현재표준화진행중인 Release 12와차기 Release 13에서는 PS-LTE 기술들을정의하고있다 [2][3]. PS-LTE는 LTE 기술을기반으로공공안전통신에필요한기능들을수용한기술방식으로서, 그룹통신, 단말간직접통화, 망생존성등의요구기능을지원하도록정의하고있다 < 그

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서균 누
6 years ago
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재난통신 / 공공안전망편집위원 : 김남 ( 충북대 ) 공공재난안전통신용 PS-LTE 표준및개발동향 김한석, 임재진 삼성전자 요약 현재재난안전통신시스템에서광대역이동통신기술은주요화두로부각되어있고, 한국, 영국, 미국등에서 PS- LTE(Public Safety-LTE) 기술을기반으로재난안전통신수요에대응하고있다.

등높은활용성을갖기때문이다 < 그림 1>. 따라서음성과저속데이타전송만가능한기존의 LMR(Land Mobile Radio) 기술대비 LTE와같은광대역이동통신기술이주요화두로부각되어있고 [1], 한국, 영국, 미국등에서 PS-LTE(Public Safety- LTE) 기술을기반으로재난안전통신수요에대응하고있다.

1 재난통신 / 공공안전망편집위원 : 김남 ( 충북대 ) 공공재난안전통신용 PS-LTE 표준및개발동향 김한석, 임재진 삼성전자 요약 현재재난안전통신시스템에서광대역이동통신기술은주요화두로부각되어있고, 한국, 영국, 미국등에서 PS- LTE(Public Safety-LTE) 기술을기반으로재난안전통신수요에대응하고있다. 본고에서는 PS-LTE 표준과개발동향에대해서소개하고자한다. 서론에서는 PS-LTE 네트워크아키텍처와기술적요구사항에대해소개하고, 본론에서는국제표준화기구에서논의되고있는 PS-LTE 관련표준기능과현황에대해간단히설명한다. 특히그룹통신기술, 단말간직접통신기술, 단독기지국운용기술, 상호운용성에대해서다루고, 개발동향에대해서도살펴보고자한다. 등높은활용성을갖기때문이다 < 그림 1>. 따라서음성과저속데이타전송만가능한기존의 LMR(Land Mobile Radio) 기술대비 LTE와같은광대역이동통신기술이주요화두로부각되어있고 [1], 한국, 영국, 미국등에서 PS-LTE(Public Safety- LTE) 기술을기반으로재난안전통신수요에대응하고있다. LTE는현재가장빠르게확대되고있는이동통신기술로서, 전세계 107개국 300개이상의사업자가상용서비스중이며가입자수가 2억4천만명을넘어서고있다 (2014.3월기준 )< 그림2>. Ⅰ. 서론 공공안전 (Public Safety) 통신시장에서비디오장치의의존과도입이점차확대될것으로전망되고있는데, 그이유는실시간고화질의비디오가현장상황에대한의사결정과지휘의정확도를높이고, 응급처치요원의신속하고적절한대처를돕는 그림 2. LTE 가입자수증가추세 LTE 는 3GPP Release 8 표준기반으로상용화를시작하여 LTE-Advanced 로불리는 Release 10 이상용서비스중이며, 그림 1. 공공안전을위한비디오활용 그림 3. LTE 와 PS-LTE 개념 OCTOBER

현재표준화진행중인 Release 12와차기 Release 13에서는 PS-LTE 기술들을정의하고있다 [2][3]. PS-LTE는 LTE 기술을기반으로공공안전통신에필요한기능들을수용한기술방식으로서, 그룹통신, 단말간직접통화, 망생존성등의요구기능을지원하도록정의하고있다 < 그림 3>.

PS-LTE네트워크아키텍처는일반적으로 IMS(IP Multimedia Subsystem) 플랫폼을기반으로구성되어있다 [4]< 그림 4>. 즉, All-IP기반의단일 LTE 망에서기존의음성서비스와광대역데이터서비스를함께제공하는것이목표라할수있다 < 그림 5>.

본론 3GPP Release 12와 Release 13에서공공안전통신에필요한기능들이표준화되고있는데, 그룹통신과직접통신을위한기본기능들은 Release 12에서표준화되고 (2015.3), 이들의기능향상및단독기지국운용기능은 Release 13에서표준화될예정이다 (2016.3). 1. 그룹통신기술 그림 4.

