[논문]CLIP 기반의 한국형 합동전술데이터링크 체계 개발

김승춘; 이형근

doi:10.7471/ikeee.2011.15.1.015

[국내논문] CLIP 기반의 한국형 합동전술데이터링크 체계 개발
Development of Korean Joint Tactical Data Link System Based on CLIP 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.15 no.1, 2011년, pp.15 - 22

김승춘 (광운대학교 대학원 방위사업학과) , 이형근 (광운대학교 전자정보공과대학 컴퓨터공학과)

초록
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한국군의 효과적인 합동작전 수행을 위한 감시 정찰 정보 및 공통상황인식의 필요하다. 실시간으로 합동전력간 전술정보를 공유하기 위한 한국형 합동전술데이터링크 체계는 기본형(1단계)에서 음성위주의 기존 무전기를 활용하여 필수 전술정보와 상황인식 공유를 제공한다. 완성형(2단계)은 기본형의 기술개발과 상용기술 성숙도를 고려하여 네트워크 중심의 전쟁수행이 가능한 합동데이터링크를 개발할 예정이다. 이는 연합작전 및 합동작전에 참가하는 전력들간에 효과적인 지휘통제를 제공하여 동시성 통합성의 전투력 발휘가 가능한 합동전장체계이다. 따라서 본 논문에서는 CLIP 기반의 공통 데이터 처리기의 성능이 구현된 한국형 합동전술데이터링크의 체계개발을 제시한다. 현재 개발중인 시스템의 시험 결과, QPSK 방식의 변조 신호를 사용한 경우 기존 무전기의 수신감도를 만족하여 시스템 구현시 적용 가능함을 확인할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to performing the joint operation of Korean army efficiently, informations about surveillance, reconnaissance, and situation awareness need to be possessed jointly. In the first development phase (basis type) of the Korean joint tactical data link system (JTDLS-K), essential tactical information and recognized situation are owned among platforms in common by using existing wireless terminals. In the second development phase (completion type) of the JTDLS-K, a JTDLS which can perform network centric warfare (NCW) will be developed in due consideration of technology development of the basis type and common technology maturity degree. This is a joint battlefield system that can show fighting power simultaneous and polysynthetically through providing command and control messages effectively to each platform, which is participating in the joint and combined operations. In this paper, the development of JTDLS-K with a common data processor based on common link integration processing (CLIP) is described. From the test results of the system presented in this paper, it is demonstrated that quadrature phase shift keying (QPSK) signals can be applied to the system.

주제어

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문제 정의

1단계 개발 기술을 축척하여 무전기와 데이터처리 기가 통합된 완성형체계 개발로서 미래전장을 보장하는 핵심체계로서 지 · 해 · 공전력의 합동성을 보장할 수 있는 한국형 전술데이터링크체계로 개발예정이다.
공통의 전술데이터링크 메시지를 처리를 제공하여 전술데이터링크 통합 요구사항을 해결하기 위한 솔루션으로 다양한 아키텍처에 적용되어 각 플랫폼에서 요구하는 이 기종의 전술데이터링크를 제공하는 것이다. 특징으로는 모듈화 된 응용레벨의 소프트웨어로 되어 있어 사용자의 요구사항과 기능변경이 가능하다.
본 논문에서는 에서는 현재 추진 중에 있는 한국형 합동전술데이터링크 체계 개발 동향과 이러한 합동전술데이터링크체계의 설계와 소프트웨어 환경을 위한 미군의 CLIP(Common Link Integration Processing)의 적용 가능성을 알아본다.
한국형 합동전술데이터링크 체계 개발에 대한 이해를 돕고 작전효과를 높이기 위한 목적으로 서술되었다. 현재 미 해군·공군 중심으로 데이터링크 통합 프로젝트를 통해 CLIP을 기반으로 기존 데이터링크와 새로 개발될 데이터링크와 통합한 개념과 개발구조와 함께 한국군이 JTDLS 체계개발의 개념도, 구성도, 연동단의 기존무전기의 활용 등을 통하여 체계개발의 성공 가능성을 제시했다.

