1. 서론
미래의 전쟁은 각 무기체계의 플랫폼의 성능을 중요시
했던 플랫폼 중심전에서 적보다 더 나은 상황인식(SA:
Situational Awareness)을 획득, 활용하여 정보우위를 기 반으로 전쟁을 수행하는 네트워크 중심전(NCW: Network Centric Warfare)으로 작전수행 개념이 빠르게 변화하고 있다. 이때 네트워크 중심의 핵심이 전술데이터링크이며, 실시간으로 데이터를 교환할 수 있는 기능을 제공함으로 써 공통된 전장상황 인식을 통한 정보우위를 기반으로 전투력 상승 및 시너지 효과를 창출할 수 있게 된다(Kim
Link-16 네트워크 운용성능분석을 위한 시뮬레이터 설계 및 구현
이상태†･ 위성혁 ･ 김영승 ･ 이정식 ･ 지승배 ･ 이승찬
Design and Implementation of Simulator for Link-16 Network Operational Performance Analysis
Sangtae Lee
†･Sounghyouk Wi ･ Youngseung Kim ･ Jungsik Lee ･ Seungbae Jee ･ Seungchan Lee
ABSTRACT
Link-16 is a data link that provides joint interoperability to the US Navy, Air Force and NATO. Currently, the military relies entirely on foreign SW and tools for test environment, tactical simulation training and interoperability verification test for Link-16 operation. Therefore, it is necessary to develop Link-16 based operation environment test tool. In this paper, Link-16 network operational performance analysis simulator was developed by analyzing the function of Link-16 foreign tools. It also implements the SIMPLE standard interface for interworking with foreign SW and tools. The functional model for Link-16 network operation performance analysis consists of pre-analysis, real-time operational analysis, and post-analysis functional model. Each functional model test was performed through SIMPLE interworking with foreign SW and tools. Link-16 network operation performance analysis If we replace foreign SW through simulator, we can perform tactical training, network design verification and operation (scenario) verification for our military.
Key words : Link-16, SIMPLE(Standard Interface For Multiple Platform Link Evaluation), Operation Performance Analysis
요 약
Link-16은 미 해군 및 공군, NATO에 합동 상호운용성을 제공하는 데이터링크로 국내 무기체계에서도 운용되고 있다.
현재 Link-16 운용을 위한 시험환경, 전술모의훈련 및 상호운용성 검증 시험은 해외 SW 및 도구를 통해 전적으로 의존하고 있다. 따라서 Link-16 기반의 운용환경시험 도구의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 Link-16 해외도구 기능 분석을 통해 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터를 개발하였다. 또한 연동을 위한 SIMPLE 표준 인터페이스를 구현하였다.
Link-16 네트워크 운용성능분석을 위한 기능모델은 사전분석, 실시간 운용분석, 사후분석 기능모델로 구성된다. 각 기능모델 에 대한 시험은 해외 SW 및 도구와 SIMPLE 연동을 통해서 수행하였다. Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터를 통해 해외 SW를 대체하게 된다면 우리 군에 맞는 전술훈련 및 네트워크 운용성능분석, 운용(시나리오)검증을 수행할 수 있 을 것이다.
주요어 : Link-16, SIMPLE(Standard Interface For Multiple Platform Link Evaluation), 운용성능분석
Received: 29 August 2019, Revised: 10 December 2019, Accepted: 13 December 2019
†Corresponding Author: Sang Tae Lee E-mail: [email protected] Fire Control R&D Lab, LIGNex1
H.D.등, 2007; Baek H.K.등, 2008).
현재 미국은 전술데이터링크 중 가장 진보된 Link-16 (Northrop Grumman Corporation, 2014; Charlie I. Cruz.
and MSgt USAF., 2004)을 비롯한 미 지상군 표준 전술 데이터링크 인 VMF(Variable Message Format)등을 운 용하고 있으며 무기체계 간 연동 및 상호운용성 확보를 위한 Link-16 체계의 성능개량을 추진하고 있다.
반면, 우리군은 지금까지 해군과 공군 무기체계를 중 심으로 일부 미군의 Link-16 전술데이터링크 체계를 도 입하여 사용하고 있다. 현재는 Link-16 전술데이터링크 체계 운영 및 훈련을 위해서는 전적으로 해외 장비 및 SW에 의존하고 있으며 독자적인 작전수행 및 훈련을 위 한 수정요구 시 수정 곤란 및 기술적 측면의 영구 종속화 등 많은 문제점이 있다.
