1. 서 론

전술데이터링크(TDL, Tactical Data Link)는 네트워크 연결을 기반으로 정보 우위를 확보하는 네트워크 중심전 (NCW, Network Centric Warfare)의 핵심 인프라로, 센서· 지휘통제·무기체계 간 신속하고 정확한 전술 정보 교환을 가능하게 한다. 이를 통해, 임무 수행 시 전장 상황 인식 (SA, Situational Awareness) 능력이 향상되어 전투력을 극 대화할 수 있다[1]. 또한, 다국적 연합작전과 합동작전에 서의 상호운용성을 보장하고, 암호화와 항재밍 기능을 통 해 전자전 위협에도 대응할 수 있다.

전술데이터링크는 다수의 노드가 공용 무선 통신 채널 을 공유하므로, 효율적인 네트워크 자원 관리가 필수적이 다. 이에 따라, 전술데이터링크는 시분할 다중 접속 (TDMA, Time Division Multiple Access) 방식을 적용하여 네트워크 자원을 할당한다. 대표적으로 전 세계적으로 널 리 사용되는 Link-16과 한국군 합동 전술데이터링크인 Link-K는 ‘프레임’이라는 반복적인 논리적 시간 단위를 통해 네트워크를 운용한다[11, 13]. 각 프레임은 여러 개의 타임 슬롯으로 세분화되며, 타임 슬롯은 각 노드에 할당되 어 통신 자원으로 활용된다. 전술데이터링크 네트워크에 참여하는 노드는 공용 무선 통신 채널 자원을 충돌 없이 할당받는다. 각 노드는 자신에게 할당된 타임 슬롯에서만 전술 정보를 송신하고, 그 외 시간에는 다른 노드가 송신 하는 전술 정보를 수신한다.

전술데이터링크 네트워크 설계자는 네트워크에 참여하 는 플랫폼 운용 요구사항과 운용 시나리오를 분석하고, 그 결과를 바탕으로 각 노드에 타임 슬롯을 할당하는 방식으 로 네트워크를 설계한다. 전술데이터링크 네트워크에서는 가용 타임 슬롯 개수가 한정되어 있고, 다양한 전장 정보 가 타임 슬롯 요구량에 복합적으로 영향을 미치기 때문에 최적의 타임 슬롯 할당 방안을 수립하는 것은 어렵다. 따 라서, 현재는 네트워크 설계자의 경험과 지식에 의존하여 설계를 수행하고 있다. 이러한 네트워크 설계 방식은 표준 화된 절차를 따르지만, 실제 플랫폼을 운용하기 전까지 타 임 슬롯 할당 정보의 적절성을 검증하는데 한계가 있다. 따라서 실제 운용에 앞서, 할당하려는 타임 슬롯 정보를 객관적으로 검증하고 평가할 수 있는 방안이필요하다.

본 연구에서는 Python 기반 이산사건 시뮬레이션(DES, Discrete Event Simulation) 프레임워크인 SimPy 프레임워 크를 활용하여 전술데이터링크의 TDMA 네트워크 환경 을 모의하고, 타임 슬롯 할당 정보를 검증하고 평가할 수 있는 시뮬레이터를 제안하였다. 기존 전술 통신 네트워크 시뮬레이터는 전술데이터링크 운용 시나리오 시뮬레이션 이 제한적이거나, TDMA 기반 네트워크 자원 할당 기능을 본 연구의 목적에 맞게 유연하게 확장하여 활용하기 어려 웠다. 반면, SimPy 프레임워크는 경량화된 구조로 네트워 크 핵심 기능 구현이 용이하여, 전술데이터링크 네트워크 자원 할당 정보를 검증하고 평가 기능을 구현하는데 적합 하다. 시뮬레이터는 운용 시나리오, 노드가 송신하는 트랙 정보, 가변적인 운용 수행 시간, 전술데이터링크 네트워크 및 메시지 특성 등 실제 운용 시 시간 민감도와 자원 사용 률에 영향을 미치는 주요 요인을 반영하여, 핵심 네트워크 성능 지표를 측정할 수 있다. 따라서 운용 시나리오 수행 전에 시뮬레이터를 활용하면, 타임 슬롯 할당 방안이 네트 워크 성능 지표에 미치는 영향을 사전에 검증하고 평가할 수 있다.

