주파수공용무선통신시스템
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1. 개요
주파수공용무선통신시스템(TRS)은 여러 사용자 그룹이 제한된 주파수를 효율적으로 공유하도록 하는 기술로, MCA 육상 이동 통신 및 디지털 MCA 육상 이동 통신을 포함한다. TRS는 제어 채널을 통해 통화 그룹 간의 통신을 조정하며, 경찰, 소방관, 택시 등에서 사용된다. 장점으로는 제한된 주파수로 더 많은 사용자 그룹을 수용할 수 있으며, 소프트웨어 변경만으로 다양한 시스템 사용이 가능하다는 점이 있다. 대한민국에서는 KT파워텔이, 일본에서는 MRC가 서비스를 제공하며, 시스템 유형으로는 SMR, ESMR, NXDN 등이 있다.
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| 주파수공용무선통신시스템 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 명칭 | 주파수공용무선통신시스템 (TRS: Trunked Radio System) |
| 유형 | 무선 통신 시스템 |
| 특징 | 다수의 사용자가 제한된 무선 채널을 공유하여 효율적인 통신을 가능하게 함 중앙 제어 시스템을 통해 채널 할당 및 통신 관리 다양한 부가 기능 (그룹 통화, 우선 통화, 데이터 통신 등) 제공 |
| 기술적 특징 | |
| 통신 방식 | 디지털 방식 (최근 추세) 아날로그 방식 (과거) |
| 채널 할당 방식 | 동적 채널 할당 (Dynamic Channel Assignment, DCA) |
| 주요 기술 | TDMA (Time Division Multiple Access) FDMA (Frequency Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) |
| 구성 요소 | |
| 기지국 (Base Station) | 무선 신호 송수신 및 채널 관리 |
| 교환기 (Switching Center) | 통신 연결 설정 및 관리 |
| 제어국 (Control Station) | 시스템 전체 감시 및 제어 |
| 단말기 (Subscriber Unit) | 사용자가 휴대하며 통신에 사용하는 장비 |
| 활용 분야 | |
| 공공 안전 | 경찰 소방 구급 |
| 운송 | 택시 버스 철도 |
| 산업 현장 | 건설 물류 제조 |
| 기타 | 보안 시설 관리 이벤트 지원 |
| 장점 | |
| 주파수 효율성 | 제한된 주파수 자원을 효율적으로 사용 가능 |
| 통신 보안 | 그룹 통화 및 우선 통화 기능 제공 |
| 광범위한 통신 범위 | 기지국 네트워크를 통해 넓은 지역에서 통신 가능 |
| 다양한 부가 기능 | 데이터 통신, 위치 추적 등 다양한 기능 지원 |
| 단점 | |
| 초기 구축 비용 | 시스템 구축에 높은 초기 비용 소요 |
| 시스템 의존성 | 중앙 시스템 장애 시 전체 통신망 마비 가능성 |
| 통신 혼잡 | 사용자 증가 시 채널 부족으로 통신 지연 발생 가능성 |
| 관련 표준 | |
| MPT-1327 | 유럽식 아날로그 TRS 표준 |
| TETRA (Terrestrial Trunked Radio) | 유럽식 디지털 TRS 표준 |
| APCO Project 25 (P25) | 북미 디지털 TRS 표준 |
| DMR (Digital Mobile Radio) | ETSI에서 개발한 디지털 TRS 표준 |
| 기술 발전 추세 | |
| 디지털 전환 가속화 | 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환 가속화 |
| 광대역 통신 융합 | LTE, 5G 등 광대역 통신 기술과 융합 시도 |
| IoT 연동 | 사물 인터넷 (IoT) 기기 연동을 통한 서비스 확장 |
| 보안 강화 | 통신 보안 및 개인 정보 보호 강화 |
| 한국에서의 현황 | |
| 명칭 | 주파수공용무선통신시스템 (TRS) 또는 주파수공용통신 (TRS)으로 불림 |
| 주요 사업자 | KT파워텔 (아이디에스앤트러스트에 매각되어 현재는 아이디에스파워텔) SK텔레콤 |
| 활용 분야 | 택시 화물차 건설 현장 관공서 |
| 기술 방식 | iDEN (Integrated Digital Enhanced Network) 방식 (과거 KT파워텔) TETRA 방식 (SK텔레콤) |
| 디지털 전환 | 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환 추진 중 |
2. 정의
주파수공용무선통신시스템(TRS)은 여러 사용자가 주파수 대역을 공유하여 통신하는 시스템이다. 서비스에 할당된 주파수 대역은 일정한 채널로 나뉘며, 사용자들은 각 채널에 접속하여 통신한다. 이는 인터넷 채팅 사이트와 유사한 방식으로, 각 채널은 대화방에 해당하고 사용자는 단말기로 채널을 선택하여 대화방에 접속하는 것과 같다.
