약 20년 전 세상의 이목을 끌었다가 무너진 꿈으로 남아있는 위성벤처 1.0. 즉 텔레데식, 이리디움 등으로 대표되던 대규모 저궤도 위성군(Big LEO) 통신시스템이 다시 추진되고 있다. 이른바 위성벤처 2.0으로 불리우는 스페이스엑스(Space Exploration Technologies: SpaceX). 원웹(OneWeb), 리오셋(Leosat) 등의 저궤도 위성군 통신시스템의 경쟁적 재등장이다. 이 배경에는 인터넷 업체인 구글(Google)과 페이스북(Facebook)이 관련되어 있다. 이미 과거의 경험이 있는 상황이기 때문에 성공가능성에 대한 기대가 상당히 크지만 회의론도 만만치 않다. 이들의 등장배경과 각 시스템의 기술적 제안, 비지니스 모델, 그리고 네트워크 구축 및 운용경비 절감을 위한 각각의 전략적 접근에 대해서 간략히 알아본다. 기존 이리디움이나 글로벌스타도 1세대 위성수명이 다하여 이제 2세대 위성군으로 업그레이드된 상태이라 신구 시스템 간의 차별적 경쟁도 이제 피할 수 없게 되었다. 신규제안 시스템의 성공적 안착을 위한 고려사항과 이러한 흐름에 대한 우리나라의 대응도 살펴보았다.
군 위성통신체계는 민/군 공용 위성인 무궁화 5호의 군용 탑재체 및 군 전용 위성통신 단말로 이루어져 있으며, 위성통신 단말들은 위성통신 서비스 영역에 분포하여 위성통신 링크를 구성하여 통신하게 된다. 원격지에 위치한 군용 위성통신 단말의 운용상태에 대한 감시를 중앙 집중적으로 수행하기 위하여 위성 단말 관리 시스템이 개발되었다. 군 위성통신체계는 군의 특성상 유사시를 대비한 통신시스템이고 위성통신단말들이 이동하므로, 지상통신수단(예, 광케이블, M/W등)을 관리링크로 사용할 수 없으므로, 원격지 단말과의 통신수단은 위성통신링크 만을 사용해야 한다. 위성통신 단말관리 링크는 한 개의 위성단말 관리시스템과 복수개의 위성단말과의 통신을 위하여 1:N 통신방식을 사용하고 있다. 본 논문에서는 위성단말 관리시스템에서 설계/구현된 관리 프로토콜 구조에 대하여 설명하고, 위성통신 단말관리 링크의 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하여 개발된 위성단말 관리 시스템으로 군용 위성통신 단말관리가 가능함을 기술한다.
본 논문에서는 초고속 위성통신 시스템의 채널 특성에 대한 성능 분석을 하였다. 고속 데이터 전송의 열화요인으로 작용하는 군지연과 비선형 분석을 통하여 다양한 전송 서비스를 제공하는 Ka 대역의 초고속 전송 시스템의 채널 성능 영향을 고찰하였다. 전송 데이터가 증가할수록 군지연과 비선형에 의한 영향은 증가하며, 군지연 선형 성분과 비선형의 AM-AM 성분이 시스템 성능 열화에 지배적으로 작용하는 것을 알 수 있었다. 고속 데이터에 따른 광대역 전송 대역폭으로 낮은 군지연과 이득 평탄도를 얻기가 어려우므로 주요 열화 요소를 등화하여 수십 Mbps에서부터 수백 Mbps 의 넓은 범위의 서비스를 동일 시스템에서 효과적으로 제공하여야 한다. 분석된 결과는 최적의 동작점을 갖는 초고속 위성통신 시스템을 설계하고 운용하는데 활용될 수 있다.
한국전자통신연구원에서는 2010년 하반기부터 방위사업청과 국방과학연구소에서 주관하는 국방위성항법 특화연구센터 사업에 참가하여 군 탐색구조 시스템 기술연구 과제를 수행 중에 있다. 1차년도에 기존 군 탐색구조 개념과 민간 탐색구조 시스템에 대하여 분석한 결과를 토대로 M&S(Modeling and Simulation)를 수행하여, 군 탐색구조 시스템 구성시 탐색구조의 정확성, 신뢰성, 가용성을 향상시킬 수 있는 방안을 분석할 수 있는 툴을 목표로 개발하였다. 이를 위하여 군 탐색구조 시스템을 크게 사용자, 통신링크, 지상국, 운용환경 분야로 나누어 모델링 하였으며, 실제와 유사한 성능분석을 위하여 GIS 고도정보를 이용하여 사용자와 지상국 안테나 간의 Path Profile을 분석한 후 신호감쇄량을 결정한다. 여기서 사용자의 단말기 송출신호를 송수신하는 링크는 크게 지상망과 위성망으로 나누어 모델링하여 시뮬레이션하고, 근래에 북한의 재밍 사태에 따라 이슈가 되고 있는 재밍 항목을 추가하였다. 본 논문에서는 군 탐색구조 시스템 M&S 소프트웨어를 소개하고, 소프트웨어 설계와 기능 및 성능분석 결과를 나타낸다.
