세계최초 6G 저궤도 위성통신용 ‘유니-멀티캐스팅’ 동시전송 기술 개발

[이데일리 김현아 기자] 고려대학교 전기전자공학부 신원재 교수 연구팀이 차세대 저궤도 위성 네트워크를 위한 혁신적인 통신 원천기술을 세계 최초로 개발했다.

이 연구는 연세대학교와 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동으로 진행되었으며, 연구 결과는 세계적 학술지인 ‘IEEE Journal on Selected Areas in Communications’(Impact Factor: 13.8, JCR 상위 1.3%)에 2025년 1월에 게재될 예정이다.

또한, 한국전자통신연구원이 주관한 ICTC 2024 국제학회에서 열린 ‘2024년도 6G 원천기술 페스티벌’에서 우수상을 받아 연구의 혁신성을 인정받았다.

고려대 신원재 교수(교신저자), 성재협 박사과정(제 1저자), 박주하 석사과정(공저자), 연세대 박정훈 교수(공저자), ETRI 정동현 선임연구원(공저자)사진=고려대

저궤도 위성 통신에서 효율적인 자원 활용

이번 연구에서 개발된 유니-멀티캐스팅 동시 전송 기술은 저궤도 위성 통신 환경에서 주파수, 시간, 전력 자원을 효율적으로 활용하여, 개인화된 콘텐츠뿐 아니라 방송 및 재난 문자와 같은 공용 콘텐츠를 다수의 사용자에게 동시에 빠르게 제공할 수 있는 가능성을 열었다.

저궤도 위성 통신시스템은 고도 약 300~1,500km에서 운용되며, 넓은 지역에 통신 서비스를 제공하는 동시에 낮은 통신 지연시간과 고속 데이터 처리 능력을 자랑한다.

이로 인해 6G를 위한 핵심 기술로 주목받고 있으며, 기존 지상 네트워크를 넘어 비지상 네트워크 통합을 통한 전 세계적 연결성을 제공하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

하지만 저궤도 위성은 현재 폭발적으로 증가하는 데이터 수요에 대응하기 위한 무선 자원이 제한적이어서, 이를 해결하기 위한 기술적 혁신이 요구됐다.

이에 연구진은 동일한 주파수와 시간 자원을 활용해 개인 콘텐츠와 공용 콘텐츠를 동시에 제공할 수 있는 비직교 통합 유니-멀티캐스트 전송 기법을 개발했다. 이 기술은 트래픽 요구량과 제공 트래픽 간의 차이를 최소화하여 전력 자원을 효율적으로 활용하고, 통신 효율성을 극대화할 수 있도록 돕는다.

저궤도 위성 통신시스템에서의 비-직교 통합 유니-멀티캐스트 전송에 대한 시스템 모델

저궤도 위성 네트워크 구현에 새로운 가능성 제시

연구진은 비직교 통합 유니-멀티캐스트 전송의 성능 최적화를 위한 조건을 도출하고, 이를 기반으로 낮은 계산 복잡도를 가진 알고리즘을 개발하였다.

이를 통해 저궤도 위성의 제한된 통신 탑재체 컴퓨팅 자원으로도 사용자가 요구하는 개인 및 공용 콘텐츠 트래픽을 효과적으로 충족시킬 수 있는 기반을 마련했다.

고려대 신원재 교수는 “유니캐스팅과 멀티캐스팅 서비스를 동시에 효과적으로 제공할 수 있는 기술을 개발한 것은 기존 위성 네트워크의 기술적 한계를 극복한 중요한 성과”라며, “저궤도 위성 통신에서 계산 복잡도를 획기적으로 낮추고 통신 효율성을 극대화하는 기술을 제시함으로써 6G 저궤도 위성 네트워크 구현에 새로운 가능성을 열었다는 점에서 큰 의의가 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 정보통신기획평가원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다. 향후 이 기술은 6G 시대의 저궤도 위성 네트워크 구축에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

연구진은 이를 통해 차세대 위성 통신 환경에서의 효율적인 자원 활용과 빠르고 정확한 콘텐츠 제공이 가능하도록 할 계획이다.