비정지궤도 위성통신 발전 동향

 2024년 7월 3일 SpaceX는 Falcon 9 발사체를 이용하여 20기의 스타링크(Starlink) 위성을 발사하였다. 그 중 13기는 직접 셀 통신(direct-to-cell) 기능을 탑재하고 있다. 이번 발사는 로켓의 1단을 16번째 재사용하는 것으로 발사체로부터 분리된 로켓 1단은 대서양에 위치한 드론쉽(Droneship)에 다시 착륙하였다.
 이렇듯, 상업적으로 우주산업을 영위하는 뉴 스페이스를 주도해 온 SpaceX는 발사체, 위성체, 단말 전체를 아우르는 수직계열화로, 발사체 및 위성통신 서비스 시장을 장악하고 있다. 2024년 5월 현재, 1세대, 2세대 위성을 합하여 6,100개 이상의 위성을 고도 약 530km에 운용하고 있으며, 전세계적으로 100개국에서 300만의 스타링크 인터넷 가입자를 보유하고 있다. LEO 위성통신시스템은 낮은 고도로 인해 전송지연이 50~70msec 정도로 작아 지상이동통신을 보완하는 다양한 서비스가 가능하고, 작은 단말로도 초고속의 인터넷 데이터 통신이 가능하며, 극지방을 포함하는 글로벌 영역에서의 커넥티비티(connectivity)를 제공하는 장점이 있다.
 본 고에서는 최근 기존의 위성통신에 대한 인식을 크게 바꾸어 놓은 비정지궤도 위성 통신 시스템에 대해 전반적인 개발 동향을 살펴 보고, LEO 위성통신 평판 안테나(Flat Panel Antenna: FPA) 단말과 다중궤도 다중대역용 안테나 단말 그리고 지상단말 직접 통신 개발 동향을 소개하고자 한다.

 스타링크 외 현재 서비스 중인 LEO 위성통신시스템으로 Eutelsat OneWeb이 있다. 고도 1,200km 상공에 12개의 극궤도(87.9°)를 형성하고 648개의 위성을 사용하여 Ku 대역의 B2B 위성 인터넷 서비스를 제공하고 있다. 향후 빔포밍과 위성 간 링크(ISL) 기능을 갖는 총 6,372기의 2세대 위성으로 업그레이드할 계획으로, 2023년 시험 위성 Joeysat을 발사하여 운용 중이고[8], 2025년에는 300기의 위성을 발사할 계획이다.
 이들에 이어 다수의 LEO 위성통신시스템이 개발되고 있는데 가장 진도가 빠른 시스템은 향후 스타링크와 경쟁하게 될 미국 Amazon Project Kuiper 시스템이다. 아마존은 2029년까지 고도 약 600km, 경사 52° 궤도에 총 3,236기의 Ka 대역 위성을 배치하여 LEO 위성통신망을 구성할 계획인데, 2026년 7월까지 위성군의 절반을 발사하고 2027년부터는 점진적으로 서비스를 제공할 계획이다. 캐나다 GEO(Geostationary Earth Orbit) 위성 운용사인 Telesat은 2026년 중반부터 약 1,300km 고도, 경사 51° 궤도에 198기의 Ka 대역 LEO 위성시스템인 Telesat Lightspeed를 구축하여 2027년부터 위성 인터넷 서비스를 시작할 계획이다. 중국도 국가와 민간이 각각 LEO 위성통신 시스템을 개발하고 있다. 중국위성망그룹(China Satellite Network Group)이 12,992기의 위성군 기반의 Guowang(SatNet) 프로젝트를 2021년부터 추진하고 있고, 상하이 지방정부가 지원하는 SSST(Shanghai Spacecom Satellite Technology)가 민간 투자자와 함께 “G60”(Qianfan Constellation으로 개명) 프로젝트를 진행하고 있으며, 지난 8월에는 18기의 위성을 발사 한 바 있다[1]. 이 외에도 상하이 Hongqing Technology가 Honghu-3 위성군을 ITU에 등록 신청한 상태에 있으며[2], 중국 자동차 제조사인 Geely Auto 자회사인 Geespace는 현재 LEO 궤도에 20기의 위성을 발사, 통신과 항법, 센싱 등을 시험하고 있다[3].
 유럽에서는 미국의 스타링크에 대응하여 EU 차원의 안보용 통신위성군을 준비하고 있다. IRIS²(Infrastructure for Resilience, Interconnectivity and Security by Satellite)라는 이름으로 EU 및 유럽 회원국 시민, 정부, 기업들에게 커넥티비티와 초고속 인터넷을 제공할 계획이다. 이 시스템은 LEO 위성을 주로 하되 MEO, GEO 위성으로 보완하는 다중궤도 위성군이다. 3GPP에서 표준화 중인 5G/6G NTN(Non Terrestrial Network) 규격을 기반으로 2023년부터 오픈시스템으로 개발을 시작하여 2027년에는 시스템을 완성하여 서비스를 제공할 계획이다[5].
 그 외에, 576기의 LEO 위성, 위성 간의 레이저 링크, 위성 내 온보드 처리장치를 사용하여 1,050km 고도에 우주 내 광통신 메쉬 네트워크를 구성, 글로벌 점대점 네트워크 구성을 목표로 하는 시스템인 Rivada Space Networks의 OuterNET이 있다.
 한편, SES사의 O3b 시스템은 적도 궤도상 고도 8,000km에 위성군을 위치시키는 MEO 위성시스템으로, 많은 수의 스팟빔을 가지는 HTS(High Throughput Satellite) 위성의 20기로 이루어져 있다. 현재는 더 많은 스팟빔과 광대역 빔으로 용량을 크게 확대한 2세대 시스템인 O3b mPOWER를 구축 중이다. 미국의 Mangata는 6,400km 고도(주기는 4시간)의 MEO 위성 27개와 고경사궤도(HEO) 위성 8개를 사용하여 극지방을 포함하는 글로벌 네트워크를 제안하고 있다. Intelsat도 고도 8,000km에 60° 경사각을 갖는 3개의 MEO에 각각 6개의 위성을 배치하는 MEO 위성시스템을 구축하는 계획을 제안하고 있다.

