STANDARDIZOVANÉ PROTOKOLY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ PRO DISTRIBUOVANOU INTERAKTIVNÍ SIMULACI (DIS)

Transkript

1 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD STANDARDIZOVANÉ PROTOKOLY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ PRO DISTRIBUOVANOU INTERAKTIVNÍ SIMULACI (DIS) Praha

2 (VOLNÁ STRANA) 2

3 ČESKÝ OBRANNÝ STANDARD STANDARDIZOVANÉ PROTOKOLY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ PRO DISTRIBUOVANOU INTERAKTIVNÍ SIMULACI (DIS) Základem pro tvorbu tohoto standardu byl následující originál dokumentu: STANAG 4482 Edition 2 Standardised Information Technology Protocols for Distributed Interactive Simulation (DIS) Standardizované protokoly informačních technologií pro distribuovanou interaktivní simulaci (zrušen 5. července 2010) Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti Praha

4 OBSAH Strana 1 Předmět standardu Nahrazení předchozích standardů (norem) Souvisící citované dokumenty Zpracovatel ČOS Všeobecná ustanovení Přílohy: Příloha A (normativní) Příloha B (normativní) Příloha C (informativní) IEEE Std IEEE standard pro distribuovanou interaktivní simulaci aplikační protokoly IEEE Std IEEE standard pro distribuovanou interaktivní simulaci komunikační služby a profily IEEE Std IEEE doporučený postup pro distribuovanou interaktivní simulaci správa cvičení a zpětná vazba Příloha D (informativní) Výčet a bitově kódované hodnoty pro použití se standardem Příloha E (informativní) IEEE Std IEEE doporučený postup pro distribuovanou interaktivní simulaci ověřování, platnost a akreditace Předmět standardu Účelem standardu je definovat infrastrukturu pro spojování různých, i vzdálených typů simulací, které tvoří komplexní, realistické prostředí pro simulaci vysoce interaktivních činností. Oblastí použití je zapojení virtuálních entit, jejichž chování je řízeno počítačem (počítačem řízená vojska), virtuálních entit, řízených živými operátory (simulátory typu člověk ve smyčce), živých entit (zbraňové a vývojové systémy a konstruktivních entit 0(válečné hry a jiné automatizované simulátory) do cvičení, která jsou založená na distribuované interaktivní simulaci (Distributed Interactive Simulation). Cílem tohoto českého obranného standardu je standardizovat v podmínkách ČR simulaci při výcviku vojenských jednotek na úrovni individuálního výcviku a výcviku osádek (úroveň 1), na úrovni taktického výcviku (úroveň 2) a na úrovni přípravy velitelů a štábů (úroveň 3). Dalším cílem tohoto Českého obranného standardu je stanovení podmínek pro dosažení vzájemné interoperability simulačních systémů, používaných v AČR, se systémy, používanými v jiných státech NATO, při nákupu a vývoji výcvikových systémů pro AČR, společném výcviku, přípravě na operace a zdokonalování používaných modelů. 4

5 2 Nahrazení předchozích standardů (norem) Tento standard nenahrazuje žádný standard (normu). 3 Souvisící citované dokumenty V tomto ČOS jsou normativní odkazy na následující citované dokumenty (celé nebo jejich části), které jsou nezbytné pro jeho použití. U odkazů na datované citované dokumenty platí tento dokument bez ohledu na to, zda existují novější vydání/edice tohoto dokumentu. U odkazů na nedatované dokumenty se používá pouze nejnovější vydání/edice dokumentu (včetně všech změn). IEEE Std IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation Application Protocols Standard IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci aplikační protokoly IEEE Std IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation Communication Services and Profiles Standard IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci komunikační služby a profily IEEE Std IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation Exercise Management and Feedback Standard IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci správa cvičení a zpětná vazba _ Enumeration and Bit-encoded Values for Use with IEEE Std Výčet a bitově kódované hodnoty pro použití se standardem IEEE Std _ Recommended Practice for Distributed Interactive Verification, Validation & Accreditation Doporučený postup pro distribuovanou interaktivní simulaci ověřování, platnost a akreditace ISO/IEC :1994 _ Information technology Open System Interconnection Basic Reference Model: The Basic Model Informační technologie Otevřený system propojení Základní doporučený model Základní model 4 Zpracovatel ČOS Univerzita obrany v Brně, Fakulta vojenských technologií, K-269, pplk. Ing. Miroslav Hopjan, CSc. VOP-026 Šternberk, s. p., divize VTÚPV Vyškov, Ing. Oldřich Fojtík. 5

