Remote Spectrum Monitoring

무선 통신이 빠르게 확대되면서 상대적으로 간섭이 없는 견고한 네트워크에 대한 필요성이 지속적으로 증가하고 있습니다. 또한 필요한 전파를 방해하는 불법 신호나 Unlicensed 신호에 의해 네트워크 용량이 저하됩니다. 이러한 신호는 주기적일 수 있지만 시간이 경과하면서 여러 주파수에서 발생할 수도 있기 때문에 간섭의 원인을 발견하여 제거하는 것은 매우 어려울 수 있습니다.

스펙트럼 모니터링 시스템을 사용하면 불법 간섭 신호나 Unlicensed 간섭 신호를 쉽게 식별하여 제거할 수 있습니다. 지속적으로 스펙트럼을 모니터링하여 문제가 되는 신호가 발생했을 때 실시간으로 파악할 수 있습니다.

또한 원치 않는 신호 활동의 패턴을 조사함으로써 간섭 문제의 원인을 특성화하여 찾아내는 효율적인 방법을 제공할 수도 있습니다.

스펙트럼 모니터링은 간섭 감지 외에도 스펙트럼 점유도 특성화에 사용됩니다. 정부 규제 기관과 사업자들은 종종 다양한 주파수 대역의 사용률을 파악하는 데 관심을 갖습니다. 이러한 주파수를 모니터링하면 스펙트럼을 최대한 활용할 수 있도록 최적화하는 데 필요한 정보를 제공합니다. 스펙트럼은 다른 애플리케이션용으로 용도를 바꾸거나 인지 무선 기법들을 사용하여 다른 신호와 멀티플렉싱되어 다른 용도로 사용될 수 있도록 합니다.

또한 스펙트럼 모니터링은 정부 규제의 준수를 강화하는 역할을 할 수 있습니다. 경찰, 소방서, 항공 관제, 군대 및 긴급 구조 서비스는 모두 장애와 왜곡이 없는 통신에 액세스할 수 있어야 합니다. 스펙트럼 규제의 준수는 스펙트럼 모니터링을 통해 강화되는 경우가 많습니다.

탁월한 네트워크 성능의 주요 장애물은 간섭의 발생입니다. 간섭의 원인에는 불법 또는 Unlicensed 방송 사업자, 중계기, DECT 폰, 전파 방해 장치, 무선 마이크, 케이블 TV 신호 누설 등이 있습니다.

또한 간섭은 다른 셀룰러 네트워크 특히, 경쟁 서비스들이 서로 다른 규제 기관의 적용을 받는 국경 지역을 따라 발생할 수 있습니다. 스펙트럼 모니터링 시스템을 사용하면 네트워크 용량을 감소시키는 간섭 신호를 쉽게 식별하여 제거할 수 있습니다.

지속적으로 스펙트럼을 모니터링하여 문제가 되는 신호가 발생했을 때 실시간으로 파악할 수 있습니다. 또한 원치 않는 신호 활동의 패턴을 조사함으로써 간섭 문제의 원인을 특성화하여 찾아내는 효율적인 방법을 제공할 수도 있습니다.

깨끗한 통신 채널은 최적의 성능을 보장하기 위해 매우 중요합니다. 일반적인 지구국은 수많은 위성 안테나로 구성되며, 이러한 안테나는 모두 실시간으로 모니터링할 필요가 있습니다.

멀티포트 원격 스펙트럼 모니터를 사용하면 각 위성 업링크 또는 다운링크 스펙트럼에서 스펙트럼 순도와 간섭기의 존재 여부를 모니터링할 수 있습니다. 또한 신호 무결성을 저하시키는 원치 않는 간섭원이 감지되었을 때 경보를 자동으로 트리거할 수 있습니다.

정부 규제 기관은 원격 스펙트럼 모니터링의 이득을 보고 있는데, 이는 엔지니어의 정상 근무 시간이 아닐 때에도 인력을 광범위한 영역에 걸쳐 활용할 수 있기 때문입니다. 직접적인 절감 효과는 불필요한 출장을 피하고 간섭 발생 가능성이 높은 시간과 장소를 중심으로 출장을 가게 됨으로써 줄어든 엔지니어의 출장 시간을 통해 실감할 수 있습니다. 규제 기관은 규정 제정 전에 원격 스펙트럼 모니터링을 사용하여 새로운 서비스가 대상으로 하는 대역에서 실제 시나리오를 분석하고 이해도를 높일 수 있습니다.

