군사 및 정부

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RF 감지의 중요성

Tektronix의 Debbie Nielsen, Morgan Allison 및 Alan Wolke 씨가 군사용 애플리케이션에 영향을 주는 기술 동향에 대해 논의합니다.

군사 및 정부용 애플리케이션에서는 RF 환경을 실시간으로 이해하는 것이 중요할 뿐만 아니라 운영의 성패를 좌우할 수 있습니다. 통신, 탐색, ES(Electronic Sensing;전자 감지), EP(Electronic Protection;전자 보호) 및 EA(Electronic Attack;전자 공격)에는 모두 실시간 상황 인식과 주어진 순간의 RF 스펙트럼에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 한순간에 일어나는 일에 따라 이후가 완전히 바뀔 수 있습니다.

“TSCM(Technical Surveillance Counter Measures)의 주요 목표는 주어진 위치의 지정된 주파수 범위에서 RF 환경을 확인하는 것”이라고 Tektronix의 엔지니어인 Morgan Allison 씨는 말합니다. “여러분은 기본적으로 이를 베이스라인으로 사용한 다음 실시간 감지를 통해 현재 RF 환경을 이미 알려진 환경과 비교할 수 있습니다.”

새로운 장비는 RF 환경에 대한 뛰어난 통찰력을 통해 엔지니어가 이전에 볼 수 없었던 것을 볼 수 있게 해줍니다.
여러 가지 이유로, RF 감지는 점점 복잡해지고 있으며, 새로운 수요에 발맞추기 위해서는 새로운 도구가 필요합니다. 특정 애플리케이션의 경우 이 새로운 도구는 시스템 운영자가 스펙트럼 환경의 해당 부분 내에서 신호를 명확히 이해할 수 있도록 뛰어난 품질의 RF 신호 경로와 해상도를 갖추어야 합니다. 다른 애플리케이션의 경우에는 낮은 SWaP 센서 네트워크로 충분합니다. 많은 감지 애플리케이션이 EMI(전자파 간섭) 및 높은 RF 전력 레벨(RADHAZ, 즉 방사선 위험)로 인해 EMV(전자기 취약성)가 높은 수신기를 심각하게 손상시킬 수 있는 위험이 있는 시스템과 같은 시스템 보존을 처리합니다.

“실시간 스펙트럼 작동은 오늘날의 동적 환경에서 점점 짧아지는 군인의 OODA 루프(Observe, Orient, Decision, Act)에 매우 중요”하다고 Tektronix의 Debbie Nielsen 씨는 말합니다. “EMCON 또는 RADHAZ 모니터링용 자동 센서든 스펙트럼 액세스 가용성에 대한 지능형 동적 감지든 전자기 환경의 실시간 상황 인식은 고가의 시스템 및 민감한 장비를 보존할 뿐만 아니라 스펙트럼 거부 환경에서 임무를 성공적으로 수행하도록 도와줍니다.”
 
 

어느 때보다 복잡한 RF 감지

RF 감지가 점점 복잡해지는 이유는 무엇일까요? 가장 큰 이유로는 스펙트럼 혼잡성 및 시스템 민첩성을 들 수 있습니다. 현재, 더 많은 시스템이 있으며 이러한 시스템은 더 넓은 대역폭에서 작동합니다. 또한 스펙트럼 할당 방식의 변화 및 RF 기술 가용성의 변화로 인해 복잡성이 추가됩니다. 최근의 예를 들면, 정부에서 LTE 대역을 개편하고, AWS-3(Advanced Wireless Services 3) 대역을 연방 정부와 기업 간에 공유하도록 허용하기로 결정했습니다.

“이 결정은 현재 스펙트럼의 이 부분을 사용하는 모든 군사/정부 시스템에 영향을 줄 것”이라고 Nielsen 씨는 말합니다. “이러한 시스템이 간섭하지 않도록 기업과 군사 양쪽 모두에서 많은 작업이 이루어져 왔다”고 Allison 씨는 설명합니다.

