본 논문에서는 항공기를 이용하여 지진이나 쓰나미가 발생한 광범위한 재난 지역이나 인터넷 오지에서의 무선 인터넷 서비스를 제공하기 위한 글로벌 무선통신망의 구축 가능성에 대해 논의한다. 먼저 한국, 일본, 유럽, 미국의 상공 위를 지나가는 항공기의 운항 데이터를 수집하고 무선통신 장치를 탑재한 항공기는 항상 일정 지역을 대상으로 무선통신 서비스를 제공한다고 가정한 후 각 지역에서 항공기를 통해 어느 정도의 범위로 무선통신 서비스가 가능한지 계산하기 위한 서비스 영역 계산 방법론을 제시한다. 서비스 영역 계산 알고리즘을 통하여 각 지역 상공 위에 체공하는 모든 항공기를 대상으로 시간별로 무선 인터넷 서비스 가능 영역을 전체 대비 평균 가용 지역 비율로 계산하고 누적 서비스 가능 밀도도 계산한다. 이를 통해 항공기를 이용한 글로벌 무선통신망의 구축이 가능함을 확인한다.
본 논문에서는 항공기를 이용하여 지진이나 쓰나미가 발생한 광범위한 재난 지역이나 인터넷 오지에서의 무선 인터넷 서비스를 제공하기 위한 글로벌 무선통신망의 구축 가능성에 대해 논의한다. 먼저 한국, 일본, 유럽, 미국의 상공 위를 지나가는 항공기의 운항 데이터를 수집하고 무선통신 장치를 탑재한 항공기는 항상 일정 지역을 대상으로 무선통신 서비스를 제공한다고 가정한 후 각 지역에서 항공기를 통해 어느 정도의 범위로 무선통신 서비스가 가능한지 계산하기 위한 서비스 영역 계산 방법론을 제시한다. 서비스 영역 계산 알고리즘을 통하여 각 지역 상공 위에 체공하는 모든 항공기를 대상으로 시간별로 무선 인터넷 서비스 가능 영역을 전체 대비 평균 가용 지역 비율로 계산하고 누적 서비스 가능 밀도도 계산한다. 이를 통해 항공기를 이용한 글로벌 무선통신망의 구축이 가능함을 확인한다.
We show feasibility of deployment of global wireless communications network with airliners, especially for disastrous vast areas by earthquakes or a tsunami as well as unwired regions of the global to extend Internet access. In this study, we collect flight information data related to civil aircraft...
We show feasibility of deployment of global wireless communications network with airliners, especially for disastrous vast areas by earthquakes or a tsunami as well as unwired regions of the global to extend Internet access. In this study, we collect flight information data related to civil aircraft passing through, especially South Korea, Japan, United States, and Europe. From the collected data, we obtain hourly available service area ratio and cumulative average service area when airliners are equipped with a long range wireless communication gadget. Then, we reveal that it is possible to deploy global wireless communications network using airliner ad hoc network.
We show feasibility of deployment of global wireless communications network with airliners, especially for disastrous vast areas by earthquakes or a tsunami as well as unwired regions of the global to extend Internet access. In this study, we collect flight information data related to civil aircraft passing through, especially South Korea, Japan, United States, and Europe. From the collected data, we obtain hourly available service area ratio and cumulative average service area when airliners are equipped with a long range wireless communication gadget. Then, we reveal that it is possible to deploy global wireless communications network using airliner ad hoc network.
본 논문에서는 조만간 실현될 것으로 보이는 항공기 애드혹 네트워크 기술을 이용하여 하늘에서 지상으로 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것이 가능한지의 여부에 대해서 논의하였다. 이를 위해 먼저 한국, 일본, 유럽과 미국의 영공 위에 떠있는 항공기 운항 정보를 11주에 걸쳐 입수하고, 이를 토대로 20, 40, 80, 120, 160, 200km 단위 서비스 영역별로 서비스 가능 영역을 시간별로 계산하였다.