 전통적으로 사용하던 파라볼릭(parabolic) 안테나를 대신하여 위성용 평판 안테나가 급부상하고 있다. 위성통신 분야 세계 최대의 전시회인 Satellite 2023년에서는 많은 수의 회사가 지상용 및 항공기/선박용 평판 안테나를 전시하였다. 위성의 미래는 이러한 평판 안테나의 성공에 달려 있다고 하며, 향후 저궤도 위성통신의 성공을 위해서는 반드시 도전해야 할 지상단말의 핵심기술이라고 NSR 보고서는 평가하였다.
 평판 안테나는 크기와 높이, 빔 추적 성능, 신뢰도, 다중빔에 대한 추적이 가능하다는 점에서 전통적인 파라볼릭 안테나보다 유리하다. 특히, 다중궤도 또는 다중빔에 구조적 변화 없이 적용 가능하고 기계적인 부분이 없으며, 내구성이 높고 칩이 몇 개 동작하지 않아도 전체 시스템 고장으로 이어지지 않는다는 장점이 있다. 다만, 가격, 송수신 성능, 빔 스캐닝 범위, 전력 소모와 방열 등의 해결해야 할 과제도 있다. 현재 스타링크나 Eutelsat OneWeb에서 사용하고 있는 평판 안테나는 위상 배열(phased array)형 전자적 빔 조향 안테나(Electronically Steerable Antenna: ESA)이다. 안테나 배열단에 RF 증폭 기능이 있는 능동 빔포밍 방식에서는 아날로그 빔포밍, 디지털 빔포밍, 하이브리드 빔포밍 방식이 있다. 본 고에서는 능동 빔포밍 안테나에 대해서 집중적으로 소개한다.
 아날로그 빔포밍 방식의 능동 위상 배열 안테나의 대표적인 안테나로는 Eutelsat OneWeb용 인텔리안테크놀로지스의 OW11Fx 시리즈와 OW10Hx 시리즈가 있다[그림 1]. 구조가 간단하고 전력 효율이 높으며 가격이 저렴하지만, 단일 빔 구조이므로 위성 핸드오버 시 빔 스위칭이 필요하다. 단말의 전송 성능으로 하향 링크로는 최대 195Mbps, 상향 링크로는 최대 32Mbps를 제공하고 있다. 최근 미국의 Hughes도 Eutelsat OneWeb용 능동 위상 배열 안테나를 출시하였다. Eutelsat OneWeb 위성에 대해 항공기용 단말로 사용되는 BAE(구 Ball Aerospace) 위상 배열 안테나는 송신 안테나 모듈과 수신 안테나 모듈을 각각 서브어레이로 구성한 형태이다[4].