제안 방법

한반도 전역에서 원활한 전술자료 유통을 위한 중심적인 역할을 수행하는 합동연동통제소는 공군의 중앙방공관제센터, 해군의 한국해군전술자료체계, 미군의 JICC(Joint Interface Control Cell)로부터 한반도 전역의 항적정보를 수신하고, 수신한 항적정보를 한반도에 3개 지역으로 분산중계소를 경유하여 각 중계소의 무선 Link-K를 통해 공중 플랫폼들에게 전달한다. 또한 KICC에서 네트워크 설계, 전술상황정보 관리 및 분배기능을 수행하며, 작전환경변화에 따라 최적의 상태에서 안정적으로 전술데이터링크를 운영할 수 있도록 가입자 및 망의 부하 등 데이터링크의 상태 감시와 구성관리 기능 등을 수행한다.
이 링크 통제단은 전술데이터링크 통합 소프트웨어 아키텍처의 중심으로 전시기 인터페이스 및 공통호스트 인터페이스를 제공하여 다양한 전술데이터링크 포워딩및 통합트랙을 관리한다. 링크통제단에서 요구되는 공통처리 알고리즘을 내장하고, 모듈간의 동적연동, 데이터링크 조작언어 해석기능과 메모리상의 전술표적 데이터베이스를 운용한다.
CLIP의 목적은 첫째, 다양한 플랫폼에 걸친 전술데이터링크들을 통합, 둘째, 메시지 처리 기능, 게이트웨이 기능, 표준 인터페이스 제공, 셋째, 신규 플랫폼 및 기존 플랫폼들을 NCW환경으로 전환이다. 이를 위해 CLIP은 데이터링크에 독립적인 표준 통신 소프트웨어와 플랫폼 인터페이스를 제공, 단말기/무전기와 전술데이터링크 표준의 변화로부터 호스트 플랫폼을 분리, 상호운용성 강화, 전력화를 위한 낮은 비용과 빠른 시간, 체계의 품질을 높이기 위한 아키텍처 중심개발, 공통 데이터링크의 재사용을 목표로 한다[7, 8].
암호연동은 창/탈착이 가능한 암호모듈 그리고 지상/항공용 데이터링크 암호장비를 운용하고 접속포트는 상용표준이 이더넷으로 연결한다. 전술데이터링크 네트워크상 내외부의 불법적인 침해 유형 패던을 능동적으로 판단하고 탐지하여 불법적인 침입을 봉쇄할 수 있는 침입탐지/방지/차단체계를 구축한다.

대상 데이터

실험을 위한 시스템 파라미터는 표 1에 나타난 바와 같다. 무전기의 중심주파수는 375MHz로 설정하였고, 송신 출력은 40dBm이며, 데이터 프레임은 1패킷당 1152bits로 구성되어 있다. 기존 무전기의 수신 감도는 패킷 오류율(PER: Packet Error Rate) 5%, 신호대 잡음 및 감쇠비 (SINAD: SIgnal to Noise And Distortion radio) 10dB에서 -103dBm이다.

성능/효과

하지만 8PSK(부호율 2/3)의 변조 신호를 시험한 경우 수신감도가 -100dBm이므로 이는 무전기 수신감도보다 높으 므로 시스템 구현시 적용 불가능하다. 결론적으로 QPSK 이하의 차수로 변조된 신호를 이용하여 본 시스템을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
시험 결과 QPSK(부호율 1/2) 변조 신호의 경우 -107dBm의 수신감도를 나타내었고, QPSK(부호율 3/4) 변조 신호의경우 -103dBm의 수신감도를 나타내었다. 따라서 기존 무전기 수신감도 성능에 비해 각각 4dB 마진과 0dB 마진(동일 수신감도)를 나타내므로 시스템 구현시 적용가능한 변조방식임을 확인할 수 있다. 하지만 8PSK(부호율 2/3)의 변조 신호를 시험한 경우 수신감도가 -100dBm이므로 이는 무전기 수신감도보다 높으 므로 시스템 구현시 적용 불가능하다.
본 논문에서 제시한 시스템의 시험 결과, QPSK 변조 신호를 기존 무전기를 이용하여 송신하는 경우 시스템 수신감도를 만족하여 시스템 구현 시 적용 가능함을 확인할 수 있었다. 하지만 8PSK이상의 차수로 변조한 신호는 수신감도를 만족하지 못하여 시스템에 불가능함을 확인하였다.
표 2는 수신감도 시험결과를 나탄낸다. 시험 결과 QPSK(부호율 1/2) 변조 신호의 경우 -107dBm의 수신감도를 나타내었고, QPSK(부호율 3/4) 변조 신호의경우 -103dBm의 수신감도를 나타내었다. 따라서 기존 무전기 수신감도 성능에 비해 각각 4dB 마진과 0dB 마진(동일 수신감도)를 나타내므로 시스템 구현시 적용가능한 변조방식임을 확인할 수 있다.

