Innovative Geostationary Communication and Remote Sensing Mutli-purpose Satellite Program in Korea-COMS Program

백명진,박재우,Baek, Myung-Jin,Park, Jae-Woo Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

통신해양기상위성은 다목적 정지궤도위성으로서 Ka대역 통신탑재체, 기상센서 및 해양센서를 하나의 위성플랫폼에 탑재한 복합위성이다. 본 논문에서는 한국정부의 자금으로 개발되는 첫번째 혁신적인 정지궤도 통신해양기상위성 프로그램에 대해서 소개하고자 한다. 위성플랫폼은 아스트리움의 EUROSTAR 3000 통신위성을 기반으로 하고 있으며, 세 개의 다른 탑재체를 효과적으로 수용하기 위하여 화성탐사선 Express를 일부 활용하였다. 세개의 탑재체 중 통신탑재체는 스위칭 다중빔 기술을 검증하고 광대역 멀티미디어 통신서비스를 시험하는데 목적이 있다. 기상센서임무는 고해상도 멀티분광 센서로 지속적으로 한반도 기상데이타를 산출하는데 있으며, 세계 최초의 정지궤도 해양센서는 한반도의 어류자원정보 및 장단기 해양정보의 모니터링을 목적으로 하고 있다. 통신임무와 원격탐사임무를 동시에 수행해야 하므로 위성체의 요구사항은 매우 복잡하여 이를 만족시키기 위한 설계 및 조립/시험의 난이도는 매 우 높다고 할 수 있겠다. COMS satellite is a multipurpose satellite in the geostationary orbit, which accommodates multiple payloads of the Ka band Satellite Communication Payload, Meteorological Imager, and Geostationary Ocean Color Imager into a single spacecraft platform. In this paper, Korea's first innovative geostationary Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) program is introduced which is fully funded by Korean Government. The satellite platform is based on the Astrium EUROSTAR 3000 communication satellite, but creatively combined with MARS Express satellite platform to accommodate three different payloads efficiently for COMS. The goals of the Ka band satellite communication mission are to in-orbit verify the performances of advanced communication technologies and to experiment wide-band multi-media communication service. The Meteorological Imager mission is to continuously extract meteorological products with high resolution and multi-spectral imager, to detect special weather such as storm, flood, yellow sand, and to extract data on long-term change of sea surface temperature and cloud. The Geostationary Ocean Color Imager mission aims at monitoring of marine environments around Korean peninsula, production of fishery information (Chlorophyll, etc.), and monitoring of long-term/short-term change of marine ecosystem. The system design difficulties are in the different kinds of payload mission requirements of communication and remote sensing purposes and how to combine them into one to meet the overall satellite requirements. In this paper, Ka band communication payload system is more highlighted.

Characteristics of the Real-Time Operation For COMS Normal Operation

조영민,박철민,김방엽,이상철,Cho, Young-Min,Park, Cheol-Min,Kim, Bang-Yeop,Lee, Sang-Cherl Korea Society of Satellite Technology 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

Communication Ocean Meteorological Satellite (COMS) has the hybrid mission of meteorological observation, ocean monitoring, and telecommunication service. The COMS is located at $128.2{\circ}$ east longitude on the geostationary orbit and currently under normal operation service since April 2011. In order to perform the three missions, the COMS has 3 separate payloads, the meteorological imager (MI), the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), and the Ka-band communication payload. The satellite controls for the three mission operations and the satellite maintenance are done by the real-time operation which is the activity to communicate directly with the satellite through command and telemetry. In this paper the real-time operation for COMS is discussed in terms of the ground station configuration and the characteristics of daily, weekly, monthly, seasonal, and yearly operation activities. The successful real-time operation is also confirmed with the one year operation results for 2011 which includes both the latter part of the In-Orbit-Test (IOT) and the first year normal operation of the COMS. 통신, 해양, 기상의 세 분야 복합 임무를 수행하는 천리안위성(Communication Ocean Meteorological Satellite: COMS)은 정지궤도 동경 $128.2{\circ}$에서 2011년 4월부터 현재 정상 운영 임무를 수행하고 있다. 세 임무를 수행하기 위해 천리안위성에는 3가지 탑재체인 기상탑재체(Meteorological Imager: MI), 해양탑재체(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI), 통신탑재체(Ka-band communication payload)가 실려 있다. 세 가지 임무 운영과 위성 유지 관리를 위해 위성 관제가 실시간 운영으로 수행된다. 위성 실시간 운영은 명령과 원격측정자료를 통해 위성과 직접 통신하는 업무이다. 본 논문에서는 천리안위성의 실시간 운영 특성으로 지상국 장비 구성과 일일, 주간, 월간, 계절별, 연간 운영 업무 특성을 논하였다. 천리안위성의 궤도상 시험(In-Orbit-Test: IOT) 말기와 정상 운영 첫 해가 포함되는 2011년의 1년간 운영 결과에 대한 토의를 통해 성공적인 실시간 운영 결과 확인도 제시하였다.

