안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론의 비행 원리 8탄입니다. 8탄에서는 드론에서 사용되는 각종 첨단 통신 기술들에 대한 내용을 포스팅하겠습니다.
드론의 사용 목적과 종류에 따라서 다양한 통신 방법이 사용된다. 단편적인 예로 주파수만 보아도 지상에서 드론으로 비행 명령어 및 카메라 조작 등 페이로드 제어 신호 전송하는 상향링크는 2.4 GHz를 사용하고 공중의 드론에서 지상의 조종자에게 비디오 및 사진, 드론의 위치, 비행 속도, 배터리 잔량 등의 비행 정보를 전송하는 하향 링크는 5.8 GHz를 사용한다. 또, GPS 위성제어 주파수로는 1.2 GHz 주파수를 사용한다. 드론이 사용하는 주파수도 다양하지만 통신 방법 역시나 다양하다.
블루투스(Bluetooth)
블루투스(Bluetooth)는 근거리 무선 통신 기술로, 10m 이내의 근거리에서 전자기기 간 물리적인 연결 없이 무선 주파수를 이용하여 데이터를 교환할 수 있게 하는 기술이다. 최근에는 휴대폰과 무선 이어폰, 스마트 워치 등의 휴대폰 주변장치를 연결하는 가장 보편적으로 사용되고 있다.
블루투스(Bluetooth)의 주파수는 2.400∼2,483MHz 주파수 대역을 사용한다. 또, 마스터(Master) 기기와 슬레이브(Slave) 기기 간에 서로 동기화가 이루어져야 통신이 이루어지며, 저전력으로 통신이 가능하기 때문에 다른 시스템의 전파 간섭을 피하여 안정적으로 통신할 수 있는 장점이 있다. 다만 고용량의 자료 전송에는 적합하지 않다.
와이파이(Wi-Fi)
와이파이(Wi-Fi)는 전자기기들이 무선으로 랜(LAN)에 연결할 수 있게 하는 기술로서, 주로 2.4 GHz 및 5 GHz 대역을 사용한다. 단인 AP 지점(hotspot)에서는 약 20m 정도 범위에서 사용하지만, 여러 AP 지점을 겹쳐서 사용하여 수 km까지 장거리로 확대가 가능하다.
스마트폰에 드론 조종용 애플리케이션(App)을 설치하고 와이파이(Wi-Fi) 혹은 USB로 스마트폰을 조종기에 연결해 드론을 조종하거나, 드론에 와이파이(Wi-Fi) 수신기를 직접 설치해 스마트폰 와이파이(Wi-Fi)로 직접 드론을 조종하는 것이 가능하다. 고속 데이터 전송이 가능하며, 출력의 제한으로 드론 제어 시 거리에 대한 제약이 발생할 수 있다. 또, 2.4 GHz 대역을 사용하기 때문에 다른 신호와 간섭 현상이 발생할 수 있는 단점이 있다.
위성통신
위성을 이용한 통신 방법은 대기권 밖에 있는 인공위성을 통해서 신호를 중계하는 방법으로, 주로 군사용 드론에 사용한다. 신호 중계를 목적으로 운용하는 위성이 통신위성이며, 지구의 자전 속도와 같은 속도로 지구 주위를 공전하여 마치 지구 위에 정지해 있는 것처럼 보이는 정지위성이다. 2,000km 이하의 고도에 형성하고 있는 다양한 전리층을 통과하기 위하여 1GHz 이상의 높은 마이크로파를 사용하기 때문에 고속, 대용량 통신이 가능하다. 다만 군사적인 목적으로 운용하는 드론만 통신위성 사용하기 때문에 민간에서는 접근이 힘들다.
LTE(Long Term Evolution)
4세대(4G) 무선 통신 기술로, 휴대전화의 고속 무선 데이터 패킷 통신규격이다. LTE-A는 최대 300Mbit/s의 다운로드 속도를 제공한다. 와이파이(Wi-Fi)와 마찬가지로, 드론에 LTE 혹은 WCDMA 송수신기를 설치해 이동통신 네트워크를 통해 스마트폰으로 드론을 원격조종하거나 드론의 비디오 데이터를 지상으로 전송하는 것이 가능하다. 사전에 구축된 기지국을 통해서 높은 고도에서 드론을 거리의 제한이 없이 제어하고 실시간으로 촬영한 영상을 전송하는 것이 가능하다.
5G(fifth-generation)
4세대 이동통신의 다음 단계 기술로 주파수 대역은 저속 광역망인 6GHz 이하 주파수 대역과 초고속 근거리망에 쓰이는 28 GHz 두 개로 나뉘어 있다. 3.5 GHz 대역의 5G 무선통신은 LTE(Long Term Evolution) 방식보다 데이터 전송 속도가 2배 정도밖에 상향된 정도에 그치지만, 5G 기술의 핵심인 28 GHz 대역은 LTE 대비 20배 속도를 가진다고 한다.
5G 이동통신망 기반으로 비행 중인 모든 드론이 클라우드 시스템으로 실시간 통합되어 정보 공유가 가능하며, 5G 기반의 드론 간 초고속, 대용량 정보 송수신을 통한 실시간 협업 시스템 구축이 가능하다.
다만, 5G 기술을 이용해 드론을 제어할 경우 주파수 간의 간섭과 영상 전송 속도와 전송시간 지연의 문제 및 드론제어 통달거리의 문제 등 해결해야 할 다양한 과제들이 있다.
오늘은 드론에서 사용되는 각종 통신 기술에 대해 알아보았습니다. 대한민국 드론 파이팅을 외치며 오늘의 포스팅을 마치겠습니다.
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