HLA는 이기종 시뮬레이터간의 연동을 위한 상위레벨 개념으로서 IEEE 1516 표준이며 Run-Time Infrastructure(RTI)는 이를 구현한 라이브러리 형태의 소프트웨어이다. RTI의 시간 관리 서비스를 개발함에 있어 효율적인 설계와 GALT 계산 알고리즘은 반드시 고려해야 하는 사항이다. 그러나 기존의 많은 RTI의 시간 관리 서비스는 수정과 확장이 용이하지 않다. 몇몇 RTI가 이러한 단점을 극복하기 위하여 모듈화 설계방안을 제안하고 있지만 이들은 IEEE 1516 HLA/RTI에 적합하도록 설계 및 구현된 것이 아니라 HLA 1.3을 위한 것이었다. 많은 RTI는 GALT 계산 알고리즘으로 분산 시뮬레이션에서 널리 알려진 Mattern의 알고리즘을 이용하고 있다. 그러나 Mattern의 알고리즘을 IEEE 1516 HLA/RTI에 적용시키기에는 몇 가지 제약사항이 존재한다. 본 논문은 IEEE 1516 HLA/RTI를 만족하는 시간 관리 서비스의 모듈화 설계를 제안하고 이를 바탕으로 구현한다. 시간 관리 서비스 모듈을 TIME 모듈과 GALT 모듈로 나누는 설계방안을 제안하고 GALT 계산 알고리즘으로는 Mattern의 알고리즘을 수정 보완하였다. 그리고 제안한 설계방안대로 구현한 시간 관리 서비스 모듈의 성능을 살펴보기 위하여 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다.
Interoperation between heterogeneous simulators employs definition of standard protocols for data exchange and time synchronization among simulators. The High Level Architecture(HLA) is a specification of common services for such interoperation, which is approved as IEEE standard 1516. This paper presents the design and implementation of an interoperable adaptor which supports development of interoperable simulators under the IEEE 1516 HLA/RTI environment. The adaptor, KHLAAdaptor1516, is implemented as a library form which is linked to HLA-compliant simulators. Design of the adaptor employs a protocol conversion method, the model of which is finite state machine. KHLAAdaptor1516 allows developers to separate interoperable adaptors from stand-alone simulators. The interoperable adaptor manages mapping between HLA services and simulation messages for simulator, This separation increases robustness of a federation and reusability of simulators as well as alleviates much effort and time for maintenance.
High Level Architecture(HLA)는 이기종의 시뮬레이터간 연동을 위한 명세(Specification)이며 Run-Time Infrastructure(RTI)는 이를 구현한 소프트웨어이다. IEEE 1516 HLA/RTI 관리 서비스 중 하나인 데이터 분산 관리 서비스는 시뮬레이터간에 주고 받는 데이터양을 필터링하는 방법이다. 데이터 분산 관리의 목적은 다른 페더레이트가 필요로 하는 데이터만 전달함으로 효율적인 데이터 통신을 가능하게 하는 것이다. 본 논문은 경량화된 RTI를 위해 새로운 데이터 분산 관리 설계 발상에 대해서 제안하고 그것의 구현에 대해서 보여준다. 이 데이터 분산 관리의 설계 발상은 페더레이트와 페더레이션 프로세스에서 생산하는 메시지 수를 최소화하는데 있다. 각 페더레이트는 보통 시뮬레이션이 시작할 때 데이터를 송신(Publish)/수신(Subscribe) 한다. 또한 각 페더레이트는 시뮬레이션 시간이 계속적으로 진행되는 도중에 데이터를 갱신하고 이와 연관된 Region을 수정한다. 그러므로 제안된 데이터 분산 관리 디자인은 복잡한 송신(Publish)/수신(Subscribe) 서비스를 이용하여 빠른 데이터 갱신과 Region을 수정을 할 수 있도록 한다. 이를 적용하여 제안된 DDM 데이터 전달 방식으로 IEEE 1516 HLA/RTI 인터페이스에 만족하도록 구현하였다. 그리고 제안된 DDM 데이터 전달 방식의 성능을 측정하였다. 또한 region을 변경시키며 overlap ratio를 변화시키며 데이터양을 증가시키며 다양한 시나리오로 실험하였다.
HLA는 이기종 시뮬레이션간의 연동을 위한 IEEE 1516 표준이며, RTI는 연동을 위한 하부 인프라 서비스를 제공하는 기술이다. 본 논문에서는 HLA/RTI에 호환 가능한 OO기반의 페더레이트 모델 구조를 제안함으로써 코드의 재사용성을 높인다. 이는 시스템 개발 프로세스의 효율을 높이고, 개발시간의 단축 및 소프트웨어 개발 비용의 절감효과를 가져 온다. 제안된 페더레이트 모델은 이를 구현한 페더레이트에 대한 HLA 인증으로 그 실질적인 효과를 검증 받는다.