따라서 미국에 대한 기술적 종속화를 방지하고 외국으 로의 국방비 지출 방지, 국내 내수산업 활성화 도모를 위 해 Link-16 관련 기술 개발 및 국내 SW 개발이 필요하 다(Kim C.H.등, 2014; KIM Y.B., 2012).
본 논문에서는 해외 의존적인 Link-16 모의도구 및 시 험환경을 대체 할 수 있는 Link-16 네트워크 운용성능분 석 시뮬레이터 개발에 대해 소개하겠다. 제2절에서는 Link-16 운용절차 및 구성에 대해 소개하고 제3절에서는 기존 해외 Link-16 모의도구들의 기능을 분석하고 이를 통해 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터의 시스 템 아키텍처를 정의한다. 제4절에서는 Link-16 네트워크 운용성능분석을 위한 기능모델인 사전분석 기능모델, 실 시간 운용분석 기능모델, 사후분석 기능모델의 대한 설계 및 시험 결과에 대해 알아본다. 마지막으로 제5절에서는 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터 활용 방안을 소개하고 결론을 맺기로 한다.
2. 기술 연구
Link-16의 운용개념을 이해하기 위해서는 먼저 전체 적인 운용절차의 이해가 필요하며 Figure 1은 운용에 필 요한 여러 가지 절차들 즉, 참가 플랫폼 판단, 운용개념 (시나리오) 정립, 네트워크 설계, OPTASK LINK 작성, 플랫폼 별 초기화, Link-16 운용을 나타낸다.
대공전의 한 시나리오를 들어 Link-16 운용 절차를 설 명하면 지상 지휘본부, 조기경보기, 전투기로 구성된 플 랫폼이 있다고 가정하면, 일단 어떤 플랫폼들이 참여하게 되는지를 판단하게 된다. 다음으로 운용개념(시나리오)을 정립하여야 하는데, 조기경보기는 지상지휘본부 및 전투
Fig. 1. Link-16 Operation Procedure
기에 트랙 정보를 전송한다. 지상지휘본부는 트랙 정보를 분석하여 지휘정보를 조기경보기로 전송하고 조기경보기 는 전투기로 통제정보를 제공한다. 전투기는 표적에 대한 표적 탐지 및 교전을 수행하고 결과를 조기경보기 및 지 상지휘본부로 결과보고를 하게 된다(Park Y.S, 2010).
운용개념(시나리오)을 구성할 경우 네트워크 설계 이 전에 각 플랫폼 간에 주고받는 Link-16 메시지에 대한 정 보교환요소(Information Exchange Requirements)를 정 립하여야 한다. 정보교환요소 작성이 완료된 이후에는 이 를 바탕으로 네트워크 설계를 하게 된다.
Lee J.H.(2009)에서는 네트워크 관리를 크게 4가지 단 계로 나누었다. 첫째 요구사항 정의 및 분석을 하고 네트 워크의 설계과정을 거치고 둘째 임무전 계획을 수립하여 실험실 레벨에서의 검증단계를 거친 이후에 네트워크 설 계에 다시 반영한다. 반영된 설계 파일은 네트워크 승인 및 배포를 거치게 된다. 승인 및 배포까지 이루어지면 세 번째로는 JNL(JTIDS Network Library)이라는 라이브러 리가 생성되어진다. 이 라이브러리를 이용하여 OPTASK LINK 메시지를 작성하고 다시 터미널 초기화 파일을 생성하여 생성된 파일로 각 플랫폼 환경에 따라 Link-16 터미널을 초기화하는 과정을 거치게 된다. 마지막으로 Link-16 운용을 수행하면 된다.
Figure 2는 앞서 설명한 네트워크 설계를 통해 터미널 초기화 파일을 생성하고 Link-16 터미널에서 운용되는 절차를 나타낸다.
Fig. 2. Link-16 Network Management Procedure
Link-16 네트워크 동기화 절차는 크게 3가지로 나눌 수 있는데 첫 번째가 “데이터링크의 수립”으로써 NTR (Network Time Reference)에서 초기화 등록 메시지를 전송하고 각 플랫폼은 이 메시지를 수신 받아 동기를 하 는 단계이다. 둘째로는 “데이터링크 유지” 라고 하는데, NTR 또는 IEJU(Initial Entry JTIDS Unit)와 각 플랫폼 간에 RTT(Round Trip Timing) 메시지를 교환함으로써 동기를 보다 정밀하게 유지시켜주는 과정이다. 마지막으 로는 각 플랫폼간의 데이터링크 정보의 교환 및 처리 과 정이다. 이를 “정보관리” 과정이라고 한다. 네트워크 설계, 초기화, 운영 과정을 네트워크 관리(Network Management) 라고 한다.