주파수공용무선통신시스템(TRS)은 경찰, 소방관, 응급실 등 정부의 긴급업무에 주로 사용되어 왔다. 상용 서비스 시작 후에는 택시, 대리운전 등에서도 이용되고 있다. 재해 발생 시에는 대여 지원도 이루어진다.
주파수공용무선통신시스템은 서비스에 할당된 주파수 대역을 일정한 채널로 분할하여 여러 명의 사용자가 채널별로 접속하여 통신하는 시스템이다. 이는 인터넷 채팅 사이트와 유사한 방식이라고 할 수 있다. 주파수공용무선통신 서비스를 인터넷 채팅 사이트로 비유한다면, 서비스의 각 채널은 개설된 대화방에 해당한다. 사용자는 단말기를 통해 채널을 선택하는데, 이는 채팅 사이트의 대화방에 접속하는 것과 같다. 하나의 채널에 참여할 수 있는 사용자의 수는 대화방의 허용 인원으로 생각할 수 있다.
과학기술정보통신부 부령 무선설비규칙 제3조 각 호에는 다음과 같이 정의되어 있다.[9]
:5 “'''MCA 육상 이동 통신'''”이라 함은, 일정 구역 내에서 둘 이상의 무선국에 공통으로 할당된 둘 이상의 주파수의 전파 중, MCA 제어국(사용할 전파의 주파수를 지시하여 통신의 중계를 행하는 육상 이동 중계국으로서, 둘 이상의 통신의 중계를 동시에 할 수 있는 것(다음 호에 규정하는 디지털 MCA 제어국을 제외한다. 이하 같다.))이 지시하는 주파수의 전파를 사용하여 해당 MCA 제어국과 육상 이동국 또는 지령국(MCA 제어국 중계에 의해 육상 이동국과 통신을 하는 기지국을 말한다. 이하 같다.) 간에 이루어지는 단일 통신로의 무선 통신 및 그 무선 통신을 중계하기 위해 MCA 제어국 상호 간에 이루어지는 무선 통신, 그리고 그러한 무선 통신을 제어하기 위해 이루어지는 무선 통신을 말한다.
:6 “'''디지털 MCA 육상 이동 통신'''”이라 함은, 일정 구역 내에서 둘 이상의 무선국에 공통으로 할당된 주파수의 전파 중, 디지털 MCA 제어국(사용할 전파의 주파수를 지시하여 통신의 중계를 행하는 육상 이동 중계국으로서, 디지털 방식에 의해 둘 이상의 통신의 중계를 동시에 할 수 있는 것을 말한다. 이하 같다.)이 지시하는 주파수의 전파를 사용하여 해당 디지털 MCA 제어국과 육상 이동국 또는 디지털 지령국(디지털 MCA 제어국 중계에 의해 육상 이동국과 통신을 하는 기지국을 말한다. 이하 같다.) 간에 이루어지는 무선 통신 및 그 무선 통신을 중계하기 위해 디지털 MCA 제어국 상호 간에 이루어지는 무선 통신, 그리고 그러한 무선 통신을 제어하기 위해 이루어지는 무선 통신을 말한다.
