KR101032427B1 - 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템 - Google Patents

위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성을 이용한 재난 경보 시스템에 관한 것으로, 재난경보 데이터를 포함하는 재난경보 신호를 발생하여 전송하는 서버와, 상기 서버에서 상기 재난경보 신호가 발생됨에 따라 방송센터로부터 수신한 방송데이터 스트림과 함께 상기 재난경보 신호를 송출하는 DMB 송신기와, 상기 DMB 송신기에서 송출된 신호를 중계하는 위성과, 상기 위성에 의해 중계된 신호를 수신하는 DMB 중계기와, 상기 위성 또는 상기 DMB 중계기에서 송출된 신호를 복호하여 상기 방송데이터 스트림을 재생하거나 상기 재난경보 데이터를 재생하는 사용자 단말기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
재난 경보, DMB, 위성, TDM, CDM, KU-Band

Description

위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템{BROADCASTING FOR WARNING DISASTER USING SATELLITE}
본 발명은 재난 경보 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재난에 미리 대비하거나 신속히 대피하도록 해주는 재난 경보 체계로써 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템을 제공하는 데 있다.
최근 온실가스 등의 영향으로 지구 온난화가 빠르게 진행되고 있으며, 지구 온난화로 인하여 전 세계적으로 대규모 태풍이나 집중호우 또는 폭설 등의 이상 기후가 발생되고 있다.
우리나라의 주변국에서도 잦은 지진, 대규모 해일 등의 자연재해가 발생하고 있으며, 핵발전소의 증가와 대규모 시설 등의 사고로 인한 재해 등도 빈번히 일어나고 있다.
이러한 천재나 인재의 잦은 발생으로 인해 인적 물적 피해도 빠르게 증가하고 있는 실정이다.
근래 들어 소방 방재청에 따르면, 최근 10년간 재해로 인한 피해액은 14조원에 이르고 있으며, 그에 따른 복구비용도 20조원에 이르고 있어 국가적으로 많은 부담으로 작용하고 있다.
이에 따라, 최근에는 많은 국가에서 다양한 IT 기술을 활용하여 재해를 예방하거나 피해를 최소화하려는 노력을 하고 있다. 하나의 예로써, IT 기술에 기반하여 재난을 미리 예측하거나 재난 발생시 신속히 경고를 발령하는 시스템을 개발함으로써, 재난에 미리 대비하거나 신속히 대피하도록 하여 피해를 최소화하는 데 노력을 경주하고 있는 것이다.
그러나, 우리나라는 아직도 미국이나 일본 등의 선진국에 비하여 재난 경보 체계가 매우 미흡한 상태여서, IT 기술을 바탕으로 한 재난 경보 체계의 시급한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 재난에 미리 대비하거나 신속히 대피하도록 해주는 재난 경보 체계로써 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템은,
재난경보 데이터를 포함하는 재난경보 신호를 발생하여 전송하는 서버와, 상기 서버에서 상기 재난경보 신호가 발생됨에 따라 방송센터로부터 수신한 방송데이터 스트림과 함께 상기 재난경보 신호를 송출하는 DMB 송신기와, 상기 DMB 송신기에서 송출된 신호를 중계하는 위성과, 상기 위성에 의해 중계된 신호를 수신하는 DMB 중계기와, 상기 위성 또는 상기 DMB 중계기에서 송출된 신호를 복호하여 상기 방송데이터 스트림을 재생하거나 상기 재난경보 데이터를 재생하는 사용자 단말기를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 사용자 단말기는 상기 복호된 신호에 상기 재난경보 데이터가 포함되는 경우 상기 방송데이터 스트림의 재생을 정지하고 상기 재난경보 데이터를 재생할 수 있다.
바람직하게, 상기 서버는 텍스트, 음성 및 영상 중 적어도 하나가 조합된 상기 재난경보 데이터를 CAP(Common Alert Protocol)에 기반한 상기 재난경보 신호로 발생하여 전송할 수 있다.
