[논문]L-V-C 훈련체계 연동을 위한 HLA, DDS 기반의 연동 미들웨어 게이트웨이

전형국; 엄영익

doi:10.14372/iemek.2015.10.6.345

L-V-C 훈련체계 연동을 위한 HLA, DDS 기반의 연동 미들웨어 게이트웨이
Interoperable Middleware Gateway Based on HLA and DDS for L-V-C Simulation Training Systems 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.10 no.6, 2015년, pp.345 - 352

전형국 (Sungkyunkwan University) , 엄영익 (Sungkyunkwan University)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, by developing many training systems in battle field, the demand for interconnecting and internetworking between Live, Virtual, Constructive training systems has been increased to support efficient data distribution and system control. But, there are lots of problems for them to interwork, because the existing researches only support L-L, V-V, C-C Interoperability. Therefore, we propose L-V-C gateway to provide interoperable simulation environment based on HLA and DDS between them. First, we illustrate FOM Management that parses RPR-FOM XML file to acquire Data information to be shared between them, and generates common data structure and source code used for L-V-C Gateway. L-V-C Gateway created from FOM Management supports Data Conversion and Quality of Service between HLA and DDS. HLA Federate and DDS Domainparticipant in L-V-C Gateway play a role of logical communication channel and relay data from HLA Federation to DDS Domain and vice versa.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

L-V-C 게이트웨이 소스 코드에는 데이터 송수신을 위한 객체 생성 및 데이터 연동에 필요한 코드를 포함한다. 데이터 변환 블록 은 L-V-C 게이트웨이에서 연동하려고 하는 이종 미들웨어 간 데이터 변환 및 전달 기능을 제공하며, 본 논문에서는 HLA, DDS에 대한 데이터 변환 및 전달에 대한 기능을 설명한다.
두 번째 방식은 연동 프로토콜 간 데이터 및 서비스 변환을 직접 수행해 주는 게이트웨이 방식으로, 변환 프로토콜 간 특성이 다른 경우 구현의 어려움이 있지만, L-V-C 연동에 필요한 시간관리, 시뮬레이션 연동 기능 등을 제공할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 L-V-C 연동을 위하여 게이트웨이에 기반한 L-V-C 연동 방법을 제안하며, 이를 위하여 L-V-C 연동 게이트웨이의 구조 및 구현에 대하여 상세히 설명한다.
본 논문에서는 HLA, DDS 기반의 L-V-C 훈련 체계 연동을 위한 미들웨어 게이트웨이를 제안한다. L-V-C 미들웨어 게이트웨이를 통하여 HLA와 DDS를 연동할 수 있으며, 이를 위하여 2장에서는 L-V-C 연동과 관련된 관련연구를 설명한다.
본 논문에서는 HLA와 DDS의 QoS를 고려하여 총 4개의 QoS를 지원하고 있는데 다음은 본 논문에서 지원하고 있는 QoS에 대한 설명이다. Reliability는 신뢰적인 데이터 송수신을 가능하게 해주는 기능이며, Destination Order는 수신된 메시지에 대하여 시간 우선순위, 수신 우선순위를 정하는 기능이다.
본 논문에서는 RPR-FOM을 기반으로 L-V-C 게이트웨이를 생성할 수 있는 방법 및 구조를 제안하였다. 제안된 방법을 효율적으로 구현하기 위하여 본 논문에서는 L-V-C 게이트웨이 자동 생성 도구를 제시하였으며, 생성된 L-V-C 게이트웨이 연동 기능 테스팅을 위하여 실제 현장에서 사용되고 있는 Legacy 훈련체계인 Live, Virtual, Constructive 훈련체계의 연동을 보여주었다.

