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한국형 합동전술데이터링크 구축을 위한 Link-16 PHY/MAC 기술 분석 원문보기

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.26 no.3, 2009년, pp.60 - 68  

박형원 (아주대학교 정보통신전문대학원) ,  노홍준 (아주대학교) ,  임재성 (아주대학교 정보통신 전문대학원)

초록
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미래의 전쟁은 적 보다 더 나은 상황인식(SA: Situation Awareness)을 통한 정보우위를 기반으로 전쟁을 수행하는 네트워크 중심전(NCW: Network Centric Warfare)으로 작전 수행 개념이 빠르게 변하고 있다. 이에 따라 네트워크 중심전을 실현하기 위한 핵심 기술인 전술데이터 링크의 중요성이 크게 부각되고 있으며, 한국군은 자주 국방을 이루기 위한 한국형 전술데이터 링크를 개발 및 구축하기 위한 계획을 진행하고 있다. 본 원고에서는 한국형 합동전술데이터링크 구축을 위해 현재 미군에서 운용하고 있는 최신 전술데이터링크 기술인 Link-16 시스템의 핵심 요소기술인 PHY계층과 MAC계층에 관하여 살펴본다. 먼저 PHY 계층의 송 수신기 구조를 분석하여 전술웨이브폼의 성능을 알아본다. 다음으로는 MAC 계층에서의 자원할당방식을 알아보고, 최근 해군에서 개발중인 Link-22 시스템의 특징을 살펴봄으로써 Link-16 MAC 계층 기술의 발전방향에 대해 살펴본다. 마지막으로 이러한 기술 분석과 함께, Link-16의 PHY 및 MAC 계층 기술들의 성능을 시뮬레이션을 통해 분석함으로써 한국형 전술데이터 링크 구축을 위해 필요한 기술요소들의 실질적인 성능에 대해 알아본다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이에 따라 한국군은 2012년 전시작통권 환수와 맞추어 국산 기술을 이용한 한국형 전술데이터링크 체계를 구축하기 위한 노력을 진행하고 있다. 본 원고에서는 이러한 환경에서 한국형 전술 데이터 링크를 구현함에 있어 가장 최적의 롤 모델이 될 수 있는 Unk-16 시스템의 핵심 요소 기술인 PHY계층과 MAC 계층에 대해 살펴보았다. 이와 함께 최근 해군에서 기존 Link- 11을 대체하여 Link-16에 준하는 성능의 전술 데이터링크를 개발하기 위해 개발 중인 Link-22 기술의 특성을 살펴보고 추가로 고려할 기술들을 알아보았다.
  • 이러한 합동전술데이터링크 시스템의 성공적인 개발을 위해서는 한국의 자주적 국방 능력 확보를 위한 독자적 인 전술데이터 링크 핵심요소 기술의 확보를 통한 체계 구축능력 확보가 필수적이다. 본고에서는 현재 미군에서 운용하고 있는 최신 전술데이터링크 기술인 Link-16 시스템의 무선 통신을 위한 핵심 계층인 PHY 계층과 MAC 계층에 관한 분석을 통해 한국형 전술데이터링크 구축에 필요한 요소 기술을 알아본다. 이를위해 Link-16 시스템의 송 .
  • 본 원고에서는 이러한 환경에서 한국형 전술 데이터 링크를 구현함에 있어 가장 최적의 롤 모델이 될 수 있는 Unk-16 시스템의 핵심 요소 기술인 PHY계층과 MAC 계층에 대해 살펴보았다. 이와 함께 최근 해군에서 기존 Link- 11을 대체하여 Link-16에 준하는 성능의 전술 데이터링크를 개발하기 위해 개발 중인 Link-22 기술의 특성을 살펴보고 추가로 고려할 기술들을 알아보았다. 마지막으로 Link-16의 PFW계층과 MAC계층의 성능을 모의 실험을 통해 비교하였다.