6 5 Všeobecná ustanovení Standard obsahuje dvě normativní a tři informativní přílohy. Přílohy obsahují stručnou anotaci čtyř amerických standardů řady IEEE-1278, které tvoří základní dokumenty v oblasti DIS. Při praktickém využití standardů IEEE je pro konzistenci pojmů, prvků protokolů a dalších nástrojů simulace důležité používat tyto standardy v originální anglické verzi. Vzhledem k rozsahu uvedených standardů a časté aktualizaci přílohy D, tento standard neobsahuje originální standardy IEEE ani jejich překlady. Pro dosažení vzájemné interoperability mezi simulačními systémy na první, druhé a třetí úrovni je nezbytné aplikovat požadavky standardů řady IEEE 1278 na algoritmy výměny dat, obsah, strukturu zpráv a číselníky do stávajících, nově vyvíjených a pořizovaných simulačních systémů v ČR i v případných mnohonárodních projektech NATO nebo v jiných projektech. Při budoucím pořizování, ale i v rámci projektů výzkumu a vývoje NATO, musí být simulační systémy slučitelné (compatible) s aktuálním vydáním standardů řady IEEE-1278, tzn. návaznými standardy IEEE, číslovanými od dále. Aktuální standard představuje standard platný od okamžiku dohodnutého zúčastněnými stranami v počátečních etapách konkrétního projektu. Organizace, vyvíjející, pořizující, provozující nebo udržující simulační systém, musí akceptovat ustanovení standardů řady IEEE 1278 o standardizovaných protokolech informačních technologií pro distribuovanou interaktivní simulaci (DIS), uvedených v přílohách tohoto standardu. Příklady systémů, používaných v ČR, které jsou slučitelné (compatible) se standardy řady IEEE 1278 jsou uvedeny v tabulce č. 1. TABULKA č. 1: Národní systémy, slučitelné se standardy řady IEEE Označení Popis Kontaktní osoba Taktický simulátor OneSAF Testbed (OTB) Virtuální simulátor typu II (VS II) Simulační systém OTB slouží pro přípravu velitelů a štábů na taktickém stupni (systém úrovně 2). Využívá detailní stochastické simulace zbraňových systémů a podřízených jednotek. Simulační systém OTB je systémem pro konstruktivní simulaci. V AČR je využíván pro přípravu velitelů a štábů na úrovni prapor a brigáda, dále jako nástroj pro generování vlastních a nepřátelských jednotek při taktickém výcviku na virtuálních simulátorech do stupně rota. Virtuální simulátor typu II (VS II) je výcvikový systém, určený pro taktický výcvik osádek a velitelů jednotek do stupně rota (systém úrovně 2). Systém je rekonfigurovatelný pro různé typy techniky (pozemní vozidla a vrtulníky), i pro sesednutou pěchotu. Pplk. RNDr. Dalibor Procházka, CSc., ŘVD- CSTT Brno Ing. Martin Klicnar, VR Group, a.s. 6

7 Příloha A (normativní) IEEE Std Standard IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci aplikační protokoly Dokument IEEE Std (IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation - Application Protocols) popisuje protokoly pro aplikace distribuované interaktivní simulace. Tento standard definuje formát a sémantiku datových zpráv, které si po síti vyměňují simulační aplikace. Zprávy popisují interakce v rámci určitých oblastí rodin protokolů. Jednotlivé specializované rodiny protokolů obsahují informace o stavu simulovaných entit a jejich interakcích, boji, logistice, správě a řízení simulace, elektromagnetickém vyzařování a rádiové komunikaci. Kapitola 1 seznamuje se základními znaky architektury DIS 7: žádný centrální počítač neřídí celé simulované cvičení, odpovědnost za simulaci stavu jednotlivých entit je na samostatných aplikacích, které běží na počítačích, propojených do sítě; autonomní simulační aplikace (simulace) rozesílají zprávy o stavu jejich simulovaných entit ostatním simulacím, aby mohly reagovat na všechny pozorovatelné aktivity; udržují rovněž model stavu prostředí; pro sdělování stavových informací o každé entitě ostatním simulacím v síti se používá standardizovaný protokol; simulace vyhodnotí tato data a interpretuje je uživateli (je-li konkrétní entita detekovatelná vizuálně nebo pomocí elektronických prostředků); změny stavu určité entity jsou oznamovány simulací, která tuto entitu řídí; vnímání událostí nebo jiných entit určují simulace, které přijímají stavové informace; definování časových parametrů; pro snížení frekvence vysílání stavových zpráv o každé simulované entitě se používá algoritmus pro odhad polohy (dead reckoning), který extrapoluje její polohu, orientaci a rychlost. Stejný algoritmus používá vysílající strana i strany přijímající. Teprve až je odchylka takto odhadnuté pozice a orientace od vnitřního modelu entity větší než jistá prahová hodnota, simulace vyšle o své entitě aktualizovanou stavovou informaci. Standard dále popisuje používané souřadné systémy. Pro popis pozice každé simulované entity v terénu se používá geocentrický kartézský souřadný systém, pro vyjádření orientace, náklonu apod. se dále používá kartézský souřadný systém s počátkem ve středu entity. Kapitola 2 uvádí odkazy na další publikované normativní dokumenty, na které tento standard navazuje. V kapitole 3 jsou uvedeny definice použitých pojmů a zkratek. 7

