[논문]다중 전술 데이터링크 데이터 관리에 대한 연구

황정은; 이강; 정석호

doi:10.13067/jkiecs.2020.15.3.457

다중 전술 데이터링크 데이터 관리에 대한 연구
A Study on the Multi-Tactical Data Link Data Management 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.3, 2020년, pp.457 - 464

황정은 (한화시스템 C4I.사이버팀) , 이강 (한화시스템 C4I.사이버팀) , 정석호 (한화시스템 C4I.사이버팀)

초록
AI-Helper

한국군은 Link-11, Link-16 과 Link-K를 적용한 한국형 전술 데이터링크 체계 JTDLS(: Joint Tactical Data Link System)를 운용하고 있다. Link-11에서 Link-22로의 교체 시점이 도래함에 따라 JTDLS 완성형 사업에서는 기존의 전술 데이터링크 외에 Link-22 등의 전술 데이터링크 처리가 추가될 예정이다. 다양한 전술 데이터링크 메시지 처리를 위해 본 논문에서는 Link-K, Link-16, KVMF 등 다중 전술 데이터링크의 데이터를 처리 할 수 있는 데이터 관리 구조를 제안하고, DLP 측면에서 많은 데이터를 빠르게 처리하는 방안을 찾기 위한 Shared Memory, In-Memory DB, 자체개발 DB를 이용하여 모의시험을 진행하고, 그 결과를 확인해 보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

ROK Forces operate Link-11, Link-16 and Korean Tactical Data Link System with Link-K(JTDLS: Joint Tactical Data Link System). As the change from Link-11 to Link-22 approaches, in the JTDLS Completed Business will be added tactical data link processing such as Link-22. In this paper, we propose the data management structure for data from multiple tactical data links. Also, we simulate to find ways to process a lot of data quickly using Shared Memory, In-Memory DB, Self Development DB in DLP, and then we confirm the result.

주제어

표/그림 (9)

그림 그림 1. 한국형 전술 데이터링크 운용 개념도 Fig. 1 Overview about operation environment of JTDLS
그림 그림 2. 전술 데이터링크 일반 구성 Fig. 2 General configuration of tactical data link
그림 그림 3. Track 수신 시, DLP Activity Diagram Fig. 3 DLP activity diagram with track reception
그림 그림 4. 전술 메시지와 전술 데이터 레코드 처리 예 Fig. 4 Example of processing tactical messages and tactical data records
그림 그림 5. TRACK 메시지 XML 파일 예 Fig. 5 Track messages XML file example
그림 그림 6. Simulator를 이용한 Track 메시지 호스트/링크 송신 Fig. 6 Send track message host/link using simulator
그림 그림 7. 전술 정보 레코드를 이용한 관리 DB Class Diagram Fig. 7 DB class diagram using tactical data record
그림 그림 8. 저장된 Track 수에 따른 Track 메시지 처리 속도 Fig. 8 Rate of processing track message by the number of saved tracks
그림 그림 9. 수신한 Track 메시지 수에 따른 데이터 입력 처리 속도 Fig. 9 Rate of processing data input by the received track

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

Shared Memory, In-Memory DB, 자체개발 한 관 리 DB를 대상으로 하여, 전술 데이터링크 데이터의 처리 속도 측면에서 가장 효과적인 방법을 확인하고자 한다. 자체 개발한 관리 DB 설계는 다음 장절에서 설명을 진행하도록 한다.
대한민국의 다양한 전술 데이터링크 체계 중 JTDLS가 각 군에서 독립적으로 운용되는 전술 데이터링크와 연동하여 전술 상황을 공유하도록 운용된다. 따라서 본 연구에서는 다중 전술 데이터링크의 전술 정보를 처리하고 관리하는 JTDLS 의 DLP에서 데이터 처리, 데이터 관리 방식에 대해 연구하여 전술 데이터링크 시스템의 효율적인 Data 관리 방안을 제시하도록 한다.
본 논문에서는 다양한 전술 데이터링크의 개발과 이를 탑재한 무기체계 운용에 따라 여러 형식의 전술 데이터링크 메시지를 전술 정보 레코드 구조로 변환 하는 방법을 제시하였다.
본 절에서는 DLP의 성능 향상을 위한 데이터 관리 방법에 대해 알아본다. 전술 데이터링크는 근 실시간 또는 실시간 전술 정보를 지휘관에게 제공하여 빠른 상황 판단과 전술이 가능하도록 하는 것이 매우 중요하다.
따라서 대량의 표적 정보를 적시에 정확하게 처리하기 위하여 효과적인 표적 관리 방법이 필요하게 되었다[9]. 이에 본 논문에서는 다중 전술 데이터링크의 데이터 처리에 적합한 데이터 구조를 제안하고, 실시간 전술 정보 공유를 위해 DB 종류별 속도 측면에서 시험을 진행하여 결과를 알아보고자 한다. 전술 데이터링크 메시지의 종류는 다양하나, 본 논문에서는 Track 메시지를 중심으로 데이터 관리 및 시험을 진행하였다.