제안 방법

DDS의 Content_Based_Filer QoS 기능은 HLA의 Data Distribution Service의 Region으로 매핑 가능한데, RPR-FOM에서 이 기능은 지원되고 있지 않아서, RPR-FOM에 L-V-C 게이트웨이 추가 QoS를 제공하여, Content_Based_Filter의 기능을 수행할 수 있도록 하였다.
L-V-C 게이트웨이 소스 코드 생성 도구를 통해서 생성된 L-V-C 게이트웨이의 연동 실험을 위하여 본 논문에서는 그림 9와 같은 연동 테스팅 환경을 구성하였다.
L-V-C 게이트웨이의 연동 테스팅 환경은 Live 훈련체계로 UAV와 전투과학화훈련단(KCTC)의 부대 훈련 정보를 이용하여 구성하였다. Live 훈련체계는 DDS를 기반으로 연동을 수행하였으며, UAV는 실제 비행체의 비행 정보를 활용하여 시스템을 구성하였고, KCTC 부대 훈련은 전투과학화훈련단의 실제 연대급 부대 훈련 정보를 활용하여 시스템을 구성하였다. Virtual과 Constructive 훈련 체계는 HLA를 이용하여 연동을 수행하였다.
세 번째로 L-V-C 통합 합성전장환경기술은 실제 전장 환경과 유사한 가상의 합성전장환경을 제공하는 것으로 합성전장환경 모의/합성부대모의/다중해상도지원 기술 등이 있다. 네 번째로 L-V-C 공통 객체 모델링 기술은 L, V, C 각 체계의 객체모델(데이터 및 기능)의 통합 기능 제공을 목적으로, 각 체계 사이의 원할한 데이터 변환을 위한 참조 모델을 제공해 준다. 다섯 번째 L-V-C 연동 개발 프로세스 기술은 L-V-C 연동 시스템 개발에 필요한 개발 프로세스 제공을 목적으로 개발체계, 개발모델, 개발환경, 필요기술에 대한 체계화된 개발 프로세스를 의미한다.
데이터 변환 블록은 FOM 관리 모듈에서 생성된 소스 코드를 기반으로 데이터 변환 및 연동에 필요한 기능들을 수행한다. 또한 FOM 관리 블록에서 사용한 FOM 정보를 기반으로 HLA, DDS의 데이터 통신 개체에 대한 데이터 연동을 수행한다. 데이터 변환 블록의 주요 기능은 HLA, DDS 간 데이터 송수신 처리 및 이종 미들웨어 간 API 변환 기능을 제공한다.
FOM 관리 블록은 L-V-C 게이트웨이에 연동되는 Live, Virtual, Constructive 훈련체계의 데이터 및 객체에 대한 명세인 RPR-FOM 정보를 처리하고, 처리된 결과를 바탕으로 HLA를 위한 헤더 파일 및 DDS를 위한 Topic 파일을 생성하는 역할을 수행한다. 또한 생성된 HLA 헤더 파일과 Topic 파 일 정보를 바탕으로 실제 L-V-C 게이트웨이에서 동작할 수 있는 HLA 소스 코드 및 DDS 소스 코드를 생성하는 역할을 수행한다. 그림 4는 본 논문에서 제안하고 있는 FOM 관리 블록의 전체적인 구조도이다.
RPR-FOM은 HLA에서 연동에 사용하는 데이터 및 객체 모델에 대한 정보를 제공하는 파일로, XML 파일의 문서 규격을 갖는다. 본 논문에서 제안하는 L-V-C 게이트웨이는 연동에 필요한 데이터 및 객체 정의를 위하여 RPR-FOM 파일의 정보를 이용한다. L-V-C 게이트웨이 소스 코드에는 데이터 송수신을 위한 객체 생성 및 데이터 연동에 필요한 코드를 포함한다.
본 논문에서는 RPR-FOM을 기반으로 L-V-C 게이트웨이를 생성할 수 있는 방법 및 구조를 제안하였다. 제안된 방법을 효율적으로 구현하기 위하여 본 논문에서는 L-V-C 게이트웨이 자동 생성 도구를 제시하였으며, 생성된 L-V-C 게이트웨이 연동 기능 테스팅을 위하여 실제 현장에서 사용되고 있는 Legacy 훈련체계인 Live, Virtual, Constructive 훈련체계의 연동을 보여주었다.
테스팅 환경 구축을 위해서 RPR-FOM을 기반으로 연동에 필요한 데이터 타입을 정하였다. 연동의 대상이 되는 데이터 타입은 RPR-FOM을 기준으로 Object는 Environment, Aircraft, GroundVehicle, Human, Sensor 등의 정보가 사용되었으며, Interaction은 Acknowledge, ActionRequest, ActionResponse, EventReport 등이 사용되었다.
현재 L-V-C 게이트웨이 코드 구현을 위하여 HLA 연동 부분은 MAK사의 RTI V4.2를 이용하였고, DDS 연동 부분은 ETRI에서 개발한 DDS 제품 군인 EDDS를 이용하였다. 그림 8에서 L-V-C 게이트웨이 자동 생성 도구는 L-V-C 연동 데이터를 위하여 RPR-FOM XML 파일을 입력으로 받는다.

대상 데이터

L-V-C 게이트웨이의 연동 테스팅 환경은 Live 훈련체계로 UAV와 전투과학화훈련단(KCTC)의 부대 훈련 정보를 이용하여 구성하였다. Live 훈련체계는 DDS를 기반으로 연동을 수행하였으며, UAV는 실제 비행체의 비행 정보를 활용하여 시스템을 구성하였고, KCTC 부대 훈련은 전투과학화훈련단의 실제 연대급 부대 훈련 정보를 활용하여 시스템을 구성하였다.
테스팅 환경 구축을 위해서 RPR-FOM을 기반으로 연동에 필요한 데이터 타입을 정하였다. 연동의 대상이 되는 데이터 타입은 RPR-FOM을 기준으로 Object는 Environment, Aircraft, GroundVehicle, Human, Sensor 등의 정보가 사용되었으며, Interaction은 Acknowledge, ActionRequest, ActionResponse, EventReport 등이 사용되었다.

