해외재난통신망 구축현황과 재난통신기술및표준동향 홍영삼 TTA 재난통신 PG 부의장, 모토로라상무 1. 머리말 통신망이란이름의재난통신망을 2006 년도부터일부 구축했으며, 이제나머지부분을계획하고완성시켜야 국제적으로는 2001 년도에미국뉴욕에서발생한 911 테러와국내적으로 2003 년대구지하철에서발생한화 재사고로국가차원의재난통신망을구축하는것의필 하는상황이다. 이에해외재난통신망의구축현황과 재난통신기술및표준화현황을살펴봄으로써우리의 나아갈바를점검해보는기회를갖고자한다. 요성이제기되었다. 이에따라우리도통합지휘무선 < 표 1> 테트라또는 P25 통신망이구축된국가현황 대륙국가명총국가수 아프리카아시아 태평양중동라틴아메리카동유럽 Algeria, Angola, Botswana, Congo, Djibouti, Kenya, Libya, Morocco, Namibia, Nigeria, Senegal, South Africa, Sudan, Tanzania, Tunisia, Uganda Afghanistan, Australia, Azerbaijan, Bangladesh, Bhutan, Brunei, China, East Timor, Georgia, India, Indonesia, Kazakhstan, Malaysia, Maldives, Mongolia, New Caledonia, New Zealand, Pakistan, Philippines, Singapore, R.O.Korea, Taiwan, Thailand, Turkmenistan, Uzbekistan, Vietnam Bahrain, Egypt, Iran, Iraq, Israel, Jordan, Kuwait, Lebanon, Oman, Palestine, Qatar, Saudi Arabia, Syria, Turkey, UAE Argentina, Aruba, Bermuda, Brazil, Chile, Colombia, Curacao, Dominican Republic, Ecuador, Haiti, Mexico, Panama, Peru, St. Martin, Trinidad & Tobago, Venezuela Belarus, Bosnia, Bulgaria, Croatia, Czech Republic, Estonia, Hungary, Kosovo, Latvia, Lithuania, Macedonia, Poland, Romania, Russia, Serbia, Slovakia, Slovenia, Ukraine 16 26 16 15 18 스칸디나비아 Denmark, Finland, Iceland, Norway, Sweden 5 남유럽 Andorra, Gibraltar, Greece, Italy, Malta, Monaco, Portugal, Spain 8 서유럽 Austria, Belgium, France, Germany, Ireland, Luxemburg, Netherlands, Switzerland, UK, Vatican City 10 미주 Canada, U.S.A 2 총계 116 44
Special Theme _ 재난통신및방송 2. 해외재난통신망구축현황 국제적으로표준화된재난통신망의기술로테트라 (TETRA) 와 P25 가있으며, 이들기술을사용하는재난 통신망의해외구축현황을알아본다. 2.1 재난통신망구축국가 다음 < 표 1> 과같이총 116 개국가에테트라또는 P25 통신망이구축되었다. 이들대부분의국가들은재난통 신을가장중요한서비스로고려하고있다. 국가명 < 표 2> 대표적인국가통합망의현황 프로젝트또는네트워크명칭 기술방식 구축연도 노르웨이 Nodnett TETRA 2007~2011 네덜란드 C2000 TETRA 1999~2004 독일 BOS Digital Radio TETRA 2007~ 덴마크 SINE (Sikkerheds Nettet) TETRA 2008~2011 루마니아 Botosani and IASI County TETRA 2007~2011 말레이시아 RMP Digital Migration P25 구축중 미국 ( 미시건주 ) MPSCS P25 2008 미국 ( 유타주 ) - P25 - 벨기에 ASTRID TETRA 2003~2005 스웨덴 Rakel TETRA 2006~2010 아이슬란드 Neydarlinan 112 TETRA 2006~2008 아일랜드 TETRA Ireland TETRA 2008~2011 영국 Airwave TETRA 2000~2005 오스트리아 Digital Radio BOS TETRA 2006~2009 인도네시아 IPOL P25 구축중 중국 ( 청두 ) Chengdu GRN TETRA 2010~2011 중국 ( 광저우 ) Guangzhou GRN TETRA 2010~2011 포르투갈 SIRESP TETRA 2007~2010 핀란드 Virve TETRA 1998~2002 호주 (Victoria) MMR P25 - 호주 (New South Wales) - P25 - 홍콩 HKP CC3 TETRA 2004~2006 2.2 대표적인국가통합망이중대표적인재난통신용해외국가통합망은 < 표 2> 와같다. 2.3 재난통신망의증가추세표준화된재난통신망의기술중국제적으로가장널리사용되고있는테트라를이용한통신망의연도별증가추세는 [ 그림 1] 과같다. 