무선 명령과 제어 능력에 의존하는 하이테크 시스템 테스트와 군사 작전에서 안정적인 통신은 매우 중요합니다. 따라서 군사 시설, 국경, 공공 설비, 공항 및 기타 민감한 구역의 안전 장비는 모두 장애와 왜곡이 없는 통신에 접속할 수 있어야 합니다. 스펙트럼 모니터링은 그러한 시설에 간섭이 없다는 것을 보장하는 데 있어서 결정적인 역할을 합니다.

빌딩 내 공공 안전 요구(예: 실내 최대 수용 인원)를 보강하는 것은 일반적으로 지역 소방서 직원들의 역할로, 건축 법규와 국제소방협회(NFPA, National Fire Protection Association)의 표준을 따릅니다. 무선 통신 표준은 NFPA 72 및 NFPA 1221에 규정되어 있습니다. 두 표준에는 주기적인 평가를 통해 확실한 통신을 보장하도록 규정되어 있습니다. 자세한 내용은 http://www.nfpa.org를 참조하십시오.

예전에는 주로 높은 장소에 위치해 건물 내부로 도달할 수 있는 충분한 신호 레벨을 제공하는 외부의 강력한 트랜스미터를 기반으로 공공 안전 통신이 이루어졌습니다. 에너지 효율적인 현대의 건축 구조와 더불어 언제, 어디서나 원활한 통신에 대한 의존도가 증가하면서 공공 안전 무선 강화 시스템의 설치도 계속되고 있습니다. 기술 단체에서 DAS(분산 안테나 시스템)로 알려진 이러한 시스템은 외부의 높은 위치의 신호를 수신하여 증폭한 후 건물 전체에 고르게 분산합니다

교정 시설에서는 밀반입 휴대폰으로 인한 문제가 증가하고 있습니다. 재소자들이 이러한 휴대폰을 사용하여 교도소 외부의 범죄를 사주하고, 목격자와 그 가족을 위협 및 협박하고, 다른 재소자에 대한 폭행을 꾸미기도 합니다. 실시간 경보 및 위치 추정 기능이 탑재된 스펙트럼 모니터링 시스템을 사용하면 교도관과 교도소 감독관들에게 불법 휴대폰 사용이 발생했음을 알려주고 조사와 압수 작업 중에도 효율적으로 일에 집중할 수 있도록 도와줍니다.

TV 방송에 할당된 유휴채널을 사용하면 동적 스펙트럼 액세스를 위한 경로를 개척하는 동안 발생하는 스펙트럼 요구를 해소시킬 수 있습니다. 여러 측정 캠페인을 통해 TV 방송 스펙트럼이 주로 거주 지역에서 사용된다는 것이 입증되었습니다. 개발도상국에서는 방송 사업자의 투자 수익률이 충분하지 않기 때문에 많은 동시 TV 채널을 제공하지 않습니다. 따라서, 이런 지역에는 인터넷 접속가능 채널이 부족합니다.

TV 유휴 채널을 사용하면 이러한 주파수의 향상된 전파 기능을 이용하여 시골 지역에서도 저렴한 비용으로 인터넷 접속을 제공할 수 있습니다. 또한 유휴 채널은 인구 밀집 지역에서도 나타나는데, 이는 아날로그에서 디지털 TV로 전환된 결과입니다. 이 경우, 일부 지역에서 WiFi와 비교하여 낮은 주파수는 포화상태에 이르고 있습니다. 사물지능통신(M2M) 애플리케이션과 “사물 인터넷(IoT)”의 성장으로, 유휴 채널은 선진국과 개발도상국에서 모두 상당한 이점을 제공합니다.

혼잡한 도심 공항 지역의 항공 통신은 특히 중요한데, 촉박한 시간과 항공 관제 패턴 조정, 이착륙 활동으로 인한 오류가 발생할 여지가 있기 때문입니다. 인접 채널/대역에서 간섭 모니터링은 즉각적인 조치가 필요한지를 결정하는 데 매우 중요합니다.

스펙트럼 사용 효율성을 극대화하기 위한 노력으로, 많은 국가의 규제 기관이 사용자가 스펙트럼을 비우고 다른 주파수로 전환하는 데 필요한 대역 재조정 규칙을 마련했습니다.

예: 미국에서는 이전에 아날로그 TV 방송이 점유했던 600MHz 주파수를 모바일 전화 사업자에게 경매를 통해 매각할 예정이지만, 이 경매 규칙은 복잡한데다 모든 방송 사업자가 채널을 비우는 것도 아닙니다. 따라서 스펙트럼에 입찰하고자 하는 사업자는 입찰 대상의 성능을 모니터링하고 분석하여 예외적인 전파 기간 동안 공동 채널 방송 사업자로부터 간섭이 발생할 가능성이 있는지 파악해야 합니다. 또한 600MHz 대역에서 사용되고 있는 무선 마이크는 상당히 많고, 경매가 끝난 후에는 해당 마이크의 사용을 중지해야 한다는 점을 모든 사용자가 알지 못합니다.

