MF-TDMA 네트워크에서 다중대역 단말 지원을 위한 주파수 도약 자원할당 알고리즘

Abstract

전쟁 수행 개념 중 정보전의 비중이 커짐에 따라 전쟁 수행 시 군 위성 네트워크의 중요성이 증가하고 있다. 증가하는 위성통신 소요와 통신용량 증대를 포용하고 위성 주파수 자원의 활용도를 높이기 위해 Multi Frequency Time Division Multiple Access (MF-TDMA) 방식을 사용한다. MF-TDMA 자원할당 기법을 이용하여 군 위성통신의 요구사항인 다양한 주파수 대역폭 길이를 갖는 단말이 혼재되어 있는 망 구조를 지원 가능하다. 그러나 실제 전시상황에서, 위성통신을 이용한 정보 수집 및 명령 전달을 방해하기 위해 주파수 재밍 공격을 사용한다. 위성 통신의 특징인 긴 전송지연 시간으로 인해 주파수 재밍 공격을 탐지하고 재밍 공격을 회피하는 것이 어렵기 때문에 주파수 도약 기법을 이용한 항재밍 능력을 갖는 것이 필요하다. 기존 MF-TDMA의 주파수 도약 알고리즘은 모든 단말들의 대역폭의 길이가 동일한 상태에서 고려되어, 일정한 주파수 도약 패턴을 정하여 운용하는 것이 가능하다. 그러나 주파수 대역폭의 길이가 다양한 단말들이 혼재해 있는 망구조에서는 일정한 주파수 도약 패턴을 적용하는 것은 불가능하다. 제안하는 주파수 도약 자원 할당 알고리즘(FH-RCP fit: Frequency Hopping Reservation Channel with Priority fit)은 프레임의 자원 할당 정보를 이용하여 다음 프레임의 주파수 도약 패턴을 결정하고 자원을 할당하는 기법이다. 주파수 도약 자원 할당 알고리즘은 프레임에 제어채널을 주파수 도약 패턴에 따라 할당 한 후 자원 할당 정보를 생성한다. 해당 프레임의 자원 할당 지도를 바탕으로 각 트래픽을 Bandwidth Time Unit (BTU)단위로 나눈다. BTU 시간 단위마다 할당된 트래픽의 주파수 대역폭 길이를 이용하여 주파수 도약 후보를 선정하고 미리 약속된 의사 잡음 코드를 이용하여 주파수 도약 패턴을 결정하여 주파수 도약 자원 할당을 한다. 제안하는 기법을 통해 다양한 주파수 대역폭 길이를 갖는 단말이 혼재된 MF-TDMA 네트워크에서 자원 할당 효율은 유지하며, 제어채널의 연속적인 재밍을 예방하여 단말들의 비의도적 채널 탈퇴를 방지하고, 높은 망공정성 수치를 보장하였다. 성능평가는 제안하는 기법(FH-RCP fit)과 기존 자원 할당 방법 간의 MATLAB을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.