High Level Architecture
High-Level Architecture (HLA) ist eine vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium (genauer dem "Defense Modeling and Simulation Office, DMSO for the U.S. Department of Defense") definierte Architektur zur integrierten und verteilten Simulation. Dieses Konzept ist im Jahr 2000 zum internationalen Standard geworden (IEEE 1516). Sie basiert auf der Idee, eine Gesamtsimulation in mehrere einzelne, kleine Simulationen aufzuteilen, die untereinander ihre Informationen austauschen. Die Kommunikation geschieht über ein Computernetzwerk. Verwaltet werden die einzelnen Simulationen dabei von einer zentralen Komponente, der sog. "Run-Time-Infrastructure" (RTI). Diese überwacht den Simulationsablauf und verwaltet die Verteilung der Daten zwischen den Einzelsimulationen (Föderaten). Die Gesamtheit der Einzelsimulationen wird als "Föderation" bezeichnet.
Technischer Überblick
Die High-Level-Architecture basiert auf drei großen Definitionsbereichen
- "Interface Specification": Diese definiert die Schnittstelle zwischen den Einzelsimulationen und der RTI. Dies sind konkret Programmbibliotheken, die die Funktionen und Datenstrukturen für die Kommunikation zwischen RTI und Föderaten beinhalten.
- "Object Model Template (OMT)": Die OMT definiert, welche Informationen zwischen den Simulationen ausgetauscht werden sollen und wie diese zu dokumentieren sind.
- "HLA-Regeln": Definiert die Regeln, die eine Simulation einhalten muss, um standardkonform zu sein.
Die Daten, die zwischen HLA-Föderaten ausgetauscht werden, können entweder Objekte oder Interaktionen sein. Ein Objekt ist eine Datenstruktur, die in einer teilnehmenden Simulation vorhanden ist und die ihre Daten (Attribute) im Netzwerk verteilt. Eine Interaktion ist mit einem Ereignis gleichzusetzen und besitzt bestimmte Parameter. Zum Beispiel besitzt ein Objekt "Panzer", das in Simulation A gespielt wird die Attribute Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, etc. Eine Interaktion kann nun z.B. das Abfeuern einer Rakete von einem Kampfflugzeug sein, die in Simulation B gespielt wird und als Parameter den Typ des Gefechtskopf, das beschossene Ziel oder das abfeuernde Objekt besitzt. Nun wäre Simulation B in der Lage, auf das Abfeuern der Rakete zu reagieren.
Interface Specification
Die Schnittstelle zwischen Simulation und RTI ist i.d.R. objektorientiert und in einer Programmiersprache wie C++ oder Java implementiert. Die zur Verfügung stehenden Objekte und Funktionen können in folgende Gruppen (service groups) unterteilt werden:
- Federation Management
- Declaration Management
- Object Management
- Time Management
- Data Distribution Management
- Ownership Management
- Support Services
Object Model Template (OMT)
Das OMT bildet einen gemeinsamen Rahmen für die Kommunikation zwischen HLA-Föderaten. Es besteht aus:
- Federation Object Model (FOM): Dieses definiert die bereitgestellten Objekte mit Attributen und die Interaktionen mit ihren Parametern und ist föderationsweit bekannt.
- Simulation Object Model (SOM): Vergleichbar mit FOM, jedoch nur für einen einzelnen Föderaten.
HLA-Regeln
Die HLA-Regeln beschreiben Anforderungen an Föderaten und Föderationen beim Simulationsablauf. Hier werden u.a. die Kommunikationsgrundlagen definiert .
(muss noch ergänzt werden)
Standards
Die HLA ist seit 2000 im IEEE-Standard 1516 definiert, welcher sich in folgende Anteile gliedert:
- IEEE 1516-2000: High Level Architecture - Framework and Rules
- IEEE 1516.1-2000: High Level Architecture - Federate Interface Specification
- IEEE 1516.1-2000: Errata (16.Okt. 2003)
- IEEE 1516.2-2000: High Level Architecture - Object Model Template (OMT) Specification
- IEEE 1516.3-2003: Recommended Practice for HLA Federation Development and Execution Process (FEDEP)