후속연구

공통모듈방식으로 개발할 예정이다. 기존 전술데이터링크와 같이 개발 중인 한국형 합동전술데이터링크 체계를 적용할 대상전력별로 작전운용에 적합한 전술데이터링크를 운영하게 설계되었다.
현재 합동전술데이터링크의 개발을 통해 기술 성숙도를 고려하여 점진적이고 진화적인 방법으로 연구 개발되고 있고, 현재 운용중인 해군·공군중심의 기존 데이터링크를 수용하면서 기존 음성위주무전기 에 데이터링크용 모뎀과 전시기를 장착하여 합동작전간 필수전술정보를 감시체계와 타격체계의 전력에 자동으로 구현되어 실시간에 작전반응이 요구되는 지상·해상·공중작전간 상호 전술정보가 공유되어 작전효과 능력이 증강될 것이다. 따라서 한국군은 연합작전 에서 운용하는 미군의 데이터링크와 한국군 합동전술데이터링크와 상호운용성도 보장된 작전수행이 가능할 것으로 예상된다.
완성형의 개발요소로는 데이터처리기를 무전기와 통합된 형태로 개발하고, 전장을 all-IP 기반 하에 표준 메시지, 프로토콜, 암호기능의 성능이 보장되는 체계로 개발되어 플랫폼별 작전지원 형태에 따른 지 · 해 · 공중의 전력에 탑재하여 운용 될 것이다.
완성형의 개발요소로는 데이터처리기를 무전기와 통합된 형태로 개발하고, 전장을 all-IP 기반 하에 표준 메시지, 프로토콜, 암호기능의 성능이 보장되는 체계로 개발되어 플랫폼별 작전지원 형태에 따른 지 · 해 · 공중의 전력에 탑재하여 운용 될 것이다. 작전요구성능에 따라 탐지 정보인 영상자료와 유비쿼터스의 전술자료들도 전술정보 교환이 실시간 자동적으로 성능이 보장되게 개발될 예정이다. 이는 현재 국내의 상용 이동통신기술과 U-센서 너트워크 기술 발전 속도을 고려, 미래는 전술데이터링크 분야도 세계의 표준화 및 기술발전을 선도하게 될 것이다.
한국군의 전장환경과 무기체계에 적합하도록 감시정찰체계, 정밀타격체계, 지휘통제체계 간 전술정보를 실시간으로 전술정보를 공유하기 위한 디지털화 된 네트워크의 격자망를 제공하는 핵심체계로 개발될 것이다. 완성형의 개발요소로는 데이터처리기를 무전기와 통합된 형태로 개발하고, 전장을 all-IP 기반 하에 표준 메시지, 프로토콜, 암호기능의 성능이 보장되는 체계로 개발되어 플랫폼별 작전지원 형태에 따른 지 · 해 · 공중의 전력에 탑재하여 운용 될 것이다.
향후 미래 전장 환경의 네트워크 중심전 수행 보장을 위한 합동전술데이터링크가 구축되어 각군의 정보 수집 정보들을 종합되어 전장을 지휘 통제하는데 핵심수단으로 사용될 뿐만 아니라, 현존전력과 미래 획득전력의 연동성도 확보되어 사용자의 요구사항과 국방예산의 절감이 기대된다.
향후, 완성형이 개발됨에 따라 기술개발능력이 없어 외국 전술데이터링크 구매시 막대한 예산을 절감할 수 있고, 한국군의 작전요구성능에 따라 탑재전력 형태별로 합동작전 및 연합작전을 주도적으로 작전수행 능력을 보장 받게 될 것이다.
또한 네트워크 중심의 작전환경을 구축하기 위해서는 실시간 전술정보 교환 능력 및 이종 전술 데이터링크 간 연동 능력이 요구된다. 현재 각 군은 이종 전술데이터링크를 통해 작전 및 임무를 수행하고 있으나, 한국형 합동전술데이터링크 체계의 전력화를 통해 합동작전 및 연합작전 수행을 위한 주요 전력을 상호 연결하게 될 것이다. 또한 그림 2에 나타난 것과 같이 모든 데이터링크 플랫폼 및 지휘소간의 정보흐름을 보장하는 합동작전환경을 구축하게 될 것이다.
현재 합동전술데이터링크의 개발을 통해 기술 성숙도를 고려하여 점진적이고 진화적인 방법으로 연구 개발되고 있고, 현재 운용중인 해군·공군중심의 기존 데이터링크를 수용하면서 기존 음성위주무전기 에 데이터링크용 모뎀과 전시기를 장착하여 합동작전간 필수전술정보를 감시체계와 타격체계의 전력에 자동으로 구현되어 실시간에 작전반응이 요구되는 지상·해상·공중작전간 상호 전술정보가 공유되어 작전효과 능력이 증강될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한국형 합동전술데이터링크는 어떠한 장소에 설치되는가?	한국형 합동전술데이터링크는 합동작전을 위해 전술정보가 필요로 하는 지상, 해상, 공중의 무기체계와 지휘소에 설치된다. 전술데이터링크를 통해 유통되는 전술정보는 다양한 센서로부터 수집된 전술자료를 통합 처리하여 생성된 단일화 전술상황 자료로써 트랙에 대한 특성, 위치, 침로/속력, 피아식별, 시간정보등 다양한 전술데이터가 포함된다.
	네트워크 중심전에서 전술데이터링크는 어떠한 체계들의 통신 수단으로 사용될 수 있는가?	이러한 네트워크 중심전의 장점은 지리적으로 분산된 플랫폼 중심의 전투요소들을 연결하여 데이터를 교환 할 수 있게 함으로써, 전투원들간에 적의 정보를 실시간에 공유하는 정보가 많아지고 전장상황에 대한 공통된 이해와 판단을 하여 지휘관의 의도와 결심을 신속히 이행하여 작전지역에 있는 모든 무기체계 및 플랫폼들을 효과적으로 활용할 수 있어 최대의 전투력 승수효과를 발휘할 수 있게 해 준다. 또한 네트워크 중심 전에서 센서체계, 지휘통제체계, 타격체계가 네트워크를 통한 상황인식 공유, 협동교전 및 정밀타격을 수행하는 효과적인 전쟁 수행은 네트워크를 통한 체계간의 국지 전술 상황자료의 상호 전파, 수집된 상황자료의 융합, 공통 상황 인식에 의거한 지휘통제 및 교전에 의해 가능해진다. 이러한 체계간의 통신 수단으로서 전술데이터링크 (TDL: Tactical Data Link)가 사용되며, 실시간으로 전술정보를 교환 할 수 있는 기능을 제공함으로써 공통된 전장상황인식을 통한 정보우위를 기반으로 전투력 상승 및 시너지 효과를 창출할 수 있게 된다[2].
	한국형 합동전술데이터링크 체계란 무엇인가?	한국형 합동전술데이터링크 체계는 한국군의 합동 작전 시에 감시체계, 지휘통제 및 타격체계 간 전술 정보를 공유하며, 모든 전투원에게 유연하고 중단되지 않는 데이터링크 환경을 제공하기 위하여 메시지, 데이터 요소를 표준화하고, 기존에 보유하고 있는 다양한 전술데이터링크들을 상호운용능력이 구비된 표준전술데이터링크체계로 전환하여 향상된 전투공간의 상황인지 제공 및 공유가 가능한 실시간/근실시간 디지털 데이터 통신체계를 말한다[4]. 그림 1은 한국형 합동전술데이터링크 기본개념도를 정의한 그림이다.