8 Kapitola 4 je věnována obecnému popisu standardu a zpráv, vysílaných do sítě simulačních aplikací. Tyto zprávy jsou ve standardu DIS nazývány Protocol Data Units (PDU). Popsáno je 72 typů PDU, které je možné rozdělit do 13 skupin (rodin): informace o entitě / interakce skupin; boj skupin; logistika skupin; správa simulace skupin; elektromagnetické vyzařování skupin; rádiová komunikace skupin; správa entit skupin; minové pole; umělé prostředí (terénní databáze); správa simulace spolehlivosti skupin; skupina živých entit; čas skupin; souhrnné informace. Standard není uzavřen, další typy zpráv mohou být v budoucnu přidány. V kapitole 4 je také uveden informační obsah jednotlivých zpráv při které činnosti simulované entity jsou vytvářeny, jaká může být reakce entity přijímající atd. Popsány jsou zde stavové diagramy procesů, podmínky a činnosti při jednotlivých přechodech. Kapitola 5 obsahuje detailní požadavky na zprávy a jejich jednotlivá pole. Poskytuje konkrétní programátorský popis datových struktur a typů pro jednotlivé zprávy. U zpráv s proměnnou délkou jsou uvedena pravidla pro jejich zarovnání. V příloze A IEEE Std jsou definována pravidla pro předávání zpráv o pohyblivých částech entit (articulated parts), jako např. věž tanku, kanón, periskop, a zpráv o připojených částech (attached parts), jimiž mohou být např. rakety, přídavné zásoby paliva či munice, odminovací radlice, zařízení pro hluboké brodění tanků apod. Příloha B standardu IEEE Std uvádí matematické definice pro algoritmus přibližného odhadu polohy (dead reckoning), který poskytuje odhad polohy, orientace a rychlosti simulované entity. 8

9 Příloha B (normativní) IEEE Std Standard IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci komunikační služby a profily Dokument IEEE Std (IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation - Communication Services and Profiles) definuje komunikační služby, nutné pro podporu výměny zpráv, a základní komunikační profily, které odpovídají daným komunikačním požadavkům. Definice komunikačních služeb pro DIS využívá sedmivrstvý model OSI RM (Open Systems Interconnection Reference Model), popsaný v normě ISO/IEC :1994. Kapitola 1 uvádí přiřazení funkcí DIS jednotlivým vrstvám referenčního modelu OSI (aplikační, prezentační, relační, transportní, síťová, linková, fyzická). Část IEEE Std popisuje pouze komunikační služby na vrstvách 3 a 4. Standard DIS je určen především pro simulační aplikace, běžící v reálném čase (obvyklé pro systémy, jejichž součástí je člověk). Pro spojení vzdálených míst se předpokládá využití služeb rozlehlé sítě (WAN Wide Area Network). Tento standard definuje funkční a výkonové požadavky i pro tento typ spojení. Standard DIS umožňuje provádět současně více cvičení v jedné síti přiřazením různých identifikátorů cvičení, tato publikace se ale konkrétním mechanismem nezabývá. Komunikační služby podporují více typů přenosu dat, v síti nejsou přenášeny pouze zprávy simulačních aplikací. Tento standard nedoporučuje ani nevylučuje použití určitých protokolů pro správu sítě. Požadavky na bezpečnost ani metody jejího dosažení nejsou předmětem tohoto standardu. Kapitola 2 uvádí odkazy na další publikované normativní dokumenty, na které tento standard navazuje. V kapitole 3 jsou uvedeny definice použitých pojmů a zkratek. Kapitola 4 uvádí obecné požadavky na komunikační služby, výkonové parametry a detekci chyb. Komunikační služby jsou rozděleny podle nároků na spolehlivost (využívá se buď spolehlivý nebo nezaručený přenos) a podle režimu rozesílání datových paketů (multicast používá rozesílání z jednoho zdroje skupině příjemců, v režimu unicast je to jednosměrové vysílání, tedy k jedinému příjemci). Definovány jsou minimální a doporučené požadavky na multicast. Výkonové požadavky se týkají přenosového pásma sítě, kvality služeb, detekce chyb, synchronizace, příjmu a vysílání zpráv DIS. Popsány jsou konkrétní parametry pro hodnocení kvality služeb, uvedeny jsou i jejich typické hodnoty. V kapitole 5 jsou popsány dva konkrétní profily internetových protokolů pro DIS, služba plošné vysílání (broadcast) a výběrové vysílání (multicast). 9