제안 방법

DLP 데이터 관리 모의시험은 실장비 이용에 어려움이 있어, CPU Intel Core i7-9750H 2.60GHz, Memory 16GB, 운영체제 Windows10 64비트 환경에서 가상 머신(Fedora 30)에 설치 된 DLP 소프트웨어와 메시지를 생성하여 DLP로 송신하는 메시지 시뮬레이터(Message Simulator)를 활용하여 진행하였다.
전술 데이터링크는 근 실시간 또는 실시간 전술 정보를 지휘관에게 제공하여 빠른 상황 판단과 전술이 가능하도록 하는 것이 매우 중요하다. DLP 측면에서 좀 더 빠른 데이터 처리 방법을 찾기 위한 모의시험을 진행하였다.
1절에서 제시한 전술 정보 레코드를 활용하여 DLP 관리 DB를 설계하고 구현하였다. 각각의 전술 정보 메시지가 저장된 전술 정보 다중 전술 데이터링크 데이터 관리에 대한 연구 461 레코드 정보를 모아 메시지별 TABLE 구조를 생성한 다. 이때, 전술 정보의 특성에 맞게 KEY 값을 설정할 수 있는 기능이 포함된다.
또한, 전술 정보 레코드를 활용하여 개발한 관리 DB 생성 방안과 Shared Memory, In-Memory DB를 활용한 전술 메시지 처리 속도 측면에서 적합한 데이터 관리 방안을 확인하였다.
링크 별 다양한 형태의 메시지를 동일한 형태의 전술 데이터 레코드로 통일하여 관리하는 전술 정보 레코드(Tactical Data Record) 포맷을 구성하였다. 모든 전술 데이터링크의 메시지에 포함된 필드 정보들을 하나로 통합하고, 전술 정보 레코드는 레코드명과 레코드를 이루는 필드명과 값으로 이루어진 구조이다.
본 논문에서 제시한 전술 정보 레코드 형식으로 변환을 위해 내부적으로 관리하던 XML에서 메시지 번호와 부합하는 전술 정보 레코드를 찾아 생성한다.
그림3에서 확인하였듯이 데이터 처리에는 기존에 존재하는 모든 Track을 조회하여 같은 시간에서의 위경도, 속도, 방향 등을 고려하여 동일 Track인지 아닌지를 판단하는 비교일치, 임의의 시간에 Track의 이동 방향이나 속도를 이용하여 위치를 추측하는 외삽법 등의 처리가 존재한다. 이러한 데이터 처리 시 기존에 존재하는 Track 데이터를 조회 하고 비교하게 되는데, 이때 데이터 관리 대상 별 저 장된 Track의 양에 따른 데이터 처리 시간을 비교한다.
자체개발 관리 DB는 2.1절에서 제시한 전술 정보 레코드를 활용하여 DLP 관리 DB를 설계하고 구현하였다. 각각의 전술 정보 메시지가 저장된 전술 정보 다중 전술 데이터링크 데이터 관리에 대한 연구 461 레코드 정보를 모아 메시지별 TABLE 구조를 생성한 다.
이에 본 논문에서는 다중 전술 데이터링크의 데이터 처리에 적합한 데이터 구조를 제안하고, 실시간 전술 정보 공유를 위해 DB 종류별 속도 측면에서 시험을 진행하여 결과를 알아보고자 한다. 전술 데이터링크 메시지의 종류는 다양하나, 본 논문에서는 Track 메시지를 중심으로 데이터 관리 및 시험을 진행하였다.
전술 데이터링크 시스템의 구성 요소 중 DLP가 각각의 전술 데이터링크 프로토콜에 따라서 송수신하는 메시지를 파싱하고 유효성을 확인하며 전술 정보를 데이터베이스에 저장하고 관리하는 데이터 처리의 핵심 역할을 수행한다. 대한민국의 다양한 전술 데이터링크 체계 중 JTDLS가 각 군에서 독립적으로 운용되는 전술 데이터링크와 연동하여 전술 상황을 공유하도록 운용된다.
전술 데이터링크에서 가장 많은 메시지 처리와 송/ 수신이 이루어지는 Track 메시지를 기반으로 시험을 시행하고, 그림6에서처럼 메시지 시뮬레이터를 이용하여 Track 메시지를 호스트와 링크로 송신하고 DLP에 서 처리되는 시간을 측정한다. 상세 시험 방법은 다음과 같다.