참고문헌 (11)

김종성, 김상준, 임만엽, "전술데이터링크 기술 소개 및 개발 동향", 정보과학회지 제25권 제9호, 2007.8
김승춘, "한국적 전술데이터링크 발전방향", 합참지 제24호, 2005. 1
김한동, 최태봉, "전술데이터링크 기술 표준화 동향", 한국통신학회지 제24권 제10호, 2007.10
전병욱, 김의순, "한국군 전술데이터링크 체계 구축을 위한 제언", 국방정책연구, 2003년 가을호
김의순, "전술데이터링크 운용개념과 차세대 C4ISR 체계", 국방정책연구 2006년 겨울호
박영수, "전술데이터링크 개발 동향 및 발전 추세", 국방과 기술 2010. 7
Common Link Integration Processing (CLIP) Tactical Data Link Common Software (TDLCS): A Joint TDL Integration Solution, December 2002
CLIP(Common Link Integration Processing) U.S Air Force / N.G.C 2005
홍원의, 지승배, 김종성, "한국형 전술자료처리기 소프트웨어 구조에 관한 연구," 11차 통신/전자학술대회 논문집, 국방과학연구소, 2006
이윤정, 김상준, 임만엽, "한국형 전술데이터링크와 이기종 링크와 전술정보교환 예비요구 분석", 제10차 통신/전자학술대회, 국방과학연구소, 2005
DoD Interface Standard Tactical Data Link(TDL) 16 Message Standard, Mil-Std-6016C, Mar. 2004

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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