<자료> “FLAT PANEL SERIES,” https://www.flatpanel.intelliantech.com/

[그림 1] 인텔리안테크놀로지스 위상 배열 안테나

 수직계열화를 통해 SpaceX가 자체 생산하는 스타링크 단말은 하이브리드 빔포밍 기술을 적용하는 것으로 알려져 있다. 하이브리드 빔포밍 방식은 디지털과 아날로그 방식을 바로 연결하여 복잡도와 성능을 타협한 방식으로, RF 체인의 갯수를 줄일 수 있고 일부 디지털 신호처리에 의해 서브어레이 단위로 제어가 가능하다는 장점이 있다. 하향 링크 전송속도는 150~250Mbps, 상향 링크 전송속도는 최대 35Mbps 정도로 알려져 있는데, 이 능동 위상 배열 안테나의 외형과 크기 등은 [그림 2]와 같다.
 한편, 디지털 빔포밍 방식은 디지털 신호처리에 의해 빔포밍을 계산하고 이 결과를 각 안테나 배열단의 RF Front-End로 보내는 방식이다. Satixfy가 개발한 Ku/Ka 대역 16×16 Tx/Rx 패치 안테나를 갖는 ESMA(Electronically Steered Multibeam Antenna Array)가 최초의 안테나이며, LEO 위성의 탑재체나 항공기 IFC(In-Flight Connectivity) 용으로도 활용되고 있다[6][7].

<자료> “Specifications”, https://www.starlink.com/specifications

[그림 2] 스타링크 위상 배열 안테나

 최근에는 백팩(backpack)에 휴대하고 다니면서 필요시 LEO 위성에 인터넷을 연결 하여 사용할 수 있는 소형 위상 배열 안테나가 개발되고 있다. 차량 등의 이동체에 설치 하는 것이 아닌 개인이 휴대할 수 있는 단말이라는 점에서 군이나 정부용뿐만 아니라 야외작업이나 여가 활동에서도 유용한 단말이다[9]. 2024년 7월 스타링크는 Mini 101 모델이라는 휴대 및 로밍용 단말을 개발하여 공개하였다. 아마존은 처음부터 3종류의 위상 배열 안테나를 개발해 오고 있는데 가장 작은 모델이 휴대용 모델로 마이크로 단말 이다[10]. 인텔리안테크놀로지스도 군용 및 정부용, 야외작업/활동용으로 적합한 백팩 휴대형 미니 안테나를 개발하고 있다.
 Strategic Market Research 자료에 의하면 글로벌 위성 평판 안테나 시장은 2021년 약 4.67억 달러에서 2030년까지 매년 29% CAGR로 성장하여 약 46.6억 달러 규모가 될 것으로 전망된다. 주로 LEO 위성용으로, 초고속 인터넷 서비스 수요뿐만 아니라 자율 주행차량, 무인차량, 항공기와 선박에서의 인터넷 수요 등이 시장을 견인하고 있다고 분석된다. 그리고 Analysys Mason의 위성 평판 안테나(8차 에디션)에 의하면 2022~ 2032년 사이에 누적 1,700만 대가 선적될 것으로 전망하고 있다. 대부분은 브로드밴드 인터넷용이지만 가격이 하락함에 따라 이동체, 정부/군용 시장이 확대될 것으로 전망하고 있는데, 이러한 위성 평판 안테나 시장 규모는 [그림 3]에 나타내었다.

<자료> “Global flat-panel-antenna-market”, Strategic Market Research, Mar, 2022

<자료> “Flat-panel antennas may prove to be a game- changer for multi-orbit networking”, Analysys Mason, April 2024.