바람직하게, 상기 DMB 송신기는 상기 방송센터로부터 상기 방송데이터 스트림을 수신하여 시분할다중(TDM) 신호를 출력하는 TDM 변조기와, 상기 TDM 변조기에서 출력된 시분할다중(TDM) 신호와 상기 서버에서 전송된 재난경보 신호를 다중화하는 다중화기와, 상기 다중화기로부터 출력되는 방송용 시분할다중(TDM) 신호를 코드분할다중(CDM) 신호로 변환하여 출력하는 CDM 변조기와, 상기 CDM 변조기에서 출력된 코드분할다중(CDM) 신호를 KU-밴드 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 방송용 코드분할다중(CDM) 신호를 출력하는 제1 KU-밴드 업컨버터와, 상기 다 중화기로부터 출력되는 재난경보용 직교위상차변조(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 KU-밴드 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 재난경보용 시분할다중(TDM) 신호를 출력하는 제2 KU-밴드 업컨버터로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 다중화기는 상기 TDM 변조기의 출력을 수신하는 스트림 포맷터(Stream formatter)와, 상기 서버에서 전송된 재난경보 신호를 수신하는 수신기(EAS Receiver)와, 상기 스트림 포맷터의 출력과 상기 수신기의 출력을 다중화하여 출력하는 먹스(MUX)와, 상기 먹스(MUX)에서 출력된 방송용 시분할다중(TDM) 신호를 상기 CDM 변조기로 출력하는 스트림 전송기(Stream transmitter)와, 상기 먹스(MUX)로부터 출력된 재난경보 신호를 중간주파(IF)의 상기 재난경보용 직교위상차변조(QPSK) 신호로 변환하여 출력하는 QPSK 변조기로 구성될 수 있다. 특히, 상기 TDM 변조기와 상기 스트림 포맷터(Stream formatter) 간에 동기 병렬 인터페이스(SPI: Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용하고, 상기 서버와 상기 수신기 간에 비동기 직렬 인터페이스/동기 병렬 인터페이스(ASI/SPI: Asynchronous Serial Interface/Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용하고, 상기 스트림 전송기(Stream transmitter)와 상기 CDM 변조기 간에는 동기 병렬 인터페이스(SPI) 신호 규격을 사용할 수 있다.
또한, 상기 DMB 송신기는 상기 KU-밴드 위성신호에서 상기 방송용 코드분할다중(CDM) 신호를 전송하기 위한 대역을 제외한 여유 대역을 이용하여 상기 재난경보용 시분할다중(TDM) 신호를 전송할 수 있다.
바람직하게, 상기 서버는 상기 재난경보 데이터의 입력을 통한 임의의 재난 경보 신호를 발생하기 위한 사용자 인터페이스를 구비할 수 있다.
본 발명은 KU-밴드 위성신호의 대역 중 방송용 코드분할다중(CDM) 신호를 전송하기 위한 대역을 제외한 여유 대역을 이용하여 재난경보용 시분할다중(TDM) 신호를 전송한다. 따라서, FM RDS(Radio Data System)이나 지상파 DMB 방식과 비교해서 많은 대역폭을 할당할 수 있다. 그로 인해, 재난 경보 신호로써 재난 관련 텍스트, 음성 및 영상을 전송할 수 있어서 재난 경보를 다양한 형태로 제공할 수 있고, 재난 경보를 위해 여유 대역을 사용함으로써 전송 비용이 절약되는 효과가 있다.
또한, 기존의 유선망에 의존하던 재난 경보 시스템을 위성을 이용한 통신망으로 대체하면서도 재난 경보 신호의 규격화를 실현할 수 있어 고품질의 서비스를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성 있는 서비스가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 위성을 이용하기 때문에 FM이나 지상파 DMB에서 해결하지 못한 난청지역 즉, 전파를 수신하기 어려운 지하공간이나 빌딩 안이나 주택 밀집 지역 등까지의 재난 경보도 비용 증가 없이 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상 과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템의 전체 구성을 나타낸 다이어그램이다.