Earth Observation Mission Operation of COMS during In-Orbit Test

조영민,Cho, Young-Min Korea Society of Satellite Technology 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.2

Communication Ocean Meteorological Satellite (COMS) for the hybrid mission of meteorological observation, ocean monitoring, and telecommunication service was launched onto Geostationary Earth Orbit on June 27, 2010 and it is currently under normal operation service after the In-Orbit Test (IOT) phase. The COMS is located on $128.2^{\circ}$ East of the geostationary orbit. In order to perform the three missions, the COMS has 3 separate payloads, the meteorological imager (MI), the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI), and the Ka-band antenna. Each payload is dedicated to one of the three missions, respectively. The MI and GOCI perform the Earth observation mission of meteorological observation and ocean monitoring, respectively. During the IOT phase the functionalities and the performances of the COMS satellite and ground station have been checked through the Earth observation mission operation for the observation of the meteorological phenomenon over several areas of the Earth and the monitoring of marine environments around the Korean peninsula. The operation characteristics of meteorological mission and ocean mission are described and the mission planning for the COMS is discussed. The mission operation results during the COMS IOT are analyzed through statistical approach for the study of both the mission operation capability of COMS verified during the IOT and the satellite image reception capacity achieved during the IOT. 통신, 해양, 기상의 세 분야 복합 임무를 수행하는 천리안위성(Communication Ocean Meteorological Satellite: COMS)이 2010년 6월 27일 지구정지궤도로 발사된 이후 궤도상시험을 마치고 현재 정상운영 임무를 수행하고 있다. 천리안위성은 정지궤도의 동경 $128.2^{\circ}$에 위치한다. 세 임무를 수행하기 위해 천리안위성에는 3가지 탑재체인 기상탑재체(Meteorological Imager: MI), 해양탑재체(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI), 통신탑재체(Ka-band Antenna)가 실려 있다. 각 탑재체는 각각의 임무를 전담하여 수행한다. 기상탑재체(MI)와 해양탑재체(GOCI)는 각각 기상 관측과 해양 모니터링을 위한 지구 관측 임무를 수행한다. 궤도상시험 기간 동안 천리안위성과 지상국의 기능과 성능이 지구 관측 임무 운영을 통해 점검되었다. 지구 관측 임무는 지구의 여러 영역에 대한 기상 현상 관측과 한반도 주변의 해양 환경 모니터링으로 구성된다. 천리안위성 궤도상시험에 대한 기상 및 해양 임무 운영 특성을 기술하고 천리안위성 임무 계획에 대해 논하였다. 궤도상시험 임무 운영 결과로서 시험 기간 동안의 임무 계획 결과와 위성 영상 수신 상황에 대한 통계 분석 및 종합 결과를 제시하여 궤도상시험에서 검증된 천리안위성의 임무 운영 능력과 달성된 위성 영상 수신 역량을 연구하였다.

