세월호 급변침 구간에 세월호 송신시간 기준(08:49:13 - 08:52:01)으로 2분 48초 동안 지속된 AIS Message Type 3의 '진실'(?)에 대해서 다시 논의하고자 한다.
무엇보다 먼저 말해야 할 것은, 시지프스님과 개돼지님의 주장이 옳았다는 것이다.
개돼지님은 'AIS Message Type 1과 AIS Message Type 3 사이의 전환'문제를 지적했고,
시지프스님은 '변침구간의 AIS Message Type 3'에 대해서 주장했는 데,
어떻게 그 주장을 하게 되었는 지
그 주장에 대한 논증이 거의 없었을 뿐만 아니라
거의 반대를 위한 반대 수준에 머물러 있었기 때문에 납득하기가 어렵지만,
적어도 그 주장의 타당성만큼은 인정해야 한다.
물론 세월호 급변침 구간의 AIS Message Type 3이 세월호 사고해역 인근의 선박이나 기지국에서 보낸 AIS Message Type 15(Interrogation for specific message)에 대한 자동응답 메시지라는 나의 주장에 대한 그들의 비난은 옳지만, AIS Message Type 3이 '특정 메시지 전송을 요청하는 메시지'(AIS Message Type 15)에 대한 자동 응답 메시지가 아니라고 하는 그들의 주장은 사실과 다르다.
세월호 급변침 구간에 2분 48초 동안 지속된 AIS Message Type 3은 '5도 이상의 변침시 전송되는 위치정보 메시지'일 가능성이 크지만 AIS Message Type 3은 또한 '특정 메시지 전송을 요청하는 메시지'(AIS Message Type 15)에 대한자동 응답 메시지'이기도 하다.
시지프스님과 개돼지님은 반대를 위한 반대를 위해서 AIS Message Type 3의 '진실'(?)을 부정했다.하나를 인정하기 위해서 또 다른 하나를 부정했기 때문이다.
나는 지금부터 AIS Message Type 3의 '진실'(?)에 대한 시지프스님과 개돼지님의 주장을 그들 대신에 논증하고자 한다. 물론 AIS Message Type 3의 또 다른 '진실'(?) 까지도 함께 말이다.
그리하여 그들의 주장이 어째서 옳은 것인지를, 그들의 주장이 어째서 잘못되었는 지를 시지프스님과 개돼지님이 이해하게 하려 하며,또한 나 스스로에게도 어두웠던 '진실'의 반쪽을 가르치고자 한다.
----------이어짐
하나.
AIS Message Type 3은
증강 시분할 다중접속(ITDMA)방식을 통해 메시지를 전송한다.
선박이 속도나 침로를 변경하게 되면 정보갱신주기가 변화된다.
그 때 선박자동식별장치가 데이터를 전송하기 위해서는
기존에 할당된 것과는 별도의 시간슬롯을 필요로 하게 되는 데,
이렇게 선박의 속도나 침로 변경에 따라 일시적으로 필요하게 된
증가분의 시간슬롯을 할당하여 배정하는 주파수 접속방식이
바로 증강 시분할 다중접속(ITDMA)방식이다.
선박식별장치(AIS)는 27가지 유형의 메시지를 사용하여
선박의 위치정보, 항해정보, 안전관련 정보, 해상정보 등을 주고 받는다.
선박에 설치된 선박식병장치의 송 수신기 끼리
27개 유형의 AIS 메시지를 상호교환하기 위해서는 데이터 전송 매체가 필요한데.
선박식별장치(AIS)는 초단파(VHF) 채널 2개를 사용한다.
선박식별장치(AIS)가 초단파 무선통신의 데이터 링크에 접속하여
선박정보를 전송하는 방식은
시간분할다중접속(TDMA, Time Dividision Multiple Access)이다.
동일한 초단파 주파수 채널을 사용하는 인접한 선박의 선박자동식별장치 끼리
전송하는 메시지의 충돌을 피하기 위하여
초단파 주파수 채널을 60초당 2250개의 시간슬롯으로 나누고
자체적으로 각자의 접속슬롯을 할당하는 주파수 사용방식이
시간분할다중접속(TDMA, Time Dividision Multiple Access)방식이다.