3. 해외도구 분석
Link-16 해외 시뮬레이터의 기능을 분석하고 운용 중 인 시뮬레이터를 조사한 결과 Link-16 해외 시뮬레이터 는 네트워크 관리를 모의하는 기능을 담당한다. 네트워크 설계를 통해 생성된 터미널 초기화 파일을 각 플랫폼 환 경에 따라 Link-16 터미널에 장입하는 초기화 과정과 운 용을 수행하는 기능을 모의한다. Table 1은 해외 Link-16 시뮬레이터의 기능을 비교 분석한 결과이다.
해외 Link-16 시뮬레이터는 터미널(MIDS BU1/BU2/
JTRS) 기능과 Network 환경 및 시뮬레이션 모의 기능으 로 구분된다. 해외 Link-16 시뮬레이터는 터미널 기능을 주로 모의하고 모의되는 노드의 개수도 1개이다. TOES/
BOSS 만이 Network 시뮬레이션 기능을 모의하고 모의 노드 개수는 각 32개, 6개이다(TOES. Online; BOSS.
Online) 무선 Link-16 인터페이스 모의를 위한 TDMA는 TOES시뮬레이터에서만 수행한다.
NETS TIGER DLGU16 TOES BOSS ML-TE Nation KOREA USA PARIS USA USA Germany
MIDS BU1 O O O O O O
MIDS BU2 O O O X O O
MIDS JTRS O O X X O X
SIMPLE I/F O O O O O O
TDMA O X X O X X
Network
Environment O X X X X X
Network
Simulation O X X O O X
Node No 32 1 1 32 6 1
Table 1. Oversea Link-16 Simulator Function Compare
시뮬레이션 환경 인터페이스를 위한 SIMPLE(SIMPLE.
Online.)은 모든 도구에서 사용하고 있다. 해외 Link-16 시뮬레이터 분석을 통해 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터 기능을 도출하게 되었다. Figure 3에서는 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터의 시스템 기 능 구성도를 나타낸다.
Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터인 NETS 는 터미널(MIDS BU1/BU2/JTRS) 기능과 Network 환경 및 시뮬레이션 모의 기능을 수행하게 된다. 무선 Link-16 인터페이스를 위한 TDMA(Jack Shaio Jessica R. and Piper Jon Barto, 2011) 모의를 수행하고 모의되는 노드 의 개수는 32개이다. NETS 내부 기능 모델의 검증과 해 외 Link-16 시뮬레이터와의 연동을 위해 SIMPLE 인터 페이스를 지원하게 된다.
Fig. 3. System Functional Configuration
4. 시스템 기능 설계
Link-16 네트워크 운용성능분석을 위한 기능모델은 Link-16 네트워크 관리 절차에 따라 사전분석, 실시간 운 용분석, 사후분석 단계로 기능모델을 나누어서 설계하였 다. Figure 4에서는 Link-16 네트워크 운용성능분석 시 뮬레이터의 기능 모델 구조도를 나타낸다. 운용자에 의한 네트워크 설정과 플랫폼 초기화 파일 로드를 통해 네트 워크 파라미터 정보를 전달받는다. 사전분석 기능모델은 전달받은 네트워크 파라미터 정보를 분석하여 네트워크 자원정보를 운용 전에 매핑, 구성하는 모델이다. 이를 통 해 사용자는 네트워크 전체의 자원운용 상태를 사전에 점검하고 검증해 볼 수 있다.
Link-16 운용이 시작되게 되면 사전 분석된 네트워크 파라미터 정보를 처리하는 네트워크 파라미터 처리를 통 해 네트워크 동기화, 큐 관리, 송수신 처리, 네트워크 환
경모의를 처리한다. 또한 메시지 처리를 통해 SIMPLE 표준 인터페이스 연동을 수행한다. 이는 실시간 운용분석 모델이다.
Link-16 운용이 종료되면 운용 중 저장된 로그를 통해 결과 분석을 수행하게 된다. 결과 분석은 네트워크 자원 할당 분석, 메시지 분석정보, 이벤트정보를 처리하는 사 후분석모델이다.
Fig. 4. Functional Model Structure
4.1 사전분석 기능모델
사전분석 기능모델은 사용자에 의한 설정과 플랫폼 초 기화 파일을 로드하는 방법을 통해 네트워크 파라미터 정보를 입력받는다. 입력받은 네트워크 파라미터는 플랫 폼 파라미터와 네트워크 파라미터로 식별된다.