본 논문에서는 전술데이터링크 TDMA 네트워크 시뮬 레이터를 제안하며, 주요 기여는 다음과 같다.

본 논문의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 연구 배경을, 3장에서는 관련 연구를 설명한다. 4장에서는 제안하는 시 뮬레이터의 설계 및 구현을 다루고, 5장에서는 시뮬레이 션 수행 결과를 분석한다. 6장에서는 결론을 맺고 향후 연 구를 제시한다.

2 연구배경

이 장에서는 Link-K 전술데이터링크와 SimPy 프레임워 크를 소개한다.

2.1 Link-K 전술데이터링크 개요

한국형 합동전술데이터링크(Link-K)는 한반도 전역에 서 수행되는 합동작전에 필요한 전술 정보와 전장 상황을 근실시간(near real-time)으로 공유할 수 있는 핵심 전술데 이터링크다[6]. 국내에서 독자 개발한 Link-K는 Link-16과 상호운용성을 보장하면서도 한국군의 작전 환경과 운용 개념을 반영하여 개발되었다[7]. Link-K를 탑재한 지상·해 상·공중 플랫폼은 합동작전 수행에 필요한 전술 정보를 송 수신하고 운용자의 임무 통제 명령 및 보고 정보를 다른 플랫폼에 전파한다. 최근 합동전술데이터링크 체계(완성 형) 개발 사업을 통해 무선 전송 속도가 향상되고 최신 전 술데이터링크 표준 처리 기능이 개발되는 등 성능 개선이 이루어졌으며, 현재 전력화를 앞두고 있다.

2.2 Link-K 전술데이터링크 TDMA 구조

Link-K를 탑재한 다수의 플랫폼은 Link-K 네트워크를 통해 전술 정보를 공유한다. Link-K에서는 공용 무선 통신 채널 자원을 관리하기 위해 TDMA 방식을 사용하며, 반복 적인 시간 단위인 프레임을 활용한다. 프레임은 12초 주기 로 반복되며, 각 프레임은 1,536개의 타임 슬롯으로 구성 된다. 각 타임 슬롯의 시간 길이는 7.8125ms이며, Link-K TDMA 네트워크의 기본 자원 할당 단위로 사용된다[12]. 노드는 네트워크 운용 이전에 타임 슬롯을 할당받으며, 할 당된 타임 슬롯은 Link-K 네트워크 운용이 종료될 때까지 해당 노드가 독점하여 사용한다.

TSB(Time Slot Block)는 Link-K TDMA 네트워크에서 각 노드에 타임 슬롯을 할당하기 위한 논리적 정보 단위 다. TSB는 타임 슬롯의 집합으로, 네트워크에서 할당되는 타임 슬롯의 시간적 위치와 개수를 결정할 때 사용된다. 즉, TSB 정보에 따라 노드에 할당되는 실제 타임 슬롯 번 호가 도출된다. 노드는 다수의 TSB를 할당할 수 있으며, TSB는 set, index, RRN 세 가지 요소로 구성된다. <Figure 1>은 Link-K 전술데이터링크 프레임을 구성하는 타임 슬 롯 구조를 나타낸다.

Set은 타임 슬롯을 효율적으로 관리하기 위해 사용하는 논리적 집합이며, 할당 위치에 따라 순차적으로 A, B, C로 구분된다. 각 set은 512개의 타임 슬롯으로 구성되며, 순차 적인 타임 슬롯 번호에 따라 set A, B, C가 반복된다. Index 는 TDMA 구조 내에서 특정 TSB의 순차적 위치를 식별하 는 번호로, 동일 프레임 내에서 타임 슬롯의 상대적 위치 를 표현한다. TSB가 사용할 타임 슬롯 구간을 연산할 때 참조하는 식별자로 사용된다. RRN(Recurrent Rate Number)은 특정 노드에 타임 슬롯이 반복적으로 할당되 는지를 나타내는 값이다. 예를 들어, RRN 값이 클수록 타 임 슬롯 할당 빈도가 더 높아져 더 많은 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 RRN은 노드별 전술 정보 송신량을 결정 하는 핵심값으로 사용된다. <Table 1>은 RRN 값에 따른 타임 슬롯 할당 주기 및 개수를 나타낸다. 최소 RRN은 6 으로, 1프레임에 1개의 타임 슬롯이 할당되며, 최대 RRN 은 15로 1프레임에 512개의 타임 슬롯이 할당된다.