최근 5년간의증가추세는연평균약 39% 로지속적으로증가하고있다. 2,500 2,260 2,000 1,650 1,500 1,290 1,000 900 660 430 500 30 60 140 220 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 출처 : 테트라협회 ( 일부자료는추정치임 ) [ 그림 1] 테트라망의증가추세 3. 재난통신기술 3.1 재난통신의주요서비스재난통신에서중요하게사용되는주요서비스는다음과같다. 그룹통화 ([ 그림 2] 참조 ) 통화대기기능 ([ 그림 2] 참조 ) 우선순위통화 지역선택호출통화기능 비상통화 동적그룹재편성 가로채기기능 단문데이터서비스 패킷데이터서비스 Special Report 1 TTA Journal No.131 45
주변음원격청취기능 우선기지국선택사용기능 ([ 그림 3] 참조, 재난활동에동원된헬기나항공기에사용하기에적합 ) 유선지령대통화 단말간직접통화 무전기인증 무선구간암호통화 종단간암호통화 무전기에재전송없이성공적으로전송되어야한다. ACELP 부호화하여음성을전송하는테트라의기지국과무전기는 25KHz 의채널대역을사용한다. 이에비하여넓은채널대역을사용하는광대역방식에서는넓은채널대역을사용하게된다. 수신감도가저하되며이점에서현재로써는음성그룹통화를위한서비스에서테트라방식이광대역방식에비하여월등히앞서있는것이다. 위성망을이용한이동차량기지국 3.2 테트라기술 3.2.1 테트라릴리스 1 테트라표준기술은기존의 25KHz 채널을 4개로시분할함으로써 4개의통화로를제공할수있다. 이는 [ 그림 4] 와같이 60msec 에해당하는음성신호를 A/D 변환후에 ACELP 부호화해 14.2msec 로압축함으로써 Highly (Air) Highly (Air) 가능한것이다. 음성그룹통화는동일채널에서송신되어다수의 Not Not [ 그림 3] 우선기지국선택사용기능예 Talkgroup 1 Talkgroup 2 Talkgroup 3 Multigroup A 30msec 30msec 30msec 30msec ACELP Encode ACELP Encode ACELP Encode ACELP Encode Error Control Error Control TSC 14,2 msec 14,2 msec BR1 TS1 TS2 TS3 TS4 Currently all channels busy < 현재모든채널이통화중 > 1 2 3 4 1 2 3 4 TDMA Frame(56,67 msec) TDMA Frame(56,67 msec) MCCH TCH 1 TCH 2 TCH 3 To 1 FIRE TG 1 TG 2 PC Formed busy queuing by trunking controller < 트렁킹컨트롤러로인해통화대기열이형성됨 > 2 AMBULANCE AD Convertor 101010 Digital ACELP De-Coder ACELP Voice Packet Transmitter ACELP Voice Packer on Radio Frequency [ 그림 2] 그룹통화와통화대기개념도 [ 그림 4] 테트라의음성변화및부호화 46
Special Theme _ 재난통신및방송 3.2.2 테트라릴리스 2 테트라릴리스 2의핵심은 TEDS(TETRA Enhanced Data Service) 로서고속패킷데이터서비스를위하여 QAM 변조를추가했다. 그러나이동성관리, 호처리, 음성통화및일반데이터서비스를위해서는기존의테트라릴리스 1을그대로사용한다. (1) 가변적인변조방식반송파는 25, 50, 100 또는 150KHz 의대역폭을갖는다. 25KHz 마다 2.7KHz 간격으로 8개의부반송파로나뉘며, 부반송파의심볼률은 2,400bps 이다. 부반송파는 4QAM, 16QAM 또는 64QAM 으로변조된다.[ 그림 5] (2) 적응형변조데이터통신전송률의필요, 기지국과의거리등에따라타임슬롯마다최적의변조를다르게선택하여사용될수있다. 