이론/모형

Virtual과 Constructive 훈련 체계는 HLA를 이용하여 연동을 수행하였다. Virtual 훈련체계는 국방과학연구소에서 개발하고 있는 K1A1 장갑차 시뮬레이터를 활용하였고, Constructive 훈련체계는 국방과학연구소의 기계화보병대대 훈련을 위한 교전급 모델인 전투 21을 활용하였다.

후속연구

현재 본 논문에서는 L-V-C 게이트웨이의 생성 및 연동 기능에 초점을 맞추고 있지만, 향후 L-V-C 훈련체계의 시뮬레이션 연동 환경 제공을 위하여 Time Management/Synchronization, Federation Management 기능 등을 추가로 개발할 예정이다. 또한 DIS 프로토콜을 위한 연동 기능도 제공할 예정이다.
미래의 전장 환경은 네트워크 기반의 인공합성 전장 환경으로 훈련 및 전투가 진행될 것으로 보인다. 본 논문에서 제안하고 있는 L-V-C 게이트웨이를 이용하면 앞으로 다가올 미래 합성저장환경에 효율적으로 대처할 수 있을 것으로 예상하며 국방 훈련쳬계 관련 산업 및 유관 기술의 발전에 도움이 될 것으로 생각한다.
FOM 데이터 변환 모듈은 L-V-C 게이트웨이에 서 동작하는 통신 객체 간 데이터 변환을 위한 데이터 타입 및 매핑 기능을 제공하는 모듈로, HLA Object로부터 수신된 데이터를 DDS Entity의 데이터로 변환하는 기능을 제공한다. 추후 FOM 데이터 변환 모듈은 Ontology 기능을 추가하여 다양한 데이터 타입을 처리할 수 있는 기능을 제공할 예정이다.
현재 본 논문에서는 L-V-C 게이트웨이의 생성 및 연동 기능에 초점을 맞추고 있지만, 향후 L-V-C 훈련체계의 시뮬레이션 연동 환경 제공을 위하여 Time Management/Synchronization, Federation Management 기능 등을 추가로 개발할 예정이다. 또한 DIS 프로토콜을 위한 연동 기능도 제공할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	DDS는 무엇인가?	DDS는 OMG에 의해서 제안된 실시간 대용량의 통신 미들웨어로 완전 분산 환경을 지향하며, 데이터 중심, Publisher/Subscriber 기반의 데이터 분배 기능을 제공한다. DDS는 실시간 대용량 전달을 위한 다양한 QoS를 제공하고 있으며, 데이터의 전달 및 제어, 관리에 필요한 네트워크 QoS를 제공하고 있다.
	FOM 관리 블록은 어떤 정보를 바탕으로 실제 L-V-C 게이트웨이에서 동작할 수 있는 HLA 소스 코드 및 DDS 소스 코드를 생성하는가?	FOM 관리 블록은 L-V-C 게이트웨이에 연동되는 Live, Virtual, Constructive 훈련체계의 데이터 및 객체에 대한 명세인 RPR-FOM 정보를 처리하고, 처리된 결과를 바탕으로 HLA를 위한 헤더 파일 및 DDS를 위한 Topic 파일을 생성하는 역할을 수행한다. 또한 생성된 HLA 헤더 파일과 Topic 파 일 정보를 바탕으로 실제 L-V-C 게이트웨이에서 동작할 수 있는 HLA 소스 코드 및 DDS 소스 코드를 생성하는 역할을 수행한다. 그림 4는 본 논문에서 제안하고 있는 FOM 관리 블록의 전체적인 구조도이다.
	HLA는 무엇인가?	HLA는 분산 시뮬레이션 환경을 제공하기 위한 High Level Architecture로 시뮬레이터와 시뮬레이터 간 데이터 연동 및 제어를 위한 표준 규약이며, 분산 환경에서 시뮬레이션 기능을 제공하기 위하여 Time Management/Synchronization, Federation Management 등의 기능을 제공하고 있다. 특히, RTI(Real-Time Infrastructure)는 HLA를 구현한 구현채로 현재 다양한 벤더들이 HLA를 위한 제품들을 제공하고 있다.

참고문헌 (15)

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NADS: Nextel Aerospace Defence & Security, http://www.nads.es/

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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