0 프로젝트를진행하고있으며, 2014년말에 1차버전이나올예정이다. 현재이동통신망에서애플리케이션레벨에서구현되어서비스되고있는 PTT는 unicast 방식을사용하고있는데, unicast 방식으로는재난현장의대규모구호인력이동일셀에서그룹통화하는것을지원하기어렵다.

2 현재표준화진행중인 Release 12와차기 Release 13에서는 PS-LTE 기술들을정의하고있다 [2][3]. PS-LTE는 LTE 기술을기반으로공공안전통신에필요한기능들을수용한기술방식으로서, 그룹통신, 단말간직접통화, 망생존성등의요구기능을지원하도록정의하고있다 < 그림 3>. 본고에서는정확한구분이필요없는한, 그룹통신에대해 GCSE(Group Communication Service Enabler), PTT(Push-to-Talk) 용어를혼용하여사용하고, 단말간직접통신에대해 D2D와 Proximity Service 용어를혼용하여사용할것이다. PS-LTE네트워크아키텍처는일반적으로 IMS(IP Multimedia Subsystem) 플랫폼을기반으로구성되어있다 [4]< 그림 4>. 즉, All-IP기반의단일 LTE 망에서기존의음성서비스와광대역데이터서비스를함께제공하는것이목표라할수있다 < 그림 5>. 용, 통화품질등 보안성 : 단말기사용허가및금지, 암호화등 상호운용성 : 타네트워크와의연동 운용및효율성 : 망관리, 용량확장등이중에서그룹통신기술, 단말간직접통신기술, 단독기지국운용기술, 상호운용성에대한표준동향과개발동향에대해살펴보고자한다. Ⅱ. 본론 3GPP Release 12와 Release 13에서공공안전통신에필요한기능들이표준화되고있는데, 그룹통신과직접통신을위한기본기능들은 Release 12에서표준화되고 (2015.3), 이들의기능향상및단독기지국운용기능은 Release 13에서표준화될예정이다 (2016.3). 1. 그룹통신기술 그림 4. PS-LTE 네트워크아키텍처 OMA(Open Mobile Alliance) 는이동통신망에서의 PTT 서비스를위하여 PoC(PTT over Cellular) 표준을제정하였는데, 이를기반으로3GPP와협력하여 PCPS(Push-to-Communicate for Public Safety) v1.0 프로젝트를진행하고있으며, 2014년말에 1차버전이나올예정이다. 현재이동통신망에서애플리케이션레벨에서구현되어서비스되고있는 PTT는 unicast 방식을사용하고있는데, unicast 방식으로는재난현장의대규모구호인력이동일셀에서그룹통화하는것을지원하기어렵다. 따라서, multicast 방식이필요하고 PS-LTE에서는 multicast 방식의그룹통신을위하여 embms(evolved Multimedia Broadcast Multicast Service) 와 IMS를결합한형태의 GCSE(Group Communication System Enabler) 네트워크아키텍처를정의하였다. 그림 5. PS-LTE 서비스 PS-LTE 의기술적요구사항은다음과같이분류할수있다. 재난대응성 : 빠른접속시간과대용량그룹통신을지원하 는동적그룹통신기술 생존및신뢰성 : 단말간직접통신및중계, 단독기지국운 그림 6. GSCE 네트워크아키텍처 44 정보와통신