군집 로봇시스템에서 로봇들 간의 협조행동 및 군 행동을 하기 위해서는 로봇의 센싱과 통신 기능은 필수적이다. 일반적으로 대역적 통신 시스템에서 로봇의 대수가 증가하면 통신자원의 제한과 정보의 범람이 발생한다. 따라서 이 경우 지역적 통신방법이 유리하다. 본 논문에서는 지역적 통신 방식을 제안하고, 정보의 전파(propagation) 해석을 통하여 최적의 통신 반경을 찾는 방법들을 제시한다. 또한 로봇이 정보를 획득하고 소실할 경우 발생하는 군(group)의 카오스 행동을 피하기 위한 최적의 조건을 제시한다.
위성통신시스템의 효율적인 성능분석을 위하여 기존의 통신시스템 시뮬레이션 Tool을 수정 보완하여 위성의 각종 파라미터들의 변화에 따른 전체 위성통신시스템의 성능분석을 디지털 전송 방식에 대하여 수행하였다. 상 하 각각 한 채널씩의 인접채널 간섭을 고려하여 성능분석을 실시한 결과 위성통신시스템에서 단일 반송파를 사용할 경우 시스템의 위상천이, 군지연 특성과 같은 위상관련 특성들이 전체 성능에 결정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
네트워크중심전(NCW) 구현을 위한 상호운용성의 중요성이 날로 증대되고 있는 시점에서 전투원에게 보다 빨리, 보다 저렴하게, 보다 우수한 무기체계를 제공하고자 하는 국방획득환경의 변화로 인해 국방 모델링 및 시뮬레이션을 활용한 SBA에 대한 관심이 고조되고 있다. 그러나 현재의 국방 모델링 및 시뮬레이션 모델은 유무선 네트워크 통신 효과를 적절히 반영하거나 고려하지 못하고 있기 때문에 다양한 네트워크 영향 평가 자체를 할수 없다. 그런 관점에서 우리군이 무기체계 특히 통신시스템을 획득함에서 있어 네트워크중심전(NCW) 구현을 위한 수단으로서의 네트워크중심 국방 모델링 및 시뮬레이션(이하 Network -Centric DM&S)을 활용하여 SBA를 적용하는 방안을 도출하고자 한다. 이에 한국군 국방 모델링 및 시뮬레이션에서 Network-Centric DM&S의 개념과 필요성을 언급하고, 통신시스템과 갈은 무기체계획득분야에서 Network-Centric DM&S를 활용한 SBA 적용 방안과 그 적용사례를 고찰하고자 한다.
소프트웨어 제품 군 개발 방법은 모든 멤버 시스템에 대한 공통점과 차이점을 분석하여 공통된 소프트웨어 구조들과 요소들을 개발한다. 소프트웨어 제품 군 방법에서는 멤버를 구성하는 모든 시스템들의 공통점과 차이점을 동시에 관리해야 하므로 시스템 멤버들의 변화를 효과적으로 표현할 수 있는 방법이 필요하다. 이 논문에서 우리는, 요구 사양서와 변경 가능성을 기록하는 요구 변경 사양서를 바탕으로 시스템 운영 시나리오와 시스템 운영 변경 시나리오를 효과적으로 작성하는 방법을 제안하고, 이를 실제 시스템 개발에 적용해 보았다.
본 논문에서는 다중빔 스위칭 기능을 갖는 Ka 대역 통신해양기상위성의 통신 중계기를 이용한 고속통신 서비스를 위한 링크 설계와 양질의 전송 서비스를 제공할 수 있는 최적의 전송 채널을 제안한다. 다양한 전송 서비스를 제공하는 Ka 대역 통신 중계기의 열화 요인으로 작용하는 군 지연 및 비선형 그리고 이득 평탄도에 대한 채널 모델링과 성능 열화를 해석한다. 전송 데이터가 증가함에 따라 군지연과 비선형에 의한 영향은 증가하며, 군지연의 선형 성분과 비선형의 AM-AM 성분이 시스템 성능 열화에 지배적으로 작용하는 것을 알 수 있었다. 고속 데이터에 따른 광대역 전송 대역폭으로 낮은 군지연과 이득 평탄도를 얻기가 어려우므로 주요 열화 요소를 등화하여 수십 Mbps에서부터 수백 Mbps의 넓은 범위의 서비스를 동일 시스템에서 효과적으로 제공하여야 한다. 분석된 결과는 통신해양기상위성을 이용한 최적의 고속 위성전송 시스템을 설계하고 운용하는데 활용될 수 있다.
본 논문에서는, 가상 전장 시나리오에서의 방어 전략 시스템에서 지능형 서비스를 구축하기 위한 핵심으로 군 도메인 온톨로지를 구축하고자 한다. 군대에서는 과거와 비교할 수 없는 다양하고 복잡한 데이터가 존재하는 상황에서 그 데이터를 지능적, 효율적으로 처리하기 위한 요구가 대두되고 있다. 이를 해결할 수 있는 방안의 하나로써 정보의 지식화가 있으며, 온톨로지는 도메인에서 개념과 관계를 표현할 수 있는 지식 표현 방법이다. 군 도메인 온톨로지는 추후 도메인 간의 호환성을 위한 상위 온톨로지인 SUMO (Suggested Upper Merged Ontology)를 사용하였고, 상위 온톨로지와 도메인 온톨로지를 연결해주는 중간 레벨 온톨로지인 MILO (Mid-Level Ontology)를 사용하며, 온톨로지 표현 언어로 SUO-KIF를 사용하여 개발되었다. 추후 군 도메인 온톨로지는 멀티에이전트 기반 방어 전략 시스템이 돌아가는 Cougaar Framework에서 사용될 수 있도록 고려되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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