The High Level Architecture (HLA) is an IEEE standard for interoperation between heterogeneous simulations, which are developed with different languages and platforms. The HLA is applied not only to the field of distributed simulation but also to various applications including virtual reality, voice over IP, networked games and other generic network applications. A lot of issues regarding security and performance have been raised from the experience of large-scale interoperation led by nations and organizations.
The information hiding problem deals with regulation of information flow between simulators. This problem occurs when two or more federations under different authority merge together. In addition, the lack of message-level protocol specification in HLA prevents different RTI software talking each other. The performance of RTI software became a constant issue because it determines that of whole federation.
The thesis proposes a three-dimensional extension of High Level Architecture specification to solve previous problems. The extension includes hierarchical architecture of federations, open RTI protocol, and user-extensible modular design of RTI software.
The hierarchical structure of federations easily controls the flow of information between simulators, together with Simulation Object Model(SOM)-based join process. An open RTI protocol including message formats, their handling algorithms and message sequences is listed to enable interoperation between RTI software. The proposed modular architecture of RTI software describe RTI software as a set of interconnected modules, which are replaceable even at runtime. The modules are implemented using Discrete Event System Specification (DEVS) formalism, and its extension to commodate variable structure models.
High Level Architecture (HLA)는 IEEE 표준 1516으로, 이기종 시뮬레이터 간의 연동을 위한 명세이다. 이기종 시뮬레이터는 서로 다른 프로그래밍 언어 및 플래폼, 시뮬레이션 알고리즘을 바탕으로 만들어진 시뮬레이터를 지칭한다. 시뮬레이터 간의 연동은 시뮬레이터 사이의 데이터 교환 및 시간 동기화를 공통적으로 필요로하기 때문에 이를 HLA 표준 규격으로 정의한 것이다. Run-Time Infrastructure (RTI)는 HLA 표준 규격대로 만든 스프트웨어이다. HLA는 워게임 시뮬레이터, 가상 현실, VoIP, 네트워크 게임 등 분산 시뮬레이션 뿐 만 아니라 여러 어플리케이션등에 널리 사용되고 있다.
정보 보호 문제는 시뮬레이터 사이에서 정보의 흐름을 제어하는 문제를 다룬다. 서로 다른 국가나 기관등에서 개발된 페더레이션을 합쳐서 하나의 페더레이션을 구성할 때 정보 보호 문제가 대두된다. 하나의 페더레이션 내에서 참여하는 모든 페더레이트는 페더레이션 내의 모든 정보를 수신할 수 있다. 이 경우 기존의 페더레이션 내에서만 유통되고, 다른 페더레이션과는 차단되어야 하는 정보조차 보호할 수 없게 된다.
HLA가 API 레벨의 표준 규격이고, 메시지 레벨의 규격이 없기 때문에 현재 RTI 소프트웨어 간의 호환성이 없다. 또한 RTI 소프트웨어의 성능이 전체 페더레이션의 성능에 큰 영향을 미친다. 정보 보호 문제 및 이러한 문제들을 해결하기 위해서 본 논문에서는 세가지 방향으로의 HLA 확장에 대한 제안을 하고 있다.
계층적 페더레이션 및 SOM 기반의 참여 프로세스 등 HLA에 새로운 동작 방식을 제안하고, API를 확장하였다. 계층적 페더레이션은 페더레이션이 상위 페더레이션에 대해 페더레이트와 동일하게 동작하도록 하여 여러 단계의 페더레이션 구성을 가능하게 한다. 또한 기존의 FOM 기반이 아니라 SOM 기반의 참여 프로세스를 적용하여 페더레이션과 페더레이트가 동일한 인터페이스 및 동작을 하도록 한다. 페더레이션이 상위 페더레이션에 참여할 경우 외부와 통실할 내부 정보를 제어할 수 있어 정보 보호 문제를 해결할 수 있다.
RTI 소프트웨어의 호환성을 위해 RTI 프로토콜을 제안하였다. 이를 이용하면 서로 호환성이 있는 RTI 소프트웨어를 개발할 수 있을 뿐 만 아니라, 제안된 프로토콜을 사용하는 하드웨어가 있다면 RTI와 바로 연결하여 시뮬레이션할 수 있는 장점이 생긴다.
RTI 소프트웨어의 성능을 목적 프로그램에 따라 조정할 수 있게 하기 위해서 모듈화된 구조를 제안하였다. 모든 어플리케이션이 HLA의 모든 기능을 사용하는 것이 아니기 때문에 모듈화된 구조에서 필요한 모듈을 사용함으로써 성능을 개선할 수 있다. 또한 향상된 성능의 모듈만 개발하여 교체함으로써 전체 성능의 향상을 도모할 수 있다.
본 논문에서는 앞서 제안한 세가지 확장 방안을 수용하는 프로토타입 RTI 소프트웨어를 개발하여 간단한 성능 측정을 통해 목적하였던 바를 확인할 수 있었다.
