High Level Architecture (HLA)는 완성된 시뮬레이터를 연동함으로써 재사용성을 높이고 분산된 이기종 시뮬레이터간의 연동성을 확보하고자 제정된 연동 표준으로, RuntimeInfrastructure (RTI)로 구현되어 다양한 시뮬레이터간의 연동 시뮬레이션을 중개한다. 이러한 연동 시뮬레이션 관련 연구는 연동 대상이 되는 시스템이 점점 복잡해짐에 따라 시뮬레이터간의 연동을 넘어 연동된 페더레이션 간의 연동으로 발전하고 있다. 그러나 기존의 연구들은 객체 모델 통합에 대한 고민이 없었기 때문에 객체 모델이 동일한 표준 형식을 따르며 차이점이 존재하지 않아 쉽게 통합될 수 있다고 가정하고 진행되었다. 그러나 다양한 HLA 표준에 기초한 페더레이션들이 이미 구현되어 있기 때문에 객체 모델의 형식에 차이점이 있어 기계적인 객체 모델 통합이 불가능하고, 실제로는 같은 객체/속성에 대해 다르게 기술되어 있을 가능성이 많다. 또한 모든 객체를 통합하여 공개했을 때에는 보안성의 문제도 존재한다. 따라서 본 논문은 이러한 문제를 해결하는 페더레이션 연동을 위한 객체 모델 통합 프로세스를 제안한다. 제안하는 객체 모델 통합 프로세스는 서로 다른 표준을 따르는 객체 모델 간의 통합 방법을 제안하고, 객체간의 서로 다른 이름/특성 문제를 해결하며, 보안객체를 제외하는 기능을 담고 있다. 본 연구를 통하여 페더레이션 연동 기술이 실제적으로 적용될 때에 각 페더레이션의 연동성과 재사용성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
High Level Architecture (HLA)는 완성된 시뮬레이터를 연동함으로써 재사용성을 높이고 분산된 이기종 시뮬레이터간의 연동성을 확보하고자 제정된 연동 표준으로, Runtime Infrastructure (RTI)로 구현되어 다양한 시뮬레이터간의 연동 시뮬레이션을 중개한다. 이러한 연동 시뮬레이션 관련 연구는 연동 대상이 되는 시스템이 점점 복잡해짐에 따라 시뮬레이터간의 연동을 넘어 연동된 페더레이션 간의 연동으로 발전하고 있다. 그러나 기존의 연구들은 객체 모델 통합에 대한 고민이 없었기 때문에 객체 모델이 동일한 표준 형식을 따르며 차이점이 존재하지 않아 쉽게 통합될 수 있다고 가정하고 진행되었다. 그러나 다양한 HLA 표준에 기초한 페더레이션들이 이미 구현되어 있기 때문에 객체 모델의 형식에 차이점이 있어 기계적인 객체 모델 통합이 불가능하고, 실제로는 같은 객체/속성에 대해 다르게 기술되어 있을 가능성이 많다. 또한 모든 객체를 통합하여 공개했을 때에는 보안성의 문제도 존재한다. 따라서 본 논문은 이러한 문제를 해결하는 페더레이션 연동을 위한 객체 모델 통합 프로세스를 제안한다. 제안하는 객체 모델 통합 프로세스는 서로 다른 표준을 따르는 객체 모델 간의 통합 방법을 제안하고, 객체간의 서로 다른 이름/특성 문제를 해결하며, 보안객체를 제외하는 기능을 담고 있다. 본 연구를 통하여 페더레이션 연동 기술이 실제적으로 적용될 때에 각 페더레이션의 연동성과 재사용성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.
High Level Architecture(HLA) is a specification for interoperation among heterogeneous simulators which are executed in a distributed environment. HLA originally allows many federates to join in a federation using a single RTI(Run-Time Infrastructure). As the target systems become more complex, the ...
High Level Architecture(HLA) is a specification for interoperation among heterogeneous simulators which are executed in a distributed environment. HLA originally allows many federates to join in a federation using a single RTI(Run-Time Infrastructure). As the target systems become more complex, the need for the interoperation of federations, performed in a RTI-RTI interoperation environment, has been growing. It can be performed by the confederation interface with the agents, which subrogate the API calls and callbacks of each federation. The existing studies have assumed that the object models of each federation are based on same HLA standard and their object descriptions are equal. Because the existing federations are usually not under this assumption, this paper proposes the integration process of object models for the federation interoperation environment. To integrate the object models for the interoperation of federations, this process resolves the differences of HLA standards, provides conversion process between objects with different descriptions and excludes the security objects. We expect that this process enhances the reusability and effectiveness of interoperation of federations in various domains.
High Level Architecture(HLA) is a specification for interoperation among heterogeneous simulators which are executed in a distributed environment. HLA originally allows many federates to join in a federation using a single RTI(Run-Time Infrastructure). As the target systems become more complex, the need for the interoperation of federations, performed in a RTI-RTI interoperation environment, has been growing. It can be performed by the confederation interface with the agents, which subrogate the API calls and callbacks of each federation. The existing studies have assumed that the object models of each federation are based on same HLA standard and their object descriptions are equal. Because the existing federations are usually not under this assumption, this paper proposes the integration process of object models for the federation interoperation environment. To integrate the object models for the interoperation of federations, this process resolves the differences of HLA standards, provides conversion process between objects with different descriptions and excludes the security objects. We expect that this process enhances the reusability and effectiveness of interoperation of federations in various domains.