[그림 3] 위성 평판 안테나 시장 규모 전망

 LEO 및 MEO 비정지 통신위성이 등장함에 따라 일어난 가장 큰 변화는 단말의 다중 궤도(multi-orbit) 다중대역(multi-band) 지원으로의 변화이다. 기존에 GEO 위성과 통신하던 단말은 이제는 LEO, MEO 위성과도 통신이 가능한 단말로 변경되고 있다. 서로 다른 장점을 갖는 위성시스템들을 모두 접속하여 필요에 따라 글로벌 커버리지, 적은 시간 지연, 높은 전송 성능, 큰 전송용량을 확보하고 또한 통신에 대한 신뢰성(통신 복원력)를 향상하는 것이 다중궤도 다중대역 서비스의 목적이다. 이러한 환경에서는 단말은 서로 다른 궤도 내의 위성 간 끊김없는(seamless) 연결을 위한 빠른 빔 간의 스위칭과 위성 간 핸드오버, 그리고 웨이브폼 스위칭을 수행할 수 있어야 한다. 단말은 위성/RF/모뎀 스위칭이 간단한 소프트웨어 제어나 센싱에 의해 소프트웨어적으로 자동 수행될 수 있도록 소프트웨어 정의 라디오(software-defined radio) 플랫폼 형태로 개발되고 있다.

1. 위성 파라볼릭 안테나 단말  LEO 위성이 서비스를 시작하기 전에 이미 해상에서는 GEO+MEO 지원용 안테나가 사용되어 왔다. 여기에 LEO 위성 서비스를 포함하여 다중대역을 지원하기 위한 위성 안테나/단말이 개발되고 있다. 안테나의 RF 채널은 전자적으로 전환되며, 소프트웨어적 으로 각 주파수대역과 위성(궤도)에서 사용되는 해당 웨이브폼으로 연결되도록 하고 있다. MEO의 경우 위성의 빔 핸드오버를 위해 안테나가 이중화되어 있는데 이런 구조로 인해 LEO 위성에도 바로 적용이 가능하다. 파라볼릭 안테나는 지상 및 해상에서 주로 사용되고 항공용이나 차량 등 이동체에서는 구조상 사용되지 않고 있다.

2. 위성 평판 안테나 단말  평판 안테나는 주파수와 궤도의 종류에 무관한 하드웨어 구조이기에 다중궤도/다중 대역 위성통신 단말에 매우 적합한 구조이다. 그러나 지원해야 하는 위성이 서로 다른 궤도인 경우, 요구하는 성능이나 주파수대역, 성능 등이 서로 다를 수 있어 하나의 통합 안테나로 만드는 것은 용이하지 않다. LEO 평판 안테나의 주요 목표 시장은 COTM 시장 이다. Valour Consultancy는 2030년까지 이동체 시장에 공급되는 전체 Ku/Ka 대역 평판 안테나의 수가 10만 대에 이를 것으로 전망하고 있다[11].
 다중궤도 위성통신 서비스 시도는 기존 GEO용 평판 안테나에 새로이 LEO용 링크를 추가 구현하려는 방향으로 이루어지고 있다. 그런데 LEO가 Ku 대역이므로, GEO 링크가 Ku 대역인 경우에는 하나의 안테나로 통합 가능하나 성능이 다른 다중빔 처리가 가능해야 하고, GEO 링크가 Ka 대역인 경우에는 주파수가 달라 두 가지 안테나를 물리적으로만 결합해야 하는 어려움이 있다. GEO 기반의 위성운용사, 항공용 서비스/솔루션 제공사가 항공기에 다중궤도 단말을 장착하는 시도를 주도하지만, 최근에는 보잉이나 에어버스 등 항공기 제작사가 선제적으로 다중궤도 단말을 선정하여 장착하는 동향도 있다.