고속열차대상의 위성인터넷 서비스 제공을 위한 위성무선연동 기술(서비스 시나리오 관점)

신민수,장대익,이호진,Shin, Min-Su,Chang, Dae-Ig,Lee, Ho-Jin Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

최근 이동환경에서의 고속 위성통신 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 유럽 및 북미지역에서는 지난 수년간 Ku대역을 활용한 고속이동체 대상의 이동형 위성통신 시스템 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 이동형 위성통신 시스템은 수십 Kbps 정도의 전송속도를 제공하기 때문에 고속열차와 같이 다수의 그룹 사용자들을 대상으로 한 위성 인터넷 서비스 제공에 한계가 있다. 또한, 철도 운행구간에서 발생하는 N-LOS 환경에 대처하는 기술의 부재로 서비스 가용도가 크게 저하된다. 본 논문에서는 고속열차 승객을 대상으로 위성무선연동 전송기술을 이용하여 지상무선망과 동일한 수준의 끊김없는 인터넷 서비스를 제공하기 위한 이동형 광대역 위성 인터넷 접속 시스템에 대해 기술한다. 고속열차를 대상으로 이러한 서비스 제공을 위해서는 터널이나 역사(Railway Station)와 같은 N-LOS 환경에 대한 대처기술이 필요하며, LOS 환경에서도 철로상에 설치되어 있는 Electric Power Post 나 Power Bridge 등으로 인한 주기적이고 짧은 시간 동안의 신호열화 현상이나 고속 이동에 따른 도플러 현상에 대한 극복기술이 필요하다. 이를 위해 본 시스템에서는 안테나 다이버시티 기법 및 갭필러와 지상무선망과의 연동기술이 적용되어야 하며, 상위 레이어에서의 에러 정정 기술이 적용된다. 본 논문에서는 위와 같은 기술이 적용되어 고속열차 승객들을 대상으로 한 위성인터넷 서비스 기술에 대해 기술한다. Recently, the demands for the satellite broadband mobile communication services are increased. To provide these services, mobile satellite communication systems for the passengers or crews on the high-speed moving vehicles, are being developed for the last several years especially in the Europe and North America. However, most of these systems can provide only several hundred kbps of transmission rate and this is not enough performance to provide satellite internet service for the group users such as passengers on the high-speed train. Moreover, service availability with these systems is limited to be rather low because they don't have any countermeasure scheme for the N-LOS environment which happens often along the railway. This paper describes mobile broadband satellite communication system, which is on the development, to provide high data-rate internet services to the high-speed trains. This system is applied with the inter-networking scenarios of both satellite/terrestrial network and satellite/gap-filler network so that it can provide seamless service even in the train operating environment, and these inter-networking schemes result in high service availability. And this system also has the countermeasure schemes, such as upper layer FEC and antenna diversity, for the short fading which is occurred periodically on the railway due to the power supplying structures so that it can provide high speed internet services. Mobile DVB-S2 technology which is now being standardized in the DVB is used for the forward-link transmission and DVB-RCS for the return-link.

Station Keeping Maneuver Planning Using COMS Flight Dynamic Software

김해연,이병선,황유라,신동석,김재훈,Kim, Hae-Yeon,Lee, Byoung-Sun,Hwang, Yoo-La,Shin, Dong-Suk,Kim, Jae-Hoon Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