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문제 정의
그러나 통합 대상이 되는 실제 페더레이션들을 살펴보면 일반적으로 객체 모델 간의 차이점이 존재하기 때문에 이를 해결하는 작업이 연동 설계 시에 반드시 필요하다. 본 논문은 FOM 간의 어떤 차이가 발생할 수 있는지, 어떤 정책적 결정이 필요한지 요구사항을 식별한 후에 이러한 요구사항을 달성하는 객체 모델 통합 프로세스를 제안한다.
본 논문은 각 페더레이션을 연동할 때 필요한 객체 모델 통합 프로세스에 대해 다룬다. 이전의 페더레이션 연동 연구는 페더레이션들이 사용하는 FOM이 동일한 표준 하에서 동일한 객체 이름/특성 이름을 가지고 기술되어있다고 가정하고 개발되었다.
가설 설정
1. 페더레이션 안에서 벌어지는 정보 공유 체계에 대한 정보는 보안 객체로 방어 시스템에 공개하지 않는다. 따라서 공유 정보는 미사일과 비행 객체, 이와 관련된 정보 메시지로 제한한다.
객체 모델 통합 프로세스에 의해 해결되어야 하는 문제는 표준 간의 차이 외에도 다음과 같이 존재한다고 가정하였다.
기존의 RTI-RTI 연동에 대한 연구는 표준 HLA의 규약을 지키면서 API 호출과 Callback 호출을 대리하는 것에 초점을 맞추어 연구되었기 때문에 페더레이션 객체 모델을 통해 공유 객체 모델(Shared Object Model, ShOM)을 만들어 내는 것에 대해서는 FOM들의 합집합이 ShOM이라고 단순히 가정했다.
제안 방법
• ShOM에 기록되지 않은 객체 모델에 대한 정보는 대리자가 걸러내고 다른 대리자에게 전달하지 않는다. 따라서 Data Management와 관련된 API들이 호출될 때 오직 ShOM에 있는 내용에 대해서만 정해진 프로토콜을 시행한다.
본 사례 연구는 이전에 동일한 RTI 위에서 진행되었던 페더레이션 연동 예제를 서로 다른 표준을 따르는 RTI를 사용하여 진행하였다.
본 사례 연구를 위해서 적 전투기들은 전투기 페더레이션으로 묶여서 HLA 1.3 버전의 DMSO RTI[9]에서 개발했고, 방어 시뮬레이터는 IEEE 1516-2010 표준 하에서 pitch사의 pRTI[10]로 개발했다.
본 연동 실험을 위해 객체 모델 통합 프로세스를 따라FOM을 통합하는 절차를 따랐다. 우선, 양 측의 FOM에서 보안 객체를 제외하고 공유에 필요한 객체로 Bomber(Aircraft), Missile, DamageInfo, DestroyedInfo를 식별하였다. 객체 모델 통합 소프트웨어 실행 시에 위의 객체 이름들이 파라미터로 함께 입력되었다.
Agent가 사용하는 ShOM의 형식은 XML을 기준으로 하여 필요한 정보만을 적는 형태로 작성된다. 제출된 양측의 FOM을 파싱하여 통합하는 프로그램을 앞서 기술한 방법을 토대로 작성하였으며 일부 HLA 1.3에 기술되지 않은 정보들은 사용자가 직접 기술하도록 하였다.
지금까지 페더레이션 연동을 위해 서로 다른 표준 하에서 객체 모델을 통합하고 정책적인 기능을 포함하는 객체 모델 통합 프로세스를 제안하였다. 제안한 객체 모델 통합 프로세스는 페더레이션 연동 구조를 개발할 때 필수적으로 사용되어야 한다.
이론/모형
본 연동 실험을 위해 객체 모델 통합 프로세스를 따라FOM을 통합하는 절차를 따랐다. 우선, 양 측의 FOM에서 보안 객체를 제외하고 공유에 필요한 객체로 Bomber(Aircraft), Missile, DamageInfo, DestroyedInfo를 식별하였다.
성능/효과
2. 전투기 페더레이션에서는 전투기를 Bomber라는 객체 이름으로, 방어 페더레이션에서는 Aircraft라는 객체 이름으로 정의하고 있다. 각각 FOM 파일의 해당 부분을 살펴보면 Table 2와 같다.
둘째로, FOM의 버전, 즉 HLA의 표준 버전이 동일하지 않을 수 있다. 현재까지의 RTI-RTI 연동 기술은 상용 RTI를 대상으로 이루어져 동일한 표준의 RTI NG Pro, MÄK RTI, Pitch pRTI 등의 RTI 간의 연동을 할 수 있도록 연구되었다.
