Link-16은 가장 널리 사용 중인 전술데이터링크로써 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 동작한다. Link-16은 안정적이지만 전송 속도가 매우 낮아 전술 메시지, 음성 등 작은 사이즈의 데이터 전송을 지원한다. 그러나 최근 효과중심작전(EBO: Effect-Based Operation)에 대한 관심이 증가하면서, Link-16을 통해 이미지와 같은 상황 인식 정보를 전송하려는 동향이 있다. 이미지는 기존 메시지에 비해 크기가 매우 크기 때문에 Link-16의 Static TDMA가 아닌 별도의 TDMA 스케줄링이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 Link-16의 MAC을 진화시킨 Link-16K를 제안하였다. Link-16K는 Link-16과 호환성을 유지한다. 그리고 이미지 전송을 효과적으로 지원하기 위해 DTDMA(Dynamic TDMA), 새로운 재전송 방법, 새로운 패킹 방법을 포함한다. 제안하는 아이디어의 시뮬레이션 결과를 통해 이미지 전송 시간이 단축되었고, 채널 효율성이 높아졌음을 확인하였다.
Link-16은 가장 널리 사용 중인 전술데이터링크로써 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 동작한다. Link-16은 안정적이지만 전송 속도가 매우 낮아 전술 메시지, 음성 등 작은 사이즈의 데이터 전송을 지원한다. 그러나 최근 효과중심작전(EBO: Effect-Based Operation)에 대한 관심이 증가하면서, Link-16을 통해 이미지와 같은 상황 인식 정보를 전송하려는 동향이 있다. 이미지는 기존 메시지에 비해 크기가 매우 크기 때문에 Link-16의 Static TDMA가 아닌 별도의 TDMA 스케줄링이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 Link-16의 MAC을 진화시킨 Link-16K를 제안하였다. Link-16K는 Link-16과 호환성을 유지한다. 그리고 이미지 전송을 효과적으로 지원하기 위해 DTDMA(Dynamic TDMA), 새로운 재전송 방법, 새로운 패킹 방법을 포함한다. 제안하는 아이디어의 시뮬레이션 결과를 통해 이미지 전송 시간이 단축되었고, 채널 효율성이 높아졌음을 확인하였다.
Link-16 is a widely used TDL (Tactical Data Link) which uses TDMA (Time Division Multiple Access). Link-16 is a very low rate system, so it supports small size of data like tactical message and voice. However, there are related works to transmit situation awareness information like image due to the ...
Link-16 is a widely used TDL (Tactical Data Link) which uses TDMA (Time Division Multiple Access). Link-16 is a very low rate system, so it supports small size of data like tactical message and voice. However, there are related works to transmit situation awareness information like image due to the increasing interest about EBO(Effect-Based Operation), recently. Special TDMA scheduling is needed not static TDMA of Link-16 for image transmission because image data has much larger size than the existing tactical data. In this paper, we proposed Link-16K which enhances the Link-16 MAC. The proposed Link-16K is compatible with Link-16, and includes dynamic TDMA, new packing method, and an efficient retransmission scheme for image transmission effectively. We can see that image transmission delay is reduced and channel utilization is increased through simulation results of proposed idea.
Link-16 is a widely used TDL (Tactical Data Link) which uses TDMA (Time Division Multiple Access). Link-16 is a very low rate system, so it supports small size of data like tactical message and voice. However, there are related works to transmit situation awareness information like image due to the increasing interest about EBO(Effect-Based Operation), recently. Special TDMA scheduling is needed not static TDMA of Link-16 for image transmission because image data has much larger size than the existing tactical data. In this paper, we proposed Link-16K which enhances the Link-16 MAC. The proposed Link-16K is compatible with Link-16, and includes dynamic TDMA, new packing method, and an efficient retransmission scheme for image transmission effectively. We can see that image transmission delay is reduced and channel utilization is increased through simulation results of proposed idea.
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문제 정의
그러나 최근 EBO에 대한 관심이 높아지고 통신 기술이 발달하면서, 크기가 큰 이미지나 영상과 같은 데이터 전송을 지원하려는 동향이 있다[4-7]. 기존에 음성과 전술 메시지에 의존하던 작전 수행 개념을 TDL을 통해 이미지를 바로 활용하여 작전의 효과성을 높이는 것이다. 대표적인 예가 Link-16과 그 진화 모델들이다.
본 논문에서는 Link-16의 MAC을 개선하여 Link-16K를 제안하였다. Link-16K는 이미지 전송을 지원한다.
