<문> 저궤도 위성과 휴대 단말기 간의 직접 통신 시스템(D2D)

<답>

1. 개요

• 저궤도 위성-휴대 단말기 직접 통신(Direct to Device)은 별도 장비 없이 일반 스마트폰이 LEO 위성과 직접 연결하는 차세대 통신 기술
• 고도 300~1,500km LEO 위성에 eNodeB/gNodeB 탑재하여 셀 타워 역할 수행, 지상 네트워크 미도달 지역에 음성·데이터·메시징 서비스 제공

2. 시스템 구성도 및 핵심 기술

가. 개념

• LEO 위성이 우주 기반 셀룰러 기지국으로 작동하여 기존 스마트폰과 직접 4G/5G 통신 지원
• 위성-위성 간 레이저 백홀 연결로 전 지구적 커버리지 제공하며 MNO 로밍 파트너와 유사하게 네트워크 통합

나. 개념도

• 위성은 약 90분 주기로 지구 공전하며 빔 추적 기술로 단말과 지속 연결 유지

다. 요소 기술

구분	요소 기술	주요 내용
위상배열 안테나	다중 소자 전자식 빔 조향 안테나	기계식 구동 없이 빔 방향 제어, 693㎡급 대형 전개 구조
링크 버짓 관리	상향링크 23-30dBm 저전력 극복	FSPL(Free Space Path Loss) 약 170dB 보상, 고감도 수신기 구현
빔 추적 기술	고속 이동 위성-단말 간 연결 유지	도플러 효과 보정, 핸드오버 알고리즘 적용
L-Band 통신	1~2GHz 대역 위성 전용 주파수	기존 셀룰러 스펙트럼과 공존, D2D 전용 칩셋 탑재
다중 테넌트 구조	Stateless 세션 관리 기법	위성사-통신사 간 느슨한 결합 구조로 유연한 서비스 제공

3. 지상망과 기술 비교

구분	저궤도 위성 D2D	지상 셀룰러망
커버리지	전 지구 50%+ 육지 포괄 가능	인구 밀집 지역 중심, 육지 50% 미커버
신호 지연	10~40ms (고도 692km 기준)	1~10ms (기지국 직접 연결)
링크 손실	FSPL 약 170dB, 실외/단순 건물만 커버	FSPL 80~120dB, 실내외 전방위 커버
단말 요구사항	일반 스마트폰(펌웨어 업데이트)	일반 스마트폰
서비스 수준	긴급 메시지, 음성, 저속 데이터(9.6~384kbps)	고속 데이터(Gbps급), 고품질 멀티미디어

4. 활용 및 기술 동향

• (상용화 현황) Starlink Direct to Cell(2025년), AST SpaceMobile(2026년 미국 전역 서비스), OQ Technology(2026년 말 D2D 메시징) 등 주요 사업자 서비스 개시
• (기술 고려사항) 상향링크 저전력 문제 해결 위한 대형 위성 안테나 필수, 실내 침투율 낮아 실외/차량 환경 중심 서비스, 긴급 SOS 및 재난 통신 등 보완적 역할 수행, 위성 핸드오버 시 연결 안정성 확보 기술 발전 중

<끝>