3 RTI 위에서 진행하고 SIMDIS를 통해 애니매이션화 시킨 3D 캡쳐 화면이다. 이를 통해 시나리오 대로 한쪽 페더레이션에서 전투기가 발진하여 다른 페더레이션의 방어기지를 타격하고, 방어기지는 이를 대리자를 통해 인식하여 방어 타격하는 시뮬레이션이 정상 동작함을 확인할 수 있었다.
후속연구
이전의 페더레이션 연동의 객체 모델 ShOM은 FOM을 통해 자동생성될 수 있다고 가정하였으나, 본 연구는 가정 사항을 제외하고 실 사례에서 사용될 수 있는 프로세스를 식별된 요구사항을 기초로 하여 제안되었기 때문에 더 나은 페더레이션 연동 개발이 가능할 것으로 기대된다. 또한 객체 모델의 재사용성을 높이고 서로 다른 기관 간의 협업 시에 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 기존의 페더레이션들이 다양하게 개발되어 있으며 연동시에 보안성이 중요한 군 분야의 연동 실험에 있어 크게 기여할 것으로 기대된다.
이전의 페더레이션 연동의 객체 모델 ShOM은 FOM을 통해 자동생성될 수 있다고 가정하였으나, 본 연구는 가정 사항을 제외하고 실 사례에서 사용될 수 있는 프로세스를 식별된 요구사항을 기초로 하여 제안되었기 때문에 더 나은 페더레이션 연동 개발이 가능할 것으로 기대된다. 또한 객체 모델의 재사용성을 높이고 서로 다른 기관 간의 협업 시에 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다.
지금까지 페더레이션 연동을 위해 서로 다른 표준 하에서 객체 모델을 통합하고 정책적인 기능을 포함하는 객체 모델 통합 프로세스를 제안하였다. 제안한 객체 모델 통합 프로세스는 페더레이션 연동 구조를 개발할 때 필수적으로 사용되어야 한다.
또한 객체 모델의 재사용성을 높이고 서로 다른 기관 간의 협업 시에 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 기존의 페더레이션들이 다양하게 개발되어 있으며 연동시에 보안성이 중요한 군 분야의 연동 실험에 있어 크게 기여할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
HLA란 무엇인가?
HLA (High Level Architecture)는 다양한 환경에서 개발되는 시뮬레이터들의 연동을 위한 약속으로 IEEE 1516 표준[1-3]으로 지정되어 다양한 시뮬레이션 연동에 사용되고 있다[4][5]. RTI (Run-Time Infrastructure)는 이러한 HLA에 명시되어 있는 서비스를 시뮬레이터들에 제공하도록 구현된 미들웨어이다.
HLA/RTI 사용의 목적은?
HLA/RTI 사용의 가장 큰 목적은 물리적/논리적으로 분리되어 있는 시뮬레이터들 간의 데이터 공유와 시간 관리를 통한 연동성 확보이다. 이로 인해 각 시뮬레이터들을 재사용할 수 있고 연동을 통해 단독 실행으로는 얻을 수 없는 더욱 정밀하거나 복잡한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
HLA/RTI 사용의 장점은?
HLA/RTI 사용의 가장 큰 목적은 물리적/논리적으로 분리되어 있는 시뮬레이터들 간의 데이터 공유와 시간 관리를 통한 연동성 확보이다. 이로 인해 각 시뮬레이터들을 재사용할 수 있고 연동을 통해 단독 실행으로는 얻을 수 없는 더욱 정밀하거나 복잡한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
참고문헌 (10)
IEEE Standard 1516-2010. IEEE standard for modeling and simulation: High level architecture - HLA framework and rules. IEEE Computer Society, 2010.
IEEE Standard 1516.1-2010. IEEE standard for modeling and simulation: High level architecture - Federate interface specification. IEEE Computer Society, 2010.
IEEE Standard 1516.2-2010. IEEE standard for modeling and simulation: High level architecture - Object model template(OMT) specification. IEEE Computer Society, 2010.
Deok-Su Kim, Jang Won Bae, Soo Bum Park and Tag Gon Kim, "Research of Interopaeration Simulation between War Game Simulator and Communication Effect Simulator using HLA/RTI," Journal of the KIMST, Vol. 18, No. 1, pp. 46 - 54, 2015
Moon Gi Seok, Tag Gon Kim, Chang Beom Choi, Daejin Park, "An HLA-Based Distributed Cosimulation Framework in Mixed-Signal System-on-Chip Design," to appear in IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, 2016.
Maier, M. W., Architecting Principles for System of Systems, Systems Engineering, 1(4), 267-284, 1998.
Min-Wook Yoo, Changbeom Choi, and Tag Gon Kim, "High-Level Architecture service management for the interoperation of federations," SIMULATION: Transaction of The Society for Modeling and Simulation International, Vol. 91, No. 6, June, 2015 pp. 566 - 590.
Seung-Lyeol Cha, Thomas W. Green, Chong-Ho Lee and Cheong Youn, "The hierarchical federation architecture for the interoperability of ROK and US simulations." International Conference on AI, Simulation, and Planning in High Autonomy Systems. Springer Berlin Heidelberg, 2004.
DMSO. HLA RTI 1.3-Next generation programmer's guide version 5, 1999.
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