2.3 Link-K 네트워크 설계 제한사항

Link-K의 전술 정보는 시간 민감도가 높으며, 전장 상황 에서 초 단위 지연은 임무 수행에 직접적인 영향을 미칠 수 있다[20]. 각 노드는 임무 수행 중 전술 정보 송신 지연 을 최소화하기 위해 타임 슬롯을 충분히 할당해야 한다. 그러나 타임 슬롯을 과도하게 할당하면, 가용 타임 슬롯이 부족해져 다른 노드의 네트워크 참여가 제한될 수 있다. 또한, 한국군 합동작전을 수행하기 위해 Link-K 네트워크 에 참여하는 노드가 증가함에 따라, 네트워크 자원을 효율 적으로 관리하는 것의 중요성이 커지고 있다. 결과적으로, 네트워크 설계자는 타임 슬롯이 부족하거나 낭비되지 않 도록 각 노드 특성에 따라 최적화된 타임 슬롯을 할당해야 한다. 설계자는 타임 슬롯이 부족하거나 낭비되지 않도록 각 노드의 특성에 따라 최적화된 타임 슬롯을 할당해야 한다.

Link-K 네트워크 설계자는 가용 타임 슬롯 개수, 플랫폼 운용 요구사항, 운용 시나리오 정보, 전장 상황에 따라 유 통되는 트랙 정보 등 운용 시나리오 특성을 종합적으로 고려해야 한다. 또한, 메시지 유형에 따라 전송 주기와 크 기가 달라지며, 이에 따라 할당된 타임 슬롯에서 송신되는 메시지 정보도 변동되므로, Link-K 메시지 및 TDMA 특성 을 함께 고려해야 한다. 따라서 Link-K TDMA 네트워크에 서의 타임 슬롯 할당은 단순한 시간 자원 분배가 아니라, 다양한 요인을 복합적으로 고려하여 네트워크를 설계해야 한다. 그러나 실제 플랫폼을 운용하여 이를 검증하는 방안 은 막대한 비용과 시간이 소요되므로, 현실적으로 적용이 어렵다. 이에 따라, 플랫폼 운용 전에 본 논문에서 제안한 시뮬레이터를 활용하여, 타임 슬롯 할당 방안에 따른 핵심 네트워크 성능 지표를 반복적으로 측정하고 검증할 필요 가 있다.

2.4 SimPy 프레임워크

SimPy 프레임워크는 파이썬 기반의 이산사건 시뮬레이 션 프레임워크로, 네트워크 자원 흐름을 모의하는 기능을 제공한다. 개별 엔티티를 프로세스로, 이산사건을 함수로 모델링하면, 이벤트 기반으로 공유 자원의 점유 및 해제를 표현할 수 있다[18, 22]. 이러한 SimPy의 특성은 생산 공 정, 물류 네트워크, 의료 서비스시스템 등 다양한 도메인 에서 활용되어 왔다[4, 12, 15].

SimPy 프레임워크는 네트워크 계층의 모의 기능을 지 원하지 않지만, 경량화된 구조로 다양한 네트워크 핵심 메 커니즘을 빠르게 구현할 수 있다. 제공되는 이산사건 시뮬 레이션 기능을 활용하면 네트워크 자원 할당 및 관리, 메 시지 큐 처리, 우선순위 기반 메시지 스케줄링, 네트워크 성능 지표 측정 등 구현이 용이하다. 이에 따라, SimPy는 네트워크에 참여하는 노드 간 상호작용을 모델링하는 다 양한 연구에 활용되고 있다[5, 10, 21]. 본 연구에서는 전술 데이터링크 TDMA 네트워크를 구현하기 위해 SimPy 프 레임워크를 활용하였다.

