제8장
WIA-COMM-005를 따르는 위성 인터넷 시스템은 궤도 설계, 링크 버짓, 지상국, 사용자 단말, 핸드오버, 주파수 조정, 우주 파편 저감이 모두 맞물려야 서비스할 수 있습니다. 한 항목이라도 어긋나면 "구현했다"고 말하기 어렵습니다. 이 장은 Phase 1~3의 개별 규격을 하나의 구현 절차로 엮고, 어떤 시험을 통과해야 적합하다고 볼 수 있는지 정리합니다. 규제 승인과 타 WIA 표준과의 결합도 함께 다룹니다.
인증 준비는 설계 결정을 올바른 순서로 내리는 데서 시작합니다. 아래 두 절은 그 순서와 검증 기준을 설명합니다.
표준의 구현 지침은 설계 단계를 다음 순서로 제시합니다. 앞 단계의 결과가 뒤 단계의 입력이 되므로 순서가 중요합니다. 예를 들어 궤도 고도와 경사각이 정해져야 별 위성의 가시 시간과 도플러 범위를 계산할 수 있고, 이 값이 링크 버짓과 핸드오버 알고리즘의 전제가 됩니다.
□ 궤도 파라미터 정의 (고도, 경사각, 궤도면 수)
□ 목표 커버리지에 필요한 군집 규모 산정
□ 링크 버짓 설계 (상향, 하향, ISL)
□ 주파수 대역 선정 및 ITU 신고
□ 지상국 네트워크 설계
□ 사용자 단말 개발 (위상배열 또는 파라볼릭)
□ 핸드오버 알고리즘 구현
□ 파편 저감 및 궤도 이탈 전략 수립
□ 규제 승인 획득 (FCC, ITU, 각국)
□ 위성 제작, 시험, 발사설계 초기에 확인할 기준식은 다음과 같습니다.
cos(θ) = R_e / (R_e + h)로 가시 범위와 커버리지 반경을 구합니다.v = √(GM / r)와 주기 T = 2π√(r³ / GM)를 구합니다. 550 km LEO는 약 7.59 km/s, 95.6분입니다.P_rx = EIRP_sat - L_path - L_atm - L_rain + G_rx - L_rx로 링크 버짓을 닫습니다.표준은 구현체가 실제로 만족해야 할 검증 항목을 네 가지로 나눕니다. 각 항목은 설계값이 아니라 측정값을 기준으로 판정합니다.
| 검증 영역 | 방법 | 기준 |
|---|---|---|
| 링크 버짓 마진 | 강우 감쇠와 지향 오차를 반영해 마진 산정 | 3~6 dB 마진 |
| 지연 시간 | 종단 간 RTT 측정 | LEO 기준 40 ms 미만 |
| 핸드오버 | 끊김 없는 전환과 TCP 연결 유지 확인 | 중단 100 ms 미만 |
| 처리량 | 포화 처리량 시험, 영상·게임 등 실제 응용 성능 | 서비스 등급에 따름 |
지연 시간 기준은 구성 요소로 나눠 보면 이해하기 쉽습니다. 550 km 고도의 전파 왕복 지연은 약 3.7 ms에 그칩니다. 나머지는 지상 처리 5~10 ms와 네트워크 라우팅 5~15 ms이며, 합쳐서 20~40 ms가 됩니다. 측정 결과가 기준을 넘으면 위성 구간보다 지상 처리와 라우팅을 먼저 점검해야 합니다. 이때 ISL 기반 우주 메시 라우팅, 게이트웨이 CDN 배치, TCP BBR·QUIC 같은 프로토콜 최적화가 개선 수단이 됩니다.
표준이 참조 사례로 드는 LEO 군집은 Starlink, OneWeb, Kuiper입니다. 고도 550 km, 600 km, 590 km 등 설계가 서로 다르고 사용자 단말도 직경 30~60 cm 또는 50~70 cm의 위상배열로 갈립니다. GEO는 TV 방송과 DTH, 해상·항공의 기존 서비스, 기상 관측, 비상 백업에 쓰입니다. MEO는 항법과 지역 광대역, LEO 백업을 맡습니다. 현대의 시스템은 LEO를 저지연 사용자 접속에, MEO를 지역 보완에, GEO를 방송과 백업에 쓰는 하이브리드 구성을 취합니다. 따라서 구현자는 단일 궤도 서비스만 가정하지 말고, 여러 운영자와 궤도 계층이 공존하는 환경을 고려해 설계해야 합니다.
