비지상 네트워크(NTN)와 저궤도 위성통신
Non-Terrestrial Network and LEO Satellite Communication
NTN은 위성(LEO·MEO·GEO)이나 고고도 플랫폼(HAPS) 등 지상 외 비행체를 이용해 이동통신 서비스를 제공하는 네트워크로, 3GPP Rel-17부터 5G NR 표준에 포함되어 지상망과 통합된 전 지구적 커버리지를 지향함.
핵심 키워드
3GPP Rel-17 NTNNR-NTN·IoT-NTNLEO·MEO·GEOHAPS투명(Transparent)·재생(Regenerative) 페이로드전파 지연·RTT도플러 천이 보상타이밍 어드밴스(TA)위성-단말 직접통신(Direct-to-Device)
구성도
정리
1. 개요
- 배경: 지상망은 해양·산악·항공·재난 지역 커버리지 한계, 6G의 3차원(공·지·해) 통합 네트워크 요구
- 변화: 저궤도(LEO) 군집위성(Constellation) 확산으로 저지연·고용량 위성 인터넷 상용화
- 표준화: 3GPP Rel-17에서 NR-NTN과 IoT-NTN(NB-IoT·eMTC 기반) 최초 표준화, 이후 릴리즈에서 기능 고도화
2. 구성 및 원리
- 구성요소: 단말(UE), 위성 또는 HAPS, 게이트웨이(지상국), 지상 기지국·5G 코어
- 페이로드 방식
- 투명(Transparent, Bent-pipe): 위성은 주파수 변환·증폭만 수행, gNB는 지상에 위치 (Rel-17 기준)
- 재생(Regenerative): 위성에 gNB 기능 일부·전체 탑재, 위성 간 링크(ISL) 활용 가능
- NTN 특화 기술
- 긴 전파 지연 대응: 타이밍 어드밴스(TA) 확대, HARQ 프로세스 수 확장 및 HARQ 피드백 비활성화 옵션
- 도플러 천이 대응: 단말이 GNSS 위치와 위성 궤도 정보(Ephemeris)로 TA·주파수 사전 보상
- 이동성: 위성 이동으로 빔·셀이 빠르게 변화 → 조건부 핸드오버 등 강화
3. 궤도별 비교
| 구분 | LEO(저궤도) | MEO(중궤도) | GEO(정지궤도) |
|---|---|---|---|
| 고도 | 약 수백~2,000km | LEO와 GEO 사이 | 약 36,000km |
| 지연 | 수십 ms 수준 | 중간 | 수백 ms 수준 (RTT 약 0.5초 이상) |
| 위성 이동 | 지상 대비 고속 이동 | 이동 | 지상 기준 고정 |
| 커버리지 | 위성당 좁음, 다수 위성 필요 | 중간 | 위성 3기로 대부분 지역 |
| 도플러 | 큼 | 중간 | 거의 없음 |
| 특징 | 저지연·고용량, 잦은 핸드오버 | 항법(GNSS) 등 | 방송·광역, 고정 안테나 추적 용이 |
4. 고려사항 및 최신 동향
- 기술 과제: 링크 버짓(경로손실), 단말 안테나·전력 제약, 빔 간 잦은 핸드오버, 지상망과의 주파수 간섭 조정
- 망 통합: 지상-위성 간 끊김 없는 로밍·이동성, 코어망 통합 운용
- 서비스 모델: 위성-단말 직접통신(D2D, 일반 스마트폰 문자·음성 등), 백홀, 해상·항공 통신, 재난망 보완
- 정책·안보: 주파수·궤도 자원 확보 경쟁(ITU 조정), 해외 사업자 국내 서비스 시 규제·데이터 주권 이슈
- 6G 비전: 지상·위성·HAPS를 통합한 3차원 네트워크, 재생형 페이로드와 위성 간 링크 기반 우주 코어 연구
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v1 · 2026. 10. 19. 갱신 · 틀린 내용을 발견하면 알려 주세요.