3. 관련 연구

전술데이터링크 네트워크를 시뮬레이션하여 네트워크 성능을 측정한 연구가 있다. Link-16 운용을 위한 시험·훈 련 환경에서 해외 도구에 대한 의존성을 줄이기 위해, Link-16 시뮬레이터를 구현하였다[8]. 제안된 시뮬레이터 는 입력된 네트워크 파라미터에 따른 네트워크 운용 성능 을 분석할 수 있으며, SIMPLE 인터페이스를 통해 해외 시 뮬레이터와의 연동도 지원한다. OMNeT++ 시뮬레이터를 활용하여 Link-16 TDMA 네트워크 구조를 시뮬레이션하 여, 메시지 처리량, 지연 시간 등 핵심 네트워크 성능 지표 를 측정하였다[19].

전술 통신 환경 네트워크를 시뮬레이션하여 네트워크 성능을 측정한 연구가 있다. Riverbed Modeler(구 OPNET Modeler)를 활용하여 전술 통신 환경을 시뮬레이션하였다 [9]. Riverbed Modeler를 기반으로 라우팅 알고리즘을 구 현한 후, TDMA 기반 MANET(Mobile Ad-Hoc Network)을 시뮬레이션하여, 패킷 지연 시간 및 손실률을 측정하였다. 전술 통신망 간 상호운용성 및 네트워크 트래픽을 OPNET Modeler로 시뮬레이션하고, 이를 대규모 전술 통신망 분 석에 활용하였다[3]. NS-3 기반 시뮬레이터를 활용하여 VMF(Variable Message Format) 전술 통신 네트워크 성능 을 측정하였다[17]. 해당 논문에서는 제안한 경량 해시 함 수를 시뮬레이터에 적용하여, 보안 인증 방식과 관련된 통 신 부하를 분석하였다. 이외에도, 전술데이터링크 TDMA 자원을 효율적으로 할당하기 위한 연구도 진행되었다. Link-K(기본형) 무선 TDMA 네트워크를 대상으로 효율적인 타임 슬롯 할당 방 안을 분석하였다[14]. 각 노드에 RRN 7에서 11 사이의 값 을 설정하고 동일 set에 RRN이 높은 노드를 먼저 할당하 는 방안을 제안하였다.

기존 연구는 다양한 전술 통신 네트워크를 시뮬레이션 하여 네트워크 성능을 측정하였으나, 네트워크 자원 할당 정보를 검증하고 평가를 수행한 연구는 부족하다. 또한, LinK-K(기본형) 무선 TDMA 네트워크 구조에서 효율적 인 타임 슬롯 할당 방안을 연구하였으나, 노드에서 요구하 는 타임 슬롯양을 검증하거나 평가하지 않았다. 본 연구에 서는 전술데이터링크 TDMA 네트워크에서 자원 할당 방 안의 적절성을 검증하고, 이에 따른 핵심 네트워크 성능을 정량적으로 평가하고 분석함으로써 기존 연구와 차별성을 가진다.

4. SimPy 기반 시뮬레이터 설계 및 구현

이 장에서는 SimPy 기반 시뮬레이터의 요구 기능과 설계 및 구현 사항그리고 운용 시나리오 도출 방안을 소개한다.

4.1 시뮬레이터 요구 기능

시뮬레이터는 실제 운용 시 시간 민감도와 자원 사용률 에 영향을 미치는 주요 요인을 반영하여, 핵심 네트워크 성능 지표를 측정해야 한다. 시뮬레이터 설계를 위해 도출 된 핵심 요구 기능은 다음과 같이 네 가지 유형으로 정의 하고, 이를 설계 및 구현에 반영하였다.

