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무기체계 소프트웨어 개발 및 관리 지침 적용 사례 : 기동무기 내장형 실시간 제어 시스템용 RTOS 기술 개발

마유승, 우덕균, 마평수

한국전자통신연구원

근거리 이동 환경 AV 그룹통신 단말 플랫폼 개발 2 기동무기 내장형 실시간 제어시스템용 RTOS 기술 개발 2

개요

적용 사례의 기술 개발 내용

적용 사례의 국방 프로세스 수용 방안

적용 사례의 개발 단계 별 품질 수행활동

결론

목차


무기체계 소프트웨어 개발 및 관리 지침 적용 사례

− 과제명:

기동무기 내장형 실시간 제어 시스템용 마이크로초급 정밀도와 99.99% 신뢰성의 RTOS 기술 개발

− 참여기관: ETRI 외 5개 기업

− 수행기간: 2011.7. ~ 2013.6. (2년)

적용 사례의 기술 개발 수행 방법

− 방위사업청의 ‘무기체계소프트웨어 개발 및 관리 지침’ 적용

− 정보통신산업진흥원 SW공학센터(NIPA)가 제3자 관점에서 프로세스 및 산출물 품질점검

− 국방기술품질원(기품원)은 방위사업청 지침에 따라 국방 프로세스 및 산출물 적합성 여부 점검

발표 목표

− 무기체계소프트웨어 개발 및 관리 지침 적용 경험 및 효과 소개

개요


기술 개발 목표

− 무기체계에 적합한 수준의 고신뢰 RTOS 및 응용 SW 통합개발환경을 개발하고,

기동무기 장비단위 시험을 통해 외산 RTOS 대비 성능 입증

기술 개발 결과물

− 무기체계 고신뢰 RTOS 패키지 : 고신뢰 RTOS + 응용 SW 통합개발환경

전차 탑재장비(자동장전장치) 응용 SW 및 HILS 시험 장비

구성 요소

기술 개발 내용


기술 개념도


기술 개발 결과물

고신뢰 경량 네트워크 스택

멀티태스킹 스케줄러

OpenGL ES 그래픽 엔진

고신뢰 실시간 플래시 파일시스템

POSIX PSE52

VxWorks 이식성 지원

실시간 프로세스

군용 입출력 디바이스 드라이버

보드지원패키지 (BSP)

타겟 에이전트

쓰레드 관리자

프로그램 로더

프로세스 간 통신

오류 감지 및 처리

무기체계 고신뢰 RTOS

통합개발환경

다중 타겟 관리 플러그인

수행 기록 가시화 플러그인

타겟 시스템 모니터 플러그인

스케줄링 검증 플러그인

VxWorks 응용 이식 플러그인

RTOS 지원 통합개발환경

커널

서브 시스템

RTOS 패키지

< 통합개발환경 수행화면 예시>


개발, 관리 및 지원의 3개 영역으로 구성된 17개의 서브 프로세스 정의

개발 프로세스는 방위사업청의 ‘소프트웨어 개발 프로세스 지침’을 기반으로 하여 정의

연구과제 수행 프로세스

단계 탐색 개발 체계 개발

공

정

기 본 요 구 정 의

탐 색 개 발 계 획 작 성

체 계 요 구 분 석

체 계 구 조 설 계

개 발 계 획 및 인 수 전 략 수 립

개 발 준 비

소 프 트 웨 어 요 구 사 항 분 석

소 프 트 웨 어 구 조 설 계

소 프 트 웨 어 상 세 설 계

소 프 트 웨 어 코 딩 및 단 위 시 험

소 프 트 웨 어 통 합

소 프 트 웨 어 개 발 시 험 평 가

체 계 통 합

체 계 개 발 시 험 평 가

소 프 트 웨 어 설 치

운용시험평가

소 프 트 웨 어 인 수 지 원

< 방위사업청 소프트웨어 개발 프로세스 > < 적용 사례의 연구과제 수행 프로세스 >

연구과제 적용 영역


체계 구조 설계를 통해 식별된 개별 소프트웨어 형상항목(CSCI) 별로

SW 요구사항 분석, SW 구조 설계, SW 상세 설계, SW 구현, SW 통합 및 시험 단계 수행

CSCI 통합 후 구축된 체계는 HILS 연동 시험 및 실차 시험으로 구성되는 개발 시험 평가

개발 공정 구조


개발 단계별 산출물 목록 (1/2)