3. 항공기 IFC용 다중궤도 단말  GEO 위성의 Ku 및 Ka 대역을 사용하여 IFC를 제공하던 항공사로서는 보다 빠른 전송속도와 큰 용량, 적은 시간 지연 그리고 북극 지방을 커버할 수 있는 장점 등으로 인해 LEO 서비스 도입에 집중하고 있다.
 이를 위해 [그림 4]와 같이 다중궤도/다중대역 안테나로 GEO+LEO 통합 안테나/ 단말을 개발하거나 기존 GEO 안테나에 LEO 평판 안테나를 결합하는 방식으로 접근하고 있다. 기존 Ku 대역 GEO 위성 IFC를 주도해 온 Intelsat/Panasonic은 BAE의 LEO 평판 안테나 기반의 Stellar Blu 솔루션을 이용하여 LEO와 GEO의 다중궤도 결합을 추진하고 있다. Hughes는 자사의 Eutelsat OneWeb LEO 평판 안테나와 Ka 대역 위성 JUPITER의 GEO 단말과의 결합을 추진하고 있다. 그러나 스타링크는 비즈니스 항공기와 United Airlines, Hawaiian Airlines 등 여객 항공기를 대상으로 다중궤도/ 다중대역 서비스가 아닌 LEO 독자 IFC를 추진하고 있다[19].

<자료> (a) “Hughes eyes direct IFC approach with LEO-, GEO- and multi-band hybrid,” Runwaygirl Network, Jun. 2023.
(b) “Stellar Blu Solutions Completes Multi-Orbit Antenna Qualification,” Via Satellite, Jul. 2024
(c) “SatixFy Debuts Onyx Aero Terminal for IFC Use”, Via Satellite, Jul. 2022

[그림 4] GEO와 LEO 다중궤도/다중대역 항공기용 위성 평판 안테나

4. 해상용 다중궤도/다중대역 단말  항공기 IFC 시장과는 달리 스타링크가 매우 적극적으로 해상용 시장에 진출하면서 빠른 속도로 VSAT 시장점유율을 확대하고 있다. Valour Consultancy는 최근 발간된 해상 커넥티비티 시장보고서인 “The Future of Maritime Connectivity”에서 2023년 해상 위성 커넥티비티 시장규모가 21억 달러 규모이며, 그 중 LEO와 MEO 해상 서비스 시장이 3.3억 달러 규모에 달했다고 평가하였다. 해상에서의 기존 GEO 시장은 감소하는 반면, LEO와 MEO 시장은 증가하고 있다는 분석이다[12].
 GEO와 MEO 위성을 모두 보유하고 있는 SES는 Starlink와 팀을 이루어 대용량의 인터넷 트래픽을 수용해야 하는 크루즈 라인을 대상으로 다중궤도 서비스를 공략하고 있다. 이미 O3b mPOWER 위성군과 GEO 위성들을 결합하여 크루즈 선단에 대용량 인터넷을 제공하는 서비스인 “Cruise mPOWERED”를 제공하고 있었지만, 2023년에는 스타링크와 결합하여 “SES Cruise mPOWERED+Starlink” 서비스를 출시, LEO와 MEO를 결합한 초고속 인터넷 서비스로 크루즈 선박당 최대 1.5Gbps 속도를 제공하고 있다[13]. 한편, Inmarsat을 인수한 Viasat은 Inmarsat Fleet Xpress(Ka 대역 GX와 L 대역 Fleet Broadband의 결합)에다 LEO의 Ku 대역을 통합하는 NexusWave라는 새로운 서비스를 출시하고 있다. GEO 위성을 사용하여 선박을 대상으로 위성통신망 서비스를 제공하는 사업자인 Marlink, KVH, Speedcast, Singtel 등은 LEO로 Eutelsat OneWeb과 스타링크 모두를 채택하고 고객사에 다중궤도 서비스를 제공하고 있다.