플랫폼 파라미터는 플랫폼(JU) 설정에 필요한 파라미 터이다. 플랫폼의 Position, STN, TYPE과 플랫폼의 네 트워크 운용과 연관된 Control Channel, Range Mode, IPF, NTR, Default Net No, Default TSEC 파라미터가 있다.
네트워크 파라미터는 크게는 타임 슬롯의 송수신 할당 (TSAB), 중계 타임 슬롯 송수신 할당(Relay TSAB)으로 나누어진다. 타임 슬롯, 중계 타임 슬롯 송수신 할당을 통 해 타임 슬롯 별, NPG 별 자원할당 정보를 분석하는데 이용된다. STN, Position, Range Mode는 네트워크 환경 모의의 사용된다. IPF, IPF Reset, Relay는 송수신 처리 의 사용된다. NTR, ETR은 네트워크 동기화의 사용된다.
Tx PG Queue Clear는 큐 관리의 사용된다. 플랫폼 파라 미터와 네트워크 파라미터는 네트워크 처리의 사용된다.
사전분석모델은 네트워크 파라미터를 분석 및 해석을 통해 실시간 운용분석 모델의 네트워크 파라미터 처리로 분석 결과를 전송하게 된다. Figure 5에서는 네트워크 파 라미터 각 각의 대해 실시간 운용분석 모델 모듈과의 연 관성 관계를 나타낸다.
Fig. 5. Operation Parameter Analysis Design
Figure 6에서는 타임 슬롯 송수신 할당(TSAB) 파라미 터를 분석하고 NET NO, TSEC 값을 이용하여 NET정보 를 구성을 하고 SET, INDEX NO, RRN 값을 이용하여 타임 슬롯을 구성하게 된다. NET정보를 바탕으로 구성 된 타임 슬롯을 통해 타임 슬롯 별 송수신 관계와 NPG 별 자원할당 정보를 파악하고 분석할 수 있다.
Fig. 6. Timeslot Resource Allocation Block
4.2 실시간 운용분석 기능모델
실시간 운용분석 기능모델은 네트워크 파라미터 처리, 네트워크 동기화, 송수신 처리, 큐 관리, 네트워크 환경모 의, 메시지 처리의 처리 모듈로 구성된다. 각 모듈 별로 설계 기능을 소개한다.
4.2.1 네트워크 파라미터 처리(Network Parameter Process) 사전분석 기능모델을 통해 분석된 네트워크 파라미터 정보를 이용해서 네트워크 자원 구성에 대해 리소스 맵 을 사전에 할당하고 구성하게 된다. 하지만 미리 할당된 리소스 맵은 시뮬레이션 운용 중에는 변경이 어렵고 일부 파라미터의 변경으로도 전체 시뮬레이션을 중지해야 되 는 불편함이 발생하게 된다. 이러한 구조를 개선하기 위 해 네트워크 파라미터 처리(Network Parameter Process) 모듈에서는 플랫폼(JU) 단위로 네트워크 자원정보를 동 적으로 변경 가능하도록 설계하였다.
하나의 플랫폼(JU)의 네트워크 자원정보를 변경해 주 어야 되는 경우 모든 플랫폼(JU)의 Tx/Rx 매핑은 변경되 어진다. 이러한 경우 데이터의 불일치로 인해 정상적인 동작이 어려워 질 수 있다. 또한 비정상적인 예외 상황들 이 발생할 수 있다. 따라서 전체 시뮬레이션의 영향을 주 지 않기 위해 플랫폼(JU) 별로 시작과 중지를 추가하였 다. 네트워크 자원 모델 전체를 추가, 삭제하는 개념이 아 니라 플랫폼(JU) 단위로 추가, 삭제를 수행하게 된다. 물 론 운용 중인 네트워크 자원 모델은 중지하지 않는다.
네트워크 자원 모델은 TxJUList와 RxJUList로 구성 되어 있으며 TxJU와 RxJU의 매핑 정보를 가지고 있다.
TxJUList와 RxJUList는 각 각 JU정보를 32개 가지고 있 다. TxJUList는 해당 네트워크 타임 슬롯에 Tx자원이 할 당된 JUList이고 RxJUList는 해당 네트워크 타임 슬롯 Rx자원이 할당된 JUList이다. Tx/Rx가 할당되지 않은 JU는 Default Net의 RxJUList에 포함되게 된다.
