오늘날 고도의 정보화 사회가 닥침에 따라 많은 양의 정보처리와 전달이 요구되고 있다. 이러한 정보화 사회에서의 정보교환 즉 통신은 지금까지는 주로 유선으로 연결된 통신수단이 있는 곳에서만 가능했다.
그러나 복잡다단해지고 있는 현대사회는 인간이 어느 곳에서나 어느 때나 어느 누구와도 통신이 가능하게 되길 요구한다. 그렇다고 사람이 통신수단이 설치되어 있는 곳에 항상 머물러 있을 수는 없다. 예를 들면 장시간 항공기로 여행을 한다거나, 며칠동안 배로 여행을 하는 경우, 또는 차로 넓은 사막이나 산간지역을 운전하는 경우 몇시간에서 며칠씩 통신수단이 두절되는 상황에 흔히 접하게 된다. 이런 상황에서도 항상 통신을 할 수 있게 하는 것이 바로 이동무선통신(mobile radio communication) 이다. 이는 통신의 개념을 기존의 통신수단이 위치해 있는 '장소에서 다른 장소로'에서 통신수단을 휴대한 '사람에서 사람'으로 바꾸는 것이다.
위성통신과 지상통신으로 구별
이동무선통신은 크게 인공위성을 이용하는 위성이동통신과 지상이동통신으로 대별될 수 있다. 위성이동통신은 두 통신장치 사이에 중계기로서 인공위성을 이용하는 방법으로 송신측에서 전파를 인공위성에 보내면 인공위성은 이것을 받아 증폭해서 다시 지상으로 보내고 지상의 수신측에서 이것을 받아서 통신하는 시스템이다. 이 위성이동통신은 통신단말기가 설치된 곳에 따라 세가지로 분류된다.
항공기내에 통신단말기를 설치해서 전화나 데이터를 전송할 수 있게 하는 항공위성 이동통신, 선박에 단말기를 설치해서 통신을 할 수 있게 해주는 해상위성이동통신 그리고 지상에서 차량에 통신단말기를 설치해서 인공위성을 이용, 통신을 가능하게 하는 지상위성이동통신 등이다.
현재 위성이동통신 서비스를 하고 있는 국제기구로는 영국 런던에 위치한 국제해상위성기구(INMARSAT, International Maritime Satellite Organization)가 있다. 이 국제기구에는 한국을 비롯한 56개국이 회원국으로 가입돼 있으며 현재까지는 세개의 대양인 태평양 인도양 그리고 대서양 상에 있는 선박에 통신단말기를 설치해서 통신을 할 수 있게 하는 해상위성이동통신을 주로 취급하고 있으나 지상 및 항공위성이동통신 분야로도 그 사업을 확대해 나가고 있다.
이 INMARSAT에서 관장하고 있는 통신서비스를 보면 먼저 선박에서 지상에 있는 전화가입자와 통화를 할 수 있게 하는 STANDARD-A라는 아날로그 방식의 시스템이 있다. 그리고 최근에 서비스가 시작된 STANDARD-C는 배에 설치된 단말기에서 인공위성을 이용, 지상으로 데이터를 전송하는 디지털방식의 시스템으로 제1세대 STANDARD-C는 초당 3백개(300 bps)의 데이터를 전송할 수 있었던데 비해 제2세대
STANDARD-C는 초당 6백개(600bps)를 전송할 수 있다. 한편 최근에 새로운 시스템으로 개발이 시작된 STANDARD-M은 해상에 있는 선박과 지상의 차량에 설치된 단말기에서 음성과 데이터를 인공위성과 공중전화망을 이용해서 지상의 가입자에게 전송하는 서비스를 제공할 수 있는 것으로 기대된다.
INMARSAT에서 취급하고 있는 위와 같은 통신시스템들은 크게 인공위성과 지상에 있는 세가지 요소들로 구성된다. 먼저 선박(또는 차량)에 설치되는 단말기인 선박지구국(SES, Ship Earth Station), 각 대양의 해안을 따라 설치되는 해안지구국(CES, Coastal Earth Station) 그리고 각 대양에 있는 SES와 CES를 조정하는 회선망조정국(NCS, Network Coordination Station)들로 구성돼 있다.