개발단계 활동 산출물

개발 준비

체계 개발 계획 수립

품질관리 계획 수립

개발 준비 검토

체계개발계획서

품질관리계획서

체계 요구사항 분석 체계 요구사항 정의

체계 요구사항 분석 검토 체계요구사항명세서 (SSRS)

체계 구조 설계 체계 구조 정의

체계 구조 설계 검토 체계요구사항명세서 (SSRS)

소프트웨어 요구사항 분석 소프트웨어 요구사항 정의

소프트웨어 요구사항 분석 검토 SW요구사항명세서 (SRS)

소프트웨어 구조 설계

소프트웨어 구조 정의

인터페이스 설계

소프트웨어 구조 설계 검토

SW설계기술서 (SDD)

소프트웨어 상세 설계

소프트웨어 구성요소 상세 설계

인터페이스 상세 설계

소프트웨어 상세 설계 검토

소프트웨어 단위 시험 절차 준비

SW설계기술서 (SDD)

소프트웨어 구현 및 단위 시험

소프트웨어 구현

소프트웨어 단위 시험 수행

소프트웨어 통합 시험 계획 수립

소프트웨어 구현 및 단위 시험 검토

소스/실행 코드

SW 통합시험계획서


개발 단계별 산출물 목록 (2/2)

개발단계 활동 산출물

소프트웨어 통합 및 시험

소프트웨어 통합

소프트웨어 통합 시험 절차 준비

소프트웨어 통합 시험 수행

체계 통합 시험 계획 수립

소프트웨어 통합 및 시험 검토


SW통합시험절차서 (STD-SW)

SW통합시험결과보고서 (STR-SW)

체계통합시험계획서 (STP-SS)

체계 통합 및 시험

체계 통합

체계 통합 시험 절차 준비

체계 통합 시험 수행

사용자 문서 개발

개발 시험 평가 계획 수립

체계 통합 및 시험 검토


체계통합시험절차서 (STD-SS)

체계통합시험결과보고서 (STR-SS)

SW 사용자 매뉴얼(SUM)

SW산출물명세서 (SPS)

개발시험평가계획서 (STP-DT)

개발 시험 평가

HILS 시험 평가 환경 구성

HILS 시험 평가 절차 준비

HILS 시험 평가 수행

HILS 시험 평가 검토 개발시험평가절차서 (STD-DT)

개발시험평가결과보고서 (STR-DT) 실차 시험 평가 환경 구성

실차 시험 평가 절차 준비

실차 시험 평가 수행

실차 시험 평가 검토


주요 기술 문서

− 요구사항 정의

기동무기체계용 RTOS 체계 요구사항명세서 (1건)

CSCI 별 SW 요구사항명세서 (11건)

− 설계

CSCI별 SW 설계기술서 (11건)

− 시험

CSCI별 SW 시험계획서 (11건), SW 시험절차서 (11건), SW 시험결과보고서 (11건)

체계통합 시험계획서(1건), 체계통합 시험절차서 (1건), 체계통합 시험결과보고서(1건)