본 발명의 위성을 이용한 재난 경보 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 DMB 송신기(10)와 위성(20)과 DMB 중계기(30)와 사용자 단말기(40)로 구성된다.
나아가, 본 발명의 위성을 이용한 재난 경보 시스템은 방송센터가 포함될 수 있으며, 또한 서버가 포함될 수 있다.
특히, 서버는 EAS(Emergency Alert System) 서버로써 재난경보 데이터를 포함하는 재난경보 신호를 발생하여 전송한다.
그리고, 방송센터는 방송데이터를 디지털신호로 압축 변조하고, 그에 따른 방송데이터 스트림을 전송한다. 여기서, 방송데이터 스트림은 MPEG 규격에 따른 MPEG-전송스트림(MPEG-TS : Moving Picture Experts Group-Transport stream)일 수 있다.
상세하게, EAS 서버는 텍스트(text), 음성 및 영상 중 적어도 하나가 조합된 재난경보 데이터를 CAP(Common Alert Protocol)에 기반한 재난경보 신호로 발생하여 전송한다.
그리고, EAS 서버는 텍스트, 음성 및 영상 중 적어도 하나가 조합된 재난경보 데이터의 입력과, 그 재난경보 데이터의 입력을 통해 임의의 재난경보 신호를 발생하기 위한 사용자 인터페이스를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 EAS 서버는 소방방재청 재난 경보 통제소나 시/도 재난 경보 통 제소에 구비될 수 있으며, 그 EAS 서버는 시/군에 설치되어 재난을 모니터링하여 재난 발생을 자동으로 알리는 재난 경보 단말일 수 있다.
DMB 송신기(10)는 EAS 서버에서 재난경보 신호가 발생됨에 따라 그 재난경보 신호를 방송센터로부터 수신한 방송데이터 스트림과 함께 송출한다.
DMB 송신기(10)는 KU-밴드 위성신호를 위성(20)으로 송출하는데, 이때, 코드분할다중(Code Division Multplexing; CDM) 신호와 시분할다중(Time Division Multiplexing) 신호를 송출한다.
더욱 상세하게, DMB 송신기(10)는 KU-밴드 위성신호에서 방송용 CDM 신호를 전송하기 위한 대역을 제외한 여유 대역을 이용하여 재난경보용 TDM 신호를 전송한다.
즉, DMB 송신기(10)는 KU-Band 대역에서 CDM 방식으로 방송데이터 스트림을 전송하고, 또한 방송데이터 스트림의 전송에 사용되는 KU-Band 대역을 제외한 KU-Band의 여유 대역에서 TDM 방식으로 재난경보 데이터를 전송한다.
위성(20)은 DMB 송신기(10)에서 송출된 신호를 중계한다.
DMB 중계기(30)는 위성(20)에 의해 중계된 신호를 수신하며, 그 위성(20)으로부터 수신한 신호를 사용자 단말기(40)에 송신한다.
DMB 중계기(30)는 갭 필러(Gap Filler)라고도 하며, 난청지역 즉, 전파를 수신하기 어려운 지하공간이나 빌딩 안이나 주택 밀집 지역 등에 설치될 수 있다. DMB 중계기(30)는 위성(20)으로부터 신호를 수신하여 사용자 단말기(40)로 전달한다. 예로써, DMB 중계기(30)는 위성(20)으로부터 KU-Band 대역에서 TDM 방식으로 위성신호를 수신하여 S-Band 대역에서 CDM 방식의 위성신호로 변환한 후 사용자 단말기(40)로 송출할 수 있다.
한편, 위성(20)은 DMB 송신기(10)에서 송출된 신호를 사용자 단말기(40)에 직접 송신할 수도 있다.
사용자 단말기(40)는 위성(20) 또는 DMB 중계기(30)에서 송출된 신호를 복호하여 방송데이터 스트림을 재생하거나 재난경보 데이터를 재생한다. 사용자 단말기(40)로는 방송수신이 가능한 이동통신단말기나 디지털방송수신기(DTV)일 수 있다.
