Link-16에서 동적 중계 노드 선정을 통한 멀티 홉 시간 동기 기법

Abstract

전쟁의 양상이 플랫폼 중심전에서 네트워크 중심전으로 변화하면서 전술데이터링크의 중요성이 높아졌다. Link-16은 현재 전장 환경에서 가장 널리 사용되고 있는 전술데이터링크이다. Link-16은 Time Division Multiple Access (TDMA) 프로토콜 기반이기 때문에, 시간 동기 획득이 중요한 관심사이다. 시간 동기 획득을 위해서 Link-16은 두 가지 방식인 Global Positioning System(GPS) 기반의 기법과 GPS에 독립적인 기법을 사용한다. 또한, 멀티 홉 네트워크를 지원하기 위해서 중계 노드의 운용이 필요하다. 본 논문에서는 GPS에 독립적인 기법에서 사용될 수 있는 시간 동기 기법을 제안한다. 현재 Link-16은 네트워크 구성을 네트워크 관리자가 네트워크의 정보를 미리 파악하여 지정하는 고정적인 네트워크이다. 하지만 이런 고정적으로 네트워크를 구성하는 방식은 네트워크의 변화가 발생하기 쉬운 전장 환경에서 운용하기에는 네트워크의 시간 품질이 저하되며, 심한 경우 통신이 불가능한 상황이 발생 할 수 있다. 본 논문에서는 고정적으로 네트워크를 설계하는 Link-16을 동적으로 중계 노드를 선정할 수 있도록 하여, 네트워크 설계를 가변적으로 변경할 수 있는 기법을 제안한다. 새로 가입하는 노드가 중계 노드에게 타임 슬롯 선점 기법을 통하여 중계 요청 메시지를 전송하여 자신의 중계노드를 선정한다. 모든 노드들은 중계 노드의 역할을 수행할 수 있으며, 중계 요청 메시지를 받은 노드는 동적으로 자신이 새로운 노드를 위한 중계 노드임을 인식하고, 중계 노드의 역할을 수행할 수 있다. 따라서 새로운 노드가 추가되거나, 네트워크 환경이 변화하여 중계 노드의 변경이 필요한 경우에도 시간 동기를 획득 및 유지 할 수 있다. 제안하는 아이디어의 성능을 평가하기 위하여, 프레임 내의 사용되는 타임 슬롯의 개수와 메시지 선점의 실패 확률을 매개 변수로 선정하여, 다양한 환경에서의 모의실험을 수행하였다. 모의실험을 통해 제안하는 기법이 기존의 Link-16보다 빠르게 시간 동기를 획득이 가능하며, 네트워크를 동적으로 구성하여 언제나 통신이 가능한 모습을 확인하였다.