3. 원리 및 작동 방식
트렁크 무선 시스템은 패킷 교환 컴퓨터 네트워크와 유사하다. 사용자 무전기는 전용 주파수(제어 채널)를 통해 특정 통화 그룹(talkgroup)과의 통신을 요청하는 데이터 패킷을 보낸다.[1] 그러면 컨트롤러는 해당 통화 그룹을 모니터링하는 모든 무전기에 신호를 보내 지정된 주파수로 자동 전환하여 송신을 모니터링하도록 지시한다.[1] 사용자가 말을 마치면 무전기는 제어 채널 모니터링으로 복귀한다.[1]
이러한 방식을 통해 여러 사용자 그룹은 서로의 대화를 듣지 않고도 소수의 주파수를 공유할 수 있다.[1] 트렁크 시스템은 제한된 무선 주파수를 절약하고 사용자에게 고급 기능을 제공한다.[1]
토크그룹(Talkgroup)은 트렁크 무선 시스템에서 사용자에게 할당된 논리적 그룹이다.[2] 기존 무전기가 특정 주파수를 할당하는 것과 달리, 트렁크 시스템은 전체 시스템에 할당된 여러 주파수를 사용한다.[2] 제어 채널은 시스템을 조정하여 토크그룹이 이러한 주파수를 원활하게 공유하도록 돕는다.[2] 이는 주파수를 최적으로 사용하여 시스템 용량을 크게 늘리기 위함이다.[2] 오늘날 많은 무전기는 토크그룹을 주파수처럼 취급하며, 무선 스캐너에서는 토크그룹을 은행에 할당하거나 차단할 수 있다.[2]
각 시스템은 여러 통신 그룹으로 구성되며, 각 그룹에는 고유한 디지털 ID가 할당되어 제어 장치가 전송을 수신할 무전기를 지정할 수 있다.[3] 예를 들어, 구급차 서비스는 각 병원 응급실, 관제센터, 특별 행사, 항공 의료 수송, 다른 기관과의 공유 통신 그룹 등을 포함하는 '함대 지도(fleetmap)'를 가질 수 있다.[3]
일반적으로 다기관 트렁킹 무전 시스템을 계획할 때, 각 기관에는 예상되는 통신 그룹 수를 기반으로 한 통신 그룹 ID 번호 '블록'이 할당되며, 향후 확장을 위한 여유분도 추가된다.[4]
트렁킹(자원 공유) 개념은 전화 회사의 기술에서 유래했다.[5] 어랭 B 공식은 일반적인 조건에서 필요한 최적의 트렁크 회선 수를 예측하는 공식이며, 이는 무선 사용자 그룹에도 적용되어 주어진 사용자를 수용하기 위한 최적의 채널 수를 결정한다.[5] 비상 사태 시에는 많은 사용자가 시스템에 접근하려 하므로, 단순방향(비시스템) 주파수를 공유하고 트렁킹 토크그룹을 공유하여 통신을 관리하는 것이 중요해진다.[5]
경찰 지휘의 예에서, 서로 다른 토크그룹에는 때로는 '선점' 기능이 있는 서로 다른 시스템 우선 순위 수준이 할당되어 중요한 부대 간의 통신을 유지한다.[6]
제어국 간을 인터넷(IP-VPN) 기술로 연결하여 전국 통신이 가능하다. 또한, 복수의 무선 슬롯을 사용한 고속 데이터 통신이나 이용자 설치 IP망 접속도 가능하다.[7]
4. 사용
1982년 서비스 시작 당시에는 물류업체 등 일반 업무무선에는 주파수 할당이 없었고, 간이무선은 서비스 지역이 좁다는 단점이 있었다. 그러나 1997년부터 일반 업무에도 널리 이용 가능하게 되었고, 개인사업자도 이용할 수 있게 되었다. 최소 2국부터 개국 가능하다.
초기에는 육지에서만 서비스가 가능했지만, 마리넷폰 폐지에 따라 평수구역에서의 사용이 인정되었다. 1999년부터는 연안 해역(연안으로부터 약 22km)까지 사용 범위가 확대되었다. 제어국 배치에 따라 다르지만, 조건에 따라 연안에서 100km 이상까지도 실용적으로 사용할 수 있다.
한신·아와지 대지진, 니가타현 주에쓰 지진, 동일본 대지진 등 재해 상황에서도 제어국 및 시스템은 정상적으로 이용되었다. (일부 안테나용 철탑에 기울어짐이 발생한 정도) 이러한 실적을 바탕으로 긴급 통신용 시스템으로서 지방자치단체, 공공기관, 기업에서도 채택하고 있다.