INMARSAT 이외에 미국에서 8개 회사에 의해서 결성된 미국이동위성협회(AMSC, American Mobile Satellite Consortium)와 캐나다의 TMI(Telesat Mobile, Inc.)라는 회사가 공동으로 북미대륙 즉 미국 캐나다 멕시코에서 항공기 선박 또는 지상의 차량 등에 통신단말기를 설치해서 인공위성을 이용, 전화서비스나 데이터를 전송할 수 있는 위성이동통신 시스템의 개발을 시작해 수년내로 서비스가 제공될 전망이다.
땅덩어리가 넓은 미국에서는 대형트럭이 물건을 싣고 수천 ㎞에 이르는 거리를 운행하는 경우가 많다. 따라서 트럭에 통신 단말기를 설치, 인공위성을 이용해서 지상기지국에 현재의 트럭의 위치에 관한 정보와 기타 여러가지 메시지를 보낸 뒤, 트럭회사의 개인용 컴퓨터 화면에 트럭의 현재위치와 이동경로 등이 나타나게 해 트럭을 감시하고 또 필요한 메시지를 트럭에 전송할 수 있게 하는 통신시스템이 이용된다.
이것도 일종의 위성이동통신으로 미국의 콸컴(Qualcomm)과 지오스타(Geostar)라는 회사에서 개발돼 운용되고 있다.
집과 거리에서 동시 사용
지상이동통신은 송신측에서 보낸 전파를 직접 수신측에서 받음으로써 인공위성을 이용하지 않는 통신시스템이다. 이 지상이동 통신장치는 우리에게 이미 친숙한 것으로 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 셀률러전화(cellular phone) 또는 차량전화나 무선호출기 그리고 가정에서 사용되는 무선전화기(CT, Cordless Telephone) 등을 들 수 있다.
셀률러전화시스템은 이동국(MS, Mobile Station)이라 부르는 차량에 설치된 전화기와 기지국(BS, Base Station), 또 수십개의 기지국에 유선으로 연결돼 그 기지국들을 조정하고 그들로부터 들어오는 전화통화를 처리해주는 교환국(MTSO, Mobile Telecommunications Switching Office) 등으로 구성된다.
무선전화는 말 그대로 정보전달경로의 일부가 직접 전선으로 연결돼 있지 않고 전파에 의해 전송되는 시스템이다. 이와같이 공중에 전파를 보내는 경우 각 전파는 일정한 폭의 주파수대역(周波數帶域)을 사용해야 한다. 만일 다른 사람이 같은 주파수대역을 사용하면 혼신이 생기기 때문이다. 따라서 사용할 수 있는 주파수대역폭은 한정돼 있다.
한편 한정된 주파수대역에서 동시에 이용할 수 있는 전화통화량은 정해져 있으나 대도시에서는 그 수용능력 이상으로 사람들이 셀률러전화를 이용하길 원하고 또 가입하길 원한다. 따라서 정해진 주파수대역에서 셀률러전화 시스템의 수용능력을 늘리기 위해 대도시 지역을 반경이 10㎞내외가 되는 육각형(세모모양, cell)으로 나누어서 (cell splitting) 한 셀에서 사용된 주파수가 인접하지 않는 멀리 떨어진 셀에서 다시 사용될 수 있도록 하는 주파수 재사용(frequency reuse)의 방법을 사용한다.
멀리 떨어진 두 곳에서는 같은 주파수를 이용, 통신을 해도 전파의 감쇄에 의해서 서로 간섭을 일으키지 않는다. 따라서 여러곳에서 같은 주파수를 이용 통화를 할 수 있으므로 셀률러전화의 수용능력을 높일 수 있다. 이것이 셀률러전화의 개념이고 셀률러(celluar '세포모양의'라는 뜻)라는 말은 모양에서 연유한 것이다. 각 셀에는 한개의 기지국(BS)이 있어서 이곳과 그 셀내에 있는 차량 전화단말기 즉 이동국(MS)이 전파를 주고 받아 전화통화가 이루어진다.
현재 세계 각국에서 사용하고 있는 셀률러전화는 아날로그 방식인데 유럽 미국 일본 등지에서 이것을 디지털 방식으로 바꿈으로써 셀률러전화 가입자를 늘릴 수 있는 방안을 모색중이다. 미국의 경우는 디지털 셀률러전화를 도입함으로써 아날로그 방식보다 약 3배이상 가입자를 늘릴 수 있게 됐고 일본의 경우도 이와 비슷하다.