본 논문에서는 Link-16의 정적 TDMA를 진화하여 이미지와 같은 대용량 데이터 전송을 위한 Link-16K를 제안하였다. Link-16K의 새로운 packing 방법과 DTDMA 프로토콜을 통해 Link-16을 진화시켰다.
TDL의 궁극적인 목적은 작전의 효과성을 증대시키는 것이다. 작전을 수행하는 플랫폼 간 전술 정보를 교환하여 효과적인 작전 수행이 가능하도록 한다. TDL에서 전송하는 메시지는 전술메시지 또는 음성과 같이 크기가 작은 특징이 있다[3].
제안 방법
RAN 메시지를 통해 재전송을 위한 time slot이 3개임을 알리고, 그 뒤에 C와 D를 위한 NACK 스케줄링 정보를 전송한다. 5번 데이터는 제안하는 새로운 packing 방법을 사용하여 전송하였는데, 재전송하려는 time slot은 연속된 time slot이 아니라 제안하는 packing 방법을 사용할 수 없다. 따라서 propagation을 고려한 2개의 time slots을 통해 나눠서 전송한다.
본 논문에서는 Link-16의 정적 TDMA를 진화하여 이미지와 같은 대용량 데이터 전송을 위한 Link-16K를 제안하였다. Link-16K의 새로운 packing 방법과 DTDMA 프로토콜을 통해 Link-16을 진화시켰다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 Link-16K를 통해 이미지 전송과 재전송 시간이 현저히 단축되고 낭비되는 time slot의 수를 최소화하였음을 확인할 수 있었다.
RAN 메시지에는 ATS 정보, 재전송할 sequence numbers, 이미지 전송에 필요한 time slot 수, 재전송을 위한 새로운 NACK 스케줄링 정보가 포함된다. RAN 메시지를 통해 재전송을 위한 time slot이 3개임을 알리고, 그 뒤에 C와 D를 위한 NACK 스케줄링 정보를 전송한다. 5번 데이터는 제안하는 새로운 packing 방법을 사용하여 전송하였는데, 재전송하려는 time slot은 연속된 time slot이 아니라 제안하는 packing 방법을 사용할 수 없다.
ATS는 RRN보다 적을 수 없기 때문에, 본 논문에서 시뮬레이션 결과로 얻는 Link-16K 성능은 worst case에 대한 성능이다. 그리고 ATS 중에서 연속 전송이 가능한 time slot 수의 비율을 20, 40, 60, 80%로 다양하게 하여 성능을 평가하였다. 그리고 재전송 성능을 평가하기 위해 다양한 MER(Message error rate)을 사용하였다.
Link-16K는 Link-16과 호환되며, DTDMA로 동작하여 채널 효율성을 향상 시켰다. 그리고 Link-16과 다른 재전송 기법을 제안하여 빠르고 안전한 재전송이 가능하도록 하였다. 또한, 새로운 packing 방법을 사용하여 guard time의 낭비를 줄였다.
1이라면 time slot 10개 중 1개는 데이터 수신에 실패하는 것이다. 그리고 이미지의 크기와 이미지 수신 노드 수(NRECV)를 다양하게 하여 성능을 평가하였다. 시뮬레이션 파라미터를 정리하면 다음과 같다.
그리고 Link-16과 다른 재전송 기법을 제안하여 빠르고 안전한 재전송이 가능하도록 하였다. 또한, 새로운 packing 방법을 사용하여 guard time의 낭비를 줄였다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
시뮬레이션에서 Link-16의 4가지 packing 방법과 Link-16K를 비교한다. Link-16K의 경우, ATS의 개수와 연속 전송이 가능한 time slot의 개수는 예측이 불가능하다.
이론/모형
그리고 ATS 중에서 연속 전송이 가능한 time slot 수의 비율을 20, 40, 60, 80%로 다양하게 하여 성능을 평가하였다. 그리고 재전송 성능을 평가하기 위해 다양한 MER(Message error rate)을 사용하였다. MER은 time slot 단위로 측정한 것이다.
성능/효과
따라서 ATS는 RRN과 동일한 수로 설정하여 시뮬레이션 결과를 얻었다. ATS는 RRN보다 적을 수 없기 때문에, 본 논문에서 시뮬레이션 결과로 얻는 Link-16K 성능은 worst case에 대한 성능이다. 그리고 ATS 중에서 연속 전송이 가능한 time slot 수의 비율을 20, 40, 60, 80%로 다양하게 하여 성능을 평가하였다.