사업 초기에는 MRC가 독점했지만, 1986년에 모토롤라(후에 JAMTA로 이관)가 진출했다. 그러나 2014년 3월 JAMTA가 철수하면서 다시 독점 상태가 되었다.
최근에는 휴대전화 회선의 데이터 통신 기능을 이용한 IP무선으로 전환하는 이용자가 늘고 있다.
4. 1. 장점
트렁킹 무선 시스템은 더 적은 수의 개별 무선 채널을 필요로 한다. 모든 사용자가 동시에 채널 접근을 필요로 하지 않는다는 확률을 이용하기 때문이다. 즉, 주어진 수의 무선 채널로 더 많은 사용자 그룹을 수용할 수 있다.[3]
휴대전화나 PHS에 비해 소수의 무선국으로 주파수 대역을 점유하므로 혼잡이 일어나기 어렵다.
모든 중계국은 신내진기준을 충족하고, 비상용 발전 장치도 갖추고 있어 재해 시에도 사용할 수 있다.[14] 공중전화망을 이용하지 않으므로, 재해 시 혼잡이나 장애의 영향을 받지 않는다. 중계국 간 연결 회선이 차단되더라도, 해당 중계국 지역 내 이동국은 사용을 계속할 수 있다.
일제 동보 통신이 가능하다.
4. 2. 용도
5. 서비스
KT파워텔이 서비스를 제공하고 있다.[10] 주파수공용무선통신시스템은 여러 이용자가 함께 무선 통신을 사용하는 방식이다. 기업, 단체, 지방자치단체 등이 서비스를 이용하며, 이들은 기지국 및 이동국의 면허자가 된다. 이들과 별개로 제3자인 사업자가 제어국의 면허를 가진다. 제어국은 3급 육상특수무선기사 이상의 무선통신사가 관리해야 하지만, 기지국과 이동국은 무선통신사가 필요 없다.[11]
일본에서는 이동무선센터(MRC)가 서비스를 제공하고 있다. 1986년(쇼와 61년)에는 모토롤라(이후 JAMTA로 이관)가 진출했으나, 2014년(헤이세이 26년) 3월에 JAMTA가 철수하여 다시 MRC 독점 상태가 되었다.
최근에는 휴대전화 회선을 이용한 IP무선으로 전환하는 사용자가 늘고 있다.
;특징
- 114곳에 중계국이 설치되어 전국 주요 지역에서 사용 가능하다.[14]
- 부가 서비스인 mcAccess e+를 이용하면 NTT 도코모 통신 지역 내에서 전국 어디서나 사용 가능하다.
- 프레스토크(푸시 투 토크)라는 단방향 반복 통화 방식이다.
- 1회 통화 시간은 최대 2~5분으로 제한된다.
- 요금은 정액제이다. 단, 이동국 1국당 총 통화 시간이 일정 한도를 초과하면 할증 요금이 발생할 수 있다.
- 휴대전화·PHS에 비해 이동용 단말기가 견고하고 출력이 높으며 대형이고, 차량 탑재형이 중심이다.
- 이동국 1국·사무실의 지령국이 1국이라도 전국적으로 이용 가능하다.
- 일제 동보 통신이 가능하다.
- 제어국은 전망이 좋은 산이나 고층 빌딩 위에 있어 서비스 지역이 넓다. 반면 지하상가나 지하철 구내에서는 이용할 수 없다. 건물 안 등 시야가 나쁜 곳에서도 이용이 어려울 수 있다.
- 모든 중계국의 철탑·국사는 신내진기준을 충족하고, 비상용 발전 장치도 있어 재해 시에도 사용 가능하다.[14]
- 공중전화망을 이용하지 않아 재해 시 혼잡·장애의 영향을 받지 않는다. 공중전화망에 접속하여 비즈니스폰 등에 연결하여 통화할 수도 있다.
- 중계국 간 회선이 차단된 경우에도 해당 중계국 지역 내 이동국은 사용을 계속할 수 있다.
- 혼잡 시 회선이 비면 우선 통화할 수 있는 예약 기능이 있다.
