주파수공용통신(TRS: Trunked Radio Service)이란 무선통신을 하는 사람이 특정한 주파수를 이용하던 종래의 무선통신방식과는 달리 중계소에 할당된 소수의 주파수를 다수의 이용자가 공동으로 사용하는 방식을 말한다. TRS 시스템의 가장 큰 특징은 일대 다수의 그룹 및 지령 통신방식이다. TRS 시스템의 구성은 여러 개의 그룹으로 구성되며, 각 그룹은 업무내용에 관련된 유사한 목적을 가진 사용자들의 단말기로 구성된다. 위와 같은 여러 목적에 따라 다양한 형태의 연결이나 그룹 통신이 이뤄질 경우, 여러 가지 형태의 공격에 노출될 수 있으며, 대규모 통신을 위한 키 분배 혹은 설정에 많은 문제점을 가질 수 있다. 본고에서는 TRS 상에서 안전한.통신을 수행하는데 있어 필수 요소인 그룹 키 분배방식을 고찰하며, 통신 횟수를 줄이면서도 참여자 인증을 수행할 수 있는 효율적인 그룹 키 분배 방식을 제안하였다.
TRS 시스템은 기존의 자가무전기를 발전시킨 시스템으로 각 사용자가 하나의 주파수만 사용하던 기존 이동통신과는 달리 무선중계국의 많은 주파수를 다수의 사용자가 공동으로 사용하는 무선 이동통신이다. 이러한 TRS 시스템은 여러 개의 그룹으로 구성되어 통신이 이루어지기 때문에 그룹내 안전하게 통신을 하기 위해서는 그룹 키 관리기법을 이용하여 안전한 통신을 제공해야 한다. 따라서 본 논문에서는 TRS 시스템에서 안전한 그룹 키 관리 기법을 제안하고자 한다.
해상에서 선박의 안전한 항행을 위하여 항로표지를 운영하고 있으며, 항로표지는 형상표지, 광파표지, 음파표지, 전파표지, 특수신호표지로 구분할 수 있다. 전자기술의 발전과 안전한 항해에 도움을 주는 각종 시스템들이 등부표에 설치되고 있다. 이에 따라 등부표에서의 전력 수요는 과거보다 훨씬 더 많이 요구되고 있는 실정이다. 정부지원 연구과제로 등부표에서 태양광발전, 풍력발전 및 파력발전이 가능한 등부표용 발전시스템을 개발하였으며, 해상에 설치한 등부표에서 각종 에너지원으로 전력의 생산과 등부표 시스템의 운영에 따른 소비에 대한 분석이 필요하다. 현재 해상실험을 진행하고 있으며, TRS기반의 등부표용 통신시스템과 데이터 수신용 모니터링시스템을 설치하였고, 등부표내에서도 메모리카드를 이용하여 전력의 생산과 소비에 관련된 데이터 저장할 수 있게 구성하였다. TRS기반 모니터링시스템에서 저장된 데이터와 등부표에 설치한 메모리카드에 저장된 데이터 분석을 통하여 등부표용 하이브리드 발전시스템의 전력상태를 분석하였다.
최근 들어 무선통신 특히 주파수공용시스템은 산업용 이동통신서비스를 가장 효율적으로 수행할 수 있는 무선통신방식으로 각광받고 있다. 국내에서는 주파수 자원의 부족과 지속적으로 증대되는 산업용 이동통신 수요를 충족시키기 위해 TRS 의 도입과 확산이 활발해지고 있으며, 금년말로 예정되어 있는 TRS디지털 제2전국사업자 선정을 앞두고 업계의 관심이 증폭되고 있다.
이에 현재 TRS업무에 종사하고 있거나 TRS에 대해 알고자 하는 독자층을 대상으로 구체적인 기술사항을 논의하기보다는 일반적 이해의 폭을 넓히는 방향으로 서술했다.
RS 시스템의 가장 큰 특징은 일대 다수의 그룹 및 지령 통신방식이다. TRS 시스템의 구성은 여러개의 그룹으로 구성되며, 각 그룹은 업무내용에 관련된 유사한 목적을 가진 사용자들의 단말기로 구성된다. 다양한 형태의 공격에 노출될 수 있으며, 대규모 통신을 위한 키 분배 혹은 설정에 많은 문제점을 가질 수 있다. 본 고에서는 TRS 상에서 안전한 통신을 수행하는데 있어 필수 요소인 회의용 키 분배 방식을 고찰한다. 본 방식은 통신 회수를 줄이면서도 사용자 인증을 수행할 수 있는 효율적인 Tree 기반의 회의용 키 분배 방식을 제안한다.