각 선박에 설치된 선박식별장치(AIS)는
바로 이 시간분할다중접속(TDMA, Time Dividision Multiple Access) 방식으로
초단파 주파수 채널에 접속하여
27가지 유형의 메시지를 서로 주고 받는다.
그런데 이 시간분할다중접속(TDMA, Time Dividision Multiple Access) 방식은
전송하는 27가지 메시지의 유형에 따라서
초단파 채널에 접속하여 데이터를 교환하는 방식이 6가지로 세분화된다.
그렇게 세분화된 6가지의 시간분할다중접속(TDMA, Time Dividision Multiple Access) 방식은
다음과 같다.
1. 자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA, Self Organised Time Division Multiple Access )
2. 무작위접속 시분할 다중접속(RATDMA, Random Access Time Division Multiple Access)
3. 증강 시분할 다중접속(ITDMA, Incremental )
4. 고정접속 시분할 다중접속(FATDMA)
5. 반송파감지 시분할 다중접속(CSTDMA)
6. 수정 자가구성 시분할 다중접속(Modified SOTDMA)
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Class A의 선박자동식별장치(AIS)가 사용하는 위치정보메시지는
다음과 같은 세가지 유형의 메시지이다.
세 가지 유형의 위치정보메시지 중에서 AIS Message Type 1은
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)방식을 사용하여 위치정보를 전송하는 메시지이다.
위에서 설명한 시간분할다중접속(TDMA) 방식을 이해하였다면
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)은 쉽게 이해된다.
자가조정, 또는 자체조정(Self-oranized)이 강조될 뿐이다.
동일한 주파수를 사용하는 인접한 선박들끼리
자체적으로 하나의 주파수를 2250개의 시간슬롯으로 나누어
각 자의 정보갱신주기에 따라 서로에게 필요한 시간슬롯 간격을 분할하여 배정하는 방식이
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)이다.
Principle of SOTDMA protocol.
[출처] Detection Probability Analysis of Space-Based AIS Signal by Using Geometrical Model
Yuli Chen Merchant Marine College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China
Journal of Shipping and Ocean Engineering 4 (2014) 161-171
http://www.davidpublishing.com/davidpublishing/Upfile/9/11/2014/2014091184338585.pdf
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)방식에 따라 각 선박의 자동식별장치(AIS)에 할당된
시간슬롯의 간격은
선박의 정보갱신주기와 일치한다.
한 선박이 초단파 주파수 채널 2개를 모두 사용할 경우
그 선박의 속도와 침로의 변화에 따른
선박의 정보갱신주기는 다음과 같다.
속도변화의 기점은 3노트, 14노트, 23노트가 되며
침로의 변화는 ± 5도일 경우이다.
만약 14노트 미만의 속력으로 항해하던 선박이 14노트 이상 23노트 이하로 속력을 높이거나
15노트에서 23노트 사이에서 운항하다가 ± 5도로 변침을 하게 되면 어떻게 될까?
선박이 통상 전송하는 메시지 유형이 1번에서 3번으로 변하게 될 것이다.
왜냐하면 15노트에서 23노트 사이에서 운항할 때에는 정보갱신주기가 6초였는 데,
변침점에서 변침을 시도하게 됨에 따라 정보갱신주기가 2초로 빨라져서
자가구성 시간할당다중접속(SOTDMA)방식에 따라
이미 할당 받았던 기존의 시간슬롯 간격으로는
정보를 전송할 수가 없게 되었기 때문이다.
정보갱신주기가 빨라짐에 따라 별도로 증가분의 시간슬롯이 할당되지 않는다면
다른 선박의 선박식별장치가 사용하는 시간슬롯들과 충돌을 일으키게 될 것이다.
그러므로 급변침이 발생했을 경우
‘선박에서 발신하는 위치정보를
정해진 시간 간격으로 수신하지 못하는 슬롯충돌 현상’이 나타날 수 있다.