최근 국방 소프트웨어 산업은 다양한 무기체계 사업을 통해 모델링 및 시뮬레이션 기술을 적용한 시뮬레이션 시스템 개발을 늘리고 있으며, 특히 이기종 시뮬레이터 간 이식성 및 상호 연동성 확보를 위해서 분산 시뮬레이션 표준 프레임워크인 HLA(High Level Architecture)의 적용을 규정하고 있다. HLA는 분산 환경에서 시뮬레이터간 데이터 교환 및 순서화를 제공하기 위한 서비스를 정의하며, HLA 규칙, Federate 인터페이스 표준 그리고 객체 모델 템플릿의 주요 컴포넌트로 구성된다. RTI(Run-Time Infrastructure)는 Federate 인터페이스 표준을 구현한 소프트웨어로써 Federation 환경에 참여 중인 Federate들이 정보를 교환할 수 있도록 기능을 제공한다. RTI 기술은 워 게임, 가상 시뮬레이션, 훈련 및 무기체계 소프트웨어 연동과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 국내에서 개발된 사례가 없어 모두 외산 제품에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문은 국내에서 개발된 IEEE1516.1-2000 표준의 RTI 구현을 소개한다. 특히, Federate 간 데이터 교환 성능을 높이기 위해서 서버-클라이언트 방식과 단대단 방식을 혼합한 하이브리드 데이터 통신 방식의 적용 방법을 기술하고, 상용 RTI와 데이터 처리율 및 네트워크 지연 시간의 비교를 통해 성능이 개선되었음을 보인다.
System Entity Structure/Model Base (SES/MB) 프레임워크는 하나의 시스템이 가지는 모든 대안들을 총체적으로 표현하는 다측면적인 시스템 모델링 방법이다. 이는 모델들의 재사용성을 향상시키고, 단일 시스템의 구조를 효과적으로 관리할 수 있다. 하지만 실세계는 단일 시스템으로만 이루어진 것이 아니라, 개별적인 시스템들의 집합체인 복합 시스템으로 이루어진 경우가 많다. SES/MB는 분산 환경에서 복합 시스템의 시뮬레이션 하는데 한계가 있기 때문에, 복합 시스템을 위한 확장된 방법이 필요하다. 본 논문은 분산 환경에서 시뮬레이터들 간의 시뮬레이션을 위한 System of Systems Entity Structure/Federate Base (SoSES/FB)를 제안한다. 제안하는 방법은 국제 연동 표준인 HLA/RTI에 기반하며, 시뮬레이터 집합의 구조를 표현하는 System of Systems Entity Structure (SoSES) 형식론과 시뮬레이터들의 라이브러리(FB)를 포함하는 환경을 제공한다. 또한 제안된 SoSES/FB를 분산 시뮬레이션 개발 과정에 적용한 방법론을 제안한다. 본 논문은 제안하는 방법을 다섯 개의 독립적인 시뮬레이터들로 구성되어 있는 대공방어 시뮬레이션에 적용한 사례를 소개한다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1516 에 규정된 HLA(High Level Architecture) 기반 기술은 상이한 목적으로 개발된 다수의 개별 시뮬레이션들이 결합된 복합 시뮬레이션 네트워크 시스템을 구성하는데 있어서 필수적 요소이다. 본 논문에서는 상용 비행 시뮬레이션을 HLA를 기반으로 구현하는 과정과 구현된 시스템의 동작 과정을 보여줌으로써 확장성 및 상호 운용성을 갖춘 비행 시뮬레이션 모델 구조를 제시하였다. 또한 HLA를 기반으로 구현된 실시간 시뮬레이션 시스템과 상용 비행 시뮬레이션을 비교하여 얻어진 비행 정보 데이터 분석을 통해 완벽한 실시간성을 보장할 수 있는 지에 대한 여부를 판단하였다.
To perform the engagement level simulation between the underwater vehicle model and the surface model those are constituted with various systems/ sub-systems, we implemented four different federates as a federation according to the IEEE 1516 HLA (High Level Architecture) protocol that is the international standard in the distributed simulation. Those are CFCS (Command and Fire Control System) federate, motion federate, external entities (torpedos, countermeasure and surfaceship) federate, and visualization federate that interacts with OSG (Open Scene Graph)-based visualization rendering module. In this paper, we present the detailed method about the model constitution for discrete event simulation in the distributed environment. For the sake of this purpose, we introduce the DEVS (Discrete Event System Specification)-HLA-based modeling method of the CFCS federate that reflects not only the interations between models, but also commands from user and tactics manager that is separated from the model. The CFCS federate makes decisions in various missions such as the normal diving, the barrier misision, the target motion analysis, the torpedo launch, and the torpedo evasion. In the perspective of DEVS modeling, the CFCS federate is the coupled model that has the tactical data process model, command model and fire control model as an atomic model. The message passing and time synchronization with other three federates are settled by the $m\ddot{a}k$ RTI (Runtime Infrastructure) that supports IEEE 1516. In this paper, we provides the detailed modeling method of the complicated model that has hierarchical relationship such as the CFCS system in the submarine and that satisfies both of DEVS modeling method for the discrete event simulation and HLA modeling method for the distributed simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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