태양과 달 그리고 지구의 비대칭 중력장에 의해 발생하는 다양한 섭동항은 정지궤도 위성의 위치를 지속적으로 변화시킨다. 따라서, 정지궤도 위성의 위치를 일정한 범위 내로 유지시키기 위해서는 궤도경사각과 승교점 적경을 조정하는 남북방향 위치유지와 이심률과 경도를 조정하는 동서방향 위치유지가 필요하다. 본 논문에서는 통신해양기상위성 비행역학 소프트웨어를 이용하여 통신해양기상위성의 위치유지 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 통신해양기상위성은 경도 $128.2^{\circ}E$ 에서 위성을 ${\pm}0.05^{\circ}$ 범위 내에 유지시키기 위해 일주일 주기로 동서/남북방향 위치유지를 수행하며, 위성의 남쪽 패널에만 부착된 태양 전지판으로 부터 발생하는 자세오차를 줄이기 위해 하루 두 번 휠 오프로딩을 수행한다. 본 논문에서는 휠오프로딩을 고려한 위치유지 시뮬레이션을 수행하였고, 그 결과 통신해양기상위성 비행역학 소프트웨어를 이용하여 통신해양기상위성을 ${\pm}0.05^{\circ}$ 범위 내에서 안정적으로 유지시킬 수 있음을 확인하였다. Various perturbations by the sun, the moon and the earth itself cause a continuous change in nominal position of a geostationary satellite. In order to maintain the satellite within a required window, north-south station keeping for controlling inclination and right ascension of ascending node, and east-west station keeping for controlling eccentricity and longitude are required. In this paper, station keeping maneuver simulation for Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) was performed using COMS Flight Dynamics Software(FDS) and the results were analyzed. COMS performs weekly based east-west/north-south station keeping to maintain satellite within ${\pm}0.05^{\circ}$ at the nominal longitude of $128.2^{\circ}E$. In addition, COMS performs wheel off-loading maneuver twice a day to eliminate attitude error caused by one-solar wing in the south panel of the satellite. In this paper, station keeping maneuver considering wheel off-loading maneuver was performed and the results showed that COMS can be maintained well within ${\pm}0.05^{\circ}$ window using COMS FDS.

End-to-End Soft QoS Approach for IMS-based Integrated Satellite/Terrestrial Network Architecture

Chowdhury, Mostafa Zaman,Jang, Yeong-Min Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

The satellite networks provide global coverage. The integration of terrestrial networks with a satellite network is the most attractive approach to develop a global communication system. The IP Multimedia Subsystem (IMS) is intended to be the system that will merge the internet with the telecom world. A user with a dual-mode terminal can access both the satellite network and terrestrial network. The seamless handoff between two networks and a user's QoS level is the major issue concerning this integration. In this paper, we propose IMS-based satellite/terrestrial integrated network architecture for a global communication system. Based on the proposed architecture, an inter-network handoff and end-to-end soft QoS procedure is discussed. Our proposed soft QoS scheme is also analyzed to calculate the number of rejected calls.

Ka-band Satellite Broadcasting System using Scalable Video technology

김승철,장대익,Kim, Seung-Chul,Chang, Dae-Ig Korea Society of Satellite Technology 2007 한국위성정보통신학회논문지 Vol.2 No.2

본 논문에서는, 스케일러블 비디오 압축 기술을 이용한 Ka대역 HD 위성방송 시스템을 소개하고자 한다. 이미 알려진 바와 같이, Ka대역은 강우감쇠에 취약한 특성으로 인해 HD 위성방송 서비스를 제공함에 있어서 일정 수준 이상의 가용도가 보장되기 어렵다. 그러한 문제점을 극복하기 위한 방안으로서, 본 논문에서는 H.264 SVC 비디오 기술을 기반으로 한 계층형 방송 시스템의 개념과 그에 따른 몇 가지 형태의 시스템 시나리오를 제시하고, 각각에 대한 비교 분석을 통해 최적의 모델을 제시하고자 한다. 각 시나리오에는 DVB-S, DVB-S2 전송 규격이 포함되며, 변조 방식으로는 QPSK와 8PSK등이 고려되었다. 모든 경우에 대하여, 2 계층 공간 스케일러블 비디오 압축 방식이 적용되었다. In this paper, we propose an advanced Ka-band satellite HD broadcasting system using scalable video coding technology. As already known, it is not so easy to achieve reasonable link availability on Ka-band because of the rain-attenuation effect, and in case of HD broadcasting service it's more difficult. To overcome that problem, we propose an hierarchical broadcasting system based on H.264 SVC technology. In this paper, we suggest a few types of system scenario to realize the concept. Those scenarios are including DVB-S and DVB-S2 and spatially scalable video stream is the source stream in all cases.