The message collision scenario for a spaceborne AIS system (image credit: NICT)
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/sds-4
그럴 경우에 데이터 전송방식이
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)에서 증강 시분할 다중접속(ITDMA)으로 전환되어
필요한 증가분의 시간슬롯을 해당 선박자동식별장치에 할당할 수 있게 되는 것이다.
자가구성 시분할 다중접속 (SOTDMA)에서
증강 시분할 다중접속(ITDMA, Incremental )으로 전환됨에 따라
선박자동식별장치의 메시지 유형도 1번에서 3번(AIS Message Type 3)으로 변하게 된다.
데이터 전송방식의 변화는 메시지 1번과 3번을 디코딩한
항적정보의 Communication State의 차이에서 발견 수 있다.
제주 VTS 서귀포 기지국 수신시간 8시 00분 44초의 AIS Message Type 3(Time stamp 45)
$IEC03,VTS1012,0000000,P,0,20140416080044|!AIVDM,1,1,,A,36SWOT003B`wmhtCbbaV;4qJ2001,0*68^7E
제주 VTS 서귀포 기지국 수신시간 8시 00분 44초의 AIS Message Type 1(Time stamp 45)
$IEC01,VTS1012,0000000,P,0,20140416080044|!AIVDM,1,1,,A,16SWOT003B`wmhtCbbaV;4qJ2000,0*6B^05
그러나 과연 이것만으로
세월호 원문항적에 등장하는 AIS 메시지 유형 3번을 다 설명할 수 있을까?
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둘.
AIS Message Type 3(response to Interrogation)은 특정 메시지 전송을 요청하는 메시지,
즉 AIS Message Type 15(Interrogation, request for a specific message type)에 대한
자동 응답 메시지(autonomous response message )이다.
-자동모드에서 정보 갱신간격 및 제공정보는 다음과 같을 것
(1) 정적정보(국제해사기구 번호, 호출부호와 선명, 선박의 길이와 폭, 선박의 종류,
선박측위시스템의 설치위치(선박중심선 상의 선수 또는 선미, 좌현 또는 우현)의 갱신은
매 6분마다 또는 데이터가 수정되거나 요구가 있을 때에 이루어질 것
(2) 동적정보(정확한 선박위치 표시 및 동작 상태, 협정세계시(UTC),
대지침로, 대지속력, 선수방향, 항해상태, 선회율(rate of turn)을 말한다)는
선박속력 및 침로변경 유무에 따라 다음표의 간격으로 갱신될 것
(가) 선박국용 종별A 선박자동식별장치의 경우(Class A AIS)
(나) 선박국용 종별B 자동방식 선박자동식별장치의 경우
Class B/SO(SOTDMA) (자가구성 시간분할 다중 접속 방식)
(다) 선박국용 종별B 반송파감지방식 선박자동식별장치의 경우
Class B/CS(Carrier-Sense TDMA) (반송파감지 시간분할 다중 접속방식)
(라) 해안국용 선박자동식별장치의 경우 동적정보 갱신간격은 10초일 것
(마) 조난구조용 항공기에 탑재한 선박자동식별장치 경우 동적정보 갱신간격은 10초일 것
(3) 항해 관련 정보(선박의 흘수, 위험화물(화물종류), 도착지 및 예상도착시간)의 갱신은 매 6분마다 또는 데이터가 수정되거나 요구가 있을 때에 이루어질 것
(4) 항해경보 또는 기상경보를 포함하는 항해안전 관련 메시지의 갱신은 해안국 등의 요구가 있을 때에 이루어 질 것
[출처] 해상업무용 무선설비의 기술기준
http://etri.naralaw.co.kr:9013/lims/front/law.html?pAct=view&pPromulgationNo=4838
(가) AIS 메시지별 동적정보 갱신주기표
(나) 선박국용 종별A(Class A)와 종별B(Class B)의 동적정보 갱신주기표
(1) 선박국용 종별A 선박자동식별장치의 경우(Class A AIS)
(2) 선박국용 종별B 자동방식 선박자동식별장치의 경우
Class B/SO(SOTDMA) (자가구성 시간분할 다중 접속 방식)
선박국용 종별B 반송파감지방식 선박자동식별장치의 경우
Class B/CS(Carrier-Sense TDMA) (반송파감지 시간분할 다중 접속방식)
[출처] IALA Guideline No. 1082 On an Overview of AIS Edition 1 June 2011
http://www.navcen.uscg.gov/pdf/IALA_Guideline_1082_An_Overview_of_AIS.pdf
[출처] AIS Overview
SHINE MICRO
http://www.shinemicro.com/aisoverview.asp
Class B AIS를 사용하여 전송하는 위치정보메시지 AIS Message Type 3의 경우,
위치정보메시지라는 점에서 동일한 AIS Message Type 1과 AIS Message Type 2와는 달리
동적정보 갱신주기가 적용되지 않는다.