시뮬레이터의 메시지 증강(message augmentation) 기능 은 전장 상황을 모의하는 핵심 요소다. 이 기능은 운용 시 나리오에서 식별되는 트랙 정보 이외에도, 노드가 추가로 송신해야 하는 감시 및 중계되는 트랙 정보를 포함한다. 결과적으로, 실제 노드에서 송신하는 총 트랙 개수는 운용 시나리오에서 식별된 트랙 정보와 메시지 증강 개수의 합 으로 연산된다. 트랙은 전장 상황에서 식별된 특정 개체를 의미하며, 각 트랙은 위치, 속도, 상태 등 정보를 포함한다. 트랙 정보는 전술데이터링크를 탑재한 아군 플랫폼 정보 인 PPLI(Precise Participant Location and Identification) 메 시지, 감시체계를 통해 식별된 트랙 메시지, 전술 정보가 포함된 지리적 위치를 참조하는 참조점 메시지로 구성된 다. 각 메시지 유형에 따라 메시지 크기 및 생성 주기가 상이하게 정의되어 있다. 예를 들어, 실시간 트랙 메시지 의 전송 주기는 비실시간 트랙 메시지보다 짧아 더 많은 네트워크 트래픽을 유발한다.

본 시뮬레이터는 실제 운용 중인 한국군 Link-K 지휘통 제소에서 수집된 트랙 정보 구성 비율을 바탕으로 메시지 증강 기능을 구현하였다. 따라서 운용자는 노드의 입력값 으로, 메시지 증강 개수만 입력하면 시뮬레이터는 실제 트 랙 정보 구성 비율을 기반으로 유형별 메시지를 자동으로 생성한다. 이를 통해, 한국군 전장 상황을 현실적으로 반 영한 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있다.

4.2 시뮬레이터 설계 및 구현

SimPy 프레임워크를 활용하여 설계 및 구현한 시뮬레 이터의 내용은 다음과 같다.

4.2.1 시뮬레이터의 동작 구조

<Figure 2>는 시뮬레이터의 동작 구조와 흐름을 나타내 며, 절차별 주요 내용은 다음과 같다.

4.2.2 타임 슬롯 할당 알고리즘

<Table 2>는 시뮬레이터에서 노드에 할당된 TSB 정보 를 타임 슬롯 번호로 변환하는 알고리즘 의사코드다. 입력 된 TSB 정보를 기반으로 기존에 할당된 타임 슬롯과의 충 돌 여부를 검증하고, 충돌이 없는 경우 노드에 할당할 타 임 슬롯 번호를 반환한다. 노드의 모든 TSB 정보가 타임 슬롯 번호로 변환될 때까지 <Table 2> 알고리즘을 반복 수행한다. 이를 통해, 운용 시나리오에 참여하는 모든 노 드는 충돌 없이 타임 슬롯 번호를 할당받는다.

첫 번째 단계로, 라인 2~4에서 노드에 할당하는 타임 슬 롯 개수, 타임 슬롯 시작 위치 및 간격을 결정한다. RRN 값에 따른 타임 슬롯 할당 개수는 <Table 1>에 제시된 기 준에 따라 결정된다. 전체 타임 슬롯 개수(1,536)를 타임 슬롯 할당 개수로 나누어서, 타임 슬롯 간격을 연산한다. 두 번째로, 라인 6~14에서 set A, B, C는 각각 0, 1, 2의 오프셋 값으로 활용하며, index에 3을 곱한 값에 오프셋을 합하여, 타임 슬롯 시작 위치를 연산한다. 세 번째 단계로, 라인 16~28에서 타임 슬롯 번호를 생성하고 충돌 여부를 검사한다. 중복되는 타임 슬롯 번호가 하나라도 확인되면, 타임 슬롯 할당 알고리즘을 종료하고 다시 수행한다. 타임 슬롯 번호가 충돌하지 않으면, 타임 슬롯 번호 리스트를 반환한다. 마지막 단계로, 라인 30에서 TSB와 생성된 타 임 슬롯 번호 리스트를 저장한다. 이를 통해, 할당된 TSB 정보와 타임 슬롯 번호를 관리하며, 노드 간 타임 슬롯 충 돌을 방지할 수 있다.

4.3 운용 시나리오 도출

본 시뮬레이터의 운용 시나리오는 Link-K를 탑재한 플 랫폼의 작전 절차를 분석하여 세 가지 운용 시나리오 α, β, γ를 도출하였다. 실제 운용 시나리오에는 시간 정보 가 명시되어 있지 않지만, 절차별 수행 시간은 네트워크 성능에 영향을 미치는 핵심 요소다. 예를 들어, 각 절차의 수행 시간이 짧아질수록 동일 시간대에 송신되는 메시지가 증가하여, 네트워크 트래픽 부하와 송신 지연이 발생한다.이에 따라, 요구되는 타임 슬롯 할당 개수도 증가한다.