대상 데이터

Case 2는 Track 메시지를 1,000개씩 증가시키며 메시지를 송신하고, 입력되는 시간을 측정한다. 최종 Track 메시지의 개수는 10,000개로 설정하였다.

성능/효과

Case 1에서는 Track 메시지의 데이터 처리 속도를 비교하였다. Shared Memory는 데이터 증가에 따라 평균 15%의 증가율, 자체개발 DB에서는 평균 16%의 증가율을 보였다. In-Memory DB는 평균 19%의 증가율이 확인되었다.
Case 2에서는 동 시간에 수신한 Track 메시지에 따른 입력 속도를 비교하였다. Shared Memory는 데이터 증가에 따라 평균 31%의 증가율이 확인 되었으며, 자체개발 DB에서는 평균 31%의 증가율을 보였다. In-Memory DB는 Shared Memory와 자체개발 DB의 증가 폭보다 작은 28%의 증가 폭이 확인되었다.
Shared Memory와 자체개발 DB를 비교하였을 때 5000개 이내의 Track 메시지 처리 시에서는 속도 측면에서 근소한 차이를 나타냈다. 그러나 5000개 이상 의 메시지 처리 시에는, 10ms 이상의 차이가 발생하였으며, 이 차이는 데이터의 양이 많아질수록 큰 차이를 확인할 수 있었다.
따라서 미군이 지원하는 다양한 전술 데이터링크와의 연동능력 확보는 필수적이다. 둘째, 한국군의 무기체계는 상당수 국외 도입하고 있어 선진국 전술 데이터링크와의 연동은 불가피한 현실이 다. 셋째, 전술 데이터링크 수명 주기 도래에 따른 교체 시점에서 다양한 전술 데이터링크의 동시 운용이 발생하여 다종 전술 데이터링크의 운용을 피할 수 없다[8].
둘째, 한국군의 무기체계는 상당수 국외 도입하고 있어 선진국 전술 데이터링크와의 연동은 불가피한 현실이 다. 셋째, 전술 데이터링크 수명 주기 도래에 따른 교체 시점에서 다양한 전술 데이터링크의 동시 운용이 발생하여 다종 전술 데이터링크의 운용을 피할 수 없다[8].
속도 측면에서 Shared Memory는 가장 성능이 좋은 것을 확인하였다. 그러나 Shared Memory는 동일 하드웨어 상에서만 처리 가능하다는 한계를 가지고 있다.
첫째, 한국군의 전쟁 수행은 한·미 연합작전을 기반으로 북한의 공격에 대응하도록 되어있다.
통일된 전술 레코드를 정의함으로써, 메시지의 형식에 제약 없이, 타 링크로 연결된 노드에 데이터를 중계할 수 있으며, 기존 체계에 새로운 전술 데이터 링크가 추가되는 경우에도 위와 같은 방법으로 처리가 가능할 것으로 판단된다.
In-Memory DB는 Shared Memory와 자체개발 DB의 증가 폭보다 작은 28%의 증가 폭이 확인되었다. 하지만, 동일 개수의 Track 메시지 수신 시 평균 처리 속도는 가장 느린 것을 확인하였다.

