DEVS(Discrete Event System Specification) 형식론은 계층적이고 모듈화된 형태로 이산사건 시스템을 기술한다. 본 논문에서는 DEVS 형식론에 기반한 모델들을 시뮬레이션하기 위한 분산 시뮬레이션 방법을 제시한다. 본 논문에서 제시한 시뮬레이션 방법은 계층적 DEVS 모델들을 비 계층적 모델로 구성하여 시뮬레이션한다. 제시한 시뮬레이션 방법은 전통적인 계층적인 시뮬레이션 시 발생하는 overhead를 제거한다. 또한 시뮬레이션 동기화를 쉽게 구현할 수 있고 더불어 시뮬레이션 엔진의 안정성을 높일 수 있다. 제시한 시뮬레이션 방법의 효용성을 보이기 위해 Windows 시스템에 실행 가능한 시뮬레이션 엔진을 구현하여 대규모 물류 시스템으로 성능을 측정하였다.
DEVS(Discrete Event system Specification)형식론은 계층적이고 모듈화 된 형식으로 시스템을 설계함으로써 신뢰성 있는 모델링이 가능하도록 이론적으로 잘 정립된 시뮬레이션 방법론이다. 시뮬레이션의 진행과정 및 결과를 표현하기 위한 애니메이션 개발 환경에 있어서도 DEVS 모델의 구조를 반영하여 계층적 애니메이션 환경을 구현 할 수 있다. 계층적 애니메이션은 시뮬레이션 관찰자가 시스템의 특정 레벨에 맞추어 애니메이션 진행 상황을 볼 수 있도록 한다. 이는 일반적으로 시뮬레이션 애니메이션이 갖는 장점인 시스템 이해 및 모델의 신뢰성 검증의 향상 뿐 아니라, 다양한 관점에서 시스템의 변화를 확인 할 수 있다는데 그 필요성이 요구된다. 본 논문에서는 계층적인 애니메이션과 그래픽 표현이 가능하도록 하기위해 DEVS 모델의 구조를 반영한 계층성을 갖는 애니메이터(시뮬레이션과 애니메이션의 연결 프로세서)를 설계하였다. 이러한 애니메이터는 모델과 같은 구조로 각 모델에 필요한 애니메이션 객체들을 유지·관리함으로써 계층적 애니메이션을 가능하게 하며, 시뮬레이션의 이산적인 시각 경과와 애니메이션의 연속적인 시간 경과와 애니메이션의 연속적인 시간 경과 사이에 동기화를 용이하게 한다.
DEVS(Discrete Event System Specification) 형식론은 계층적이고 모듈화된 형태로 이산사건 시스템을 기술한다. 본 논문에서는 CORBA를 이용한 Multi-threaded 분산 시뮬레이션 방법을 제시한다. 본 논문에서 제시한 시뮬레이션 방법은 기존에 선행 연구된 DEVSCluster를 기반으로 한다. DEVSCluster는 계층적 DEVS 모델들을 비 계층적 모델로 구성하여 시뮬레이션한다. DEVSCluster는 전통적인 계층적인 시뮬레이션 시 발생하는 overhead를 제거한다. CORBA기반으로 DEVSCluster를 구성함으로써 산업 표준에 맞는 확정을 가지는 분산 시뮬레이션이 가능해졌다. 그리고 CORBA를 이용함으로써 기존에 분산 시뮬레이션 동기화를 위한 새로운 패러다임도 적용이 가능해 졌다. 제시한 시뮬레이션 방법의 효용성을 보이기 위해 Windows 시스템에서 분산 시뮬레이션 엔진을 구현하여 대규모 물류 시스템으로 성능을 측정하였다.