작전 절차 수행 시간은 키보드 입력 속도와 독해 속도 를 기반으로 산출하였다. 일반적으로 성인의 평균 영문 문 자 입력 속도는 초당 3자, 독해 속도는 초당 23.8자로 보고 되어 있다[2, 16]. 실제 전장 상황에서는 운용자와 지휘관 간 소통 시간, 전장 상황에 따른 지휘 시간 등 다양한 지연 요인이 존재하므로, 수행에 더 많은 시간이 소요되고 시간 변동성이 클 것으로 판단된다. 이에 따라, 본 연구에서는 운용자의 입력 속도는 초당 1.8~2.7자, 영문 독해 속도는 초당 15~22자로 가정하였다. 또한, 전술 정보를 입출력하 는 전 시기에서 버튼을 클릭하는 시간을 약 3~5초로 설정 하였다.

5. 시뮬레이션 수행 및 결과 분석

본 장에서는 SimPy 기반 시뮬레이터를 통해 운용 시나 리오를 시뮬레이션하고, 이에 대한 결과를 분석하였다. 시 뮬레이션은 다음과 같은 입력값을 조합하여 수행하였으 며, 네트워크 토폴로지는 운용 시나리오에 매핑된 정보로 사용하였다.

본 연구에서 ‘타임 슬롯 요구량’은 시뮬레이션 반복 수 행 과정에서 모든 노드의 지연 시간이 ‘지연 허용 시간 (delay time, DT)’을 초과하지 않는 최소 타임 슬롯 개수로 정의하였다. DT 조건은 각 노드에서 송신되는 모든 메시지 의 송신 지연 시간(‘메시지 송신 시간’과 ‘메시지 생성시간’ 의 차이)이 사전에 정의된 임계값을 초과하면 안 된다. Link-K의 PPLI와 실시간 트랙 메시지는 12초 주기로 전송 된다. 이에 따라, 본 실험에서는 해당 주기를 기준으로 DT 조건을 12초(DT₁₂ )와 6초(DT₆ )로 설정하고, 각 조건에서 의 타임 슬롯 요구량의 변화를 비교 실험하였다. 운용 시나 리오 α, β, γ에 모두 참여하는 동일노드를 대상으로 50번 반복 시뮬레이션을 수행하여, 도출된 타임 슬롯 요구량(단 일 정수값)이 50회 모두 DT 조건을 만족함을 확인하였다.

비교 대상인 네트워크 설계자의 전문가 지식 기반 또는 계산식 기반의 타임 슬롯 요구량을 연구한 사례는 공개되 지 않았지만, Link-K 시스템 연구 경험이 있는 전문가의 지식 기반으로 타임 슬롯 할당 개수 모델(rule of thumb)을 도출하였다. 해당 모델은 메시지 유형별 크기와 전송 주기 를 기반으로 타임 슬롯 요구량을 산출하는 단순 계산 방안 으로, 계산은 간단하지만, DT 조건, 메시지 우선순위 처리, 타임 슬롯에 메시지 통합 송신, 운용 시나리오 등 주요 메 커니즘을 반영하지 못한다.

시뮬레이션 결과는 메시지 증강 개수, DT 조건, 운용 시나리오에 따른 타임 슬롯 요구량의 변화를 보여준다. 먼 저, <Figure 3>은 운용 시나리오 없이 메시지 증강만 고려 할 때, DT₁₂, DT₆ 조건에 따른 타임 슬롯 요구량을 나타낸 다. 메시지 증강 개수가 0개부터 280개까지 증가함에 따 라, 타임 슬롯 요구량은 거의 선형적으로 증가하는 추세를 보였다. 특히, 메시지 증강 개수가 40개 이상이 되면, 타임 슬롯 요구량의 증가 폭이 큰 변동 없이 일정하게 증가하는 경향을 보인다. 이 결과는 메시지 증강이 네트워크 부하 및 타임 슬롯 요구량을 결정하는 핵심 요인임을 의미한다. 또한, DT₁₂ 조건이 DT₆ 조건으로 완화되면, 요구하는 타 임 슬롯 개수가 감소하는 것을 확인하였다. 이는 DT 조건 이 타임 슬롯 요구량에 직접적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.