제안 방법
이에 본 논문에서는 비상시 응급 무선 재난통신망과 평시에는 오지를 포함한 글로벌 무선 통신망 구축을 위해 항공기를 활용하는 것이 타당한지 확인하기 위해, 먼저 한국, 일본, 유럽과 미국을 대상으로 상공 위를 지나가는 모든 항공기운항 정보를 수집하고, 수집된 항공기 운항 정보를 바탕으로 기준 고도 이상의 항공기가 일정 범위에 대해 지상으로 무선 인터넷 서비스를 제공하는 무선통신 장비를 장착하였다고 가정한 후 개별 항공기마다 서비스 가능 영역을 계산하고 시간별로 모든 항공기의 서비스 가능 영역을 더하여 전체 지역을 대상으로 어느 정도까지 무선 인터넷 서비스가 가능한지 전체 영역 대비 평균 가용 지역 비율과 누적 서비스 가능 밀도를 계산하고자 한다. 이를 통해 항공기를 이용한 글로벌 무선 통신망 구축이 어느 정도 가능한지 확인하려 한다.
대상 데이터
매 분마다 FlightRadar24.com로부터 항공기 운항 정보를 획득하기 위해 C#을 이용하여 Fig. 2와 같이 항공기 운항 정보 획득 프로그램을 개발하였고 이를 통해 2014년 11월 13일부터 2015년 2월 6일까지 78일간 총 140 기가바이트의 전 세계 항공기 운항 정보 총 9억 4천만 건을 획득하여 MySQL 데이터베이스에 Fig. 3의 내용으로 저장하였다.
이론/모형
본 논문에서는 조만간 실현될 것으로 보이는 항공기 애드혹 네트워크 기술을 이용하여 하늘에서 지상으로 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것이 가능한지의 여부에 대해서 논의하였다. 이를 위해 먼저 한국, 일본, 유럽과 미국의 영공 위에 떠있는 항공기 운항 정보를 11주에 걸쳐 입수하고, 이를 토대로 20, 40, 80, 120, 160, 200km 단위 서비스 영역별로 서비스 가능 영역을 시간별로 계산하였다. 결과적으로 단위 서비스 영역이 200km인 경우 한국, 일본, 유럽과 미국 대부분 전 국토의 90%에 대해서 오전 6시부터 저녁 11시까지 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것이 가능함을 확인하였다.
성능/효과
이를 위해 먼저 한국, 일본, 유럽과 미국의 영공 위에 떠있는 항공기 운항 정보를 11주에 걸쳐 입수하고, 이를 토대로 20, 40, 80, 120, 160, 200km 단위 서비스 영역별로 서비스 가능 영역을 시간별로 계산하였다. 결과적으로 단위 서비스 영역이 200km인 경우 한국, 일본, 유럽과 미국 대부분 전 국토의 90%에 대해서 오전 6시부터 저녁 11시까지 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것이 가능함을 확인하였다. 따라서 지진이나 쓰나미 등을 통해 피해가 발생한 재난 지역에 항공기를 이용하여 응급 무선 재난통신망을 신속히 구축할 수 있으며, 이뿐만 아니라 인터넷 오지의 경우에도 지나가는 항공기를 통해 무선 인터넷 서비스를 제공받을 수 있을 것으로 보인다.
결과적으로 단위 서비스 영역이 200km인 경우 한국, 일본, 유럽과 미국 대부분 전 국토의 90%에 대해서 오전 6시부터 저녁 11시까지 무선 인터넷 서비스를 제공하는 것이 가능함을 확인하였다. 따라서 지진이나 쓰나미 등을 통해 피해가 발생한 재난 지역에 항공기를 이용하여 응급 무선 재난통신망을 신속히 구축할 수 있으며, 이뿐만 아니라 인터넷 오지의 경우에도 지나가는 항공기를 통해 무선 인터넷 서비스를 제공받을 수 있을 것으로 보인다. 추후 연구에서는 본 연구에서 도출된 단위 서비스 영역에 따른 서비스 가능 영역 비율과 누적 서비스 가능 밀도를 바탕으로 항공기를 이용한 글로벌 무선통신망 구축을 위한 네트워크 구조 및 통신 시스템의 설계를 진행하고자 한다.