본 논문에서는 사실적인 질량-스프링 기반 옷감 모델의 애니메이션을 효율적이며 사실적으로 생성하기 위해 근사된 암시적 적분법을 계층적으로 적용하는 기법을 제안한다. 제안된 계층적 시뮬레이션 방법은 매우 많은 정점을 가진 메쉬(mesh)의 사실적인 움직임을 상호작용적으로 생성할 수 있다. 이 기법은 암시적 적분법을 근사하는 빠르고 안정적인 방법을 사용한다. 이 근사 기법은 효율적이기는 하지만 극도로 부정확하며 지나치게 댐핑(damping)이 많이 일어난다. 본 논문에 제안된 계층적 시뮬레이션 기법은 메쉬 구조를 다중 단계로 구성하여 옷감 모델의 사실적인 외형을 표현하도록 하며, 각각의 단계에 시뮬레이션을 적용할 때 현재 단계의 메쉬에 존재하는 일부 질점이 이전 단계의 시뮬레이션 결과를 따르도록 한다. 이러한 계층적 시뮬레이션 방법은 많은 수의 질점으로 구성된 옷감 모델의 사실적인 동작을 효율적으로 생성한다. 또한 계층적 기법은 옷감 모델에 사실적인 주름을 생성할 수 있도록 하며, 계층적 단계에 따라 스프링의 수축 저항을 제어할 수 있도록 하여 주름의 패턴도 쉽게 제어할 수 있도록 한다.
지능형 시스템에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서, 최근에는 인공지능과 시뮬레이션 기술을 연동하기 위한 다양한 접근이 이루어지고 있다. 본 논문의 기반이 되는 RG-DEVS는 이산 사건 시뮬레이션 모델링 방법론인 DEVS에 인공지능의 계획(planning) 기술을 반영함으로써 동적으로 시뮬레이션 모델이 정의될 수 있는 인공지능과 시뮬레이션의 연동 기술이다. 그러나, 오늘날 많은 문제 해결 시스템들에 반영되고 있는 계층성(hierarchy)이 계획에 반영되어 있지 않다. 계층성은 탐색 공간을 작게 하여 계획의 계산 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 모델링 대상 시스템의 계층적 작업 흐름을 반영하기에도 유용하다. 본 논문은 RG-DEVS에 계층적 계획 능력을 추가하여 확장한 모델링 방법론인 HRG-DEVS출 제안하고, 이를 검증하기 위하여 고전적인 계획 문제로 알려진 계층적인 블록 쌓기 문제인 ABSTRIPS에 적용하였다.
한국시뮬레이션학회 1998년도 The Korea Society for Simulation 98 춘계학술대회 논문집
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pp.43-49
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1998
본 논문에서는 이산사건 시스템의 무시간 DEVS/DEVS 명세에 대한 계층적인 설계/검증 방법을 제안하고자 한다. 제안된 방법의 가장 큰 장점은 DEVS 상위모델과 DEVS 하위 모델간의 반복적인 설계/검증 시 계층적 인 방식을 채택하여 검증 시 일반적으로 문제가 되는 상태폭발 문제를 크게 완화시켰다는 점이다. 간단한 예제를 통하여 제안된 방법론을 자세히 보여주고자 한다.
시뮬레이션이 현실적으로 수행하기 어려운 시스템을 모의 실험한다는 특성상 대상 시스템은 크고 복잡한 경우가 많으며, 이러한 시스템의 변화를 관찰하고자 한다면 시뮬레이션 모델구조와 애니메이션 또한 그와 비슷한 복잡도로 행해져야 한다. 그러나, 모든 시스템 구성 요소들을 한꺼번에 애니메이션 하는 일은 복잡도 때문에 관찰하고자 하는 시스템 영역에 대한 초점을 흐리게 할 수 있다. 또, 시뮬레이션이 많은 컴퓨팅 자원을 요구하는 일인 것을 고려할 때, 복잡한 애니메이션 처리는 시스템에게 더욱더 많은 부하를 준다. 이와 관련한 문제를 해결하고자 전체 시스템 중 관찰하고자하는 특정 계층을 사용자가 선택하여 애니메이션 하는 계층적 애니메이션 기법이 제안되었다. 하지만, 이 연구에는 모델 작성자가 시뮬레이션의 동적 특성에 맞는 애니메이션 모델링을 체계적으로 기술 할 수 있는 모델링 형식은 정의되어 있지 않다. 이 연구에서는 계층적 애니메이션이 가능한 시뮬레이션 모델을 좀 더 체계적으로 정의 할 수 있도록 DESHA 형식론을 정의하고, 기존 연구의 구현물을 개선하여 DESHA 모델 실행 환경인 DESHA-C++로 정의하였다. 또, 이러한 계층적 애니메이션이 가능한 시뮬레이션 모델링 방식이 다양한 영역에서 활용될 수 있도록 DESHA와 HLA를 연동한 분산 시뮬레이션 모델링 환경을 제안하고 개발하였다.