<Figure 4>~<Figure 6>은 운용 시나리오 α, β, γ에서 DT 조건에 따른 타임 슬롯 요구량 변화를 보여준다. 모든 운용 시나리오에서 메시지 증강 개수가 증가할수록 타임 슬롯 요구량이 증가하였으나, DT 조건에 대한 민감도는 운용 시나리오별 상이하게 나타났다. 본 연구에서는 각 DT₁₂와 DT₆ 조건에 대해 메시지 증강 개수(독립 변수)와 타임 슬롯 요구량(종속 변수)의 회귀 계수(regression coefficient, β₁ )를 도출하였다. DT₆ 조건의 회귀 계수(β 1 , D T 6) 를 DT₁₂ 조건의 회귀 계수(β 1 , D T 12 )로 나눈 값을 DT 조건 에 대한 민감도(sensitivity, S)로 정의하였다.

메시지 증강 개수가 증가할 때 민감도가 클수록 DT 조건 간의 타임 슬롯 요구량 차이는 커지고, 반대로 민감도가 작을수록 그 차이는 작아진다.

<Table 3>은 각 운용 시나리오별 DT₁₂와 DT₆ 조건에 대한 회귀 계수와 민감도를 나타낸다. 운용 시나리오 없이 메시지 증강만 적용한 경우, 민감도는 약 1.082로 측정되 었다. 메시지 증강이 20개인 경우 DT 조건 간 타임 슬롯 요구량 차이는 1개에서 280개인 경우 7개로 점차 증가하 였다. 운용 시나리오 α에서 민감도는 약 1.108로 측정되었 다. 메시지 증강이 없는 경우 DT 조건 간 타임 슬롯 요구 량 차이는 7개에서 280개인 경우 18개로 점차 증가하였다. 운용 시나리오가 없거나 운용 시나리오 α가 적용된 경우 모두 메시지 증강 개수가` 증가할수록 DT 조건 간 타임 슬롯 요구량 차이가 점차 증가하는 특성을 보여준다.

반면 운용 시나리오 β와 γ에서는 민감도는 각 약 0.898 과 0.924로, 운용 시나리오 α보다 낮게 측정되었다. 운용 시나리오 β에서 메시지 증강이 없는 경우 DT 조건 간 타 임 슬롯 요구량 차이는 8개에서 280개인 경우 1개로 점차 감소하였다. 또한, 운용 시나리오 γ에서 메시지 증강이 없 는 경우 차이는 10개에서 280개인 경우 4개로 점차 감소 하였다. 운용 시나리오 α와 다르게 해당 운용 시나리오에 서는 메시지 증강 개수가 증가할수록 DT 조건 간 타임 슬 롯 요구량 차이가 점차 감소하는 특성을 보여준다.

종합하면, 운용 시나리오별 타임 슬롯 요구량은 상이하 였다. 노드에서 송신하는 총 트랙 개수는 타임 슬롯 요구 량을 결정하는 핵심 요인으로 확인하였다. 또한, 모든 운 용 시나리오는 DT 조건이 엄격할수록 타임 슬롯 요구량이 증가하였다. 그러나 운용 시나리오별 노드가 송신하는 총 트랙 개수가 증가할수록, DT 조건에 따라 요구되는 타임 슬롯 개수 증가 폭이 다르게 나타났다. 결과적으로, 운용 시나리오, 노드가 송신하는 총 트랙 개수, DT 조건(즉, 운 용 시나리오에서 요구하는 실시간성), 그리고 전술데이터 링크 특성 등 다양한 요인이 복합적으로 영향을 미치는 경우, 타임 슬롯 요구량의 정확한 예측이 어려워짐을 시사 한다.

