전기전자/정보통신

NTT 기술저널_2022.10 특집 요약 

우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크
'Space Compass'를 설립, 우주 공간에서의 새로운 인프라 구축

NTT와 스카바JSA 주식회사는 지속 가능한 사회 실현을 위한 새로운 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 사업을 담당하는 합병회사 'Space Compass'를 설립해 우주 공간에서의 새로운 인프라 구축을 추진하고 있다. 이번 특집에서는 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 관련 활동 개요 및 우주 데이터센터, 우주 RAN(radio Access Network), 우주 센싱 분야에서의 활동에 대해 소개하겠다.

목차

1. 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 관련 활동 개요
새로운 우주 ICT 인프라 플랫폼인 우주 통합 컴퓨팅 사업을 담당하는 합병회사인 주식회사 Space Compass의 설립과 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크의 전모, 사업 개요, 향후 사업 전개에 대해 소개한다.

2. 우주 컴퓨팅을 위한 이벤트 구동형 추론 검토
NTT소프트웨어 이노베이션센터가 추진해온 클라우드 컴퓨팅과 AI 추론 플랫폼에서의 경험을 활용한 우주 컴퓨팅 플랫폼의 요건, 그리고 그것에 관련된 기술에 대해 소개한다.

3. 우주 RAN에 있어서의 HAPS 실용화를 위한 활동
HAPS(High Altitude Platform Station, 고고도 통신)를 이용한 무선 시스템 기술의 유스케이스와 기술 과제를 제시하고, HAPS와 지상 네트워크의 주파수 공용을 위한 3D 셀 제어 기술을 소개한다.

4. 위성 센싱 플랫폼
NTT연구소에서 연구개발을 추진하고 있는 위성 센싱 플랫폼의 제안 콘셉트 및 주요 기술(위성 블라인드 빔포밍, 멀티 플로토콜 일괄 복조(復調) 기술, 위성 MIMO 기술)에 대해 소개한다.

● 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 관련 활동 개요

지속 가능한 사회의 실현을 위해 에너지, 환경, 방재 등 다양한 분야에서 우주 공간을 ICT 인프라 플랫폼으로 활용하는 것이 한층 더 중요해지고 있다. 이에 NTT와 스카바JSAT는 새로운 우주 ICT 인프라 플랫폼인 우주 통합 컴퓨팅 사업을 담당하는 합병회사로 주식회사 Space Compass를 설립했다. 이번 호에서는 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크의 전모와 사업 개요, 향후 사업 전개에 대해 소개한다.

-- 새로운 우주 인프라에 대한 도전 --
지속 가능한 경제, 사회 활동을 확립해나가는데 있어 에너지, 환경 및 기후 변동, 방재, 해양 인프라, 안전 보장 등의 다양한 분야에서 성층권 및 지구 근방 우주 공간을 ICT 인프라 플랫폼으로서 효과적으로 최대한 활용하는 것이 한층 더 중요해지고 있다. 그렇기 때문에 우주 공간의 ICT 인프라 플랫폼에는 과거와는 다른 새로운 기술 및 아키텍처가 요구되고 있다.

NTT와 스카바JSAT는 지상과 우주의 인프라 기업으로써 오랜 기간에 걸쳐 기술개발 및 사업을 통해 얻은 노하우를 활용해 향후 인류의 우주공간을 한층 더 확장하고 활용하는 것을 지원하기 위해 합병회사인 주식회사 Space Compass를 올 7월 20일에 설립했다. 

Space Compass는 2021년의 업무 제휴에서 발표한 '우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크' 실현을 위한 일보가 될 것이다. 우주 공간에 구축하는 광 무선통신 네트워크 및 성층권에서 구축하는 모바일 네트워크를 시작으로 새로운 인프라 구축에 도전함으로써 세계 우주 산업 발전과 지속 가능한 사회 실현에 기여해나갈 방침이다.

-- 우주통합 컴퓨팅 및 네트워크 --
우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크는 NTT의 네트워크 및 컴퓨팅 인프라와 스카파JSAT의 우주 자산 및 사업을 통합해 구축하는 새로운 인프라이다. 지상에서 고(高)고도에 떠있는 HAPS와 우주 공간의 저궤도 및 정지궤도까지 복수의 궤도를 통합. 이것들과 지구를 광 무선통신으로 연결해 컨스텔레이션(Constellation)을 구축. 분산 컴퓨팅을 통해 다양한 데이터 처리를 고도화할 수 있다. 또한 지상의 모바일 단말기에 접속할 수 있는 수단을 제공해 엄청난 커버율 실현할 수 있다. 

-- 추진 예정 사업의 개요 --
우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 실현을 위해 추진할 예정인 사업은 다음과 같다.

(1) 우주 데이터 센터 사업: 우주에서의 대용량 통신 및 컴퓨팅 플랫폼
광전융합기술(IOWN)을 이용한 저소비 전력화와 높은 우주선(宇宙線) 내성 실현을 통해 우주에서의 컴퓨팅 처리 플랫폼을 제공할 방침이다. 또한 대용량 광통신 기술을 활용한 분산처리 컴퓨팅으로 다양한 고도의 데이터 처리가 가능해진다. 

예를 들어, 우주에서 수집한 방대한 각종 데이터 등을 고속 광통신 네트워크를 통해 즉석에서 집약 및 분석 처리를 실시, 정보를 필요로 하는 유저에게 필요한 정보만을 즉석에서 전송함으로써 우주 데이터의 실시간 이용 및 활용, 유저의 편리성을 비약적으로 향상시키는 데 기여할 수 있다. 

Space Compass가 당초 추진할 예정인 사업으로는 관측 위성 등을 통해 우주에서 수집한 방대한 각종 데이터들을 정지궤도 위성(GEO: Geostationary Orbit Stellite)을 경유해 지상으로 고속 전송하는 광 데이터 릴레이 서비스를 2024년에 개시할 예정이다. 