10 (VOLNÁ STRANA) 10

11 Příloha C (informativní) IEEE Std Doporučený postup standardu IEEE pro distribuovanou interaktivní simulaci správa cvičení a zpětná vazba Dokument IEEE Std (IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation - Exercise Management and Feedback) poskytuje návod pro garanty, poskytovatele a pomocný personál při cvičeních, pro pracovníky v oblasti vývoje prostředků pro řízení DIS cvičení a zpětnou vazbu. Popsána je zde činnost organizací, zapojených do DIS cvičení, procesy používané k naplnění těchto cvičení, funkční požadavky na organizaci a řízení cvičení a také zpětnovazební procesy. Kapitola 1 přináší funkční požadavky na správu a řízení cvičení. Tyto lze charakterizovat třemi různými pohledy na vytváření a provádění DIS cvičení: pohled uživatele / garanta je orientován na popis kontextu cvičení, cílů, organizace a omezení z hlediska očekávaných výsledků; pohled řídícího cvičení se soustřeďuje na plánování, koordinaci, integraci a provedení cvičení, které definoval uživatel; detailně se věnuje požadavkům; pohled architekta cvičení má v centru pozornosti vývoj ověřeného, platného a akreditovaného prostředí pro simulační cvičení, schopného podporovat celou řadu scénářů. Kapitola 2 uvádí odkazy na další publikované normativní dokumenty, na které tento standard navazuje. V kapitole 3 jsou uvedeny definice použitých pojmů a zkratek. Kapitola 4 se zabývá doporučenými postupy. Definuje postavení a úkoly jednotlivých účastníků procesu správy a řízení cvičení uživatele / garanta, ředitele cvičení, architekta cvičení, poskytovatele modelu / simulačního nástroje, ředitelů simulačních zařízení, správce sítě, zástupce organizace, která provádí testování, ověření a akreditaci, analytika cvičení, bezpečnostního důstojníka a zástupce logistiky. Detailně je popsán proces od plánování cvičení přes jeho návrh, vytvoření a testování až po provedení cvičení, sběr dat, analýzu výsledků a předání závěrů všem cílovým skupinám. Další část konkretizuje proces testování, ověření a akreditace pro DIS cvičení, jeho jednotlivé fáze, objekty a produkty. Poslední část je věnována popisu funkcí při správě, řízení a monitorování relace, sběru dat, jejich prezentaci a předběžné analýze. 11

12 (VOLNÁ STRANA) 12

13 Příloha D (informativní) Výčet a bitově kódované hodnoty pro použití se standardem Tato příručka není součástí standardů IEEE 1278, je ale nezbytným doplňujícím materiálem pro jeho využití. Pro dosažení interoperability je nutné respektovat jednotné číselníky a pravidla pro zařazování jednotlivých národních modelů do těchto číselníků, jejichž gestorem je Tactical Warfare Simulation and Technology Information Analysis Center at the Institute for Simulation and Training of the University of Central Florida, USA. Aktuální a centrálně spravované číselníky jsou předpokladem pro interoperabilitu mezi jednotlivými uživateli a zároveň usnadňují správu verzí konkrétního systému. 13

14 (VOLNÁ STRANA) 14

15 Příloha E (informativní) IEEE Std Doporučený postup pro distribuovanou interaktivní simulaci ověřování, platnost a akreditace Postupy uvedené v tomto standardu jsou stanoveny pro ověřování, platnost a akreditaci (OP&A) distribuované interaktivní simulace (DIS) cvičení. Standard je určen pro použití ve spojení s IEEE Std , což je doporučená praxe a představuje ověřování všech navrhovaných činností DIS, datového toku, včetně připojení ověřovaného zařízení s nutností odůvodnění a opodstatnění každého ověřovacího kroku. 15

16 Platnost českého obranného standardu od: 15. září 2005 Opravy: Oprava číslo Účinnost od Opravu zapracoval Datum zapracování Poznámka Odbor obranné standardizace Ing. Jiří Chaloupka, Ph.D U p o z o r n ě n í : Oznámení o českých obraných standardech jsou uveřejňována měsíčně ve Věstníku Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v oddíle Ostatní oznámení a Věstníku MO. V případě zjištění nesrovnalostí v textu tohoto ČOS zasílejte připomínky na adresu distributora. Vydal Úřad pro obrannou standardizaci, katalogizaci a státní ověřování jakosti Tisk: Agentura vojenských informací a služeb Praha Rok vydání 2005, obsahuje 8 listů Distribuce: Odbor obranné standardizace Úř OSK SOJ, nám. Svobody 471, Praha 6, NEPRODEJNÉ 16