또한, 지식 기반 모델로 예측한 타임 슬롯 요구량과 시 뮬레이션을 통해 도출된 타임 슬롯 요구량 간에는 상당한 차이가 있음을 보여준다. 특히, 운용 시나리오 γ에서 시뮬 레이터로 측정한 타임 슬롯 요구량과 지식 기반 모델로 추정한 타임 슬롯 요구량 간에는 큰 차이가 나타났다. 메 시지 증강 개수가 280개인 경우, DT₁₂ 조건은 94개, DT₆ 조건은 98개, 지식 기반 모델은 142개의 타임 슬롯을 요구 하였다. 이는 지식 기반 모델의 타임 슬롯 할당 전략이 타 임 슬롯을 낭비하거나 부족하게 할당할 수 있음을 의미한 다. 이는 Link-K 네트워크 설계자가 단일 요인뿐만 아니라 운용 요구사항, 시나리오 특성 등 다양한 요인을 종합적으 로 고려해 정밀한 타임 슬롯 할당 전략을 수립해야 함을 시사한다. 플랫폼 운용 이전에, 본 연구에서 제안한 시뮬 레이터를 활용하여 운용 시나리오에 참여하는 플랫폼의 타임 슬롯 할당 방안의 적절성을 반복적으로 측정하고 검 증할 필요가 있다. 이를 통해 제한된 Link-K 네트워크 자 원을 보다 효율적으로 관리할 수 있을 것으로 기대한다.

부가적으로, 본 시뮬레이터는 Link-K 네트워크 설계 시 타임 슬롯 번호의 충돌 여부를 검증할 수 있다. 이를 통해, Link-K 네트워크 운용 시, 전술 정보 손실과 통신 장애를 방지하여 네트워크 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 송신 지연을 최소화하는 TSB 할당 전략을 수립할 수 있다. 주 기 메시지는 생성 시점이 서로 다르므로, 송신 지연을 최 소화하기 위해 TSB를 전략적으로 배정하여 메시지 송신 스케줄링을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 주기 메시지가 프레임 내 3초 시점에 집중적으로 생성되는 경우, 해당 타 임 슬롯번호(384, 3초) 다음에 타임 슬롯을 우선 배정함으 로써, 송신 지연을 최소화할 수 있다.

6. 결 론

본 연구에서는 SimPy 프레임워크를 활용하여, 전술데 이터링크 TDMA 네트워크 구조에서 타임 슬롯 할당 방안 을 정량적으로 검증하고 평가할 수 있는 시뮬레이터를 제 안하였다. 해당 시뮬레이터는 Link-K TDMA 네트워크 구 조, 메시지 특성, 운용 시나리오 등 타임 슬롯 할당 방안에 영향을 미치는 다양한 요인을 반영하여 구현하였다. 이를 통해, 운용 시나리오와 전장 상황에 따른 타임 슬롯 할당 방안을 정량적으로 분석할 수 있다.

시뮬레이션 수행 결과, 노드가 송신하는 총 트랙 개수가 타임 슬롯 요구량에 직접적인 영향을 미치는 요인임을 확 인하였다. 또한, Link-K TDMA 네트워크 구조, 메시지 특 성, 운용 시나리오, 노드가 송신하는 총 트랙 개수 등 다양 한 요인이 종합될 때, 지연 허용 시간 조건에 따른 타임 슬롯 요구량 증가 경향이 다르게 확인되었다. 이는 단순 전문가 지식 기반 또는 계산식 기반 접근만으로는 타임 슬롯 요구량 예측이 어렵다는 것을 의미한다. 따라서 플랫 폼 운용 전에 시뮬레이터를 활용하여 노드별 타임 슬롯 할당 방안을 검증하고 평가하는 과정이 필요하다.

더 나아가, 시뮬레이션을 통해 생성된 데이터를 체계적 으로 분석한다면, 기존 시뮬레이션에서 고려하지 못한 입 력 조건에 대해서도 타임 슬롯 요구량의 예측이 가할 것으 로 기대한다. 다만 본 연구는 한정된 운용 시나리오와 지 연 허용 시간을 기준으로 시뮬레이션을 수행하여 타임 슬 롯 요구량을 도출하였으며, 실제 물리 및 링크 계층 특성 을 완전히 반영하지 못했다. 향후 연구에서는 SimPy 기반 시뮬레이터의 자원 관리 기능과 메시지 스케줄링 기능을 확장하여, 인공지능 기반의 최적 타임 슬롯 할당 방안을 연구할 예정이다.