 지상휴대단말 직접 통신(Direct-to-Device: D2D)은 지상휴대단말을 사용하여 위성과 직접 통신을 하는 것을 의미한다. 그 중에서도 지상이동통신단말(스마트폰)을 사용하여 위성과 직접 통신하여 지상 셀룰러망에 연결하는 서비스를 직접 셀 통신(D2C)이라고 구분하여 사용하기도 한다. 직접 통신에서의 기술적인 이슈는 위성과 지상휴대단말 간 통신하는 주파수와 지상휴대단말 내의 위성 기능 삽입 등 변경 여부이다. 지상휴대단말을 변경 없이 사용하고자 한다면 지상이동통신용 주파수를 사용하여 위성과 통신하는 방식이 되어야 하는데, 이 경우 위성이 지상주파수 사용을 지원해야 한다. 위성이동통신(MSS) 주파수를 사용하여 위성에 접속하고자 한다면 지상휴대단말에 위성통신용 칩과 RF를 포함시켜 위성주파수로 통신이 가능해야 한다. 이러한 직접 통신 시도는 지상통신망 영역 밖에서도 지상휴대단말을 사용하여 음성, SOS나 긴급 경보사항을 전달하거나 중요한 메시지/데이터의 전송, 인터넷 연결 등을 제공하기 위한 것이다. 지상이동통신 표준화 단체인 3GPP에서는 지상이동통신망에 위성망을 NTN으로 규정하고 전체망에 포함시켜 5G NR 표준화 및 6G 표준화를 진행하고 있는데, 이 표준화로 현재 2가지의 지상휴대 단말 직접 통신 접근 방법이 통합되게 될 전망이다.
 지상휴대단말을 변경 없이 사용하는 직접 셀 통신 접근은 스타링크, AST SpaceMobile, Lynk Global 등이 추진하고 있다[표 1]. 2024년 3월 미국 FCC는 SCS(Supplemental Coverage from Space)라는 제도를 도입하여 위성 MSS나 지상이동통신 서비스에 간섭을 주지 않는 한, 지상이동통신용 주파수를 셀 커버리지 밖에서 보조 서비스용으로 사용할 수 있도록 허용하였다. 즉, 지상에서 지상이동통신단말을 사용하여 위성으로 신호를 전송할 수 있도록 제한적으로 허용하는 프레임을 제시한 것이다[14].
 2024년 1월 SpaceX는 직접 셀 통신 기능을 갖춘 6개의 Starlink V2 mini 위성을 발사하여 T-모바일의 3GPP 4G LTE 단말을 사용하여 텍스트 메시지를 스타링크 위성을 통해 양방향 송수신하는 데 성공하였다. 사용한 주파수대역은 지상 LTE band 25대역인 1910~1915MHz 및 1990~1995MHz 대역이었다. 지상휴대단말의 낮은 안테나 이득과 낮은 전송 출력을 보완하기 위해 위성은 2.7m×2.3m 크기의 위상 배열 안테나를 사용 하였고, 도플러 효과와 시간 지연을 보상할 수 있도록 수정하였다.