N/A (Not Applicable, Not Available)
(적용불가(適用不可), 적용 안됨, 해당사항 없음)
그 이유는?
Class B AIS를 사용하여 전송하는 위치정보메시지 AIS Message Type 19의 경우 역시,
위치정보메시지라는 점에서 동일한 AIS Message 18과는 달리
동적 정보 갱신주기가 적용되지 않는다.
이유는?
Class A AIS의 메시지 유형 3번과 Class B AIS의 메시지유형 19번의 경우,
동적 정보 갱신주기가 적용되지 않는 이유는
그 메시지들이 둘 다 '특정 메시지 타입의 전송을 요구하는 메시지'(AIS Message Type 15,
Interrogation, request for a specific message type)에 대한
자동응답 메시지(autonomous response message)이기 때문일 것이다.
[출처] AIS 기술표준화 대응현황
GMT (주)지엠티사이버네틱스
http://e-navi.or.kr/data/board_data/540501001278675510.pdf
[출처] RECOMMENDATION ITU-R M.1371-1*
Technical characteristics for a universal shipborne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band (Question ITU-R 232/8) (1998-2001)
https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.1371-1-200108-S!!PDF-E.pdf
어째서 그런가?
그리고 '특정 메시지 타입의 전송을 요구하는 메시지'(AIS Message Type 15)에 대한
자동응답 위치정보 메시지일 경우 동적정보 갱신주기가 적용되지 않는 다고 하는 것은
결국 무엇을 의미하는가?
실제로 세월호 원문항적을 디코딩해서 송신시간(Time stamp)를 확인해 보면
동적 정보 갱신주기로써는 설명할 수 없는
AIS Message Type 3번의 군(群)을 자주 마주치게 된다.
이에 대해서는 세월호 사고 시간대에
해경의 지능형 해상교통관리시스템이 실제로 가동되고 있었던 몇 가지 사례를 설명할 때
자세하게 언급할 예정이다.
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AIS Message Type 3 is a special or
interrogation position report that is commanded using AIS message Type 15.
[출처] Utility of Various AIS Messages for Maritime Awareness
James K.E. Tunaley
http://www.london-research-and-development.com/Utility-of-Various-AIS-Messages-for-Maritime-Awareness.pdf
(1) Special Position Report
"Message 3 transmission is ITDMA based and is used
when a ship is announcing a need for extra slots due to increased reporting rate,
usually related to a change in speed or cruising direction."
[출처] AIS message extraction from overlapped AIS signals for SAT-AIS applications
Andis Dembovskis
http://elib.suub.uni-bremen.de/edocs/00104599-1.pdf
주기적 보고 간격의 임시적 변경과 전환
temporary changes and transitions in periodical report rates
(2) response to interrogation, or polling
AIS Message Type 3 is an interrogation position report that is commanded
using AIS message Type 15(Interrogation, request for a specific message type).
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T/I Transmits by own station, and responds if interrogated by msg 15
[출처] IALA Guideline No. 1059 On The Comparison of AIS Stations Edition 1 June 2008
http://www.e-navigation.nl/sites/default/files/1059%20Comparison%20of%20Different%20Types%20of%20AIS%20Stations.pdf
IALA Guideline 1082 An overview of AIS June 2016
http://www.navcen.uscg.gov/pdf/IALA_Guideline_1082_An_Overview_of_AIS.pdf