상황인지 시뮬레이션이란 상황자료의 수집, 추론 및 결론 도출의 과정을 실제 환경이 아닌 가상의 시뮬레이션 환경 안에서 실험해 볼 수 있는 것을 말하며, 상황인지 기술과 DEVS(Discrete Event System Specification), 페트리-넷(Petri-Net)등의 기반 기술이 사용된다. 본 논문에서는 사용자들이 보다 편리하게 상황인지 시스템을 구축하고 실제보다 적은 시간으로 구축된 시스템을 실험할 수 있는 시뮬레이션 환경을 제공할 수 있는 통합 개발 프레임워크를 개발하고자 한다. 시뮬레이션 통합 개발 프레임워크 특징으로는, 첫째 상황인지를 위한 추론 기능을 가지는 에이전트와 시뮬레이션 기능들을 플러그인 및 라이브러리로 제공할 수 있고, 둘째, 통합환경 안에서 제공되는 도구들을 사용하여 사용자들이 보다 편리하게 개발 및 실험을 할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 상황 아키텍처를 위한 모델 표현 계층, 멀티 에이전트 시스템을 위한 연산 계층, 환경과의 상호작용을 위한 인터랙션 계층, 그리고 시뮬레이션 계층인 4-계층구조의 통합개발환경을 연구하였다.
본 논문에서는 QualNet에 Matlab으로 구현해 놓은 WAVE 채널 모델과 물리계층 시뮬레이션 모듈을 효과적으로 연동시킬 수 있는 방안을 연구하였다. 우선, QualNet 시뮬레이터에서 사용하는 간소화된 무선 물리계층 및 통신매체의 구현 방법에 대해 검토 후, QualNet 네트워크 시뮬레이터가 상세한 다중경로 페이딩 모델과 IEEE802.11p 통신 모뎀이 구현된 이종의 물리계층 시뮬레이션 모듈을 도입하기 위한 실질적인 방안을 제시하였다. 본 논문의 결과는 차세대 DSRC 규격인 WAVE를 위한 상위계층에서부터 하위 물리계층 링크를 통합시뮬레이션 하는 링크 시뮬레이션 기법으로 활용될 것이다.
본 논문에서는 계층적 구조를 가진 CDMA 셀룰러 시스템에서 여러 가지 자원 공유 방식들 중 주파수 공유 방식과 주파수 분할 방식의 용량을 순방향 링크에 대해 분석 비교하였다. 용량 분석은 마이크로셀 반경 및 마이크로셀 클러스터의 위치 및 매크로셀에 대한 마이크로셀의 전력 비를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 수행하였다. 시뮬레이션 결과로부터 각각의 자원 공유 방식들에 대해 이러한 영향들을 분석하였고, 일반적인 설계 접근방식을 제시하였다. 또한 자원공유방식들의 성능을 용량평면도를 통해 비교하였다. 결과를 요약하면, 계층적 구조를 가진 CDMA 셀룰러 시스템에서 스펙트럼 공유 방식을 적용할 경우 순방향 링크의 용량을 최대로 하기 위해서는 마이크로셀 클러스터가 매크로셀의 중심으로부터 멀리 배치하고, 마이크로셀의 반경을 작게 하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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