Truyền dữ liệu phân tán thời gian thực và ứng dụng trong đồng bộ dữ liệu phương án tác chiến biển đảo trên nền hải đồ số và sa bàn số 3D

Bài viết trình bày tổng quan về một số chuẩn truyền dữ liệu phân tán thời gian thực và đánh giá các ưu điểm của chuẩn HLA. Tiếp theo, sẽ trình bày về yêu cầu, thiết kế mô hình, cấu trúc thông tin, thiết kế môđun phần mềm phục vụ đồng bộ dữ liệu phương án tác chiến biển đảo trên nền hải đồ số và sa bàn số 3D.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Truyền dữ liệu phân tán thời gian thực và ứng dụng trong đồng bộ dữ liệu phương án tác chiến biển đảo trên nền hải đồ số và sa bàn số 3D Nghiên cứu khoa học công nghệ TRUYỀN DỮ LIỆU PHÂN TÁN THỜI GIAN THỰC VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỒNG BỘ DỮ LIỆU PHƯƠNG ÁN TÁC CHIẾN BIỂN ĐẢO TRÊN NỀN HẢI ĐỒ SỐ VÀ SA BÀN SỐ 3D Lê Văn Điệp*, Nguyễn Đức Định, Phạm Hải Hưng, Nguyễn Đình Thắng, Tô Thị Thanh Nga, Lê Yên Chi Tóm tắt: Đối với các hệ thống lớn, gồm nhiều đối tượng tác chiến, yêu cầu tác nghiệp nhanh thì yêu cầu đồng bộ dữ liệu thời gian thực giữa các thực thể trong hệ thống là bắt buộc. Trong bài báo này, tác giả trình bày tổng quan về một số chuẩn truyền dữ liệu phân tán thời gian thực và đánh giá các ưu điểm của chuẩn HLA. Tiếp theo, sẽ trình bày về yêu cầu, thiết kế mô hình, cấu trúc thông tin, thiết kế mô- đun phần mềm phục vụ đồng bộ dữ liệu phương án tác chiến biển đảo trên nền hải đồ số và sa bàn số 3D. Từ khóa: Thời gian thực; Truyền dữ liệu phân tán thời gian thực; Mô phỏng phân tán; HLA; Chuẩn. 1. MỞ ĐẦU Các hệ thống mô phỏng phục vụ quân đội ngày càng đóng vai trò quan trọng. Bài báo này nhằm đề xuất và đánh giá nền tảng đồng bộ dữ liệu thời gian thực giữa các hệ thống mô phỏng phân tán dựa trên chuẩn HLA, một phần mềm trung gian kết nối các hệ thống rời rạc phân tán để tạo ra một môi trường thực thi hiệu năng cao, phức tạp và dễ mở rộng. Đồng thời, bài báo cũng trình bày quy trình xây dựng mô-đun ứng dụng HLA vào giải quyết bài toán đồng bộ dữ liệu phương án tác chiến biển đảo trên nền hải đồ số và sa bàn số 3D. 2. CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU PHÂN TÁN THỜI GIAN THỰC HLA 2.1. Các chuẩn truyền dữ liệu phân tán Các hệ thống mô phỏng phân tán trước đây thường truyền dữ liệu và tương tác thông qua mô hình socket hoặc thông qua cơ sở dữ liệu tập trung, tuy nhiên các công nghệ này không còn phù hợp với các hệ thống mô phỏng phân tán thời gian thực do có nhiều hạn chế như tốc độ truyền dữ liệu chậm, khó mở rộng, ... Để khắc phục các hạn chế này có nhiều công nghệ ra đời như CORBA (Common Object Request Broker), RMI (Remote Method Invocation), DIS (Distributed Interactive Simulation) và HLA. Về kiến trúc cơ bản, cả 4 mô hình tương tự nhau nhưng có những sự khác biệt sâu sắc ảnh hưởng tới phát triển ứng dụng và quản trị ứng dụng. CORBA và RMI được định hướng đến các ứng dụng tổng quát, trong khi DIS và HLA hướng cụ thể đến các ứng dụng mô phỏng phân tán, do đó DIS và HLA có nhiều nền tảng hạ tầng hỗ trợ mô hình mô phỏng phân tán như dịch vụ quản lý thời gian [4]. Tất cả các ứng dụng mô phỏng đều phải có khái niệm thời gian, do đó dịch vụ này là rất cần thiết. Tuy nhiên ứng dụng CORBA hoặc RMI lại không có khái niệm thời gian mô phỏng nên không có kiến trúc cho đặc điểm này[4]. Mặt khác CORBA chỉ hỗ trợ cho các phần mềm trung gian phù hợp với CORBA, còn RMI là chỉ hỗ trợ ngôn ngữ JAVA. Còn DIS và HLA hỗ trợ nhiều ngôn ngữ như C++, Java, ...So với DIS thì chuẩn HLA có nhiều ưu điểm hơn: giảm băng thông đường truyền vì chỉ có các dữ liệu cần thiết mới được gửi đi; hỗ trợ cả quản lý thời gian thực và thời gian mô phỏng (logical time); hỗ trợ bảo mật ở mức Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CNTT, 04 - 2019 85  Công nghệ thông tin độ nhất định; hoạt động của HLA không phụ thuộc vào công nghệ phát triển phần mềm và công nghệ mạng mới; cho phép tốc độ truyền thông nhanh với số lượng thực thể (và các thuộc tính của thực thể) lớn. Trong các hệ thống mô phỏng phân tán có nhiều đối tượng và yêu cầu đồng bộ dữ liệu thời gian thực nhất thiết phải sử dụng công nghệ truyền dữ liệu phân tán thời gian thực. Lựa chọn công nghệ truyền dữ liệu phân tán thời gian thực theo chuẩn HLA là thích hợp và hiệu quả cho các hệ thống này. 2.2. Chuẩn truyền dữ liệu phân tán thời gian thực HLA HLA (High Level Architecture) là chuẩn truyền dữ liệu thời gian thực cho hệ thống mô phỏng phân tán, được sử dụng để xây dựng các hệ thống mô phỏng lớn kết hợp từ các thành phần mô phỏng nhỏ. Các thành phần mô phỏng trong hệ thống có thể tương tác được với nhau theo thời gian thực, sự tương tác này được quản lý bởi một cơ sở hạ tầng thời gian thực (RTI). 2.2.1. Các thành phần chính HLA gồm có 3 thành phần chính gồm: Các quy tắc (Rules): chi phối hành vi của toàn bộ hệ thống mô phỏng phân tán (Federation) và các thành viên của chúng (Federates). Đặc tả giao diện (Interface Specification): đặc tả giao diện giao tiếp giữa các thành viên mô phỏng với RTI, nơi cung cấp các dịch vụ phân phối và liên lạc giữa các thành viên mô phỏng. HLA chỉ cho phép liên lạc giữa các thành viên với RTI, chứ không cho phép trực tiếp giữa các thành viên với nhau. RTI là một phần mềm điều phối trung tâm do đó các thành viên có thể đặt trên bất kỳ máy tính nào trên Intranet hoặc Internet. Mẫu mô hình đối tượng (Object Model Template): chứa cấu trúc các lớp đối tượng (cùng các thuộc tính) và các sự kiện giúp dễ dàng tái sử dụng các thành viên mô phỏng. Mẫu mô hình đối tượng sử dụng cách tiếp cận dạng bảng rất phù hợp với các công cụ tự động và chuyển đổi sang định dạng trao đổi dữ liệu. 2.2.2. Mô hình kiến trúc HLA theo mô hình kiến trúc bus dịch vụ (services bus). Mỗi một thành viên (Federate) trong hệ thống có một kết nối đến RTI, nơi cung cấp thông tin, đồng bộ hóa và các dịch vụ phối hợp. Với kiến trúc này một thành viên không cần biết thành viên nào sử dụng hoặc cung cấp thông tin. Cách tiếp cận này cho phép hệ thống được mở rộng dần và dễ dàng tái sử dụng trong những kết hợp mới. Federate A Federate B Federate C FOM RTI Hình 1. Mô hình kiến trúc dịch vụ của HLA. Các khái niệm cơ bản liên quan ...