현재 디지털 주파수공용통신시스템(Trunked Radio System: TRS)에 대한 표준화가 진행되고 있다. 기존의 아날로그 TRS에 대한 표준화가 무산된 경험이 있는 국내 실정에서는 표준화를 진행하면서 이에 필요한 각 시스템(모토롤라의 IDEN, 지오텍스 FHMA, 에릭슨의 EDACS PRISM)에 대한 특성과 시스템의 구성에 대하여 살펴보았으며, 또한 미국, 유럽 일본에 추진하고 있는 디지털 TRS의 표준화 동향에 대하여 조사하였다. 이들 디지털 TRS에 대한 기술 동향을 살펴보고 디지털 TRS에 대한 표준화에 도움이 되고자 한다.
주파수공용통신시스템TRS(Trunked Radio System)은 개별통화, 그룹 통화뿐만 아니라 그룹에 속한 가입자는 동시에 호출할 수 있고, 통화시간을 조정함으로써 제한된 시간 내에 많은 이용자가 사용할 수 있다,또한 지하철의 LCX 인프라망은 대부분 FM, 소방무선, 경찰청 TRS와 2005년에 구축된 지상파DMB 서비스가 공용으로 망에 연결되어 서비스 및 운영 하고 있으며, 본 논문은 지하철TRS의 효과적인 망 설계와 구축을 위하여 지하철의 복합통신 인프라와 연계하여 통화수신감도, 핸드오프, 타 신호간섭, 시간지연 등을 분석하고, 중계기의 출력별 수신 전계강도, 통화단말의 성공률 등의 테스트를 시행하고 테스트 결과를 분석하였다. 또한, 테스트결과에 의한 장비의 출력용량 및 서비스 커버리지에 의한 예측으로 TRS 셀 설계 및 망 구축에 도움을 줄 것이다.
본 논문에서는 유 무선 네트워 킹을 지원하는 TRS 중계기의 전체적인 RF 시스템들을 디지털 방식으로 제어 할 수 있는 고성능 병렬 제어 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 순 역방향 LPA(Linear Power Amplifier), 순 역방향 LNA(Low Noise Amplifier), 채널카드, 직렬통신(RS-232), 유 무선 TCP/IP 통신의 제어를 담당하는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 칩과 전체 시스템의 제어를 관장하는 마스터(Master) 마이크로프로세서, 순 역방향 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer, SA)를 내장하여 현재 통신되고 있는 채널의 주파수 스펙트럼을 5KHz 단위의 해상도로 관찰할 수 있도록 하는 슬레이브 마이크로프로세서, 각각의 채널카드들을 개별적으로 감시하고 채널카드내의 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)를 프로그래밍하기 위한 10개의 채널카드용 마이크로프로세서, 그리고 그 밖의 몇 가지 주변기기들과 회로들로 구성된다. 전체 시스템은 동작의 효율성과 병렬성을 비롯하여 구현의 적합성과 비용을 고려하여 H/W(Hardware) 및 S/W(Software) 부분으로 나누었고, H/W도 FPGA과 마이크로프로세서로 나누어서 최적화를 이루고자 노력하였다.
현재 국내 철도 무선통신망은 구간별로 VHF, TRS-ASTRO, TRS-TETRA 등의 서로 상이한 통신방식을 사용하여 정보를 송수신하고 있다. 최근에는 다양한 서비스를 제공하고 신뢰성을 향상시키기 위해 LTE방식을 철도 무선통신에 적용하는 연구가 진행 중에 있다. 다양한 통신방식을 사용하는 철도 무선통신망에서 끊김 없는 정보전송을 제공하기 위해서는 기존 통신방식과 새로운 통신방식 간의 연동이 필수적이다. 본 논문에서는 두 가지 망 연동방안, 즉 단말기 중심의 연동방안 및 망 중심의 연동방안에 대해 소개한다. 두 가지 연동방안을 이용한 운용시나리오에 대해 알아보고 두 가지 방안의 차이점을 비교한다. 또한 실제 시스템 적용시 고려사항에 대해서도 논의한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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