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문제 정의
- 따라서 CPS 시뮬레이션에서 어느 한 시뮬레이터의 시간이 느려지거나 빨라지는 경우에는 분산 시뮬 레이션 데이터를 신뢰할 수 없기 때문에 시뮬레이션을 중단해야 하지만, 사전에 합의된 오차가 허용되는 범위 내에서는 런타임(runtime)중 연산 속도를 조절함으로써 실시간 시뮬레이션을 지원할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 CPS 시간 동기화 알고리즘을 개발하여 이를 CPS 시뮬레이터에 탑재하고, 알고리즘의 실행을 검증하고자 한다. 본 논문에서 개발하는 CPS 시뮬레이터는 이산 사건 시스템 모델 뿐 아니라, CPS 환경에 존재할 수 있는 다양한 연속 시스템의 시뮬레이션도 지원하도록 설계된 하이브리드 시뮬레이터이다.
- CPS는 분산 환경의 시스템 간의 실시간 제어가 필요하기 때문에 동기화 되지 않은 시간을 기반으로 상호작용하면 잘못된 데이터 및 제어 명령에 의해 위험이 발생할수 있다. 따라서 본 논문에서는 CPS 시뮬레이션을 위한 시간 동기화 알고리즘을 설계하고, 이를 탑재한 CPS 시뮬레이터를 개발하였다. 또한, 제안된 알고리즘 및 이의 실행을 검증하기 위하여 시나리오를 기반으로 CPS 실시간 시뮬레이션을 수행하였다.
- 현실적으로 시뮬레이션 시간이 실시간보다 빨리 진행되는 경우보다 모델의 복잡성 등의 이유로 시간이 느리게 진행되는 경우가 많다. 따라서 본 논문에서는 Fig. 3과 같이 CPS 시뮬레이터가 느리게 동작하는 경우에 대한 예제를 통해서 제안하는 시간 동기화 알고리즘을 설명한다.
- 실제 CPS 환경에서는 CPS 시스템 간의 상호작용을 뿐 아니라, 하드웨어를 통한 사용자의 입력으로도 시스템 제어가 가능해야 한다. 따라서 본 논문에서는 현실 세계와 보다 유사한 환경에서 시뮬레이션을 수행하기 위하여 human interactive 시뮬레이션 기능을 추가로 개발하였고, 실제로 런타임 동안 사용자의 제어를 발생시키면서 실시간 시뮬레이션을 수행하였다.
- 본 논문에서는 CPS 시뮬레이터의 실시간 진행 여부에 따라 연속 모델의 연산 주기를 갱신하기 위한 방법으로서 수식 (1)~(3)을 개발하였다.
- 3장에서 개발한 시간 동기화 알고리즘을 CPS 시뮬레이터에 반영하기 위해서는 분산 환경에 존재하는 각 CPS 시뮬레이터가 공통적으로 참고할 수 있는 시계가 필요하다. 본 논문에서는 이 시계 역할을 하는 시간 서버를 별도로 구현하고, 이 시간 서버가 일정한 주기마다 시간 데이터를 모든 CPS 시뮬레이터에 전송하도록 구현한다. 시간 서버가 전송하는 시간 데이터가 바로 3장에서 설명한 글로벌 시간(TGT)이며 각 시뮬레이터는 글로벌 시간을 활용하여 시뮬레이터의 실시간 진행 여부를 판단할 수 있게 된다.
- 기존에 제시된 분산 시뮬레이션의 시간 동기화 알고리즘의 종류는 크게 conservative 알고리즘과 optimistic 알고리즘으로 구분된다. 본 연구에서는 두 알고리즘의 기본 개념을 살펴보기 위하여 두 알고리즘의 가장 기본 원리를 제시하는 Chandy-Misra 알고리즘[4] 및 Time Warp[5] 알고리즘을 살펴본다.
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