이 표준의 목적은 외딴 지역, 농어촌, 해상, 항공 환경까지 인터넷 접속을 넓히는 것입니다. 응용 계층에서는 아래 엔드포인트가 구현의 접점이 됩니다.
Phase 2는 통합자가 코딩 대상으로 삼는 공식 엔드포인트 집합을 정의합니다.
POST /satinternet/v1/terminal/register # 사용자 단말 등록
GET /satinternet/v1/coverage/{lat}/{lon} # 위치별 커버리지
POST /satinternet/v1/handover/request # 핸드오버 요청
GET /satinternet/v1/link/{id}/budget # 링크 버짓 텔레메트리모든 엔드포인트는 /.well-known/wia-satellite-internet의 디스커버리 규약을 따릅니다. 운영자가 허가받은 관할권도 이 디스커버리 문서에 선언하고, 교환되는 봉투(envelope)는 관할권 식별자를 담습니다. 이렇게 하면 지역별 규제 준수 여부를 사후에 추적할 수 있습니다.
핸드오버 프로토콜은 세 단계로 구성됩니다.
1. 측정 단계 (30초 전): 현재 위성 SNR 감시, 다음 위성 탐색, 도플러 편이 측정
2. 결정 단계 (10초 전): 최적의 다음 위성 선택, 자원 예약, 빔 조향 준비
3. 실행 단계 (끊김 없이): 안테나 빔 전환, 도플러 보정, TCP 연결 유지28 GHz 반송파에서 최대 도플러는 약 ±710 kHz이고 변화율은 초당 10~50 kHz 수준입니다. 이 때문에 단말은 연속 추적을 구현해야 합니다.
기술 시험을 통과해도 규제 승인이 없으면 서비스할 수 없습니다. 아래 절은 국제 규정부터 국가별 면허와 수출 통제까지 확인해야 할 사항을 정리합니다.
국제 수준에서는 ITU 무선통신규칙(Radio Regulations)이 기준입니다. 표준이 짚는 요건은 제9조 주파수 조정, 제11조 통보와 등록, 제22조 운용 절차, 부록 4의 최대 EIRP 한도입니다. ITU 절차는 발사 약 7년 전 사전 공표, 5년 전 조정 요청, 운용 개시 후 30일 이내 통보, ITU 마스터 등록부 기록의 순서로 진행됩니다.
| 영역 | 주요 요건 |
|---|---|
| ITU | 주파수 조정, 통보·등록, EIRP 한도 |
| FCC (미국) | IBFS 신청, NGSO 군집용 처리 라운드, 마일스톤 요건 |
| Ofcom (영국) | 스펙트럼 접근 면허, 기존 서비스와의 조정 |
| 수출 통제 | ITAR 수출 면허, Wassenaar Arrangement 다자 통제 |
한국의 KCC, 일본의 MIC, EU 회원국 규제기관도 운영자가 허가받은 관할권으로 선언할 수 있습니다. 주파수 측면에서는 LEO의 주 대역인 Ka-band(상향 27.5~30.0 GHz, 하향 17.7~20.2 GHz)를 쓰고, GEO와의 간섭은 궤도 호(arc) ±2° 배제 구역과 off-axis EIRP 한도로 완화합니다.
우주 파편 저감도 인증 항목입니다. 표준은 LEO 위성이 임무 종료 후 25년 안에 궤도에서 이탈해야 한다고 규정합니다. 능동 이탈, 600 km 미만에서의 대기 항력을 이용한 수동 이탈, GEO의 300 km 이상 상향 묘지 궤도가 방식으로 제시됩니다. 충돌 회피는 카탈로그(TLE 데이터) 대비 일일 선별, 충돌 확률 10⁻⁴ 초과 시 경보, 근접 거리 1 km 미만 시 기동 기준으로 운영합니다. 설계 단계에서는 알루미늄과 복합재를 쓰는 소멸 설계(design for demise)로 지상에 남는 부품을 5 kg 미만으로 목표하고, 이탈 전에 추진제를 비워 궤도상 폭발을 막습니다. 참고 규격은 ISO 24113, NASA 궤도 파편 저감 지침입니다.