RF또한 스펙트럼 관리에 있어서도 기존 1494 스펙트럼 할당 대신 DSA(Dynamic Spectrum Access)가 포함된 시스템을 사용하는 새로운 패러다임이 진행 중입니다. Nielsen 씨에 의하면, 이는 두 가지 방식으로 RF 감지에 영향을 줍니다. 첫째, 더 이상 협대역 감지를 피할 수 없으며, 둘째, 과도한 혼잡 및 시스템 작동 민첩성으로 인한 의도하지 않은 간섭 및 추가적인 모호성에 직면하게 됩니다.

RF 감지는 저렴한 RF 기술의 급증으로 인해서도 복잡해지고 있습니다. 이 기술은 쉽게 접근할 수 있을 뿐만 아니라 점점 많은 애플리케이션에서 하나의 도구로 확대되고 있습니다. 점점 많은 사물에 무선 통신 기능이 추가되는 이 패러다임을 IoT(사물 인터넷)라고 하며, Tektronix 엔지니어인 Alan Wolke 씨는 “무선 통신의 파괴적 혁신자”라고 설명합니다. 많은 IoT 장치가 ISM(Industry-Science-Medical) 대역의 허가 받지 않은 RF 스펙트럼을 사용합니다.

“ISM 대역, 특히 2.4 및 5GHz 지역이 점점 혼잡해지고 있다”고 Allison 씨는 설명합니다. “신호가 평범한 무선 라우터인지 아니면 누군가 네트워크에 침입하거나 정보를 유출하려고 하는지 알기란 정말 어렵습니다. 따라서 어떤 종류의 신호인지 자동으로 감지할 수 있어야 하는 것이 매우 중요하죠. .”

RF 신호 수를 증가시키는 IoT 외에 드론 사용량의 증가도 많은 군사용 애플리케이션을 심각한 위험에 노출시킵니다. “이들은 드론이 특정 페이로드(payload)를 운반하는지 여부 및 제어 신호가 어디에서 비롯된 것인지를 즉시 확인할 수 있어야 하며 실제로 대응책을 마련하고 드론을 제어할 수 있어야 한다”고 Allison 씨는 말합니다. “무선 통신 장치 사용의 급증 외에 무선 기술로 제어되는 잠재적으로 위험한 장치의 사용도 증가하고 있습니다.”

전자전

또 다른 군사용 애플리케이션인 EW(전자전)는 위협 레이더 및 전자 보호 대책 생성과 관련이 있습니다. RF 감지 및 SATCOM 애플리케이션과 마찬가지로 EW도 조정이 필요한 변화의 과정에 있습니다.

우선, 적대적 위협(adversarial threats)이 점점 복잡해지고 있습니다. 광대역 민첩성과 전파 방해를 방지하기 위한 목적의 지능 및 판별 알고리즘이 내장된 레이더가 두 가지 예입니다. 과거에는 이러한 EA 시스템을 테스트하는 데 사용된 위협 자산(threat assets)이 하드웨어로 정의되고 진화하는 위협에 대응해 쉽게 업그레이드할 수 없었습니다. 기존 위협 생성 기능(threat generation capaility)은 실제 물리적 및 전자기 운영 환경을 대표하는 것이 아닌 순수한 펄스 트레인(pulse-train)이었습니다. EW 시스템을 확실하게 테스트하기 위해서는 위협 자극이 가능한 한 실제 세계를 대표해야 합니다.

또 다른 EW 트랜드로, ECM(Elctornic Countermeasures;전자 방해 기술)을 정확히 특성화해야 할 필요성이 증가하고 있습니다. ECM은 송신기/증폭기 왜곡, 배터리, 여러 기법에 대한 전력 공유, 시스템의 타이밍 문제, DRFM 레이턴시, 플랫폼 전자기 효과의 영향을 받을 수 있습니다. 그렇기 때문에 시간이 지나면서 여러 시나리오에 걸쳐 시간 및 주파수 도메인 모두의 측면에서 ECM을 확인해야 합니다. 기법에 미치는 전체 시스템/플랫폼 효과의 특성화는 실제 ECM 성능을 이해하는 데 매우 중요하며, 실제 운영 환경에서 시스템이 발생할 수 있는 모든 잠재적 기능 또는 제한을 식별하는 데 도움이 됩니다.

SATCOM으로 성공하는 방법

RF 감지 외에 변화를 겪고 있는 또 다른 군사 및 정부용 애플리케이션은 SATCOM(위성 통신)입니다. 비디오, 이미지, 레이더 데이터, 지능 정보 등을 전송하는 데 사용되는 SATCOM 애플리케이션에는 고유한 RF 문제가 있습니다.