[표 1] 지상휴대단말 직접 셀 통신을 추진하는 비정지궤도 위성군 시스템

<자료> “Satellite-to-Smartphone: LEO Constellation Facets”, NSR, Oct. 2022

 직접 셀 통신 전용으로 개발하는 위성시스템이 있다. 8×8m 의 면적을 갖는 위상 배열 안테나를 장착한 위성으로 우주에 셀룰러 기지국을 설치하기 위해 고도 약 730km 근방에 적도 궤도, 40° 경사궤도, 55° 경사궤도 등 3개의 궤도면, 총 243개의 위성으로 구성하는 AST SpaceMobile 시스템이다.
 2024년 9월, BlueBird 5기의 위성을 발사한 상태로, AT&T와 Verizon의 850MHz 대역 지상이동통신 주파수를 이용하여 미국 내 셀을 구성하여 비연속적 서비스를 시범 적으로 제공할 계획이다. 미국에서의 연속적인 커버리지를 완성하려면 아직도 45~60개의 위성을 더 발사해야 하는 것을 지켜볼 일이다. FCC는 최근 위성 발사 및 미국 내의 위성 관제 운용을 승인하였으나, 직접 셀 통신 서비스에 대해서는 아직 승인하지 않은 상태이다[15]. 한편, 고도 약 500/550km, 53° 경사궤도, 89° 극궤도에 총 10개의 시험용 위성군으로 구축하고 있는 직접 셀 통신 Lynk Global 시스템도 있다. 위성 수가 적어서 실시간 음성이나 모바일 브로드밴드 서비스는 어렵고, 위급 시 경보나 자연재해에 대한 SMS 경고 등의 데이터 통신 서비스가 가능하다. 솔로몬제도, 쿡 아일랜드, 팔라우 등 태평양지역에서 텍스트 로밍 서비스를 시범 제공하고 있으며, 파푸아 뉴기니아의 Telikom과 협력하여 서비스를 준비하고 있다[16].
 위성용 MSS 주파수를 이용하여 지상휴대단말이 위성과 직접 통신을 하는 시스템으로는 Globalstar, Iridium, Omnispace 등이 있다. 위성 기반의 음성/메시징(긴급 메세징 포함) 기능과 모바일 인터넷 기능을 지상휴대단말에 구현하여 LEO 위성과 통신하는 것이다. 이러한 접근 방식은 주파수 등 제도/규제적인 이슈는 없으나 스마트폰 등 지상 휴대단말이 해당 위성에서 사용되는 위성통신 칩을 포함해야 하며, 위성 또한 지상단말 과의 송수신을 위해 RF와 소프트웨어를 수정해야 한다.
 가장 대표적인 위성시스템은 2세대를 포함하여 48개의 LEO 위성으로 이루어진 MSS용 Globalstar 시스템이다. 애플은 iPhone 14 모델부터 2022년 미국과 캐나다 내에서 위성용 주파수인 L 대역과 S 대역 확산 신호를 사용하여 긴급 메시징 서비스 제공을 시작했으며, 현재는 iPhone 15까지 확대하여 세계 주요 국가에서 서비스하고 있다. 위성 통신용 칩으로는 퀄콤의 X65 모뎀칩이 사용되는 것으로 알려져 있다[17]. 애플은 이러한 서비스 개발을 위해 Globalstar에 4.5억 달러를 투자하고 있으며 이는 위성의 성능향상과 지상국 개발에 사용되는 것으로 알려져 있다.
 이리듐(Iridium)은 고도 780km, 66개의 위성으로 이루어지는 LEO 위성 MSS 시스템 으로 L 대역 위성 주파수를 사용하여 실시간 음성 및 데이터 통신을 하는 시스템이다. 애플의 iPhone에 대응하여 안드로이폰 제조사 그룹과 함께 위성 MSS 주파수 기반의 위성 긴급 메시징 서비스를 도입하기 위해 2023년 1월 퀄컴과 Snapdragon satellite 칩을 활용하는 등의 협력을 추진하였으나 불발로 끝났고 대신 지상 3GPP 표준화 솔루션을 추진하기로 결정하고, 자체적으로 “Project Stardust”를 진행하고 있다. 이리듐망으로 스마트폰, 태블릿, 차량, IoT 장치에 메시징과 SOS 서비스용 NB-IoT 서비스를 개발하여 2026년부터 서비스할 예정이다. 그런데 최근 구글에서 최신 안드로이드폰인 Pixel 9에 위성을 사용하는 SOS 긴급 메시지 전송 기능을 구현했다고 발표하였다[20]. 주로 GEO 위성을 사용하여 NTN IoT 서비스를 제공하는 스카이로(skylo) 및 응급 응답 서비스 연동을 위한 Garmin과 협력하고 있다.
 미국의 Omnispace도 600기의 LEO 위성과 15기의 MEO 위성을 사용하여 위성 MSS 주파수를 통해 지상의 휴대단말과 IoT 장치들을 위성에 접속하는 시스템을 제안하고 있다. 아프리카의 지상이동통신사업자인 MTN과 함께 3GPP 표준 기반의 NTN 서비스를 제공한다는 계획이다.
 한편, 3GPP NTN의 표준화 진행에 따라 칩셋 제조사들이 Rel-17 5G IoT-NTN 및/또는 Rel-17 5G NR-NTN 표준을 지원하는 위성통신 칩셋을 개발하고 있다. 위성 NTN은 2024년 Satellite 2024와 MWC 2023의 주요 주제 중의 하나로, 시장분석기관인 Lucintel은 2024년 1월 보고서에서 5G NTN 시장은 매우 전망이 밝으며 2030년까지 CAGR 33%로 성장하여 277억 달러에 도달할 것으로 전망된다[18].
 NTN은 IoT-NTN과 NR-NTN으로 구분되는데, IoT-NTN은 지상의 IoT를 GEO와 LEO 위성을 사용하여 글로벌하게 확장하는 것이고, NR-NTN은 스마트폰과 5G 장치들을 LEO 위성에 연결하여 저속 데이터, 음성통화, 메시징 등을 제공하는 것이다. 대만의 MediaTek을 비롯하여 Quectel, Qualcomm, Sony-Altair 등이 3GPP의 NR 주파수 대역 n255(L 대역), n256(S 대역)을 이용하는 5G IoT-NTN 기능을 구현하였다. 삼성은 2023년 NB-IoT NTN과 5G NR-NTN을 동시에 지원하는 단일칩 솔루션인 Exynos Modem 5400을 개발하였고, NB-IoT NTN 칩셋으로 공식 인증받았다.

