 궁극적인 목표라고 말하는 공동 연구자 멜리사 로페즈는 덴마크의 알보르크 대학의 무선 통신 연구원입니다.
스타링크는 그의 4G 연결에 대한 많은 세부 사항을 설명하지 않지만, 기존의 상용 위성 연결망은 원활한 위성 이동 통신의 구성 요소 중 몇 가지를 드러냈으며, 연구자들은 적어도 한 가지 유망한 향후 위성 연결망에 대한 선도적인 소식을 게시했습니다.
휴대폰을 위성과 연결하기 위한 요건
휴대폰을 위성 폰과 더 유사하게 재설계하는 대신, 기업들은 위성 네트워크를 휴대폰을 만나는 중간점 이상으로 만들기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 위성의 안테나를 훨씬 크게 만들어 위성을 휴대전화 타워로 변신시키는 데 박차를 가하고 있습니다. 예를 들어, AST SpaceMobile의 첫 위성은 표면적이 64 제곱미터인 안테나를 갖추고 있었으며, 두 번째 세대 위성은 128 제곱미터 안테나를 가지고 있으며, 400 제곱미터까지 올릴 계획입니다. 스타링크의 새로운 v2mini 위성 안테나는 6.21 제곱미터이지만, 스타링크는 보다 큰 휴대전화 호환 위성을 계획하고 있으며, 이를 큰 스타십 로켓이 사용 가능해지면 발사할 것입니다.
기업들은 또한 위성을 이전보다 낮게 비행하여 그들을 더 많은 휴대폰 타워처럼 만들고 있습니다. 우주 시대의 처음 몇 십 년 동안 통신 위성은 지구 상공에 훨씬 더 높은 정지궤도에 삽입되었습니다. 거기에서 그들은 상대적으로 오랜 시간 동안 행성의 큰 부분을 커버할 수 있었습니다. 그러나 그러한 위성은 오늘날의 디바이스 수보다 훨씬 적은 양의 기기를 처리했습니다.
지난 10년 동안 이른바 더 작고 저렴한 위성과 저렴한 발사 비용의 등장으로 많은 저렴한 위성을 활용하는 비즈니스 모델이 가능해졌습니다. 이러한 새로운 위성들은 예전만큼 오래 가지 않을 것이지만, 지표면의 휴대전화에서 약한 신호를 감지하고 그들의 증가하는 트래픽을 처리하는 능력이 더욱 향상될 것입니다.
“10년 전에 모바일 운영자들이 위성 업체에게 ‘귀하의 가격은 너무 높다’고 말하는 토론이 많았던 것을 기억합니다. 이는 기술의 더 많은 이용 가능성, 더 유연한 개발 및 실패에 대한 다른 접근 방식으로 완전히 바뀌었습니다,”라고 뮌헨의 버더스베어 대학 신호 처리 엔지니어인 안드레아스 노프가 말합니다.
또 다른 요인은 개선된 빔포밍입니다. 빔포밍은 전송 장치가 특정 수신자에게 신호를 전달하는 가장 좋은 방법을 계산하는 방법입니다. 다른 수신자와의 간섭없이. 이것은 지상 타워로부터 신호를 반사하는 것이나 산이나 건물을 통과하는 것을 포함할 수 있습니다. 혹은 위성이 수만 킬로미터를 시속으로 이동하는 좁고 빠르게 이동하는 신호를 정밀하게 타겟팅하는 것을 포함할 수 있습니다.
더 정교한 빔포밍은 여러 안테나에서 동일한 신호를 보내어 신호가 서로 강화되도록 하는 것을 포함할 수 있습니다. 이는 소리 파동이 조화되는 것과 유사합니다. 특정 소파의 지점에서 최상의 소리를 제공하도록 홈 스피커 시스템을 조정한 사람은 아마도 뒷면의 정교한 소프트웨어의 도움으로 빔포밍을 수행했을 것입니다.
미래에는 두 개의 최근 논문의 공동 저자들이 작성한 것처럼 빔포밍의 작업을 현재보다 더 많은 위성에 분산하는 것이 가치 있을 수 있습니다. 하나의 연구에서 제안된 시나리오는 현재의 하나의 셀룰러 호환 위성이 수행하는 작업을 복제하기 위해 가까이 날아 다니는 두 더지라도 위성을 사용하는 것입니다. “이제 이 위성 각각이 자체적으로, 자체 구성 요소를 가지고 있습니다. 주요한 측면은 주파수, 위상 및 신호가 일치하여 도착하는 시간을 조절하는 동기화 알고리즘입니다.”라고 말하는 것은 신호 처리를 공부하는 버더스베어 대학 대학원생인 디에고 투지입니다. 노프와 함께 최근 논문의 공동 저자입니다.
현재로서는, 스타링크와 그 경쟁사들이 제공하는 것은 아주 적지만, 이것은 필요한 단계입니다. “아무것도 없는 것보다는 나아요,”라고 최근 논문의 공동 저자이자 버더스베어 대학의 신호 처리 엔지니어인 토마스 델라모트가 말합니다. “하지만 장기적인 관점을 갖기를 원한다면 6G를 보급화하기 위한 새로운 접근 방식이 필요할 것입니다.”
마무리
이번 포스팅에서는 위성 통신 기술의 발전과 이를 통한 휴대전화 네트워크의 혁신적인 변화에 대해 살펴보았습니다. 기술의 발전과 새로운 접근 방식을 통해 이전에 높았던 가격점이 크게 낮아졌으며, 빔포밍과 같은 기술의 발전으로 위성과 지상 네트워크의 통합이 더욱 원활하게 이루어지고 있습니다. 앞으로 더 많은 연구와 혁신이 이루어질 것으로 기대되며, 향후 6G와 같은 미래의 통신 기술을 보급화하기 위한 새로운 접근 방식에 대한 논의가 필요할 것입니다.