정지궤도 위성에서 지상국에 직접 데이터를 전송하는 기존 서비스에서는 지상국과 통신할 수 있는 타이밍 및 전파의 문제로 통신 용량에 제약이 있는 반면, 정지궤도 위성을 경유한 광 데이터 전송을 이용함으로써 대용량 및 거의 실시간으로 데이터 전송이 가능해진다. 

통신 속도는 기존 서비스 대비 10배 정도 향상되며, 임의의 타이밍에 즉시 전송하는 것도 가능하다. 더 나아가 광 무선통신을 이용함으로써 기존의 무선통신 서비스에서 필요한 면허 조정이 불필요하다는 이점도 있다. 고객인 관측 위성 사업자에게는 관측 위성 성능 향상과 업무 효율 향상을 기대할 수 있다는 이점도 있다. 

(2) 우주 RAN 사업: Beyond 5G/6G에 있어서의 커뮤니케이션 플랫폼
Beyond 5G/6G에서 기대되고 있는 위성(저궤도‧정지궤도) 및 HAPS를 이용한 모바일 기지국을 통해 액세스 서비스를 제공한다. 예를 들어, 재해 시 궁극의 높은 신뢰성의 메시징 서비스와 초광대역 커버율 등, 보다 나은 모바일 통신의 편리성과 가치 향상에 기여할 수 있을 것이다.

Space Compass가 당초 추진할 예정인 사업으로는 HAPS를 이용한 저지연 통신 서비스를 2025년에 국내에서 개시하는 것을 목표로 하고 있다. HAPS를 통해 커버율을 쉽게 확장할 수 있기 때문에 재해 시 신뢰성이 높은 통신이나 선박 및 항공기 등으로의 대용량 통신 제공, 낙도나 격오지로의 통신 서비스 제공 등이 가능하다. 

이동통신 사업자에게는 지상 기지국 정비를 통해 커버율 확장과 함께 HAPS를 도입함으로써 모바일 네트워크 전체의 코스트 및 에너지 효율을 개선할 수 있다. 엔드유저에게는 HAPS를 통해 평소 사용하는 스마트폰의 이용이 가능해진다.

(3)우주 센싱 사업: 지상과 우주의 센싱 데이터 통합 플랫폼
기존의 관측 위성을 통해 수집한 관측 데이터와 함께 세계 최초의 저궤도 위성 MIMO 기술을 이용해 전세계적으로 설치되고 있는 지상 IoT(사물인터넷) 단말기의 데이터를 수집. 우주와 지구를 통합한 센싱 플랫폼을 제공한다. 

이러한 기술에 대해서는 올해 발사될 예정인 국립연구개발법인 우주항공연구개발기구(JAXA)의 혁신적 위성기술 실증 3호기를 통해 궤도 상의 실증을 예정하고 있다. 더 나아가 테라헤르츠파 등을 이용해 기존에는 볼 수 없었던 정보를 가시화하는 새로운 센싱 기술을 개발해 우주 데이터의 가치 향상, 우주 데이터의 이용 및 활용 가능성 확대에 기여해나갈 것이다.

-- 사업화를 위한 연구 개발 활동 --
우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크의 사업화에는 다양한 기술 과제들이 존재한다. 이번 특집에서는 이러한 과제 해결을 위해 연구개발을 추진해온 주요 기술에 대한 기술 개요와 유스케이스, 제공 가치 등을 소개한다.

① 우주 컴퓨팅을 위한 이벤트 구동형 추론 검토: 우주 데이터의 이용 및 활용의 실시간성, 유저의 편리성을 향상시키기 위해 분산 컴퓨팅으로 우주에서 방대한 데이터를 엣지 처리하는 컴퓨팅 기술의 개요 등을 소개.

② 우주 RAN에 있어서의 HAPS 실용화를 위한 활동: 매우 높은 커버율, 높은 신뢰성, 저지연의 통신 서비스를 제공하기 위한 HAPS의 유스케이스 및 HAPS와 지상의 연계 네트워크 구성, 제어 기술의 개요 등을 소개.

③ 위성 센싱 플랫폼: 매우 높은 커버율로 낮은 코스트의 센싱을 제공하기 위해 저렴한 IoT 단말기의 미약 전파에서 지향성을 추출하는 위성 센싱 기술과 위성의 수신파형 데이터를 그대로 지상에 전송하는 대용량 전송 기술의 개요, 궤도 상에서의 실증 등을 소개.

-- 향후 전개 --
Space Compass는 우주 통합 컴퓨팅 및 네트워크 구상의 첫 걸음으로서 앞에서 서술한 우주 데이터센터, 우주 RAN 사업 및 서비스 등을 향후 순차적으로 확대해나갈 방침이다. 

우주 데이터센터 사업에서는 고도의 컴퓨팅 기능을 탑재한 위성 수를 순차적으로 확대해 우주에서의 대용량 통신 및 컴퓨팅 처리 플랫폼을 제공. 또한 2025년 오사카 간사이(関西) 엑스포에서 NTT의 대용량 광통신 기술의 실증을 우주에서 선보이며, 미래에는 이 서비스를 전세계에 전개해나갈 예정이다.

우주 RAN 사업에서는 HAPS를 활용한 촬상(撮像)센싱 등도 제공하는 것을 검토할 방침이다. 또한 정지궤도위성 및 저궤도위성(LEO: Low Earth Orbit satellite)도 추가 및 통합해 커버율을 확충해나가고, 이와 함께 무선통신 광대역화 기술 개발을 통해 HAPS 1개 당 통신 용량 확대를 도모해나간다.

 -- 끝 --