주요 품질 활동

− 기관 전체의 철저한 on-line & off-line 동료 검토 수행

− NIPA 및 기품원의 off-line 품질 자문 수행

− 외부 전문가의 산출물 검토 수행

산출물 목록 및 품질 활동 CSCI 설계


요구사항 관련 품질 활동

요구사항명세서

참여기관 전체 동료검토 (2회) • 검토의견 397개 모두 반영

NIPA/기품원 검토 (3회) • 검토의견 47개 모두 반영

외부전문가(6인) 검토 (1회) • 검토의견 276개 중 199개 반영 • 77개는 무결점

< 검토 의견 상세 내역 >

검증된 프로세스를 통한 요구사항 정의

- 방위사업청 요구사항명세서 서식 준수 : 기능, 인터페이스, 자원, 품질 요구사항 정의

- UML(Unified Modeling Language) 적용 : 유즈케이스 모델링을 통한 요구사항 정의

※ 00-RTOS : RTOS 체계, 01-KNL : 커널, 02-CDD : 통신장치 드라이버, 03-NWK : 네트워크 스택, 04-GUI : 그래픽 사용자 인터페이스, 05-FFS : 플래시 파일시스템, 06-PSX : POSIX 라이브러리, 07-PORT : 이식성 라이브러리, 08-TAGT : 타겟 에이전트 09-ADT : 응용 SW 개발도구, 10-TRT : 런타임 분석 도구, 11-HILS : HILS


설계 기술서 관련 품질 활동

설계기술서

참여기관 전체 동료검토 (3회) • 검토의견 340개 중 318개 반영 • 무결점 11개, 추후 반영 11개

NIPA/기품원 검토 (2회) • 검토의견 32개 반영

< 검토 의견 상세 내역 >

검증된 프로세스를 통한 설계 수행

- 방위사업청 설계 기술서 서식 준수 : 요구사항 추적성 유지

: 함수 수준까지 기술한 상세설계

- UML을 이용한 설계 수행 - 표준 개발 방법론 적용 : 고신뢰 RTOS - 구조적 방법론

: 응용 SW 통합개발환경 - 객체지향 방법론


방위사업청 코딩 규칙을 준수하여 개발

개발자 간 커널 소스코드 검토 수행

Trac과 SVN을 이용한 이슈 및 소스코드 관리

− 기관 내부 개발용 및 외부 배포용을 구별하여 관리체계 구출

구현 관련 품질 활동


릴리스 버전 관리 (Trac 및 SVN 서버)

< 릴리즈 정보 관리 (Trac 서버) > < 릴리즈 버전 관리 (SVN 서버) >

RTOS 패키지 설치 디렉토리


정적 도구를 이용한 정적 분석 수행

각 개발 기관의 시험 수행

− 개발자 간 소스코드 검토

− 화이트 박스 시험 기법을 통한 단위 시험

− 요구사항 기반 블랙 박스 시험 기법을 통한 통합 시험

개발 기관 간 교차 시험 수행

− 타 기관들간의 교차 시험 수행으로 품질 검사

테스트 전문기관을 통한 제 3자 검증 수행

− RTOS 커널에 대한 검증

10,000회 이상의 단위 API (224개 API) 기반 시험 : Positive test, Negative test, Boundary test, Pairwise test

커널 상태 전이 다이어그램 기반 시나리오 시험 수행: 103개의 테스트 케이스 개발 및 시험

− 도구에 대한 매뉴얼 및 사용성 검토 예정

HILS 및 실차 시험을 통한 개발 시험 수행

− 탑재장비 HILS 시험 1,000회 이상 수행, 실차 탑재 시험 수행 예정

시험 관련 품질 활동


효과

− 문서화의 부담이 있었지만 이를 통해 체계적 과제 관리 및 개발 가능

− 동료 검토, 정적 시험, 동적 시험, 제 3자 검증을 통한 산출물의 품질 향상

− 국방 프로세스 적용을 통한 SW 공학 수준 향상

개선점

− 국내 도구 부재로 인한 기술 문서 작성 및 추적관리 작업의 부담이 있음

− 다양한 프로세스를 반영하는 가이드라인 필요 (현재 폭포수 모델에 최적화 된 가이드라인만 제공)

결론

[출처: WBS 프로젝트의 국방 과제 품질관리 성과 분석, 정보과학회지 제 30권 제 9호 통권 제 280호]

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