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Nikkei X-TECH_2021.8.6

라쿠텐 '상식 밖'의 스페이스 모바일 계획
위성과 스마트폰이 직접 통신

‘상식 밖’의 도전으로 휴대전화 업계에 새로운 바람을 일으키고 있는 라쿠텐그룹(이하 라쿠텐). 라쿠텐의 다음 ‘비상식’은 미국의 스타트업 위성통신사업자인 AST & Science(이하 AST)와의 협업으로 착수하는 스페이스 모바일 계획이다.

저궤도(LEO: Low Earth Orbit)에 인공위성을 다수 발사해서 휴대전화 구역을 만든다. 가장 큰 특징은 일반 스마트폰으로 직접 통신이 가능해진다는 점이다. 비록 저궤도이기는 하지만 인공위성에서 일반 휴대전화로 직접 통신이 가능한 서비스는 전례가 없다. 실현되면 구역 커버나 재해 대책으로서 큰 효과가 있을 것으로 보인다.

-- 길이 24m, 인공위성의 거대 안테나로 상식을 뛰어넘다 --
“스페이스 모바일 계획의 가장 큰 특징은 일반 휴대전화와 인공위성이 직접 통신한다는 점이다. 지금까지 전례가 없다. 휴대전화의 면적 커버율을 100%로 할 수 있다. 또한 재해 대책으로서도 큰 이점이 있다”. AST와의 협업으로 진행하는 스페이스 모바일 계획을 담당하는, 라쿠텐모바일 네트워크본부 기술전략본부 마쓰이(松井) 부장은 이렇게 힘주어 말한다.

라쿠텐이 AST와의 협업으로 진행하는 스페이스 모바일 계획은, 고도 약 730km의 저궤도에 인공위성을 쏘아 올리고, 인공위성에서 직접 휴대전화의 구역을 만든다. 이용자 서비스에 사용하는 주파수대(서비스 링크)는 일본에서는 1.7GHz대를 이용할 계획이다.

730km 높이의 철탑을 이용해 거대한 휴대전화 구역을 만드는 이미지라고 생각하면 된다. 마쓰이 부장은 “1기의 인공위성이 커버할 수 있는 범위는 직경 3,000km 정도다. 그 중에서 직경 24km 정도의 구역에 빔을 쏘면서 구역을 만들어 나간다”라고 말한다.

저궤도의 인공위성을 활용하여 인터넷에 접속되어 있지 않은 지역을 단번에 구역화하려는 움직임은, 기업가 일론 마스크가 이끄는 미국 스페이스X의 거대 통신 위성망 ‘Starlink’나, 소프트뱅크가 제휴하고 있는 영국의 ‘OneWeb’ 등 활발하다. 다만 저궤도 인공위성을 이용하는 통신서비스는 모두 서비스 링크에 위성통신 전용 주파수대를 사용하며, 단말기도 전용 단말기가 필요하다.

이유는 수백 km 거리의 인공위성과 지상의 단말기를 안정적으로 통신하기 위해서는 전용 주파수대가 필수적이라고 생각하기 때문이다. 특히 출력이 약한 지상의 단말기에서 인공위성으로의 업링크 통신을 안정적으로 확립하기 위해서는 인공위성 전용 주파수대와 더불어 단말 측 안테나도 나름의 사이즈가 요구된다. 반면에 익숙해진 스마트폰이 아니라 전용 단말이 필요하다는 점이 위성통신 서비스 보급의 장벽이 되고 있다.

익숙한 스마트폰을 그대로 이용할 수 있는 서비스로서, 성층권에 무인항공기를 이용해 구역을 만드는 HAPS(High Altitude Platform Station)가 있다. 다만 이것은 지상으로부터의 거리는 약 20km다. 20km라는 거리는 지상 기지국과 단말기 간 통신에서도 일반적이다. 이미 소프트뱅크의 자회사인 HAPS모바일(도쿄)이 장시간의 통신 실험에 성공했다.

때문에 라쿠텐과 AST가 진행하는 스페이스 모바일 계획에 대해서 타사에서는, “지상의 스마트폰에서 나오는 미약한 업링크 전파를, 730km나 떨어진 상공의 인공위성과 안정적으로 통신하는 것은 매우 어려울 것이다”라고 지적하는 소리가 흘러나온다.

일반상식으로는 매우 높은 이 장벽을 라쿠텐과 AST는 어떻게 극복해 나갈 계획일까? 라쿠텐과 AST는 인공위성에 길이 24m짜리 거대한 안테나를 사용함으로써 과제를 해결하겠다는 생각이다. 확실히 송수신하는 단말기의 안테나를 거대화하면 미약한 전파라도 통신이 가능하게 된다. “계산상으로는 문제 없이 통신할 수 있다는 것을 확인하고 있다”(마쓰이 부장).

