차기군위성통신에서 지상망 ALL IP 연동을 위하여 DAMA 다중접속모뎀을 활용한 네트워크 운용구조 및 데이터링크 프로토콜 연구

Abstract

위성통신망은 위성의 광역성을 통해 지상 무선통신망이 커버하지 못하는 지역에서 서비스를 제공하며, 광역의 서비스 지역을 한 번의 링크로 연결이 가능한 장점을 가지고 있다. 네트워크 중심전 관점에서 요구되는 미래 군 위성통신의 능력은 다양한 지상통신망의 상호 연동 능력, 강인한 군 통신 체계 및 구조, 이로 인한 최소한의 생존성이 보장된 ALL IP 통신 능력이다. 현재 한국군이 독자 개발해 운용하고 있는 군위성통신환경 ANASIS는 음성 및 스트리밍 데이터(영상) 위주의 데이터운용으로 설계되어있고, 위성의 긴 전송지연(125ms)으로 ALL IP 지원을 위한 환경이 구성되고 있지 않다. 이러한 제한사항을 개선, 보완하기 위하여 한국형 차기군위성통신체계가 준비단계에 있다. 차기위성군위성통신체계는 다양한 운용환경 지원을 위해 고속위성망과, 저속위성망으로 구분되었다. 본 논문에서는 저속위성망에서의 네트워크 운용구조 및 데이터링크 프로토콜에 대해서 제안한다. 저속위성망의 개발 목표는 협대역(최소한의 위성 주파수)와 최소한의 자원(전력, PEP 및 라우터)를 활용하여 지상망 내 AS에 관계없이 광역적인 연동이 가능한 광대역 통신, 협대역 통신, 보호통신 인프라가 통합된 IP 서비스 망 구축이다. 본 논문에서 제안한 네트워크 운용구조는 분산망 단위의 복잡한 네트워크을 단순화하고, 운영자 관점에서의 편의성을 제공하기 위한 광역 위성망 네트워크 연동구조를 제안한다. 제안된 네트워크 구조는 전군망을 Hub/Spoke, Mesh형태로 연결하여 운영가능하다. 광역에서의 서로 다른 네트워크를 간단하고 빠르게 연결성을 제공하며, 소형 경량화의 목적을 달성하기 위하여 위성단말(모뎀)(이하 Terminal(터미널))에서는 단독장비(내부에 Router 없이)로 단일망(동일 서브넷), 다중망(서로 다른 서브넷)연결성을 제공하는 광역 네트워킹 운영개념을 제시한다. 제시된 네트워크 구조에서 터미널에 연결 될 수 있는 종단장비는 라우터, 스위치, PC등이 연결 될 수 있어 유연한 망구조 변경과 복잡한 라우팅의 단순화라는 군 작전환경의 요구사항이 반영된 네트워크 구조이다. 단일망 구조는 사용자의 운영의 편의성과 최소한의 cost 즉, 라우터나 가속기 없이 단일 위성주파수 만으로 위성링크를 개통하고, 위성링크을 통해 지상망의 ARP 패킷을 직접 다른 지상망에 유통시킴으로써 위성망을 통한 하나의 광역 AS를 운용하는 L2 레이어에서의 운용방안이다. 다중망 구조는 상이한 지상망 AS를 전군 통합 광역망으로 연결하기 위해 L3 레이어에서의 운용방안이다. 다중채널모뎀은 MF-TDMA방식이 아닌 간단한 형태의 MF-FDMA 방식으로 설계되었고, 물리적 전송능력은 최소 10ms 320byte의 SDU(Service Data Unit)를 위성구간으로 전송 가능하도록 설계되었다 MTU의 물리적인 규격이 상이한 상태에서 IP 통신을 위해서는 Satellite DataLink Layer가 필요하며 IP 패킷를 전송하기 위해서는 단편화 기능이 제공되어야한다. 본 논문에서는 단순하면서도 오류가 적고 무결성을 보장할수 있는 강건한 위성 데이터링크 프로토콜를 위한 프로토콜 프레임과, 패킷단편화 알고리즘, 단편결합 알고리즘을 제시하고 성능평가를 통하여 검증하였다.