[논문 리뷰] Service-Oriented Architecture for Weaponry and Battle Command and Control Systems in Warfighting

Youssef Bassil|arXiv (Cornell University)|2012. 04. 01.

Service-Oriented Architecture and Web Services참고 문헌 12인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 현대의 기술 기반 전쟁 환경에서 확장성, 상호운용성, 실시간 반응성을 향상시키기 위해 무기 및 전투 지휘 통제 시스템을 위한 서비스 지향 아키텍처(SOA)를 제안한다. 이 아키텍처는 클라이언트, 서버, 미들웨어(기업 서비스 버스를 통해)의 3계층을 활용하여 느슨하게 결합된 분산 웹 서비스를 구현함으로써 높은 신뢰성과 민첩성을 확보한 동적 지휘 통제 운영을 성공적으로 시뮬레이션한다.

ABSTRACT

Military is one of many industries that is more computer-dependent than ever before, from soldiers with computerized weapons, and tactical wireless devices, to commanders with advanced battle management, command and control systems. Fundamentally, command and control is the process of planning, monitoring, and commanding military personnel, weaponry equipment, and combating vehicles to execute military missions. In fact, command and control systems are revolutionizing as war fighting is changing into cyber, technology, information, and unmanned warfare. As a result, a new design model that supports scalability, reusability, maintainability, survivability, and interoperability is needed to allow commanders, hundreds of miles away from the battlefield, to plan, monitor, evaluate, and control the war events in a dynamic, robust, agile, and reliable manner. This paper proposes a service-oriented architecture for weaponry and battle command and control systems, made out of loosely-coupled and distributed web services. The proposed architecture consists of three elementary tiers: the client tier that corresponds to any computing military equipment; the server tier that corresponds to the web services that deliver the basic functionalities for the client tier; and the middleware tier that corresponds to an enterprise service bus that promotes interoperability between all the interconnected entities. A command and control system was simulated and experimented and it successfully exhibited the desired features of SOA. Future research can improve upon the proposed architecture so much so that it supports encryption for securing the exchange of data between the various communicating entities of the system.

연구 동기 및 목표

• 현대의 기술 집약적 전쟁 환경에서 확장성, 유지보수성, 상호운용성이 뛰어난 지휘 통제 시스템의 증가하는 수요를 충족시키기 위해.
• 단일 구조의 C2 시스템의 한계를 극복하여 분산된 자율적 군사 시스템의 동적 통합을 가능하게 하기 위해.
• 원격 지휘 센터에서 전장 작전의 실시간 계획 수립, 모니터링, 제어를 지원하기 위해.
• 동적이고 사이버 및 무인 전쟁 환경에서의 시스템 생존성과 적응성 향상을 위해.
• 표준화된 웹 서비스를 통해 다양한 무기 및 지휘 시스템을 통합하기 위한 모듈형이고 재사용 가능한 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 클라이언트 계층(군사용 컴퓨팅 장치), 서버 계층(핵심 기능을 제공하는 웹 서비스), 미들웨어 계층(기업 서비스 버스(ESB)를 사용)으로 구성된 3계층 SOA 설계.
• 시스템 구성 요소를 분리하고 유지보수성을 향상시키기 위해 느슨하게 결합된 분산 웹 서비스를 구현.
• ESB를 통해 통신을 중개하여 이질적인 군사 플랫폼 및 시스템 간의 상호운용성을 보장.
• 제안된 SOA를 사용하여 지휘 통제 시스템을 시뮬레이션하여 동적 전장 조건 하에서의 성능 평가.
• 플랫폼에 구애받지 않는 통합을 가능하게 하기 위해 표준 웹 서비스 프로토콜(SOAP, WSDL 등) 적용.
• 지리적으로 산재한 부대 간에 실시간 미션 계획 수립, 모니터링, 제어를 지원할 수 있는 아키텍처의 능력을 검증.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서비스 지향 아키텍처는 다양한 분산 군사 지휘 통제 시스템 간의 상호운용성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 SOA는 복잡하고 동적인 전장 환경에서 확장성과 재사용성을 어느 정도 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 기업 서비스 버스는 실시간으로 이질적인 군사 시스템 간의 통신을 효과적으로 중개할 수 있는가?
• RQ4 제안된 SOA 아키텍처는 사이버 및 무인 전쟁 환경에서의 생존성과 적응성을 어떻게 지원하는가?
• RQ5 느슨하게 결합된 웹 서비스 기반 C2 시스템의 성능 특성은 시뮬레이션된 전장 조건 하에서 어떻게 나타나는가?

주요 결과

• 시뮬레이션된 지휘 통제 시스템은 SOA의 바람직한 특성인 확장성, 재사용성, 유지보수성을 성공적으로 입증하였다.
• 기업 서비스 버스의 사용으로 다양한 분산 군사 시스템 및 플랫폼 간의 원활한 상호운용성이 달성되었다.
• 아키텍처는 원격 지휘 센터에서 전장 이벤트의 실시간 계획 수립, 모니터링, 제어를 가능하게 하였다.
• 동적이고 복잡한 운영 시나리오에서 높은 민첩성과 신뢰성을 보였다.
• 시뮬레이션을 통해 SOA 모델이 견고하고 분산적이며 장애 내성적인 지휘 통제 운영을 지원하는 것으로 확인되었다.
• 향후 연구는 시스템 엔티티 간의 데이터 교환을 보다 안전하게 하기 위해 종단 간 암호화 통합에 초점을 맞춰야 한다.