Figure 7에서는 네트워크 파라미터 처리를 통해 생성 된 네트워크 자원 구성도와 운용 개념을 나타낸다.
Fig. 7. Network Resource Configuration And Operation Concept
4.2.2 네트워크 동기화(Network Synchronization) 네트워크 동기화(Network Synchronization) 모듈은 플랫폼(JU)의 네트워크 동기화(Net Entry) 상태 및 NTR 모의를 수행한다. NTR은 네트워크 시간 동기화를 위해 기준이 되는 플랫폼(JU)이다. NTR 플랫폼(JU)을 통해서 네트워크 동기화를 수행하고 동기화된 플랫폼(JU)들은 주기적으로 시간 및 PPLI 정보를 송수신하게 된다(Cheon M.H., 등 2014). NTR과 각 플랫폼(JU)간의 RTT 메시지 를 교환함으로써 동기를 보다 정밀하게 유지시켜주는 과 정을 Active Sync라고 한다.
동기화 상태는 3단계로 이루어진다. Initial Net Entry, Coarse Sync, Fine Sync 이다. 각 단계는 NTR과 각 플
랫폼 간의 전송되는 Syn 상태 메시지에 따라 동기화 상 태를 확인 할 수 있다. Figure 8에서는 NTR 플랫폼과 플 랫폼(JU)간의 동기화 되는 과정을 나타낸 시퀀스이다.
NTR을 위한 가상의 플랫폼(JU)을 내부의 생성하여 NTR 역할을 수행한다. 외부 플랫폼(JU)의 NTR이 존재 하게 되면 NTR모의 기능은 모의되지 않는다.
Initial Net Entry는 NTR에서 J0.0 메시지를 플랫폼 (JU#2)으로 전송하고 플랫폼(JU#1)은 네트워크 동기화 시작을 위해 Net Entry Start메시지를 전송한다. 플랫폼 (JU#2)에서 Sync 상태 메시지를 응답으로 보내면서 initial Net Entry가 완료된다.
Coarse Sync 상태는 플랫폼(JU#2)에서 NTR로 RTT-I 메시지를 전송하는 단계이다. Coarse Sync 상태가 되면 플랫폼 간 PPLI메시지 수신은 가능하다. NTR에서는 RTT-R 메시지를 플랫폼(JU#2)로 전송하고 플랫폼(JU#2) 은 Fine Sync 상태를 플랫폼(JU#1)로 전송한다.
Fine Sync 상태가 되면 플랫폼 간 모든 데이터의 교환 은 가능하다. 실제 네트워크 동기화 절차를 모의하기 위 해서 가상의 NTR 플랫폼을 생성하여 설계하였다. 해외 Link-16 시뮬레이터와의 연동 시 동기화가 가능하도록 NTR 모의 설정/중지가 가능하다.
해외 Link-16 시뮬레이터에서 NTR 모의를 수행하게 되면 NTR 모의기능이 중복되기 때문에 내부의 NTR 모 의를 중지하고 해외 Link-16 시뮬레이터에서 NTR 모의를 하지 않으면 NTR 모의를 설정하게 된다. 대부분의 해외 Link-16 시뮬레이터는 통신이 연결되면 Initial Net Entry 가 되고 메시지가 송/수신되면 Coarse Sync 상태에서 바 로 Fine Sync 상태로 넘어가게 된다. 해외 Link-16 시뮬 레이터는 Sync 상태 변경으로만 NTR 모의를 수행한다.
Fig. 8. Network Synchronization Sequence
4.2.3 송수신 처리(Tran/Recv Processing)
송수신 처리(Tran/Recv Processing) 모듈은 전송을 위 해 IPF와 TSDF의 의한 전송 여부를 판단하고 메시지 패 킹 및 크기를 결정하여 송신과 수신을 처리한다. MIDS LVT BU1 인 경우는 수신 채널이 1개 이지만 Link-16 성능개량 체계인 MIDS JTRS는 최대 4개의 채널을 통해 수신이 가능하다. 이를 CMN-4 라고 한다. 수신 처리를 위해 최대 4채널의 대한 모의를 수행한다. 4채널 중 한 채널에서 송신 시에는 수신 채널에서는 수신 받지 못하 고 송신하지 않을 경우 4채널에서 동시 수신이 가능하다.