 LEO 위성통신 시스템의 등장으로 위성통신의 지평이 달라지고 있다. GEO 위성운용 사들은 LEO 위성운용사와의 사업적 협력을 추구하고 있고, 인수합병 등의 기업 결합도 이루어지고 있다. 이러한 결합과는 별개로 기존의 GEO/MEO 위성단말에서 LEO 위성 서비스를 지원하기 위한 다중궤도/다중대역 단말의 개발이 항공기 및 해상 분야에서 경쟁적으로 이루어지고 있다. LEO 위성시스템의 특성과 장점으로 인해 이동체에서의 LEO 위성통신 수요가 크게 늘어 이동체에 부착하기 용이하고 전자식 추적이 가능한 LEO 평판 안테나 수요가 크게 증가하고 있고 개발 경쟁도 치열하다.
 향후 2~3년 내에 시장에 나와 기존 Ku 대역과 경쟁하게 될 새로운 Ka 대역 LEO 위성시스템에 대한 평판 안테나 개발 경쟁은 이미 시작되었다. 지금까지 GEO 위성용으로 개발된 Ka 대역 평판 안테나가 있지만 SWaP-C(Size, Weight and Power consumption –Cost)에 잘 조화되고 가격 및 성능에서 국제경쟁력을 갖는 LEO 위성용 Ka 대역 위상 배열 안테나가 시장을 리드하게 될 것이다.
 우리나라의 경우, 지난 5월 과기정통부 “LEO 위성통신 산업경쟁력 확보를 위한 기술 개발사업”의 예타 통과로 이제 우리나라도 LEO 위성통신 시범시스템을 2030년에 보유 하게 되었다. 그러나 글로벌 Ka 대역 LEO 위성통신시스템들이 본격적으로 전개되는 시점이 2026년임을 고려해 볼 때, 우리도 이 시기에 Ka 대역 LEO 위성단말 및 GEO/ LEO의 통합단말을 검증하고 5G/6G 서비스 개발을 할 수 있는 LEO 위성 테스트베드가 필요하다. 군 LEO 위성통신망 필요성에 정부 및 산업 분야의 수요를 더하면 독자적인 LEO 위성통신망을 구축하고 운용할 당위성은 충분하다. 독자 위성통신망 구축의 논리를 이제는 위성, 탑재체, 지상국, 단말 등 관련 우주 제조 산업의 육성에서도 찾아야 한다.
 지상휴대단말 직접 통신에서 살펴보았듯이, 전 세계는 이제 LEO 위성 서비스를 지상 휴대단말과 어떻게 연결시킬 것인가 하는 경쟁에 돌입해 있고, 위성운용사, 단말제조사, 칩셋제조사들이 각자의 관점으로 시장 우위를 점하기 위해 노력하고 있다. 결론적으로는 지상이동통신의 표준화단체인 3GPP에서의 NTN 표준의 진화를 중심으로 위성과 지상의 결합 방향이 수렴해 가고 있다. 5G 선도국이며 지상이동통신 강국인 우리나라가 6G에 서의 시장 우위를 유지하기 위해서는 LEO 위성 테스트베드 개발/구축을 통한 NR- NTN과 IoT-NTN의 구현, 표준 제안 검증, 성능 개선 과정을 리드하여 5G/6G NTN 표준화를 선도함으로써, 향후 세계 시장에서의 유리한 고지를 점하는 전략 수립이 절실 하다.