3 이아키텍처에서는 embms 네트워크요소 (MBMS GW, BMSC) 와 GCSE AS(Application Server) 와의신규인터페이스가정의되어있다 (< 그림 6> 의점선 )[5]. 또한, 그룹통신에대해 unicast방식과 embms방식을혼용할수있으며 < 그림 7>, 그룹통화중인단말이eMBMS 영역을벗어나거나 embms 영역으로진입하더라도서비스가유지되도록메시지절차를정의하고있다 < 그림 8>[5]. (a) Unicast embms (a) Unicast 와 embms 트래픽흐름도 (b) Unicast(EPS Bearer), embms bearer 설정절차 그림 7. Unicast 와 embms 방식의그룹통신 (b) embms Unicast 그림 8. Unicast 영역과 embms 영역간핸드오버절차 그런데, embms 서비스경계지역에서 Unicast로전환하는경우 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) Area주변의셀 (< 그림 9> 의외곽셀 ) 로부터의간섭으로인해데이터손실가능성이커질수있다. 이를완화하기위한방법으로일정지역의서비스보호지역 (MBSFN Area Reserved Cell, < 그림 9> 의사선무늬셀 ) 을정의할수있다 [6]. MBSFN Area Reserved Cell에서는 MBSFN 데이터전송을하지는않지만 MBSFN 전송을위한자원에대해전송출력을제한하여간섭영향을최소화하도록한다. 기존 embms는동영상방송서비스에초점을맞추고있어서 지연시간이비교적큰편이나, PS-LTE에서는멀티캐스트채널의스케쥴링주기를줄이는등그룹통신에대한지연시간이최소화되도록정의하고있고, [6] 에서setup 시간, media 전송지연에대한분석내용을포함하고있다. 3GPP Release 12에서진행한 GCSE의후속으로미국 FirstNet 등재난안전통신관련기관들의요구사항을받아서 MCPTToLTE(Mission Critical PTT over LTE) 를위한아키텍처및상세기술규격에대한표준화가 Release 13에서진행될예정이다. OCTOBER

터자원풀 (pool) 을할당받는방법과 < 그림 11>, 기지국도움없이단말들끼리미리설정된 SA 자원풀과 D2D 데이터자원풀을이용하는방법이있다. < 그림 12> 는 SA 자원과 D2D 데이터자원의구조를나타낸것인데, 보통수백 ms 주기로 SA 자원과데이터자원이반복된다.

단말간직접통신기술 단말간직접통신은 D2D(Device to Device direct communication) 또는 ProSe(Proximity Service) 라고불리는데, 3GPP Release 12에서는 D2D를위해가장기본적으로필요한, 단말간동기화및디스커버리방법과

기지국커버리지내에서는기지국신호를이용하여동기화를수행하고, 기지국커버리지밖에서는단말이직접동기신호를전송한다.

자원할당방법으로는기지국커버리지내에서기지국제어를통해 SA(Scheduling Assignment) 자원풀 (pool) 과 D2D 데이 그림 11. 기지국에의한 D2D 자원할당절차그림 12.

4 터자원풀 (pool) 을할당받는방법과 < 그림 11>, 기지국도움없이단말들끼리미리설정된 SA 자원풀과 D2D 데이터자원풀을이용하는방법이있다. < 그림 12> 는 SA 자원과 D2D 데이터자원의구조를나타낸것인데, 보통수백 ms 주기로 SA 자원과데이터자원이반복된다. (a) MBSFN Area 구축예제 (b) MBSFN Reserved Cell 에서의출력제한 그림 9. MBSFN Reserved Cell 개념 2. 단말간직접통신기술 단말간직접통신은 D2D(Device to Device direct communication) 또는 ProSe(Proximity Service) 라고불리는데, 3GPP Release 12에서는 D2D를위해가장기본적으로필요한, 단말간동기화및디스커버리방법과 D2D용자원할당방법을정의하고있다 [7]. D2D 기반의그룹통신은단말간애플리케이션레벨에서지원하도록개발될것이다. 기본적으로 D2D 통신용자원은 FDD의경우상향링크스펙트럼을사용하고, TDD의경우상향링크서브프레임 (1ms 길이의프레임단위 ) 을사용한다. 기지국커버리지내에서는기지국신호를이용하여동기화를수행하고, 기지국커버리지밖에서는단말이직접동기신호를전송한다. 타이밍기준이기지국인단말이사용하는동기신호의시퀀스세트와그렇지않은동기신호의시퀀스세트를달리하여구분되도록하였고, 기지국커버리지내의단말과기지국커버리지밖의단말이동시에 D2D를위한동기신호를전송하는경우 < 그림 10> 기지국커버리지내에서전달되는동기신호에우선권을둔다. 자원할당방법으로는기지국커버리지내에서기지국제어를통해 SA(Scheduling Assignment) 자원풀 (pool) 과 D2D 데이 그림 11. 기지국에의한 D2D 자원할당절차그림 12. SA 자원과 D2D 데이터자원의구조최근 KT와삼성전자는단말간직접통신디스커버리기술을이용한 단말간위치탐색 서비스를개발하였다. 양사가공동개발한이서비스는 D2D 기술을지원하는스마트폰에서 LTE 주파수를이용해주변에있는상대단말기의위치를탐색하여알려주는서비스이다. 전용애플리케이션을설치하여이용하면상대방과의거리에따라단계별알람이표시돼재난상황에서실내나계곡등위성추적장치 (GPS) 신호가잘잡히지않는지역에서조난당한사람의존재여부와위치를명확히식별하는데유용하게사용될수있다. 재난안전통신망구축시범사업이 2015년으로예정되어있는데, 양사는이에대비하여이서비스를고도화하는한편 D2D 디스커버리기반원격제어등추가서비스를개발하여상대단말에경보음이나문자, 영상전송이가능하도록추진할계획이다. 그림 10. 단말간동기화수행개념 46 정보와통신