IPF는 FULL EMC 100/50, Exercise, Combat, FULL EMC 100/20(default) 모드로 구분된다. Exercise, Combat 인 경우는 전송 임계치에 대한 고려를 수행하지 않게 되 고 FULL EMC 100/50, FULL EMC 100/20(default)모 드에서는 TSDF(TimeSlot Duty Factor)가 50%이상인 경우 전송을 금지하고, TSDF가 20%이상인 경우 전송을 금지하게 된다. TSDF는 타임 슬롯 점유율을 수치로 나 타낸다. 이에 따라 임계치 이상일 경우 전송 Queue에서 패킷을 추출하지 않는 것으로 모의하게 된다. 전송 여부 판단 후 4가지 메시지 패킹 방법(Baek H.K., 등 2012) 중 효율적인 데이터 전송을 위해 메시지 패킹 방법을 선 택한다.
Kim Y.S.(2019)에서는 메시지 패킹 모드 및 크기 결 정을 위한 알고리즘을 설계하여 적용하였다. 전송되는 모 든 메시지는 메시지의 종류와 특성에 따라 메시지 패킹 제한(MPL, Message Packing Limit)이 할당되어진다.
MPL은 해당 메시지가 할당될 수 있는 메시지 패킹 범위 를 결정한다. 메시지 패킹 구조의 순서는 STDP > P2DP
> P2SP > P4SP 이다. 예를 들어 MPL이 P2SP일 경우 해당 메시지는 STDP, P2DP, P2SP의 구조로 패킹 될 수 있으며 MPL보다 낮은 P4SP로는 패킹 될 수 없다.
Figure 9에서는 메시지 패킹 알고리즘의 순서도를 나 타낸다. MPL에 의해 실제 전송되는 타임 슬롯의 패킹 제 한인 타임 슬롯 패킹 제한(TSPL, Time Slot Packing Limit)이 결정되어진다.
TSPL은 처음 패킹 되는 메시지의 MPL로 초기화되고 패킹 가능한 메시지의 개수가 결정된다. 첫 번째 메시지 의 패킹이 완료되면 TSPL에 의한 패킹 가능한 메시지 개 수와 실제 패킹된 메시지 개수를 비교하여 추가 패킹이 가능한지 확인한다. 추가 패킹은 전송대기 중인 다음 메 시지의 MPL이 TSPL보다 낮고, 메시지의 크기가 현재 타임 슬롯에 패킹 가능한 크기일 때에만 가능하다. 이러 한 과정을 더 이상 메시지를 패킹 할 수 없을 때까지 반
복한다. 이렇게 메시지 패킹을 완료하여 전송될 메시지의 크기가 결정되면, 해당 메시지의 크기를 전송할 수 있는 패킹 구조 중 효율성이 높은 구조로 TSPL을 최종적으로 결정한다.
Fig. 9. Message Packing Algorism Flow Diagram
4.2.4 큐 관리(Queue Management)
큐 관리(Queue Management) 모듈은 NPG 별 Queue 생성, 생성된 큐에 대한 처리를 수행한다. HE Zhao- xiong and LIU Xing(2010)에서는 NPG 별 큐 관리를 위 하여 멀티 인터페이스 큐를 사용하였다.
Figure 10에서는 큐 관리 생성 순서도를 나타낸다. 큐 생성은 네트워크 파라미터 Tx PG Data 분석을 통해 Storage limit 설정 여부에 따라 Individual PG Queue와 Common Queue로 나누어진다. Individual PG Queue는 기본적으로 10개의 PG Queue를 생성하게 된다. Storage limit값 만큼 설정하여 생성된다. 단, 최대 280개 저장 용 량을 나누어서 개별로 할당하게 된다.
Common Queue 생성은 Storage limit이 설정되지 않 는 경우로 큐의 생성 개수는 설정되지 않는다. 단 메시지 추가 시 Common Queue의 사용 용량이 72를 넘지 않도 록 관리하게 된다. 생성된 큐의 대한 처리는 Individual PG Queue와 Common Queue로 나누어서 처리가 된다.
Individual PG Queue는 Storage limit 값을 점검하여 사용된 buffer가 Storage limit 이상이면 메시지를 폐기하 고 그렇지 않으면 메시지를 큐의 삽입하게 된다. Common
Queue의 경우 72개 저장용량 이상을 사용하게 되면 메 시지를 폐기하고 그렇지 않으면 메시지를 큐의 삽입하게 된다. 큐의 삽입된 메시지를 처리하기 위해서는 Staleness Limit을 사용하게 된다. 큐 buffer 패킷의 Staleness Limit 이 초과되면 오래된 패킷을 순서대로 삭제하게 된다. 기 본값은 12초로 설정된다.