셀률러전화는 차량에 설치하여 전원을 차량으로부터 공급받기 때문에 단말기의 출력전력이 크고(약 6백mW~2W) 따라서 전파가 멀리까지 도달할 수 있기 때문에 셀의 크기가 크다.
한편 최근 들어서 사람이 휴대할 수 있는 이동 통신 단말기에 대한 관심이 높아지고 있다.
휴대용으로 개발되는 단말기에는 기본적으로 작고 가볍고 출력(10mW내외)이 작아야 한다는 조건이 따른다. 사람이 휴대하는 경우 전원은 단말기에 내장된 전지를 이용해야하므로 높은 출력의 단말기는 크고 무거운 전지가 필요하게 돼 들고 다니기에 몹시 불편하기 때문이다. 그대신 저출력인 경우 전파의 거리가 짧아지게 되므로 셀의 크기가 수백 m로 좁혀져야 한다. 이러한 것을 마이크로셀률러 시스템(micro cellular system)이라 한다.
이 마이크로셀률러 시스템의 근본목표는 모든 개개인이 손바닥보다 작고 얇은 전화기를 휴대해 한대의 전화기를 집에서는 가정용 무선전화기로 또 거리의 무선공중전화기가 설치된 곳에서는 무선공중전화기로 또 무선구내교환기가 설치된 회사에서는 구내전화기로 사용하게 하자는 것이다.
이러한 것의 초보적인 시스템으로 영국에서 개발돼 서비스가 시작된 CT-2(Second Generation Cordless Telephone)라는 것이 있다. CT-2의 단말기는 무게가 1백30g정도 밖에 안되는 작고 가벼운 시스템이다. 집에서는 이 단말기에 사용될 수 있는 무선전화기(personal base unit)를 구입하면 가정용전화기로 사용할 수 있고, 거리에서는 텔레포인트(telepoint 또는 callpoint, phonepoint) 마크가 있는 곳에 대형 안테나가 설치돼 있어 그 근처 약 2백m 내에서 무선공중전화기로 사용할 수 있다. 보행자가 많고 백화점 지하철역 버스 정류장 등과 같이 사람이 많이 모이는 곳에서 이런 무선공중전화 서비스는 아주 적합한 통신방식으로 곧 크게 각광받는 분야가 될 것으로 보인다. 더욱이 현재의 아파트 거주자가 무선전화기를 사용할 때 느끼는 혼신과 잡음에 의한 통화품질의 저하도 이 CT-2의 사용에 의해서 해결될 수 있을 것이다.
영상과 데이터도 전달
위의 여러가지 지상이동통신 시스템을 하나로 통합하는 개념으로 요즈음 PCN(Personal Communication Network) 또는 PCS(Personal Communication Service)라고 하는 것이 요구되고 있다.
종래에는 대부분이 음성에 치중돼 있었는데 비해 PCN은 음성 데이터 그리고 영상정보를 모두 전송할 수 있다. PCN은 한정된 주파수대역을 보다 효율적으로 이용하자는 개념에서 출발한 것으로 향후 수년내로 실용화될 가격이 저렴하고 작고 가벼운 미래의 통신시스템이다. 이러한 이동무선통신에 의한 전화량은 앞으로 급격히 증가할 것으로 전망되며 2000년까지는 전체 전화통화량의 절반이 이동무선통신으로 교체될 것으로 추산된다.
지상이동무선통신의 발전방향을 보면 우선 통신단말기가 휴대에 편리하도록 작고 가볍고 작은 출력을 갖게 되는 경향이고 아날로그 통신방식을 이용하던 것에서 디지털 방식으로 바뀌고 있음을 알 수 있다.
최근 들어서 새로운 통신이론들이 이러한 이동무선통신 분야에 적용될 것으로 보인다. 예를 들면 디지털 통신방식 중에서도 확산스펙트럼 통신방식(spread spectrum communication)이 사용될 전망이다. 이것은 종래의 무선통신방식보다 훨씬 더 넓은 주파수대역을 사용함으로써 제3자에 의한 도청을 방지할 목적으로 고안된 것으로 지금까지는 비밀성이 요구되는 군통신에서 주로 사용돼왔다.