무선 장비 제조업체는 이미 새로운 ITC-R PTC(Positive Train Control) 무선 장비를 배송하기 시작했고, 첫 번째 PTC 디지털 무선 통신 시스템이 지금 현장에 배포되어 테스트되고 있습니다. 이러한 새 PTC 신호가 어떻게 전달되는지에 대한 정보 수집이 시작되었으며 PTC 시스템 성능에 대해서도 알려지기 시작했습니다. 커버리지를 예측하기 위해 첨단 전파 예보 소프트웨어가 사용되었고, 처음 배포된 기지국을 사용하여 유효 RF 전파를 측정 및 확인하는 검증 작업이 진행되고 있습니다.

여러 철도의 PTC 무선 시스템 프로젝트 시운전 팀은 최종 테스트 절차가 아직 확립되지 않은 상태에서 자체적인 개별 접근법을 사용하고 있습니다. PTC RF 테스트는 대부분 각 기지국의 커버리지가 전파 소프트웨어에서 예보한 값과 비슷한 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값을 통한 검증을 중심으로 실시되었습니다. 일반적으로 이전에 설치된 기지국 무선 장비는 PTC 신호를 주고 받는 데 사용되며, 경우에 따라 기관차 및/또는 지상 무선 장비가 현장에서 기지국으로 송수신하는 커버리지를 검증하는 데 사용되기도 합니다.

스포츠 경기장 모니터링

미식축구에서 통신은 매우 중요한 요소입니다. NFL은 수많은 엔지니어와 전문직 자원 봉사자를 채용하여 코치, 심판 및 의료 팀이 경기 중에 확실하게 의사소통할 수 있도록 지원합니다. 경기장 내 안전 요원 및 구내 매장, 주차, 청소 직원들은 통신을 통해 팬들이 깨끗하고 안전하게 경기를 즐길 수 있도록 합니다. 소비자들이 무선 장치를 대규모로 사용함에 따라 NFL 통신 엔지니어 및 자원 봉사자들은 간섭이 발생하지 않도록 하는 데 점점 더 어려움을 겪고 있습니다. 원격 스펙트럼 모니터는 인력을 다각적으로 활용할 수 있도록 해주며 경기장 내 모든 무선 활동에 대한 대시보드를 제공하므로 엔지니어와 자원 봉사자들이 효율적으로 업무에 집중할 수 있습니다.

대학 및 연구소 리서치

모든 스펙트럼 측정 장비에서 추적 내용 저장, 스펙트로그램 저장 또는 이벤트에 저장(save-on-event) 기능이 제공되는 것은 아닙니다. 측정 결과를 비교하거나 보고해야 하는 경우, 일반적으로 이벤트에 저장(save-on-event) 기능을 통하거나 스펙트로그램 내에서 추적 내용을 저장하는 기능이 중요할 것입니다.

리모트 스팩트럼 레코딩

일반적으로 이러한 조치는 불분명한 원인으로 인한 간섭에 대해 시스템 사용자가 불만을 제기하는 경우에 실시됩니다. 공공 안전 통신 및 중요한 통신 시 수신 불량(특히, 디지털 음성 시스템에서), 윙윙거리는 소리나 끼익거리는 소리(공동 채널 신호의 아날로그 헤테로다인) 또는 낮이나 밤의 특정 시간에 발생하는 산발적인 간섭 등에 대한 불만이 있을 수 있습니다. 판독값을 사용자의 시간 및 위치 추정 보고와 상호 연관시켜보면 가능성 있는 원인을 파악할 수 있으며 “스펙트럼 지문” 분석을 활용할 수도 있습니다.