3. 단독기지국운용기술 PS-LTE에서는백홀 (backhaul) 망장애가발생했을때의단독기지국운용 (IOPS: Isolated E-UTRAN Operation for Public

현재는단독기지국운영시나리오가포함된기술보고서가작성되었는데, 백홀연결이완전히끊어졌을때뿐만아니라연결은되어있지만데이터전송이원활하지않은경우의그룹통신도고려하고있다 [8].

Isolated E-UTRAN 개념단독기지국상황에서그룹통신을지원하려면 GCSE AS를포함한 core 기능이 enb에탑재되어야하는데, 모든국사에이러한기능을탑재하는비용을고려할때, 소형화된

서론에서언급하였듯이, PS-LTE는 IMS 기반의플랫폼을채택하고있는데, IMS는 IP를기반으로하는유무선통합기술로서음성, 오디오,

또한범용 IP 기반기술을사용함으로써 3rd party 애플리케이션과손쉬운연동을가능하게하고, 다양한컨버전스서비스구현이용이하다는장점이있다.

5 3. 단독기지국운용기술 PS-LTE에서는백홀 (backhaul) 망장애가발생했을때의단독기지국운용 (IOPS: Isolated E-UTRAN Operation for Public Safety) 에대해정의하고있다 < 그림 13>. 현재는단독기지국운영시나리오가포함된기술보고서가작성되었는데, 백홀연결이완전히끊어졌을때뿐만아니라연결은되어있지만데이터전송이원활하지않은경우의그룹통신도고려하고있다 [8]. 기지국단독동작요구사항및 PTT 관련프로토콜은 Release 13에서표준화될것이다. 4. 상호운용성 그림 15. 상용망백업개념 그림 13. Isolated E-UTRAN 개념단독기지국상황에서그룹통신을지원하려면 GCSE AS를포함한 core 기능이 enb에탑재되어야하는데, 모든국사에이러한기능을탑재하는비용을고려할때, 소형화된 EPC/IMS/ GCSE-AS/HSS를포함하는이동기지국을현장에배치하는것도한가지방안이될수있다 < 그림14>. 서론에서언급하였듯이, PS-LTE는 IMS 기반의플랫폼을채택하고있는데, IMS는 IP를기반으로하는유무선통합기술로서음성, 오디오, 비디오및데이터등의멀티미디어서비스를자유롭게생성하고제어하여복합적으로제공할수있는표준플랫폼이다. 또한범용 IP 기반기술을사용함으로써 3rd party 애플리케이션과손쉬운연동을가능하게하고, 다양한컨버전스서비스구현이용이하다는장점이있다. 또한재난, 철도, e-navigation 등공공기관별요구기능을수용하는공공통합망지원에적합하다. 그림16은공공통합망지원에대한개념도이다. Service network은공공기관별로물리적으로분리하고, 무선 network은 RAN sharing 기술을통해무선자원을논리적으로분리하여각기관별서비스에맞는효용성과보안성을높일수있다. (a) 공공통합망지원아키텍처 그림 14. 이동기지국개념 단독기지국운용은망생존성향상을위한것인데, LTE 상용망을이용한백업을통하여생존성을높이는방안도생각할수있다 < 그림 15>. 재난안전통신망의망용량부족이우려되거나장애등이발생한경우에는재난안전통신망단말의상용망접속을허용하여망신뢰성과복구성을강화하는효과를얻을수있다. (b) 기관별전용자원할당개념 그림 16. 공공통합망지원 OCTOBER

PS-LTE 기반재난안전통신망이도입되더라도기존방식인테트라가당장제거되는것은아니기때문에상당기간함께운영할것으로보인다. 철도연구원은 2015년초까지테트라와 PS-LTE 연동을위한연구를시작한다고밝혔는데, 소방, 경찰, 지방자치단체등의재난관련기관들이사용하는기존테트라망과새로구축하는 PS-LTE망을직접연동하는것이목적이다.