사용자 단말기(40)는 방송데이터 스트림과 재난경보 데이터를 재생할 수 있으나, 특히 복호된 신호에 재난경보 데이터가 포함되는 경우에는 그 재난경보 데이터의 재생을 우선한다.
즉, 복호된 신호에 재난경보 데이터가 포함되는 경우에는 방송데이터 스트림의 재생을 정지하고 재난경보 데이터를 우선하여 재생하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 재난 경보 방송 시스템에서 DMB 송신기의 구성을 나타낸 블록다이어그램이다.
본 발명에 따른 DMB 송신기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 TDM 변조기(11)와 다중화기(12)와 CDM 변조기(13)와 제1 및 2 KU-밴드 업컨버터(14,15)로 구성된다.
TDM 변조기(11)는 방송센터로부터 방송데이터 스트림(예, MPEG-TS)을 수신하여 TDM 신호를 출력한다.
다중화기(12)는 TDM 변조기에서 출력된 TDM 신호와 EAS 서버에서 전송된 재난경보 신호를 다중화하여 출력한다. 다중화기(12)의 상세 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
CDM 변조기(13)는 다중화기(12)로부터 출력되는 방송용 TDM 신호를 CDM 신호로 변환하여 출력한다.
제1 KU-밴드 업컨버터(1st KU-Band Upconverter)(14)는 CDM 변조기에서 출력된 CDM 신호를 KU-Band 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 방송용 CDM 신호를 출력한다. 제1 KU-밴드 업컨버터(1st KU-Band Upconverter)(14)의 출력은 KU-Band 대역에서 CDM 방식으로 송출된다.
제2 KU-밴드 업컨버터(2nd KU-Band Upconverter)(15)는 다중화기(12)로부터 출력되는 재난경보용 직교위상차변조(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 KU-밴드 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 재난경보용 TDM 신호를 출력한다. 제2 KU-밴드 업컨버터(2nd KU-Band Upconverter)(15)의 출력은 KU-Band 대역에서 TDM 방식으로 송출된다.
도 3은 본 발명에 따른 재난 경보 방송 시스템의 DMB 송신기에서 다중화기의 구성을 나타낸 블록다이어그램이다.
본 발명에 따른 다중화기(12)는 도 3에 도시된 바와 같이 TDM 변조기(11)의 출력을 수신하는 스트림 포맷터(Stream formatter)(12a), EAS 서버에서 전송된 재난경보 신호를 수신하는 EAS 수신기(EAS Receiver)(12b), 스트림 포맷터(12a)의 출력과 EAS 수신기(12b)의 출력을 다중화하여 출력하는 먹스(MUX)(12c), 먹 스(MUX)(12c)에서 출력된 방송용 TDM 신호를 CDM 변조기(13)로 출력하는 스트림 전송기(Stream transmitter)(12d), 그리고 먹스(MUX)로부터 출력된 재난경보 신호를 중간주파(IF)의 재난경보용 직교위상차변조(QPSK) 신호로 변환하여 출력하는 QPSK 변조기(12e)로 구성된다.
상기에서 TDM 변조기(11)와 스트림 포맷터(Stream formatter)(12a) 간에는 동기 병렬 인터페이스(SPI: Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용하며, 스트림 전송기(Stream transmitter)(12d)와 CDM 변조기(13) 간에도 SPI 신호 규격을 사용한다.
그러나, EAS 서버와 EAS 수신기(12b) 간에 비동기 직렬 인터페이스/동기 병렬 인터페이스(ASI/SPI: Asynchronous Serial Interface/Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용한다.
상기에서 QPSK 변조기(12e)는 140MHz의 L-Band 대역에서 중간주파 QPSK 신호를 제2 KU-밴드 업컨버터(2nd KU-Band Upconverter)(15)로 출력한다. 또한 CDM 변조기(13)도 140MHz의 중간주파 CDM 신호를 제1 KU-밴드 업컨버터(1st KU-Band Upconverter)(14)로 출력한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템의 전체 구성을 나타낸 다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 재난 경보 방송 시스템에서 DMB 송신기의 구성을 나타낸 블록다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 재난 경보 방송 시스템의 DMB 송신기에서 다중화기의 구성을 나타낸 블록다이어그램.

