[論文レビュー] Service-Oriented Architecture for Weaponry and Battle Command and Control Systems in Warfighting

Youssef Bassil|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2012

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、現代の技術駆動型戦争環境におけるスケーラビリティ、相互運用性、リアルタイム応答性を向上させるために、兵器および戦闘指揮制御システム向けのサービス指向アーキテクチャ（SOA）を提案する。このアーキテクチャは、クライアント、サーバー、ミドルウェア（エンタープライズサービスバスを介して）の3層構造を採用し、緩やかに結合された分散型ウェブサービスを実現することで、高い信頼性と機動性を備えた動的指揮制御運用のシミュレーションに成功した。

ABSTRACT

Military is one of many industries that is more computer-dependent than ever before, from soldiers with computerized weapons, and tactical wireless devices, to commanders with advanced battle management, command and control systems. Fundamentally, command and control is the process of planning, monitoring, and commanding military personnel, weaponry equipment, and combating vehicles to execute military missions. In fact, command and control systems are revolutionizing as war fighting is changing into cyber, technology, information, and unmanned warfare. As a result, a new design model that supports scalability, reusability, maintainability, survivability, and interoperability is needed to allow commanders, hundreds of miles away from the battlefield, to plan, monitor, evaluate, and control the war events in a dynamic, robust, agile, and reliable manner. This paper proposes a service-oriented architecture for weaponry and battle command and control systems, made out of loosely-coupled and distributed web services. The proposed architecture consists of three elementary tiers: the client tier that corresponds to any computing military equipment; the server tier that corresponds to the web services that deliver the basic functionalities for the client tier; and the middleware tier that corresponds to an enterprise service bus that promotes interoperability between all the interconnected entities. A command and control system was simulated and experimented and it successfully exhibited the desired features of SOA. Future research can improve upon the proposed architecture so much so that it supports encryption for securing the exchange of data between the various communicating entities of the system.

研究の動機と目的

• 現代の技術集約型戦争環境における、スケーラブルで保守可能かつ相互運用可能な指揮制御システムの増大するニーズに対応すること。
• モノリシックC2システムの限界を克服し、分散型で自律的な軍事システムの動的統合を可能にすること。
• 遠隔指揮センターから戦場作戦の計画、監視、制御をリアルタイムで実施できること。
• 動的でサイバーおよび無人戦闘環境において、システムの生存性と適応性を高めること。
• 標準化されたウェブサービスを通じて、多様な兵器および指揮制御システムを統合するモジュラーで再利用可能なフレームワークを提供すること。

提案手法

• クライアント層（軍事用コンピューティングデバイス）、サーバー層（コア機能を提供するウェブサービス）、ミドルウェア層（エンタープライズサービスバス（ESB）を用いる）の3層構造のSOAを設計すること。
• 緩やかに結合された分散型ウェブサービスを実装し、システム部品の分離を図り、保守性を向上させること。
• ESBを介して通信を仲介することで、異種の軍事プラットフォームおよびシステム間の相互運用性を確保すること。
• 提案されたSOAを用いて指揮制御システムをシミュレートし、動的戦場状況下での性能を評価すること。
• SOAPやWSDLなどの標準ウェブサービスプロトコルを適用し、兵器およびC2システムのプラットフォームに依存しない統合を可能にすること。
• 地理的に分散した部隊間でリアルタイムのミッション計画、監視、制御をサポートできるかを検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サービス指向アーキテクチャ（SOA）は、多様で分散型の軍事的C2システム間の相互運用性をどのように向上させ得るか？
• RQ2 SOAは、複雑で動的な戦場環境において、スケーラビリティと再利用性をどの程度向上させ得るか？
• RQ3 エンタープライズサービスバス（ESB）は、リアルタイムで異種の軍事システム間の通信を効果的に仲介できるか？
• RQ4 提案されたSOAは、サイバー戦闘および無人戦闘の状況において、生存性と適応性をどのように支援するか？
• RQ5 緩やかに結合されたウェブサービスベースのC2システムは、シミュレートされた戦場条件下でどのような性能特性を示すか？

主な発見

• シミュレートされた指揮制御システムは、SOAの特徴（拡張性、再利用性、保守性）を的確に実装したことが確認された。
• エンタープライズサービスバス（ESB）の活用により、多様で分散型の軍事システムおよびプラットフォーム間のシームレスな相互運用性が実現された。
• このアーキテクチャにより、遠隔指揮センターから戦場イベントのリアルタイム計画、監視、制御が可能になった。
• 動的で複雑な運用シナリオにおいて、高い機動性と信頼性を示した。
• シミュレーションにより、SOAモデルが強固で分散型かつフェイルセーフな指揮制御運用を支援できることを確認した。
• 今後の課題として、システムエントリ間のデータ交換を保護するエンドツーエンド暗号化の統合を進めるべきである。