후속연구
따라서 지진이나 쓰나미 등을 통해 피해가 발생한 재난 지역에 항공기를 이용하여 응급 무선 재난통신망을 신속히 구축할 수 있으며, 이뿐만 아니라 인터넷 오지의 경우에도 지나가는 항공기를 통해 무선 인터넷 서비스를 제공받을 수 있을 것으로 보인다. 추후 연구에서는 본 연구에서 도출된 단위 서비스 영역에 따른 서비스 가능 영역 비율과 누적 서비스 가능 밀도를 바탕으로 항공기를 이용한 글로벌 무선통신망 구축을 위한 네트워크 구조 및 통신 시스템의 설계를 진행하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이동 애드혹 네트워크의 연구 목표는 무엇인가?
다수의 이동체가 자율적으로 네트워크를 구성하여 자기들끼리 데이터를 교환하는 이동 애드혹 네트워크(MANET)는 지상이나 해상에 더하여 하늘의 항공기를 대상으로 하는 항공기 애드혹 네트워크 분야로 그 외연을 점차 확대하고 있다[1][2]. 이러한 연구는 하늘에 떠있는 항공기를 유기적으로 연결함으로써 실시간적으로 빠르면서도 저렴한 비용으로 비행 중에도 기내 무선 인터넷 서비스를 제공함을 목표로 하고 있다. 항공여객의 수는 2015년 기준으로 35억 명이며 2034년에는 그 두 배인 70억 명으로 증가할 것으로 예측되고 있다[3].
단위 서비스 영역이란?
단위 서비스 영역은 항공기에 탑재한 무선통신장치가 지상을 대상으로 얼마만한 범위까지 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는지를 나타낸다. 본 논문에서는 개별 항공기가 지상에 서비스를 제공할 수 있는 단위 서비스 영역을 한 변의 길이가 각각 20, 40, 80, 120, 160, 200km인 정사각형으로 정의하였는데 이는 전파의 특성을 고려할때 일반적으로 셀을 동심원으로 형성한다고 가정하는 경우에 비해 약 78.
FlightRadar24.com은 어떻게 운항 정보를 제공하는가?
com은 구글의 Loon에서 사용하는 풍선을 포함하여 전 세계 수 만개의 항공기 운항 정보를 실시간으로 제공한다. 이를 위해 FlightRadar24.com는 전 세계에 산재되어 있는 500 대 이상의 ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 수신기와 MLAT(Multi-lateration) 장비를 통해 획득된 항공기 운항 정보를 실시간으로 수집하여 제공하고 일부는 미국 FAA(Federal Aviation Administration)를 통해 약 5분이 지연된 항공기 운항 정보를 입수하여 제공한다. 제공되는 항공기 운항 정보는 Table 1과 같이 시간, 지역, 경도, 위도, 방위, 고도, 운항 속도, 항공기 종류, 출발 공항, 도착 공항, 및 항공편명 등으로 구성된다.
참고문헌 (9)
Ehssan Sakhaee, Abbas Jamalipour, and Nei Kato, "Aeronautical Ad Hoc Networks," WCNC 2006, Apr. 3-6, 2006, Las Vegas, NV, USA, pp. 246-251, IEEE Press. (conference)
Vivek Kumar, Arti Rana, Sanjay Kumar, "Aircraft Ad-hoc Network (AANET)", International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, Vol. 3, Issue 5, pp. 6679-6683, 2014. (journal)
IATA Business Intelligence Services, "IATA Air Passenger Forecast Shows Dip in Long-Term Demand," Nov. 26, 2015, No. 55, IATA. (article)
B.R, "Air passengers are being offered more ways of getting online," Feb. 22, 2016, The Economist. (article)
Josh Lew, "JetBlue To Provide Gate-To- Gate Wi-Fi Connection," Jan. 27, 2016, Travel Pulse. (article)
NTT DOCOMO, Inc. , "Great East Japan Earthquake: Damage and Restoration Status," Apr. 28, 2011. (slide)
Federal Aviation Administration. "Aviation Instructor's Handbook: FAA-H-8083-9A," Federal Aviation Administration, 2008. (book)
Google Developers, "Google Maps Java-Script API: Heatmap Layer," Google Inc., 2016. (e-book)
Anna.aero, "Top 15 routes in relation to capacity, ASKs and frequency revealed," Aug. 25, 2015, airline network news and analysis. (article)
AI-Helper
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