가설 설정

  • 비교한다. 300nm의 반경을 갖는 셀을 균등한 격자형 태로 나눈 네트워크를 가정하였다. 각각의 격자에 하나의전투기가 위치한다고 가정하였으며, 전투기의 수를 증가시킬수록 격자의 개수를 비 례하여 증가시켰다.
  • 단일 펄스로 패킷을 전송하기 때문에, 수신단에서의 다이버시티 이득은 없다. NBI 는 전체 대역 대비 10% 채널을 점유한다고 가정하였으며, 간섭 신호의 세기는 전송 신호 세기와 동일한 크기라고 가정하였다. NBI는 수신단에서 신호 특성 분석이 불가능하다고 가정하였다.
  • NBI 는 전체 대역 대비 10% 채널을 점유한다고 가정하였으며, 간섭 신호의 세기는 전송 신호 세기와 동일한 크기라고 가정하였다. NBI는 수신단에서 신호 특성 분석이 불가능하다고 가정하였다. Uncoded w/o hopping의 경우는 Reed Solomon 채널 코딩과 주파수 도약을 모두 하지 않은 경우로 그림에서 알 수 있듯이 가장 나쁜 성능을 보인다.
  • 전투기에서 전송하는 트래픽의 종류는 상향링크의 control backHne으로전송되는 메시지로 가정하였다. 각 전투기에서 메시지 전송주기는 3초로 가정하였다.
  • 300nm의 반경을 갖는 셀을 균등한 격자형 태로 나눈 네트워크를 가정하였다. 각각의 격자에 하나의전투기가 위치한다고 가정하였으며, 전투기의 수를 증가시킬수록 격자의 개수를 비 례하여 증가시켰다. 전투기에서 전송하는 트래픽의 종류는 상향링크의 control backHne으로전송되는 메시지로 가정하였다.
  • 시뮬레이션 환경은 LOS가 보장되는 공중 환경을 가정하였다. 무선 채널은 전투기 간 LOS 경로와 지상으로의 반사파가 존재하는 2-Ray 모델을 가정하였다. 에러 검출을 위한 CRC 코드와 에러 복구를 위한 Reed-Solomon 코드를 사용한다.
  • 시뮬레이션 환경은 LOS가 보장되는 공중 환경을 가정하였다. 무선 채널은 전투기 간 LOS 경로와 지상으로의 반사파가 존재하는 2-Ray 모델을 가정하였다.
  • 비교한 그림이다. 전송 펄스는 단일 펄스로 메시지를 전송하는 SP 형태로 가정하였다. 단일 펄스로 패킷을 전송하기 때문에, 수신단에서의 다이버시티 이득은 없다.
  • 각각의 격자에 하나의전투기가 위치한다고 가정하였으며, 전투기의 수를 증가시킬수록 격자의 개수를 비 례하여 증가시켰다. 전투기에서 전송하는 트래픽의 종류는 상향링크의 control backHne으로전송되는 메시지로 가정하였다. 각 전투기에서 메시지 전송주기는 3초로 가정하였다.
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참고문헌 (9)

  1. US DoD, 'Network Centric Warfare Report To Congress' ,Jul. 2001 

  2. 김한동, 최태봉, '전술데이터링크 기술 표준화 동향', 한국통신학회지, 2007년, Oct 

  3. MIL-STD-6016C, Tactical Digital Information Link(TADIL) J Message Standard, 31. Mar. 2004 

  4. J. Sorroche, 'Tactical Digital Information Link-Technical Advice and Lexicon for Enabling Simulation(TADIL-TALES)', 10th Int. Command and Control research and technology Symposium, 2005 

  5. Understanding Link -16: A Guide for New Users, Northrop Grumman Cotporation, Oct. 2001 

  6. 전병욱, 김의순, '한국군 전술데이터링크 체계 구축을 위한 제언', 국방정책연구, 2003년 가을호 

  7. W. J. Wilson, 'Applying Layering Principles to Legacy Systems: Link 16 as a Case Study' , IEEE Milcom 2001, vol. 1, Oct. 2001 

  8. R. LeFever, R. C. Harper, ''performance of high rate Link-22 operation obtained by using quadrature amplitude modulation (QAM)', IEEE Milcom 1999, vol.2, Nov. 1999 

  9. 박형원, 임재성, '전장환경에서 국소 간섭을 줄이기 위한 다중반송파 시스템 기반의 시간-주파수 단위의 확산 방식', 한국통신학회 추계학술대회, Nov. 2008 

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