“일반적으로 이러한 위성 애플리케이션은 대부분 전송 대역폭이 매우 높으며, 전송 기능이 매우 복잡한 경우가 있다”고 Wolke 씨는 말합니다. “환경에서 변화된 것은 이러한 위성의 사용이 점점 증가하고 있다는 것입니다. 따라서 용량은 점점 부족하며 이러한 위성이 점점 더 많이 개발되고 대역 사용은 추가되고 필요한 대역폭이 광범위해지고 있습니다.”

사용되는 위성 수의 증가와 함께 해당 통신 기능의 테스트에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 기존에는 BER(비터 에러율) 및 EVM(오류 벡터 진폭)과 같은 값을 확인하기 위해 SATCOM 신호의 물리적 레이어만 테스트하면 되었습니다. 그러나 이제는 프로토콜 레이어(layer)에 대한 관심도 커지고 있습니다.

“기존에는 프로토콜 레이어 스페이스(protocol layer space)에 관심이 없었지만 무선 송신기가 증가하고, 사물이 보다 복잡해지고, IoT의 편재성이 증가하면서 이 레이어 스페이스 의 중요성이 커지고 있다”고 Allison 씨는 말합니다. “따라서 이 기술의 일부를 사용하여 군사 및 정부 요구를 충족하고 상업적 요구에 맞게 조정할 수도 있습니다.”

RFAllison 씨에 의하면, SATCOM 애플리케이션의 기본 프로토콜 중 하나는 지속적인 진화하는 디지털 비디오 방송(일반적으로 DVB-S2)의 구현입니다. “디지털 비디오 디모듈레이션(demodulation) 테스트 및 위성 간의 초고속 통신에 관심이 있는 사람이 많다”고 그는 설명합니다.
성공하기 위해서는 SATCOM 애플리케이션의 초광대역폭뿐만 아니라 초고주파수와 초저노이즈를 결합해야 합니다. 따라서 SATCOM 장비 테스트가 문제가 될 수 있습니다. “많은 솔루션에 충분한 주파수 범위가 있지만 대역폭이 넓지 않거나, 주파수와 대역폭이 충분하지만 해상도가 낮다”고 Allison 씨는 말합니다. “또는 이러한 것이 충분하지만 실제로 이러한 주파수에서 테스트할 수 있는 신호를 생성하지 못할 수 있습니다. 우리는 기본적으로 고객의 구체적인 애로 사항을 파악할 수 있으며, 이 모든 것을 해결할 수 있는 장비를 가지고 있습니다.”
SATCOM 애플리케이션을 형성하는 마지막 요인은 수신기와 송신기의 물리적 속성입니다. Allison 씨에 의하면, 배포되는 애플리케이션의 크기, 무게 및 전력을 간과해서는 안 됩니다. “이러한 애플리케이션의 일부는 실제로 보병의 백팩 속에 있을 수도 있고, UAV 상의 RF 센서일 수도 있다”고 그는 말합니다. “따라서 다양한 사례에서 크기, 무게 및 전력이 매우 중요합니다.”

고객 적응 지원

RF 감지부터 전자전 및 SATCOM까지 군사 및 정부용 애플리케이션이 강력하고 안정적인 새로운 보호 솔루션이 필요한 변화의 과정을 겪고 있습니다. RF 기술의 보다 쉬운 접근, 스펙트럼 할당의 변화, 드론의 증가, 위성의 증가, EW 위협의 증가 는 이러한 변화의 원인 중 일부에 지나지 않습니다. “우리는 고객이 이러한 종류의 위협을 해결하도록 최선을 다해야 한다”고 Allison 씨는 말합니다.

이는 우리에게 매우 흥미로운 부분입니다. Tektronix는 비즈니스 모델을 진화시키고 정부 파트너와 함께 군대에서 매일 직면하는 실제 문제를 배우고 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 우리는 참전 용사를 보호하는 기술을 제공하기를 원합니다. 우리의 목표는 할 수 있는 모든 방식으로 성공적인 임무 수행을 돕고 이들의 신뢰할 수 있는 파트너가 되는 것입니다.

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