0, Study on isolated Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) operation for public safety, June 2014. Ⅲ.

참고문헌 [1] 이민호, 김항석, 송영근, " 모바일광대역공공안전통신시장현황및전망," 한국전자통신연구원전자통신동향분석제29권제2호, 2014.4. [2] 3GPP, "Overview of 3GPP Release 12 v0.1.4," Sep. 2014. [3] 3GPP, "Overview of 3GPP Release 13 v0.0.6," June 2014.

6 PS-LTE 기반재난안전통신망이도입되더라도기존방식인테트라가당장제거되는것은아니기때문에상당기간함께운영할것으로보인다. 철도연구원은 2015년초까지테트라와 PS-LTE 연동을위한연구를시작한다고밝혔는데, 소방, 경찰, 지방자치단체등의재난관련기관들이사용하는기존테트라망과새로구축하는 PS-LTE망을직접연동하는것이목적이다. 정부와연구기관은재난안전통신망도입계획에따라 PS-LTE와 UHF VHF 그리고테트라까지동시에쓸수있는멀티모드단말기를개발할계획이다. [8] 3GPP TR v13.0, Study on isolated Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) operation for public safety, June Ⅲ. 결론 본고에서는 PS-LTE 네트워크아키텍처와기술적요구사항을소개하고, 국제표준화기구에서논의되고있는 PS-LTE 관련표준기능과현황에대해살펴보았다. 특히그룹통신기술, 단말간직접통신기술, 단독기지국운용기술, 상호운용성에대해알아보았다. 향후 PS-LTE 제품개발은통신사업자와장비업체들의협력을통해재난통신분야에서글로벌경쟁력을확보하려는방향으로전개될것이다. 참고문헌 [1] 이민호, 김항석, 송영근, " 모바일광대역공공안전통신시장현황및전망," 한국전자통신연구원전자통신동향분석제29권제2호, [2] 3GPP, "Overview of 3GPP Release 12 v0.1.4," Sep [3] 3GPP, "Overview of 3GPP Release 13 v0.0.6," June [4] 이순화, 윤재선, " 광대역재난안전무선통신망을위한 PS- LTE 동향," 정보통신산업진흥원주간기술동향 [5] 3GPP TR v12.1, "Study on architecture enhancements to support Group Communication System Enablers for LTE (GCSE_LTE)," June [6] 3GPP TR v12.0, "Study on group communication for E-UTRA," Mar [7] 3GPP TR v12.0, Study on architecture enhancements to support Proximity-based Services (ProSe), Mar 김한석 임재진 약력 1990년서울대학교공학사 1992년서울대학교공학석사 2003년 Purdue University 공학박사 1992년 ~ 1997년 LG 전자정보통신연구소선임연구원 2003년 ~ 현재삼성전자네트워크사업부 Master 관심분야 : 이동통신시스템설계, 자원제어, SON 1993년서울대학교이학사 1995년서울대학교이학석사 2007년 University of Michigan 공학박사 1995년 ~ 현재삼성전자네트워크사업부수석연구원관심분야 : 이동통신시스템설계, 가상화, 자원제어, SON 48 정보와통신

[ 차세대이동통신 ] 3GPP LTE Rel-14 에서의 V2X 표준화동향 서론 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는 LTE(Long Term Evolution) 의릴리즈 (Release)-14 버전 (version) 을위한연

[ 차세대이동통신 ] 3GPP LTE Rel-14 에서의 V2X 표준화동향 서론 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는 LTE(Long Term Evolution) 의릴리즈 (Release)-14 버전 (version) 을위한연구과제 (Study Item, SI) 중하나로써, V2X에대한연구를 2015년 3/4분기부터시작하여