- 재해 대책 기관의 무선국은 우선 접속을 이용할 수 있다.
- 차량 탑재형 MCA 무선을 운전 중 사용해도 교통 단속 대상이 되지 않는다(무선기 본체를 손에 든 경우만 대상).
- 시정촌 방재 행정 무선으로 사용할 수 있다(커뮤니티 무선 시스템).
;용도
6. 시스템 유형
특수 이동 무선(Specialized Mobile Radio, SMR)은 VHF, 220MHz, UHF, 700MHz, 800MHz 또는 900MHz 대역에서 서비스 제공업체가 운영하는 아날로그 또는 디지털 트렁킹 방식의 무전기 시스템이다. 고급 기능을 갖춘 일부 시스템은 향상된 특수 이동 무선(Enhanced Specialized Mobile Radio, ESMR)이라고 한다.[4] 특수 이동 무선은 미국 연방 통신 위원회(FCC) 규정에 정의된 용어이다. 이 용어는 미국의 규제 기관에서 유래했지만, 기업에 무선 통신 서비스를 제공하는 유사한 상업용 시스템을 설명하기 위해 다른 지역에서도 사용될 수 있다.
SMR은 1970년대 후반 미국 연방 통신 위원회가 기업 및 상업용 800MHz 양방향 무선 시스템의 라이선스를 부여하기 시작하면서 만들어졌다.[5]
SMR 시스템은 기능 및 복잡성에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
| 등급 | 설명 | 주요 시스템 종류 |
|---|---|---|
| Entry-level | 비교적 간단한 시스템으로, 기본적인 트렁킹 기능만 제공하며, 음성 통화에 대한 간단한 트렁킹 기능만 제공한다. | |
| Standard | 상위 계층 주파수공용무선통신시스템의 특성을 일부 보이지만 모든 기능을 갖춘 것은 아니다. 소규모 배치에 적합하며, 중요 임무 배치 등에는 적합하지 않다. | |
| Advanced systems | 추가적인 안정성과 보안을 제공한다. |
NXDN 공통 에어 인터페이스(CAI)는 2016년 11월 ITU-R(국제전기통신연합 무선통신 부문) 회의에서 승인되었으며, 2017년 2월 https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2014-3-2016-PDF-E.pdf 보고서 M.2014-3에 추가되었다. 이는 개방형 멀티벤더 프로토콜로 일본, 미국 및 유럽 본토의 중요 임무 애플리케이션에서 널리 채택되고 있다.
6. 1. 서비스 품질
SMR 시스템에서 서비스 품질은 여러 요인에 영향을 받는다. 여기에는 무선 시스템의 용량 대비 시스템을 사용하는 무선 장치의 수가 포함될 수 있다. 말이 많은 사용자 커뮤니티는 통화 중 신호를 발생시킬 수 있지만, 규율 있고 전문적인 SMR 사용자 그룹은 채널을 유휴 상태로 유지할 수 있다.일부 시스템은 계절적 피크를 경험한다. 예를 들어, 농업 지역에서 농작물 수확반이 사용하는 트렁크 시스템은 수확량이 최고조에 달하는 기간 동안 과부하가 걸리고 통화 중 신호가 발생할 수 있다. 스키 리조트에서 사용하는 시스템은 공휴일 주말에 과부하가 걸릴 수 있다. 재난 계획 전문가들은 트렁크 시스템 사용자가 재난이 발생할 때 처음으로 통화 중 신호를 듣게 될 가능성이 높다고 말한다. 대규모 홍수나 지진은 시스템 용량을 초과하는 수준의 통화 트래픽을 발생시킬 가능성이 높다.[6]
시스템의 위치는 커버리지에 영향을 미친다. 시스템 안테나는 원하는 커버리지 영역을 내려다봐야 한다. 미국 연방통신위원회(Federal Communications Commission) 규정에 따라 동일한 무선 주파수를 사용하는 시스템은 서로 약 112.65km 이상 떨어져 있어야 하거나, 더 가까운 간격으로 인한 간섭이 없음을 확인하기 위한 기술 연구를 수행해야 한다.