첫 배치는 보통 한 지역을 대상으로 지상국 네트워크와 초기 사용자 단말 물량을 묶어 시작합니다. 참조 배치 가이드에는 지역별 용량 산정, 스펙트럼 조정 주기, 서비스 개시 후 첫 90일의 운영 런북이 들어 있습니다. 게이트웨이는 인터넷 교환점(IXP) 근처, 주요 데이터센터와 지연이 낮은 곳, 지리적으로 분산된 곳, 규제 환경이 우호적인 관할권에 두는 것이 권장됩니다.
타 WIA 표준과의 결합도 구현의 일부입니다. WIA-INTENT로 "100 Mbps, 50 ms 미만 지연, 가용성 99.9%"처럼 의도 기반 구성을 선언할 수 있습니다. WIA-OMNI-API는 가입자 신원을 맡고 Starlink, OneWeb, Kuiper를 통합하는 범용 위성 API가 됩니다. WIA-AIR-SHIELD는 운영자 간 조정의 신뢰 목록을, WIA-SOCIAL Phase 3 §5는 운영자 간 연합을, WIA-INFRA-MONITORING은 지상국과 위성 텔레메트리를 담당합니다.
적합성 확인에는 공개 자료를 쓸 수 있습니다. 적합성 시험 스위트(wia-satellite-internet-conformance)는 모든 엔드포인트와 프로토콜 교환을 순회합니다. 참조 컨테이너 wia/satellite-internet-host:1.0.0은 Phase 2의 모든 엔드포인트를 모의 데이터와 함께 제공하므로, 통합자는 실제 위성 없이도 연동을 시험할 수 있습니다.
표준의 로드맵은 호환성을 유지하는 확장을 우선합니다. 광 ISL의 표준화와 신뢰 실행 환경(TEE) 안의 기밀 처리는 부가적 변경으로 계획되어 있고, 포스트 퀀텀 서명은 하위 호환을 깨뜨릴 수 있는 변경으로 분류되어 있습니다.
| 버전 | 초점 |
|---|---|
| 1.0.0 | 최초 공개: LEO + MEO + GEO 안정화 |
| 1.1.x | 추가: 군집 계층 확대, 광 ISL 표준화 |
| 1.2.x | 추가: TEE 내 기밀 위성 인터넷 |
| 2.0.0 | 하위 호환을 깨는 변경 가능: 포스트 퀀텀 서명 |
V-band(상향 47.2~50.2 GHz, 하향 37.5~42.5 GHz)는 고처리량 시스템의 후보 대역으로 제시되어 있습니다. 또한 3GPP의 비지상망(NTN) 규격과의 정합성이 중요해질 것입니다.
이 장의 핵심은 위성 인터넷 구현이 하나의 설계 순서와 네 가지 측정 기준, 그리고 규제 승인으로 이루어진다는 점입니다. 설계는 궤도 파라미터에서 출발해 링크 버짓, 주파수 신고, 지상국, 단말, 핸드오버, 이탈 전략으로 이어집니다. 검증은 링크 마진(3~6 dB), RTT(LEO 40 ms 미만), 핸드오버 중단(100 ms 미만), 포화 처리량으로 판정합니다. 서비스 개시에는 ITU 절차, FCC와 Ofcom 같은 국가 면허, ITAR 등 수출 통제, 25년 이탈 규칙이 선행 조건입니다. API 측면에서는 단말 등록, 커버리지, 핸드오버, 링크 버짓의 네 엔드포인트와 디스커버리 경로가 통합의 접점입니다.
한 지역의 첫 90일 운영이 안정되면 과제는 군집 계층 확대와 광 ISL 표준화, 운영자 간 연합으로 넘어갑니다. 다음 장에서는 이 장에서 확인한 적합성 기준을 바탕으로, 구현 이후 운영과 확장 단계에서 필요한 참고 자료와 후속 과제를 이어서 살펴봅니다.