AST의 공개 자료를 보면, 스페이스 모바일 계획을 위해 발사하는 인공위성은 일반적인 인공위성과 달리 거대한 안테나가 대부분을 차지하는 특이한 모습을 하고 있다. “접은 상태로 쏘아 올리고, 궤도 위에 길이 24m의 안테나를 펼친다. 실제로 전개할 수 있도록 하는 것이 기술적인 큰 포인트의 하나다”(마쓰이 부장).

-- 현재는 리버스 시험 중, 22년 전후로 본격 시험 위성으로 검증 --
힘으로 지금까지의 상식을 극복하려는 라쿠텐과 AST의 스페이스 모바일 계획. 실제로 어디까지 계획이 진행되고 있을까?

마쓰이 부장에 의하면, AST는 19년 4월에 BlueWalker1이라는 검증용 위성을 쏘아 올렸다고 한다. “이곳에서 현재 리버스 시험을 실시하고 있다. 구체적으로는 인공위성 측에 통상의 휴대전화에 상당하는 기능을 탑재하고, 지상국 측에 인공위성에 상당하는 기능을 탑재한다. 인공위성에서 발생하는 도플러 시프트에 의한 지연을 보정해, LTE 프로토콜에 의해서 통신이 가능한지 여부를 검증하고 있다”(마쓰이 부장).

22년 전반에 발사 예정인 차기 검증위성 ‘BlueWalker3’에서는, 본방에서 이용하는 인공위성과 거의 같은 구성으로 시험을 실시할 예정이다. 우주에 길이 24m의 안테나를 갖춘 인공위성을 띄우고, 지상의 스마트폰과 확실히 통신할 수 있는지를 검증한다.

통신 속도는 다운로드 최대 100M비트/초, 업로드 최대 수M비트/초의 LTE 클래스다. 실제의 실효 속도에 대해서는 BlueWalker3의 검증을 통해 확인해 나간다고 한다. 이 검증이 성공하면 스페이스 모바일 계획은 실현을 향해 바짝 다가서게 된다.

이후에는 4단계로 실제 서비스를 시작할 계획이다. 2022년 말을 예정하고 있는 단계1에서는 20기의 인공위성을 쏘아 올려, 우선은 적도 부근의 나라에서 서비스를 시작한다. 2023년 이후의 단계2에서는, 추가로 45기의 인공위성을 쏘아 올려 북미나 유럽, 일본을 포함한 아시아에서 서비스를 개시한다. 이후 단계3에서는 45기의 인공위성을 추가로 발사해 전 세계를 커버하고, 단계4에서는 58기의 위성을 발사해 위성간 MIMO 기술을 통해 고속화할 계획이다.

라쿠텐의 계획에 맞춰서 일본에서의 제도 정비도 진행되고 있다. 현재 스페이스 모바일의 콘셉트에 따라 총무성에서 주파수의 간섭 검토 작업을 시작했다. 2021년 말에는 작업을 끝내고, 2022년 중반에는 제도 정비가 완료될 전망이다.

AST가 공개하는 자료를 보면, 스페이스 모바일의 서비스는 저가를 의식한 서비스가 될 것 같다. AST가 상정하는 ARPU(계약당 월간 평균 수입)는, 미국이나 유럽에서 7.62달러(약 830엔). 적도 부근의 나라에서 1.03달러(약 110엔)다. AST는 2027년까지 전세계적으로 3억 7,300만 건의 계약을 계획하고 있다. 이를 보면 단가보다는 계약 물량에 승부를 거는 전략임을 알 수 있다.

AST는 라쿠텐 외에 영국 Vodafone이나 스페인 Telefonica 등, 세계의 대형 통신사업자와 제휴하고 있다. 실제 스페이스 모바일의 서비스는 AST와 제휴하는 통신사업자가 제공하는 형태가 될 것으로 보인다. 라쿠텐에 의한 스페이스 모바일의 서비스 제공 이미지에 대해 마쓰이 부장은 “별도 요금으로 할지, 기존의 계약 안에서 그대로 사용할 수 있도록 할지는 아직 결정하지 않았다”라고 말한다.

돌이켜 보면, 라쿠텐이 휴대전화 서비스 제공을 위해 채용한 완전 가상화 네트워크도 서비스 개시 전에는 ‘상식 밖’ ‘실현은 어려울 것이다’라는 소리가 잇따랐다. 스페이스 모바일 계획에 대해서도, 이와 같은 우려의 목소리를 떨쳐낼 수 있을까? 2022년 전반에 쏘아 올리는 실전 상당의 차기 검증 위성의 성패가 전대미문의 계획의 실현을 좌우한다.

 -- 끝 --

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