간섭 소스(원인)의 빠르고 효과적인 확인 및 제거

모바일 전화에서 간섭이 발생하는 경우, 가입자를 당황하게 만들어 “이탈”(가입자가 다른 통신사로 전환하는 것)로 이어질 수 있습니다. 일부 가입자는 모바일 전화를 기존의 유선 전화 대신 사용하고 있습니다. 따라서 모바일 전화에서 간섭이 발생하여 경찰, 소방서 또는 EMS 호출이 제대로 이루어지지 않을 경우 잠재적으로 생명을 위협하게 될 수 있습니다. 항공, 해양 작업, 중요 인프라, 공공 안전 부문에서 발생하는 간섭은 의도적이든, 의도적이지 않든 생명에 위협을 초래할 수 있으므로 신속하게 해결해야 합니다. 이런 종류의 작업을 위한 리소스는 비용이 높으며 작업에는 많은 시간이 소요됩니다. 간섭의 원인을 이해하고, 간섭이 하루 중 특정 시간에 발생하는지 파악하고, 간섭 원인에 대한 위치 예측값을 확보하는 것은 제한적인 엔지니어링 리소스를 최대한 활용하는 데 있어서 매우 중요합니다. 이제는 원격 스펙트럼 모니터링을 사용하여, 현장에서 엔지니어가 원인을 찾는 동안 간섭이 발생하는지 확인하고 진짜 “원인”이 해결되었는지 즉시 확인할 수 있습니다.

간섭 신호의 지리적 위치

POA(Power of Arrival) 및 TDOA(Time Difference of Arrival)

간섭기 또는 의심스러운 불법 신호를 파악한 후에는 지리적 위치 알고리즘을 사용하여 신호의 대략적인 위치를 수정할 수 있습니다. 그러면 사용자가 신호의 위치를 좁힐 수 있으므로 해당 위치를 찾아내기 위해 드는 시간과 비용을 최소화할 수 있습니다. 네트워크의 스펙트럼 모니터 프로브에서 발생한 경보 위반에 대해 검색 할 수 있습니다. 인접한 세 개의 프로브를 사용하여 간섭 위치를 지리적으로 찾을 수 있습니다. POA(Power of Arrival) 알고리즘은 간섭 신호의 위치를 찾는 데 사용됩니다. 위치를 정확하게 삼각 측정하기 위해서는 대상 신호를 검출할 수 있도록 3개 이상의 프로브가 인접해 있어야 합니다. TDOA(Time Difference of Arrival)는 신호의 도착 시간을 물리적으로 분리된 여러 리시버에서 정밀하게 측정하는 기법입니다. TDOA를 사용하려면 도착 시간을 동기화할 수 있도록 일부 뚜렷한 신호 특성이 신호에 나타나야 합니다. GPS 기반 타이밍을 사용하면 신호를 약 10ƞSec으로 동기화할 수 있습니다(10ƞSec은 약 3미터의 부정확도에 해당). 하지만 다양한 리시버와 다중 경로의 존재 등 다른 요인으로 인해 측정값에서 추가적인 오류가 발생하게 됩니다.

스팩트럼 이력의 기록

경우에 따라서는 간섭 신호가 하루 중 특정 시간이나 주 중 특정 요일에만 나타날 수 있습니다. 간섭 신호가 몇 시간 동안 네트워크에 심각한 문제를 일으키고 몇 개월 후에 다시 나타나는 경우도 있습니다. 이러한 문제는 대상 신호에 대한 기록 정보를 저장해 놓지 않으면 해결하는 것이 불가능할 수 있습니다.

움직이거나 간헐적인 신호를 찾는 것은 어렵기 때문에 스펙트럼 이력을 기록해두면 간섭 신호의 패턴을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다. 스펙트럼 이력을 통해 대상 신호뿐 아니라 그러한 신호가 발생한 시기도 알 수 있습니다. 대상 신호가 나타난 시기를 파악하는 기능은 간섭을 헌팅하여 찾기 위한 중요한 도구입니다.

잠재적 법적 조치를 위한 간섭 이벤트 레코드 생성

불법 방송 신호 또는 Unlicensed 방송 신호를 감지하는 기능은 중요한 애플리케이션입니다. 불법 방송사는 AM/FM, 셀룰러 또는 기타 유형의 전파 신호를 설정할 수 있으며, 이러한 신호는 식별하여 궁극적으로 찾아내야만 합니다. 스펙트럼 모니터를 사용하면, 추가적인 실험과 법적 절차에서의 사용 가능성에 대비하여 Unlicensed 방송을 추적 및 처리한 후 데이터베이스에 저장할 수 있습니다.

MS27101A

MS27102A

MS27103A

MS27100A

MX280001A

원격 스펙트럼 모니터

스펙트럼 모니터 모듈

스펙트럼 모니터 OEM 보드
ID 및 불법 신호 제거
스펙트럼 점유율 특성화

MX280007A

MA2700A

Mobile Interference Hunting System

9 kHz - 43 GHz frequency
Set up in less than 5 minutes

Handheld Interference Hunter

10 MHz - 6 GHz GPS receiver position uncertainty ± 2 meters, typ.