Zone-Based Wireless Link-K Network Structure and Routing for Supporting Mission Group

To this end, the ROK military is developing a Korean Tactical Data Link (Link-K) in two stages: Basic and Completion types. Currently, the basic type of the Link-K has a limitations for supporting Mission Group(MG)s, such as to share unnecessary information and inefficient routing, because all RICCs simply broadcasts the same information in the basic type of the Link-K. In this paper, we propose a Zone-based Wireless Link-K network structure and a routing algorithm. To improve the effectiveness of the proposed routing algorithm, we have studied a filtering method that adjusts the message data according to the priority of the message and a method of controlling the load of the network. In order to evaluate the performance of the proposed scheme, it is proved that it is effective to support the mission task group compared with the existing wireless Link-K routing algorithm according to the operational scenario situation. ※ 본 연구는 국방과학연구소의 지원으로 수행되었음 (계약번호 : UD150010ED) First Author : Ajou University Graduate School of Software, jmhdang@ajou.ac.kr, 학생회원 ° Corresponding Author : Ajou University Department of Military Digital Convergence, neloyou@ajou.ac.kr, 정회원 * Agency for Defense Development, seungbae@add.re.kr, sangjun@add.re.kr ** Ajou University Department of Software, jaslim@ajou.ac.kr, 종신회원 논문번호:KICS2016-12-388, Received December 15, 2016; Received January 5, 2017; Received January 13, 2017 I. 서 론 현대의 전쟁 수행 개념은 센서 체계, 지휘통제 체 계, 타격 체계 등 전장 환경의 모든 요소들이 연계된 NCW(network centric warfare) 체계로 변화하고 있 다. NCW의 전장 환경에서 전쟁에 승리하기 위해서는 논문 / 작전임무그룹 지원을 위한 Zone 기반 무선 Link-K 네트워크 구조 및 라우팅 109 ISR(intelligence, surveillance and reconnaissance), C2(command and control), PGM (precision guided munitions)을 수행하는 플랫폼들 간의 정보 공유 능력 이 상대방보다 우위에 있어야 한다. 이러한 정보 공유 는 전술데이터링크를 통하여 실현이 된다 . 전술데이 터링크는 전술을 운용하는데 필요한 데이터와 전술 네트워크를 운용하는데 필요한 데이터 등을 주고받는 전술 정보 교환의 통신 매체 역할을 하며, 이를 통해 아군들은 상황 인식(situational awareness)을 공유하 여 임무의 효율성을 증대시킬 수 있다 . 상황 인식이란 주변 상황에 대한 파악을 말하는 것 으로, 주변 노드들의 위치, 속력, 방위 및 적아 식별 정보 등의 다양한 정보로 이루어져 있다. 이러한 상황 인식 정보는 스스로 획득할 수 있는 정보와 다른 기기 로부터 얻은 정보로 파악을 할 수 있다. 내부 센서로 부터 스스로 획득할 수 있는 정보는 한정적이기 때문 에 주변의 다른 전투기, 센서 등에서 얻은 정보를 데 이터링크를 통하여 전달받고 교환함으로써 정보를 획 득하고 공유하는 것이 필요하다. Link-16의 경우 PPLI (precise participant location and identification) 메시지 와 ADS-B 메시지를 통해 상황 인식 정보 를 공유한다. 시간에 따라 계속 변하는 전장 상황에서 는 정확한 정보의 빈번한 상황 인식 정보 업데이트가 필요하다. 특히, 상황 인식은 지휘 통제의 결정권자의 결정의 근거가 되므로, 신뢰성 있고 주기적인 전달이 보장되어야 한다 . 한국형 전술데이터링크인 Link-K는 개발 사업을 2 단계로 나누어 진행하였다. 1단계는 기본형으로 2008 년부터 2011년까지 진행되었으며, 현재 운용되고 있 는 무선통신장비를 이용해 Link-K 전술메시지를 전송 할 수 있는 모뎀과 같은 장비를 개발하는 단계이다. 2 단계는 완성형으로 통신장비와 Link-K 전술메시지 디 지털 처리장비가 결합된 일체형 장비를 개발하는 단 계이며 2011년부터 Link-K 완성형을 위한 기술 연구 가 진행되고 있다 . 전술데이터링크는 다수의 작전임무그룹들이 각자 담당하고 있는 작전을 동시에 수행할 수 있도록 한다. 전술데이터링크 네트워크는 이를 지원하기 위해서 작 전임무그룹 별로 필요한 상황 인식 정보를 공유할 수 있도록 해야 한다. Link-K 기본형 네트워크에서는 모 든 원격통신소(RICC: regional interface control cell) 들이 단순하게 같은 정보를 브로드캐스팅하기 때문에 불필요한 다른 작전임무그룹의 정보를 공유하게 되는 문제가 발생하여 자원의 낭비를 초래하고, 심지어 정 작 작전임무그룹에 필요한 상황 인식 정보는 수신하 지 못하는 문제까지 발생할 수 있다. 이에 Link-K 완 성형에서는 작전임무그룹을 지원할 수 있는 네트워크 구조와 라우팅 기술이 필요하여 연구가 많이 진행되 고 있는 상황이다. 현재 미국에서 운용하고 있는 전술 데이터링크인 Link-16과 Link-22의 경우 NPG(Network Participation Group) 와 MASN (Mission Area Sub-Network) 을 통하여 작전임무그 룹을 지원하는 능력을 보유하고 있다. 우리나라도 이 와 같이 Link-K 완성형에서 작전임무그룹 간의 상황 인식 정보 공유를 지원할 수 있는 기술이 필요하며, 이를 지원하는 네트워크 관리 방안의 연구가 수행되 어야 한다. 따라서 본 논문에서는 Link-K에서 운용 가능한 작 전임무그룹간의 정보 공유를 위한 Zone 기반의 네트 워크 구조와 제안된 구조에 적용 가능한 라우팅 기법 을 제안하였다. 또한, 제안하는 라우팅 알고리즘의 효 과를 증대시키기 위한 방안으로, 메시지를 우선순위에 따라 메시지의 데이터를 조절하는 필터링 기법과 네 트워크의 부하를 조절하는 기법에 대하여 연구하였다. 제안하는 기법의 효과성을 검증하기 위하여 실제 작 전환경에서의 성능을 평가하였다. 작전 시나리오를 수 립하고 시나리오 상황에 맞추어 필터링 기법과 네트 워크의 부하 조절 기법의 성능을 평가하였다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 관련 연 구로써 Link-K와 현재 지원하는 노드 관리 기법에 대 해 알아보고, 3장에서는 Zone 기반의 네트워크 구조 와 라우팅 기법들을 제안하고, 4장에서는 제안하는 기 법과 기존의 기법과의 비교를 통하여 특징 및 장점을 살펴보고, 5장에서는 본 연구의 결론을 기술하며 끝맺 는다.