참고로, 광대역데이터통신에서도적응형변조가선택될수있는데, 이러한적응형변조방식은 1:1 데이터통신에서만쓰일수있는것이다. 한편, 음성그룹통화에서는불특정다수의단말기에동시에실시간으로동일한내용을송수신해야하기때문에이와같은적응형변조를사용할수없게된다. 각타임슬롯은단말기의데이터필요, 기지국과의거리등에따라각기다른변조방식이사용될수있다. [ 그림 6] TEDS 의적응형변조방식의예 3.3 P25 기술 P25 표준기술은 Phase 1과 Phase 2로구분하고있으며, Phase 1에서는 25KHz 의대역을 12.5KHz 로분할하여두배로채널효율을향상시켰으며, Phase 2에서 2:1 시분할을도입함으로써테트라와동일한채널효율을획득하게되었다. Vo-coder 로는 Phase 1에서 IMBE 를 Phase 2 에서 DVSI Enhanced Dual Rate AMBE 를채택했다. 4. 재난통신기술의표준화동향공공안전및사설통신망으로국제표준화되어사용되는대표적인기술은미주지역에서주로사용되는 P25 와유럽지역에서부터사용되기시작한테트라방식이있다. Special Report 1 50kHz 25kHz 100kHz 150kHz 하나의반송파는 25, 50, 100 또는 150kHz 대역을갖을수있다. 각 25kHz 마다 2.7kHz 의간격을갖는 8 개의부반송파를갖는다. 부반송파의심볼률은 2,400bps 이다. 부반송파들은 4QAM, 16QAM 의또는 64QAM 로변조된다. [ 그림 5] TEDS 의가변적인변조방식의예 TTA Journal No.131 47
4.1 P25 표준 P25 표준은 2001 년에 APCO Project 25 Committee(APIC) 의 Inter-RF Subsystem Task Group 에의하여초안이작성되고 TIA 의 TR-8 기술위원회에서표준작업을완성시켰다. 4.1.1 TIA TR-8 의조직 TR-8 은다음과같은분과위원회를구성하고있다. TR-8.1 Equipment Measurement Procedures TR-8.3 Encryption TR-8.4 Vocoders TR-8.5 Signaling and Data Transmission TR-8.6 Equipment Performance Recommendations TR-8.8 Broadband Data System TR-8.10 Trunking and Conventional Control TR-8.11 Antenna Systems TR-8.12 Two-Slot TDMA Systems TR-8.15 Common Air TR-8.17 RF Exposure TR-8.18 Wireless Systems Compatibility Interference and Coverage TR-8.19 Wireline Systems s TR-8.25 Compliance Assessment 4.1.2 P25 의표준대상 P25 는 [ 그림 7] 과같이, 8개부분을표준대상으로하고있다. Common Air (CAI) Subscriber Data Peripheral Fixed/Base Station Subsystem (FSSI) Console Subsystem (CSSI) Management Data Telephone Interconnect Inter-RF Subsystem (ISSI) P25 는최초 Phase 1에서 12.5KHz 의채널을사용하도록규정했고, Phase 2에서 2 타임슬롯을도입함으로써테트라와동일한채널효율 (25KHz 채널에서 4개의통화로사용 ) 을획득하게되었다. 그리고 Phase 2에서 Phase 1의기술이호환되도록규격이기술되어있다. 4.2 테트라표준테트라표준은 1994 년처음표준이완성되었는데, 이를테트라릴리스 1이라하며, 이어테트라릴리스 2가발표되었다. 현재테트라릴리스 1의제품들은이미널리상용화되었으며, 현재릴리스 2의제품들도시장에출시되기시작하고있다. 4.2.1 ETSI TC 테트라의조직 ETSI TC 테트라는산하에다음과같은작업그룹을두고있다. WG1 Services WG2 Trunked Mode Operation WG4 High Speed Data WG6 Security WG8 Direct Mode Operation 4.2.2 테트라의표준대상테트라는 [ 그림 8] 과같이, 다음을표준대상으로하고있다. 1. 망무선접속규격 48