유지보수 관행 또한 품질에 영향을 미칠 수 있다. 일부 시스템에서 운영자는 수리를 수행하기 위해 트렁크 시스템의 채널 하나를 서비스에서 제거할 수 있다. 사용량이 많은 시스템에서는 이로 인해 통화 중 신호가 발생할 수 있다.
이러한 시스템에 대한 기술 문서는 "전달된 오디오 품질"에 대한 또 다른 평가가 이루어져야 함을 시사한다. 이는 통신 장비의 모든 관련 부분에 걸쳐 끝에서 끝까지의 음질을 측정한 것이다. 이것이 문제일 수 있다는 첫 번째 단서는, 정상적인 청력을 가진 무전기 사용자가 무전기를 통해 이야기할 때 다른 사람의 말을 이해하는 데 어려움을 겪는다는 것이다.
6. 2. Entry-level
비교적 간단한 시스템으로, 기본적인 트렁킹 기능만 제공한다. 일반적으로 데이터 통신이나 등록 인식과 같은 고급 기능은 없으며, 음성 통화에 대한 간단한 트렁킹 기능만 제공한다.- 스마트트렁크(SmarTrunk)
- 에릭슨 GE(Ericsson GE)
- EDACS 프로보이스(EDACS Provoice)
- EDACS(EDACS)
- GE 마크 V(GE Mark V)
- 로직 트렁크 라디오(Logic Trunked Radio)
- LTR 표준(LTR Standard)
- LTR 패스포트(LTR Passport)
- LTR 표준 및 패스포트(LTR Standard and Passport)
- LTR 멀티넷(LTR MultiNet)
- LTR-넷(LTR-Net)
- 모토롤라
- 타입 I
- 타입 II
- 타입 IIi 하이브리드
- 타입 II 스마트존
- 타입 II 스마트존 옴닐링크
6. 3. Standard
이 시스템들은 상위 계층 주파수공용무선통신시스템의 특성을 일부 보이지만 모든 기능을 갖춘 것은 아니다. 따라서 사용자가 사용 가능한 전체 네트워크(예: 캠퍼스나 마을을 커버하는 사설 시스템)를 사용할 것으로 예상되는 소규모 배치에 적합하다. 고급 기능이 부족하기 때문에 일반적으로 중요 임무 배치, 공용 접근 이동 무선([https://www.etsi.org/technologies/mobile-radio PAMR]) 유형의 운영 또는 비조정 공유 사용자 유형에는 적합하지 않다.DMR/dPMR 진정한 Tier 3/Mode 3 프로토콜은 궁극적으로 아래의 "고급 성숙 고급" 목록으로 마이그레이션될 예정이지만, 2015년 현재 상호 운용성 문제, 성숙한 프로토콜 부족 및 명확하게 정의된 사용자 인터페이스 프로토콜 부족으로 인해 그렇게 분류할 수 없다.
- OpenSky 시스템
- APCO 프로젝트 16
- dPMR Mode 3
- DMR Tier III
- Kenwood NEXEDGE 디지털 트렁크 무선
- Icom IDAS 디지털 트렁크 지상 이동 무선
- 하이테라(Hytera)
- 모토로라(Motorola), Motorola Capacity Plus, Motorola Connect Plus
- iDEN (통합 디지털 향상 네트워크)
6. 4. Advanced systems
추가적인 안정성과 보안을 제공하는 트렁크 무선 프로토콜은 다음과 같다.- MPT-1327
- TETRA
- APCO Project 25
- TETRAPOL
- NXDN
NXDN 공통 에어 인터페이스(CAI)는 2016년 11월 ITU-R(국제전기통신연합 무선통신 부문) 회의에서 승인되었으며, 2017년 2월 https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2014-3-2016-PDF-E.pdf 보고서 M.2014-3에 추가되었다. 이는 개방형 멀티벤더 프로토콜로 일본, 미국 및 유럽 본토의 중요 임무 애플리케이션에서 널리 채택되고 있다.
7. 시스템 사양 (일본)
(MHz)
핸드오버
관리
(kbps)
(인터리브)
(kHz)
이동국
이중 통신
반이중 통신
(12.5)
2
킨키, 큐슈
킨키