공중전술데이터링크에서 상황인지공유를 위한 다중접속 프로토콜

Abstract

현대전에서는 빠른 상황인지공유를 통해 정보 우위를 점하는 것으로 전쟁의 승패를 좌우하게 된다. 상황인지공유란 플랫폼 간 주기적인 메시지 교환을 통해 플랫폼의 위치정보, 식별정보, 시간 품질 등의 상태정보를 공유한다. 즉, 신속하고 정확한 전술정보 전달을 위해 플랫폼간의 효율적인 상황인지공유가 필요하며 이는 전장 환경에서 작전을 구성하는 여러 요소들의 전술정보를 실시간으로 연동하기 위해 사용되는 통신 체계인 전술데이터링크를 통해 실현된다. 그러나 TDMA기반의 공중전술데이터링크에서 상황인지공유를 할 경우 다음과 같은 한계점이 있다. 첫째, 공중환경이기 때문에 긴 전송지연시간을 필요로 하며 이는 상황인지공유 메시지와 같은 작은 메시지를 보낼 때도 가드타임이 보장되어야 하기 때문에 슬롯의 사용성이 매우 떨어진다. 둘째, 플랫폼의 다양한 특성에 따른 상황인지 공유기법이 필요하다. 실제로 플랫폼은 다양한 메시지 전송주기와 메시지 우선순위를 가질 수 있기 때문에 이를 수용할 수 있는 다중접속 프로토콜이 필요하다. 또한, 미래의 전술데이터링크 환경에서는 작전에 참여하는 전투기뿐만 아니라 무인 체계 등 작전에 참여하지 않는 다양한 플랫폼들도 데이터링크를 통해 상황인지공유를 할 수 있어야 한다. 본 논문에서 제안하는 상황인지공유 다중접속 프로토콜은 이러한 비효율적인 슬롯의 사용을 개선하고 플랫폼의 다양한 특성에 따른 상황인지공유를 지원하는 기법이다. 제안하는 기법은 전술데이터링크 작전 지원을 위해 실제 널리 사용되고 있는 전술데이터링크인 Link-16과 같은 12초 길이의 프레임을 가지며, 메시지의 주기성과 우선순위에 따른 슬롯 할당을 가능하게 하였다. 프레임 구조는 TDMA와 랜덤액세스가 혼합된 구조이며 TDMA 구간을 통해 상황인지공유의 신뢰성을 보장함과 동시에 랜덤액세스 구간을 통해 슬롯 예약과 작전에 참여하지 않는 노드들도 상황인지 공유를 할 수 있도록 하였다. 또한, 랜덤액세스 구간을 통해 상황인지공유 시 나타나는 충돌에 대한 다양한 문제를 해결하기 위한 다양한 기법을 제시한다. 제안하는 다중접속 프로토콜의 성능을 평가하기 위하여 MATLAB을 이용한 모의실험을 통하여 검증하였다. 모의실험을 통해 다양한 노드의 특성에 따른 슬롯 예약 기법을 검증하고, 슬롯 비예약 기법에서 나타나는 충돌확률을 줄이는 방법에 대해 검증하였다.