Claims (8)

  1. 재난경보 데이터를 포함하는 재난경보 신호를 발생하여 전송하는 서버와, 상기 서버에서 상기 재난경보 신호가 발생됨에 따라 방송센터로부터 수신한 방송데이터 스트림과 함께 상기 재난경보 신호를 송출하는 DMB 송신기와, 상기 DMB 송신기에서 송출된 신호를 중계하는 위성과, 상기 위성에 의해 중계된 신호를 수신하는 DMB 중계기와, 상기 위성 또는 상기 DMB 중계기에서 송출된 신호를 복호하여 상기 방송데이터 스트림을 재생하거나 상기 재난경보 데이터를 재생하는 사용자 단말기를 포함하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템에 있어서,
    상기 DMB 송신기는,
    상기 방송센터로부터 상기 방송데이터 스트림을 수신하여 시분할다중(TDM) 신호를 출력하는 TDM 변조기와,
    상기 TDM 변조기에서 출력된 시분할다중(TDM) 신호와 상기 서버에서 전송된 재난경보 신호를 다중화하는 다중화기와,
    상기 다중화기로부터 출력되는 방송용 시분할다중(TDM) 신호를 코드분할다중(CDM) 신호로 변환하여 출력하는 CDM 변조기와,
    상기 CDM 변조기에서 출력된 코드분할다중(CDM) 신호를 KU-밴드 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 방송용 코드분할다중(CDM) 신호를 출력하는 제1 KU-밴드 업컨버터와,
    상기 다중화기로부터 출력되는 재난경보용 직교위상차변조(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 KU-밴드 위성신호로 상향 주파수 처리하여 고주파의 재난경보용 시분할다중(TDM) 신호를 출력하는 제2 KU-밴드 업컨버터로 구성되고,
    상기 DMB 송신기는,
    상기 KU-밴드 위성신호에서 상기 방송용 코드분할다중(CDM) 신호를 전송하기 위한 대역을 제외한 여유 대역을 이용하여 상기 재난경보용 시분할다중(TDM) 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말기는,
    상기 복호된 신호에 상기 재난경보 데이터가 포함되는 경우에 상기 방송데이터 스트림의 재생을 정지하고 상기 재난경보 데이터를 재생하는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는,
    텍스트, 음성 및 영상 중 적어도 하나가 조합된 상기 재난경보 데이터를 CAP(Common Alert Protocol)에 기반한 상기 재난경보 신호로 발생하여 전송하는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중화기는,
    상기 TDM 변조기의 출력을 수신하는 스트림 포맷터(Stream formatter)와,
    상기 서버에서 전송된 재난경보 신호를 수신하는 수신기(EAS Receiver)와,
    상기 스트림 포맷터의 출력과 상기 수신기의 출력을 다중화하여 출력하는 먹스(MUX)와,
    상기 먹스(MUX)에서 출력된 방송용 시분할다중(TDM) 신호를 상기 CDM 변조기로 출력하는 스트림 전송기(Stream transmitter)와,
    상기 먹스(MUX)로부터 출력된 재난경보 신호를 중간주파(IF)의 상기 재난경보용 직교위상차변조(QPSK) 신호로 변환하여 출력하는 QPSK 변조기로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 TDM 변조기와 상기 스트림 포맷터(Stream formatter) 간에 동기 병렬 인터페이스(SPI: Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용하고, 상기 서버와 상기 수신기 간에 비동기 직렬 인터페이스/동기 병렬 인터페이스(ASI/SPI: Asynchronous Serial Interface/Synchronous Prarallel Interface) 신호규격을 사용하고, 상기 스트림 전송기(Stream transmitter)와 상기 CDM 변조기 간에는 동기 병렬 인터페이스(SPI) 신호 규격을 사용하는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 재난경보 데이터의 입력을 통한 임의의 재난경보 신호를 발생하기 위한 사용자 인터페이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 재난 경보 방송 시스템.
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