후속연구

본 시험 결과를 통하여 추후 한국형 전술 데이터링크 완성형 체계 사업 설계 시 데이터 관리 방안에 있어서 좀 더 적합한 방안을 찾는데 도움이 되길 바란다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전술 데이터링크란 무엇인가?	전술 데이터링크는 미군의 디지털정보링크 TADIL(: Tactical Digital Information Link)라는 용어와 혼용하여 사용하고 있으며, 감시체계, 타격체계 및 지휘 통제체계와 연동하여 상황인식ㆍ위협평가ㆍ 지휘 결심ㆍ교전 통제 등과 같은 전술 작전을 수행하는데 필요한 전술 자료를 실시간 및 근 실시간 교환을 위해 사용되는 디지털화된 전술 네트워크 통신체계이다[1]. 현대전에서 승패의 주요 결정 요소는 플랫폼의 민첩성 또는 보유무기의 사거리가 아니라, 적보다 더 나은 상황인식(Situational Awareness)을 기반으로 실시간 지휘 통제 및 목표물 정밀 타격을 실시하는 능력이다.
	다중 전술 데이터링크를 운용하게 된 배경은 무엇인가?	한국군에서 다중 전술 데이터링크를 운용하게 된 배경은 크게 세 가지 이유가 있다. 첫째, 한국군의 전쟁 수행은 한·미 연합작전을 기반으로 북한의 공격에 대응하도록 되어있다. 따라서 미군이 지원하는 다양한 전술 데이터링크와의 연동능력 확보는 필수적이다. 둘째, 한국군의 무기체계는 상당수 국외 도입하고 있어 선진국 전술 데이터링크와의 연동은 불가피한 현실이 다. 셋째, 전술 데이터링크 수명 주기 도래에 따른 교체 시점에서 다양한 전술 데이터링크의 동시 운용이 발생하여 다종 전술 데이터링크의 운용을 피할 수 없다[8].
	JTDLS는 무엇을 위해 개발되었나?	한국군은 각 군의 지휘통제 및 무기체계 요구에 따 라 전술데이터 링크가 개별적으로 구축되고 있어, 육/ 해/공군 합동작전을 수행할 수 있도록 한국형 합동 전술 데이터링크 체계 JTDLS가 개발되었다[4]. JTDLS는 Link-K를 중심으로 KVMF, Link-16, ISDL 등의 다중 전술 데이터링크와 연동하여 운용할 수 있으며, 항공기, 지상차량 등에 장착되어 지휘통제 및 타격체계간 전술정보를 실시간으로 공유하여 합동 및 연합작전을 수행하고 있다[5-6].

참고문헌 (10)

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K. Lee, "A Study on the Improvement of Transmission Speed of Data Link Processor," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 14, no. 6, 2019, pp. 1069-1076.
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K. Kim, J. Kim, and M. Bae, "The Study on the RF transceiver Applied to Cognitive Radio Method," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 12, 2015, pp. 1315-1320.

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M. Cheon, H. Baek, S. Jee, S. Kim, and J. Lim, "Zone-Based Wireless Link-K Network Structure and Routing for Supporting Mission Group," J. of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 42, no. 1, 2017, pp. 108-120.

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T. Yu and W. Cho, "Improved Tactical Data Link Operation Method based on Cluster Network," J. of Korean Institute of Next Generation Computing, vol. 10, no. 6, 2014, pp.22-35.
Y. Park, H. Park, W. Lim, J. Park, H. Park, and C. Park, "A Study on the Application of Tactical Data Link for South Korean Future Weapon Systems," Proc. of Korea Information Processing Society Conference, vol. 22, no. 02, Oct. 2015, pp. 307-310.
H. C. Lee, T. S. Kim, and H. J. Shin, "Multi Sources Track Management Method for Naval Combat Systems," J. of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 20, no. 2, Feb. 2014, pp. 126-131.

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S. Ji, C. Jin, K. Park, H. Park, C. Park, J. Ahn, and K. Lee, "Logical Subnet Configuration Scheme Using Cryptography in Tactical Data Link Environment," J. of Knowledge Information Technology and Systems, vol. 12, no. 5, 2017, pp. 639-650.

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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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