建模与仿真即服务(MSaaS)体现了这样一个理念:仿真应该由松耦合的共享组件、仿真服务在基于云的环境中为手头的任务快速组成。然后,这些模拟作为组成的模拟服务,提供给人类和技术消费者。这方面的重要功能是让仿真操作员发现和组合仿真服务并执行组合。我们用我们所说的MSaaS基础设施能力来描述这一功能。按照逐步完善的理念,仿真服务的发现和组合可以在设计时使用与实施无关的仿真服务信息,在实施时使用与实施有关的仿真服务信息。执行环境也可以在设计时和实施时进行设置。因此,我们在描述MSaaS基础设施的能力时,要说明它们是如何用于独立于实施的和特定于实施的服务信息的。通过做这些阐述,我们打算更深入地了解如何进行模拟服务的发现、组成和执行。我们的结论是,尽管MSaaS基础设施所需的大部分功能都可以通过现有的平台和框架获得,但为了实现MSaaS的愿景,有必要将这些功能作为服务,与(组成)仿真服务一起提供。

图 1. 建模和仿真即服务 (MSaaS) 联合框架,具有 MSaaS 门户功能(发现、组合、执行)和用于数据管理、组合以及服务管理和控制的 MSaaS 基础设施功能。

引言

对行动、训练和演习的模拟支持具有很大的潜力,它可以支持和增强行动过程,并通过新的方面和扩展的接触来加强训练。随着多国部队的相互联系越来越紧密,对国防活动的模拟支持被认为将变得越来越重要。

然而,建立和执行分布式模拟是一个漫长的过程,根据所涉及的系统的复杂性和特点,有各种障碍。由于系统的版本和设置可能在这期间被更新或改变,因此每次行动或演习都必须重复这一过程。跨网络的系统连接也带来了自己的一系列问题。所有这些挑战使得在分布式模拟的生命周期中,有必要在每个地点配备熟练的技术人员,这增加了已经很复杂的后勤工作和有时漫长的操作和演习计划。

建模与仿真服务(MSaaS)--尤其是北大西洋公约组织(NATO)的MSaaS联盟框架--提出了一个愿景,即为行动、演习和培训设置仿真应该是快速和容易的。该服务概念通过通用功能的标准化体现了可重用性,并通过松散耦合和标准化的服务描述体现了可组合性。

图1说明了这一理念,供应商在云环境中共享仿真服务。仿真操作员使用一个基于网络的门户来发现并将仿真服务组合成一个仿真组合来执行。组成的仿真本身可以作为服务提供,以便重复使用。云环境促进了 "按需、随地 "的模拟访问。事实上,基于云的模拟和MSaaS被认为是 "巨大的挑战",对模拟软件提出了新的要求,特别是对服务描述、服务发现和服务组合的需求。

门户网站中发现、组成和执行模拟的功能是由MSaaS基础设施能力的集合提供的,这些能力分为数据管理、组成以及服务管理和控制(SMC)的能力(图1)。讨论的主线是阐述这些MSaaS基础设施能力应该是什么,目的是为了更好地理解在面向服务的环境中处理模拟的基本机制。我们的阐述是建立在早期的MSaaS经验之上的。

在MSaaS的参考架构中,服务目前被称为是独立实施的。也就是说,服务是由其独立于实施的服务描述来识别的,参考架构中列出了一些与建模和仿真相关的服务。当独立于实施的服务描述被标准化并以机器可读的格式表达时,可以建立工具来支持某种程度的自动发现和组成。这就支持了MSaaS快速仿真部署的愿景,并进一步支持了仿真操作员(图1)在未来可能成为非技术培训师或其他操作人员的愿景。

然而,为了对面向服务的标准和仿真协议世界中的开发者有用,这些标准和协议中的每一个都可能处于不同的特定实现抽象水平,MSaaS参考架构需要包括相应的抽象水平。此外,从概念建模到设计再到实现的步骤中所表达的逐步细化原则,进一步激励了拥有多个抽象层次的服务概念。

因此,在阐述MSaaS基础设施能力时,我们在考虑这些能力如何在模拟服务抽象的几个层次上运作的同时,进行了阐述。这样就能更好地理解服务抽象层次本身,以及基础设施能力如何通过这些抽象层次进行逐步细化。

MSaaS依赖于北约国家和组织之间以及民用基础设施之间共享的云基础设施。这意味着模拟服务和它们的组合,以及基础设施的能力,必须在适当的云应用成熟度水平的软件中实现;例如,见Kratzke的云准备、云友好、云弹性、云本地分类。然而,我们在本文中的重点是了解功能层面的基础设施能力(Kratzke参考模型中的服务构成和应用层)。确定MSaaS的适当的云应用成熟度水平是下一个重要步骤,在本文中没有讨论。

在认识论上,我们在这里的工作相当于建立格雷戈尔所说的分析型理论和设计与行动型理论。前者由 "是什么 "的概念化组成;在我们的案例中,"是什么 "不是一个物理实体,而是一个概念实体;即一个参考架构。后一种类型的理论描述了 "如何做 "事情,包括设计原则。这两种类型的理论都不支持理论本身所表达的预测,这些预测可以用传统的方式进行反驳。相反,可以说,它们通过假设概念化和设计有利于各种目的而暗示了元预测。我们提出的概念化是有益的,这可以通过从业者和研究者发现它有多大用处、它在解析性方面有多好、它有多有趣以及理论的其他质量方面来进行分析和经验性的验证。这种验证必须由其他研究者和实践者长期进行,并与不断发展概念化的研究者合作。

在第2节中,我们回顾并阐述了MSaaS参考架构的服务概念,在这个概念中,服务可以在几个抽象层次上被声明--使用服务描述,从独立于实施到具体实施。然后,我们在第3节中介绍了MSaaS的基础设施能力,并在第4-6节中分别阐述了与服务抽象层次有关的组成数据、组合和SMC能力。我们在第7节中得出结论。

图7. 建模和仿真即服务基础设施功能之间的关系。

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