Special Theme _ 재난통신및방송 Portable Radio Mobile Radio Mobile Radio 1 Common Air 2 Subscriber Data Peripheral Base Station or Fixed Station Jurisdiction A 3 Fixed/ Base Station Subsystem 4 Console Subsystem RF Subsystem (RFSS) 6 Data Special Report 1 5 Management Management 7 Telephone Interconnect Jurisdiction B Public Switched Telephone 8 Inter-RF Subsystem [ 그림 7] P25 의표준대상 2 4 1 3 5 Base Station 6 Base Station Base Station SwMI Manager Gateway Controller ISI 7 SwMI PSTN/ISDN PABX/PDN 8 System Infrastructure 테트라표준화대상접속규격 1. Air 2. DMO Air 4. Peripheral Equipment (PEI) 6. PSTN/ISDN/PABX 7. Inter-System (ISI) 주 ) 3, 5 및 8 의접속규격은그필요성과효과 가비현실적인이유로취소되었다. [ 그림 8] 테트라의표준대상 2. DMO 무선접속규격 4. PEI 접속규격 6. 전화망접속규격 7. 망간접속규격 4.3 광대역방식높은데이터전송속도를위하여광대역이필요하게된다. P25 와테트라표준에서도광대역방식으로의포함하는방향으로발전하고있다. 그러나기존의음성 통화에대한기술을기본적으로는그대로유지하면서광대역방식을추가하려고목표하고있음에주목해야한다. 테트라릴리스 2가테트라 1의음성처리부분을그대로유지하며 TEDS 를추가했듯이, 테트라릴리스 3 에서도마찬가지로광대역데이터채널을추가하는것을과업목표로하고있다. 즉, 광대역방식이 25KHz 의채널대역에서구현되는음성그룹통화를대체하려는것을단기목표로설정하지않고있으며, 기존의표준과호환이가능한상태로발전하고자하는것이다. TTA Journal No.131 49
4.4 기타의표준이와는별개로 PSC-E, IEEE 802.16, 또는 3GPPA(4G LTE) 등의프로그램에서도광대역방식을추진하고있다. 그러나이들은광대역데이터통신에중점을두고있으며, 음성그룹통신중점으로하는기존의 P25 나테트라표준과의호환을염두에두지않고있다. 5. 맺음말재난통신중그룹통화위주의음성서비스를위해서는현재의테트라또는 P25 기술을사용해야할것이며, 이미테트라시스템을구축한우리의경우는이를계속유지하는것이경제적이라할것이다. 또한광대역데이터서비스에대해서는 ETSI 에서추구하고있는테트라릴리스 3, 미국에서 PPDR 에서선택한 LTE 기술, 기타 WiMAX 등을검토할필요가있으나, 이것으로음성그룹통화를위한서비스를늦추어서는안될것이다. 왜냐하면이들이현재구축된음성그룹통화서비스를위한기술을대체하고자하는것이아니기때문이다. 재난사건의발생이빈번해지고대형화되고있는것에대비하여모든국가에서재난통신을경쟁적으로구축하고있는것이현추세이다. 우리가재난통신망의확장계획과이의완성을서두르지않는다면, 맡은바책무와의무를다하지못하는자세라할수있다. 이미구축된망과단말기들의사용의효과를증대시킬노력과함께남은부분을보다효과적으로그리고경제적으로완성시킬수있는방안을찾는데우리의지혜를모을수있기를바란다. [ 참고문헌 ] [1] ETSI(2005.5), TR 102 021-1 User Requirement Specification TETRA Release 2; Part 1: General overview, ETSI [2] ETSI(2002.10), TR 102 021-2 User Requirement Specification TETRA Release 2; Part 2: High Speed Data, ETSI [3] ETSI(2007.9), EN 300 392-2 TETRA V+D Part2: Air, ETSI [4] TETRA Association(2008.6), OUA, TF08-48-07 Service Overview for TEDS Phase 1, TETRA Association [5] 소방방재청 (2005.8), 통합지휘무선통신망구축시범사업 - 통신망장비구입설치시방서, 서울 : 소방방재청 [6] 윤석훤 (2009.12), 재난안전무선통신망정책방향수립을위한연구, 서울 : 정보통신정책연구원 [7] 김응배, 김경아, 홍영삼 (2006.2), 국가통합지휘무선통신망 (TETRA) 기술표준및기술동향, 서울 : 한국통신학회지 ( 정보통신 ) [8] 김응배, 김경아, 홍영삼 (2008.11), 국가통합지휘무선통신망과패킷데이터통신, 서울 : 전자공학회 [9] www.etsi.org/tetra, ETSI TC TETRA [10] www.tetra-association.com, TETRA 협회 [11] www.tiaonline.org, TIA [12] www.fcc.gov, FCC 50