Fig. 10. Queue Management Processing Flow Diagram
4.2.5 네트워크 환경모의(Network Environment) 네트워크 환경모의(Network Environment) 모듈은 통 달 거리와 LOS를 통해 네트워크 환경 모의를 처리한다.
Figure 11에서는 네트워크 환경모의 처리 설계 구조를 나타낸다.
플랫폼 파라미터 Range Mode를 통해 Normal은 300nm, Extended는 500nm까지 전송할 수 있다. 플랫폼 (JU)들 간의 송수신되는 PPLI 메시지 내 Position Info와 Range Mode, Terrain Info를 통해 전송 가능한 거리를 계산하고 LOS 데이터를 고려하여 데이터 전송 및 연결 유무를 확인 후 연결이 불가한 경우는 메시지를 폐기 처 리한다.
Fig. 11. Network Environment Processing Design
4.2.6 메시지 처리(Message Processing)
메시지 처리(Message Processing) 모듈은 SIMPLE 표 준 인터페이스 프로토콜 처리, J Series 메시지 처리를 수 행한다. SIMPLE 표준 인터페이스 처리는 SIMPLE 데이 터를 수신하여 SIMPLE 데이터 내 J Series 메시지를 파 싱하고 J Series 메시지는 SIMPLE 헤더를 포함하여 외 부로 전송한다. J Series 메시지 처리는 J Series 메시지 수신 및 정보를 추출하여 Extrapolation을 내부적으로 처 리 후 큐 관리로 메시지를 전송한다. SIMPLE 표준 인터 페이스 처리는 표준 인터페이스를 통해서 해외 Link-16 시뮬레이터와의 연동을 수행하게 된다.
4.3 사후분석 기능모델
사후분석 기능모델은 시뮬레이션 종료 후 저장된 로그 정보를 통해 네트워크 및 자원할당 분석 정보, 메시지 분 석 정보, 이벤트 정보를 처리한다. 네트워크 및 자원할당 분석 정보는 네트워크 별 자원 사용률, TSDF 정보, NPG 별 연결성 정보를 분석한다. 메시지 분석 정보는 J Series 메시지 통계(송수신량, 지연, 성공률), SIMPLE 메시지 통계(송수신량)를 분석한다. 이벤트 정보는 메시지 송수 신 상태 정보, 네트워크 동기화 상태정보, 네트워크 파라 미터 설정 정보를 분석한다. 사후분석 결과는 2D View, Table View, Diagram View, Chart 형태로 다양하게 전 시하게 된다. Figure 12에서는 앞서 설명한 사후분석 방 법을 나타낸다.
Fig. 12. Post Analysis Method
4.4 기능모델 시험
기능모델 시험은 기 검증된 Link-16 해외 시뮬레이터 (TOES, DLGU16, BOSS)와 SIMPLE 연동을 통해 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터의 기능을 시험하였다. 사전분석 기능모델의 기능 시험을 위해 Link-16 해외 시
시험하였다. Link-16 해외 시뮬레이터에서 사용되는 네 트워크 설계 파일은 검증이 되지 않으면 로드가 되지 않 기 때문에 파일 로드 결과를 통해 시험을 수행하였다. 네 트워크 설계 파일을 통해 로드된 결과를 타임 슬롯 별 네 트워크 자원 풀, NPG 별 자원 연결성 가시화 결과를 통 해 가시적으로 검증하였다. Figure 13에서는 Link-16 해 외 시뮬레이터(TOES)를 통해 검증된 네트워크 설계 파 일을 타임 슬롯 별 송/수신/중계 결과를 네트워크 자원 풀 로 가시화하고 NPG 별 자원 연결 정보를 JU 단위로 송/
수신 연결도를 나타낸다.
실시간분석 기능모델을 위한 운용 시나리오는 DLGU16 에서 PPLI(J2.5) 및 Air 트랙 정보(J3.2)를 전송하고 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터를 통해서 BOSS로 전 송되는 경우와 BOSS에서 교전 메시지(J9.0/J10.2)를 전송 하고 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터를 통해 DLGU16에서 수신되는 결과를 통해 실시간분석 기능모델 에 대한 시험을 수행하였다. 실시간 분석 기능 모델들을 독립적으로 시험하기 보다는 네트워크 파라미터 처리에서 메시지 처리 모듈 전체를 통합하여 시험을 수행하였다.