Study on the Link Analysis for Satellite Broadcasting Service Using Ka Band Transponders in the Korean Area

윤기창,김승철,손원,Yoon, Ki-Chang,Kim, Seung-Chul,Sohn, Won Korea Society of Satellite Technology 2008 한국위성정보통신학회논문지 Vol.3 No.2

The study discussed the link analysis for the Ka band satellite broadcasting service in Korea with respect to the transmission schemes based on the DVB-S2 standard. To analyze the effect of the rain fading to the link budget, we estimated the rain attenuation from the measured rainfall intensity in Korea. We analyzed the link budget for the Ka band transponders of Koreasat-3, and DirecTV BSS-99W, and showed the possible link availability with the DVB-S2 transmission schemes for each transponder. Based on the link analysis of the available satellites with the Ka band transponders, we suggested the required EIRP for the satellite which will be employed for the Ka band satellite broadcasting service in Korea.

Satellite Anomalies due to Spce Environment Events

박재우,정철오,Park, Jae-Woo,Jeong, Cheol-Oh Korea Society of Satellite Technology 2011 한국위성정보통신학회논문지 Vol.11 No.2

태양폭발, 코로나물질방출(Corona Mass Ejection, CME)등의 태양활동을 포함한 우주환경(space environment)은 결코 인간에게 우호적이지만은 않다. 특히 인공위성에게는 치명적일 수 있다. 그 중에서 정지궤도에 있는 통신위성에게는 상기와 같은 급격한 태양활동뿐만 아니라 지속적으로 끊임없이 배출되는 전자, 양성자등 플라즈마 입자들로 인해 수명이 단축되고 있다. 통신위성을 구성하는 능동부품들은 플라즈마 입자들에 특히 약하기 때문이다. 이를 방지하기 위하여 방사능 차폐(Radiation Shielind)등을 하지만 이에 대한 비용이 매우 많이 드는 것이 사실이다. 그러므로 적절한 차폐가 필요하며 이를 위해서는 우주환경의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 저궤도부터 우주탐사용 위성까지 모든 궤도영역의 인공위성의 이상현상등을 분석한 후 이것이 태양폭발, 지자기 폭풍등 우주환경이벤트와의 연관성을 조사해보고자 한다. Space Environment including Solar activities such as Solar explosion, Corona Mass Ejection(CMS) is always not friendly for human. Especially it may be fatal to artificial satellites. The lifetime of geostationary communication satellites are reducing due to plasma such as electrons, protons etc. emitting from Sun. This is because the active components constituting communication satellite are easily affected by plasma. Even though the radiation shielding on the components can be a way to prevent, the cost will be high. So the appropriate shielding is necessary and the study on space environment is also. In this study spacecraft anomalies will be investigated from low earth orbit to deep space spacecraft and the correlation between spacecraft anomalies and space environment events including space explosion, geomagnetic storms etc is analyzed.

Design of LBSs Using DGPS and Digital Mobile Broadcasting System

권성근,Kwon, Seong-Geun Korea Society of Satellite Technology 2013 한국위성정보통신학회논문지 Vol.12 No.1

In this paper, new LBS (location based service) are proposed using conventional DMB (digital multimedia/mobile broadcasting) system. LBS applications are proposed that can be suitable for the subway and ground transportation based on S-DMB (satellite-DMB) and T-DMB (terrestrial-DMB) respectively. In the shaded area such as subway, the broadcasting signal transmitted from the satellite of S-DMB system should be retransmitted by the earth repeater called the gap filler and each gap filler has its own identification value called the gap filler ID which introduces the area in which the gap filler was installed. Therefore, the LBS can be implemented by using the gap filler ID of S-DMB on the subway in which the GPS (global positioning system) can't be received. Unlike the LBS on the subway, the combination of T-DMB and DGPS (differential GPS) will be introduced as a way for ground transportation. Generally, DGPS has been designed to compensate the position value calculated from the GPS signal so that positioning error of about 1 meter can be obtained by using DGPS information. T-DMB system transmitting DGPS signal will be expected to be commercial in Korea and, if using DGPS information transmitted through T-DMB network, LBS with more precise positioning than GPS alone can be implemented in the ground vehicles.