그리고 이미지 전송을 위해 Link-16을 진화한 모델로 LET(Link-16 Enhanced Throughput)[4,5]와 FAST(Flexible Access Secure Transfer)[6]가 있다. LET와 FAST는 Link-16의 웨이브폼을 개선하여 속도를 향상 시켰고, 네트워크설계로 인한 Static TDMA를 동적으로 운용하여 성능을 향상시켰다. 그 밖에도 TTNT(Tactical Targeting Network Technology)[7]는 영상 정보 전송까지 지원하는 고속의 TDL이다.
그림 10은 NRECV에 따른 TIMG의 성능을 나타낸 것이다. NRECV이 늘어남에 따라 Link-16K에 비해 Link-16의 TIMG이 크게 증가하는 것을 확인할수 있다. Link-16은 이미지 데이터를 전송할 때 time slot마다 NRECV만큼 donated slot을 할당해야 하는데, Link-16K은 이미지 전송이 모두 끝나고, NRECV만큼 NACK 송신을 위한 time slot을 할당해주면 된다.
Link-16K의 Link-16에 비해 TIMG는 매우 작다. 그리고 이미지 크기가 늘어남에 따라 TIMG는 선형적으로 증가하는데, Link-16K의 증가폭은 Link-16에 비해 현저히 작음을 확인할 수 있다.
따라서 이미지 전송을 위해서는 기존 Link-16과 다르게 동적으로 time slot을 할당하는 방안이 필요하다. 두번째로 Link-16의 재전송은 이미지 전송에 비효율적이다. Link-16에서는 time slot 단위로 donated slot을 통해 ACK를 하고 있다.
Link-16K의 새로운 packing 방법과 DTDMA 프로토콜을 통해 Link-16을 진화시켰다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 Link-16K를 통해 이미지 전송과 재전송 시간이 현저히 단축되고 낭비되는 time slot의 수를 최소화하였음을 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Link-16은 무엇을 기반으로 동작하는가?
Link-16은 가장 널리 사용 중인 전술데이터링크로써 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 동작한다. Link-16은 안정적이지만 전송 속도가 매우 낮아 전술 메시지, 음성 등 작은 사이즈의 데이터 전송을 지원한다.
Link-16은 무엇을 지원하는가?
Link-16은 가장 널리 사용 중인 전술데이터링크로써 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 동작한다. Link-16은 안정적이지만 전송 속도가 매우 낮아 전술 메시지, 음성 등 작은 사이즈의 데이터 전송을 지원한다. 그러나 최근 효과중심작전(EBO: Effect-Based Operation)에 대한 관심이 증가하면서, Link-16을 통해 이미지와 같은 상황 인식 정보를 전송하려는 동향이 있다.
전술데이터링크의 궁극적인 목적은 무엇인가?
TDL의 궁극적인 목적은 작전의 효과성을 증대시키는 것이다. 작전을 수행하는 플랫폼 간 전술 정보를 교환하여 효과적인 작전 수행이 가능하도록 한다.
참고문헌 (8)
H. Baek, S. Jung, and J. Lim, "Technical Trends of Tactical Data Link for Network Centric Warfare", Communications of KIISE, vol. 28, no. 7, pp. 59-69, 2010. 7.
US DoD, "Network Centric Warfare report to congress", 2001. 7.
Northrop Grumman Corporation Information Technology Communication & Information Systems Division, "Understanding Link-16: A Guidebook for New Users", NCTSI, SanDiego, CA, pp. 5.47-5.49, 2001. 9.
M. Martinez-Ruiz, A. Artes-Rodriquez, J.A. Diaz-Rico, and J. B. Fuentes, "New Initiatives for Imagery Transmission over a Tactical Data Link. A Case Study: JPEG2000 Compressed Images Transmitted in a Link-16 Network. method and Results.", IEEE MILCOM, pp. 2185-2190, 2010. 10.
J. Asenstorfer, T. Cox, and D. Wilksch, "Tactical Data Link Systems and the Australian Defence Force (ADF) - Technology Developments and Interoperability Issues", 2004.
R. Ghanadan, P. Tufano, J. Hsu, J. gu, and C. Connelly, "Flexible Access Secure Transer (FAST) Tactical Communications Waveform for Airborne Networking", IEEE MILCOM, pp. 1167-1173, 2005. 10.
P. T. Highnam, "Tactical Targeting Network Technologies (TTNT)", DARPATech 2002 Symposium, 2002. Available:http://archive.darpa.mil/DARPATech2002/presentations/ixo_pdf/slides/HighnamIXO_v4.pdf
H. Park, H. Noh, and J. Lim, "Technical Analysis of Link-16 MAC/PHY for Implementing Korea Joint Tactical Data Link System", Information and Communications Magazine, vol. 26, no. 3, pp. 60-68, 2009. 2.
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