Fig. 13. Pre Analysis Functional Model Test
저장된 로그정보를 통해 네트워크 및 자원할당 분석 정보, 메시지 분석 정보, 이벤트 정보를 비교 분석하여 시험하였 다. Figure 14에서는 Link-16 해외 시뮬레이터(DLGU16, BOSS)와 SIMPLE 표준 연동을 통해 실시간 분석 모델, 사후 분석 모델의 시험결과를 나타낸다.
Fig. 14. Real Operational/Post Analysis Functional Model Test
5. 결론
본 논문에서는 해외 Link-16 시뮬레이터 분석을 통해 Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터의 기능을 식 별하고 운용 절차의 따라 Link-16 네트워크 운용성능분 석을 위한 기능모델인 사전분석, 실시간 운용분석, 사후 분석 기능모델을 설계 및 구현하였다.
사전분석 기능모델은 네트워크 파라미터 설정을 통해 네트워크 및 자원정보를 매핑, 구성하는 기능을 처리한다.
실시간 운용분석 기능모델은 네트워크 및 자원정보를 통해 네트워크 파라미터 처리, 네트워크 동기화, 송수신 처리, 큐 관리, 네트워크 환경모의, 메시지 처리의 모듈로 구성되고 각 모듈 별 기능을 처리한다. 사후분석 기능모 델은 로그 정보를 통해 네트워크 및 자원할당 분석 정보, 메시지 분석 정보, 이벤트정보를 처리한다.
해외 Link-16 시뮬레이터와의 SIMPLE 표준 연동을 통 해 각 운용성능분석 기능 모델을 검증하였다. 해외 Link-16 시뮬레이터 및 Link-16 장비들은 현재 개발되어 상용화 되어있다.
현재 우리 군에서는 시험 및 훈련용으로 미국과 NATO (프랑스, 독일)에서 개발된 해외 Link-16 시뮬레이터를 사용하고 있다. 미국과 NATO(프랑스, 독일)을 중심으로 Link-16 시뮬레이터를 개발하여 실제 야전에서 수행하기 어려운 전술상황을 사전 연동을 통해 수행하므로 써 참 가 플랫폼 판단, 운용개념(시나리오) 검증, 네트워크 설계 검증을 수행하고 있다.
Link-16 네트워크 운용성능분석 시뮬레이터 개발을 통해 해외 Link-16 시뮬레이터를 대체하게 된다면 우리 군에 맞는 전술훈련 및 네트워크 운용성능분석, 운용(시 나리오)검증을 수행할 수 있을 것이다. 또한 해외 장비 및 소프트웨어 도구 구입 및 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
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이 상 태 (ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5421-3461 / [email protected]) 2004 건국대학교 컴퓨터공학과 학사
2004~ 현재 LIG넥스원 유도무기2연구소 수석연구원
관심분야 : 전술데이터링크(Link-16), 모델링&시뮬레이션, T&E
위 성 혁 (ORCID : https://orcid.org/0000-0003-1657-647X / [email protected]) 2001 전남대학교 컴퓨터공학과 학사
2011 한남대학교 국방M&S학과 석사
2001~ 현재 LIG넥스원 유도무기2연구소 수석연구원(팀장)
관심분야 : 전술데이터링크(Link-16), 모델링&시뮬레이션, SBA, T&E
김 영 승 (ORCID : https://orcid.org/0000-0003-3307-2230 / [email protected]) 2013 건국대학교 컴퓨터공학과 학사
2015 건국대학교 컴퓨터공학과 석사
2015~ 현재 LIG넥스원 유도무기2연구소 선임연구원
관심분야 : 전술데이터링크(Link-16), T&E
이 정 식 (ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0765-6809 / [email protected]) 1994 남서울대학교 전자계산학과 학사
1996 숭실대학교 전자계산학과 석사 1996~ 현재 국방과학연구소 책임연구원(PM)
관심분야 : 전술데이터링크(Link-16), 프로젝트관리
지 승 배 (ORCID : https://orcid.org/0000-0002-4005-3508 / [email protected]) 2001 서강대학교 전자공학과 학사
2003 KAIST 전자공학과 석사
2017 고려대학교 컴퓨터전파통신공학 박사 수료 2003~ 2006 삼성 SDS
2006~ 현재 국방과학연구소 선임연구원
관심분야 : NCW(Network Centric Warfare), 전술데이터링크, 상호운용성
이 승 찬 (ORCID : https://orcid.org/0000-0001-9400-1781 / [email protected]) 2004 연세대학교 컴퓨터공학과 학사
2006 연세대학교 컴퓨터공학과 석사 2006~ 현재 국방과학연구소 선임연구원
관심분야 : 전술데이터링크(Link-16), 시뮬레이터
