아마존‧스페이스X…치열한 위성 인터넷 기술 전쟁

아마존이 개발 중인 위성 인터넷인 프로젝트 카이퍼(Project Kuiper)가 프로토타입 위성을 이용해 지구 저궤도에 광매쉬 네트워크를 구축해 위성 인터넷에서 100Gbps라는 고속 통신 실증에 성공했다.

아마존은 2023년 10월 프로젝트 카이퍼 프로토타입 인공위성 2기를 내놓은 이후 엔드투엔드 통신 페이로드와 네트워크 대규모 테스트를 실시해왔다. 11월에는 모든 시스템과 서브 시스템 검증을 실시하고 프로젝트 카피어 네트워크 데모를 실시하고 있다. 이런 프로젝트 카이퍼 중요 시스템 중 하나는 OISL(optical inter-satellite link) 기능이다.

프로젝트 카이퍼 프로토타입 위성인 카피어샛-1(KuiperSat-1)과 카이퍼샛-2에는 고급 광통신 페이로드가 포함되어 있다. 이 광통신 페이로드를 이용한 여러 데모에 성공했다고 아마존이 밝혔다. 아마존에 따르면 데모는 1,000km 거리에서 100Gbps라는 고속 통신 링크를 유지하는데 성공했다고 한다. 이 테스트는 프로젝트 카이퍼 고급 통신 아키텍처 최종 구성 요소를 입증했기 때문에 2024년 전반 발사가 예정된 프로젝트 카이퍼 양산형 위성에서도 OISL이 작동할 것으로 기대할 수 있다.

아마존 측은 아마존 위성군 전체에 걸쳐 OISL을 통해 프로젝트 카이퍼는 우주 공간에서 메쉬 네트워크로 효과적으로 작동한다며 이 시스템은 속도와 비용, 신뢰성을 최적화하기 위해 완전히 자체 설계됐으며 아키텍처 전체가 처음부터 완벽하게 작동하고 있다면서 일부로 OISL 아키텍처 개발에 임해 얻은 것으로 고객을 위해 궁리를 거듭한 증거라고 밝혔다.

OISL은 적외선 레이저를 이용해 행성을 주회하는 위성간 데이터를 상호 통신할 수 있도록 한다는 것. 기존 위성 인터넷은 개별 위성과 지상 안테나간에 데이터를 전송하는 것으로 제한되지만 OISL에선 위성이 다른 위성에 직접 데이터를 보낼 수 있다. 아마존은 모든 프로젝트 카이퍼 위성에 여러 광단말기를 탑재해 한 번에 여러 위성과 연결해 우주에 안전하고 복원력 있는 메쉬 네트워크를 형성하는 고속 레이저 크로스 링크를 확립할 수 있다는 설명이다. 이런 기능은 위성군 전체에서 처리량을 향상시키고 지연을 줄인다.

OISL의 또 다른 이점은 데이터를 전 세계로 전송할 수 있는 속도다. 빛은 유리를 통과하는 것보다 공간 내를 통과하는 게 더 빨리 이동할 수 있기 때문에 프로젝트 카이퍼 위성 인터넷은 지상 광섬유 케이블을 통해 제공되는 인터넷 통신 서비스보다 30% 빠르게 데이터 전송이 가능하다. 프로젝트 카이퍼는 AWS 서비스와 인프라를 활용해 데이터 트래픽을 라우팅하므로 네트워크 전반 지연을 더 단축할 수 있다.

OISL은 지구 저궤도 위성 광대역 연결에 대한 오랜 과제였다. 레이저 링크를 확립하고 유지하려면 빛 확산을 최소화하면서 강력한 신호를 확보하거나 최대 2,600km 거리에서 통신을 확립하거나 최대 2만 5,000km/h 속도로 이동하는 인공위성간 연결을 유지해야 한다. 인공위성 역학을 보정하는 동안 모든 걸 달성해야 한다. 이번 테스트를 통해 아마존은 이런 과제를 해결할 수 있는 첨단 광학‧제어 시스템 설계에 성공한 것이다.

아마존 측은 자사 광 메쉬 네트워크는 우주를 통해 데이터를 라우팅하기 위한 여러 경로를 제공하고 전 세계에서 정보를 안전하게 전달해야 하는 고객에게 탄력성과 중복성을 제공한다며 이는 가로채거나 방해받을 수 있는 통신 아키텍처를 피하려는 기업에게 중요하며 원격지에서 목적지로 데이터를 전달하려는 공공 부문 고객이 이런 기능을 이용할 수 있기를 기대한다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

한편 미국 연방통신위원회 FCC가 2023년 12월 14일 스페이스X 셀룰러 스타링크 시스템 테스트 실시를 허가했다. 스페이스X는 이 시험에서 위성 840기를 운용하고 전미 20개소에서 개조되지 않은 스마트폰에 데이터를 전송할 예정이다.

이번에 FCC가 스페이스X에 허가한 실험적 특별 임시 승인을 통해 회사 측은 2024년 6우러 14일까지 180일간 지상에 있는 개조되지 않은 티모바일 단말에 데이터를 전송하는 테스트를 할 수 있다. 실험에 사용되는 전파 대역은 1910~1915MHz와 1990~1995MHz다. FCC는 처음에는 스페이스X에 의한 셀룰러 스타링크 시스템 배치를 부분적으로만 인정하고 있었고 스페이스X는 위성 안테나가 작동하는지 확인하기 위한 짧은 테스트만 실시할 수 있었던 상태였다. 이번 승인을 통해 스페이스X는 셀룰러 연결 기술을 갖춘 위성 발사를 시작할 수 있다.

스페이스X에 따르면 이 테스트에선 최종적으로 위성 840기가 각각 궤도상에서 셀타워 역할을 완수해 지상 테스트용 기기 2,000대에 접속 서비스를 제공할 예정이라고 한다. 당초 시험은 13개소 예정이었지만 이후 FCC에 추가로 12개소 전파 천문학적 거점 추가를 신청했다.

테스트 거점은 캘리포니아주 마운틴뷰, 캔자스주 캔자스시티, 워싱턴주 레드몬드, 텍사스주 댈러스 등으로 실제로 단말에 서비스를 제공하는 건 위성 840기 페이로드 중 60기라는 것이다.

AT&T와 디시네트워크, 글로벌스타 등 통신 기업은 스타링크 통신 시스템이 자사 서비스에 장애를 일으킬 가능성에 대해 우려를 표명하고 있다. 한편 스페이스X는 셀룰러 스타링크 시스템이 미국 소비자에게 이익을 가져오고 타사 서비스에 전파 장애를 일으킬 일은 없다고 반박하고 있으며 이번 시험에선 이 점에 대한 검증에 초점을 맞출 수 있다. 제출 서류는 이번에 부여된 승인 하에서 이런 유해한 간섭이 발생하면 스페이스X는 이런 간섭을 통지하고 곧바로 시스템 작동을 중단해야 한다고 설명한다. 스페이스X는 2024년 티모바일과 기타 제휴 기업에 의해 셀룰러 스타링크 시스템을 출시하고 2025년 음성과 데이터 통신을 시작할 예정이라고 한다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.