미래의 이동무선통신 시스템이 꼭 갖추어야할 조건들을 몇가지 들어보면 먼저 많은 가입자를 수용할 수 있도록 시스템의 수용능력이 커야하고 러시아워 때와 같이 일시적으로 증가하는 전화통화량을 잘 처리할 수 있어야 한다. 특히 요즘 관심이 높아지고 있는 전화통화의 도청방지를 위한 암호화문제(cryptography)는 중요하다. 그외에도 전화통화품질의 향상, 서비스가 가능한 지역이 넓어야 한다는 것 등이 있다.
근무시간 연장될 수도
이와같은 이동무선통신의 발달이 우리의 생활에 미치는 영향으로는 먼저 각 개인이 전화기만 휴대하면 언제 어디서든지 전화통화가 가능하므로 부재중 메시지를 남길 필요가 없다는 것이다. 또 소형 개인용 컴퓨터를 휴대하면 이동무선통신 단말기를 이용해서 항상 회사의 메인 컴퓨터에 접근할 수 있어서 어느 곳에서나 일을 할 수 있다. 그리고 밖에서 이동무선통신 단말기를 이용, 집안에 있는 모든 전자제품이나 전기용품들을 제어할 수도 있을 것이다.
그러나 이러한 것들의 발달로 인한 편리함외에 그 반대급부도 생각할 수 있을 것이다. 예를 들면 통신단말기를 항상 휴대하고 있기 때문에 때와 장소에 관계없이 다른 사람으로부터 걸려오는 전화를 받아야 하는데서 생기는 프라이버시의 침해문제나 또는 직장의 상사로부터 긴급한 회사일 때문에 걸려오는 전화를 받음으로써 야기되는 회사 업무시간의 실질적인 연장 또는 전화가 걸려 올지도 모른다는 심리적인 압박감에 의한 진정한 휴식 공간 및 시간의 축소를 들 수 있다.
끝으로 지상이동무선통신과 위성이동무선통신 시스템을 비교해 보고 한국의 상황에서 각 시스템의 적합성을 고찰해 보면 다음과 같다.
셀률러전화는 기지국(BS)이 설치된 곳에서만 통화가 가능하기 때문에 서비스 가능지역이, 사람이 많은 도시와 그 주변에 국한되는 단점이 있다. 전화 사용빈도가 적은 산간지역이나 농촌지역에는 기지국의 설치비용이 비싼 관계로 셀률러전화 서비스가 불가능해진다.
반면에 위성이동통신은 인공위성에서 지상으로 전파를 보내기 때문에 서비스 가능지역이 아주 넓어 섬이 많은 나라와 인구밀도가 아주 희박한 넓은 지역에 적합하다. 그러나 보통 인공위성이 지상에서 약 4만㎞ 상공에 있어 송신측에서 전파를 인공위성으로 보낼 때 고출력을 필요로 하고 인공위성에서 보내온 전파를 수신할 때도 크고 좋은 안테나를 사용해야 하는 단점이 있다. 따라서 위성이동통신 시스템의 휴대용 단말기는 만들기도 어렵고 또한 단말기의 가격도 비싸게 된다.
이런 이유로 위성이동통신은 개인의 차량에 설치하기 보다는 회사의 차량이나 또는 선박 항공기 등 가격에 그다지 구애받지 않는 곳에 설치할 수 있을 것이다. 이는 언제 어디서나 통신수단의 유지를 필요로 하는 회사의 임원들이나 비즈니스 맨들에게 아주 긴요한 통신수단이 될 것이다. 우리나라에서도 1995년에 최초의 방송통신위성 무궁화호가 발사되면 위성이동통신분야의 연구가 보다 활발해질 것으로 보인다.
그러나 우리나라와 같이 보행자가 많고 인구밀도가 아주 높은 지역이 많은 곳에서는 단말기도 작고 가벼워 휴대하기 편리한 마이크로셀률러 시스템의 보급이 유망하리라 생각된다.
■ 아날로그 통신(analog communication)
정보(예를들면 음성신호)가 연속적인 신호인 경우 이것을 그대로 연속적으로 변하는 전기신호 또는 전파로 바꾸어 전송하는 통신을 의미한다.
■ 디지털 통신(digital communication)
연속적으로 변하는 신호를 표본화(標本化, Sampling)하고 이것을 양자화(量子化, Quantization)함으로써 불연속적인 유한개의 신호로 바꾸어 전송하는 통신을 의미한다. 디지털 통신인 경우 불연속적인 신호에 오류정정부호(誤謬訂正符號, Error Correcting Code)를 사용해서 혼신에 의한 잡음을 제거할 수 있다.
