Simulation architectures and service-oriented defence information infrastructures - preliminary findings

Abstract

In line with strategic decisions, the Norwegian Armed Forces’ systems portfolio should be developed in terms of service orientation: Software should be organized in parts so as to be presented as services which can be used readily and rapidly in a range of contexts. This demands that services are interoperable, in the sense that they can function as services for each other; which in turn, demands a common method of communicating data and specifying what the service provides. This also demands loose coupling in the sense that services are sufficiently generic to be useful over a range of service consumers, rather than being designed for one consumer only. A service-oriented manner of organizing software (an architecture) will enable one to build and rebuild software systems readily and rapidly—by adding and replacing services. Service-oriented architecture is geared explicitly to handle rapidly changing operational needs. The Norwegian Armed Forces information infrastructure (INI) is a part of, and should underlie, this service-oriented systems portfolio. Modelling and simulation software must be embedded in this service-oriented portfolio. Welldefined architectural standards already exist for modelling and simulation software. They share many of the characteristics strived for in service-oriented architectures, while differing on other characteristics. An important question therefore pertains to how to integrate modelling and simulation software into the service-oriented portfolio. An essential aspect of this question is what a service should be; what it should offer, how much it should offer, etc. NATO’s C3 Classification Taxonomy is a partitioning of consultation, command and control (C3) functionality (at the enterprise level and at the IT systems level) in a serviceoriented spirit. The taxonomy may be used as a tool for elaborating upon a adequate partitioning of functionality into services, and may be used as a starting point for development, such that it defines the building blocks and relationships of a service-oriented systems portfolio and a service-oriented information infrastructure. We outline a method for using the C3 Taxonomy for this purpose. We apply parts of the method on simulation systems. This then gives a placement of modelling and simulation software according to the C3 Taxonomy. Although the systems portfolio extends beyond C3, this gives a starting point for integrating simulation systems with the Norwegian Armed Forces’ systems portfolio and information infrastructure (INI). The use of the method and the use cases we suggest in this report, are to be considered illustrations. Our user stories should be replaced by ones elicited more systematically, and our analyses should be supplemented by empirical studies, e.g., experiences gathered through the use of demonstrators, and literature studies. Nevertheless, we have mapped out and laid the grounds for further work. It is not self-evident what services should be and where the boundaries are for technical feasibility and costbenefit. It is necessary to conduct systematic studies at all levels—from operational needs down to technical solutions—in order to gain headway in defining modelling and simulation services. Locally, we suggest that this can be done by conducting small manageable pilots in the various military domains, with tight collaboration between military practitioners and researchers, and where the entire spectrum from operational needs to technical feasibility is considered.

I trad med strategiske føringer, skal Forsvarets systemportefølje være ˚ tjenesteorientert: Programvare skal organiseres i deler slik at de fremstar som ˚ tjenester som kan tas i bruk enkelt og raskt i ulike anvendelser. Dette krever at tjenestene er interoperable; det vil si at de kan fungere som hverandres tjenester, som igjen fordrer en felles mate ˚ a kommunisere p ˚ a og en tydelig bruksanvis- ˚ ning (tjenestekontrakt). Dette krever ogsa at tjenestene er ˚ løst koplet, i den forstand at de er nyttige for mange tjenestebrukere, snarere enn at de er skreddersydd mot en bestemt tjenestebruker. En tjenesteorientert organisering av programvare, en arkitektur, skal gjøre det mulig a bygge opp og ˚ endre IT-systemer raskt og enkelt ved a bytte og legge til tjenester. Tjenesteorientert arkitektur er ˚ eksplisitt motivert ut fra at de operative behovene endrer seg stadig. Forsvarets informasjonsinfrastruktur (INI) er en del av, og skal understøtte denne tjenesteorienterte systemporteføljen. Modellerings- og simuleringsprogramvare ma inng ˚ a i en slik tjenesteorientert portefølje. I model- ˚ lering og simulering har man allerede veldefinerte programvarearkitekturer som til dels har noen av egenskapene man søker etter i tjenesteorienterte arkitekturer, samtidig som det er tydelige ulikheter. Spørsmalet er da hvordan modellering- og simuleringsprogramvare skal innlemmes i porteføljen. ˚ En vesentlig del av dette spørsmalet er hva en tjeneste skal være; hva den skal levere, hvor omfangs- ˚ rik den skal være, osv. NATOs C3-taksonomi er en inndeling av konsultasjon, kommando og kontroll-funksjonalitet (bade p ˚ a virksomhetsniv ˚ a og p ˚ a IT-system-niv ˚ a) etter tjenesteorienterte prins- ˚ ipper. Taksonomien kan brukes som et verktøy til a finne hensiktsmessige oppdelinger av funksjon- ˚ alitet og kan brukes som utgangspunkt for utvikling slik at den gir byggesteinene og sammenhengene i en tjenesteorientert systemportefølje og en tjenesteorientert informasjonsinfrastruktur. Vi skisserer en metode for a bruke C3-taksonomien som et slikt utgangspunkt for utvikling. ˚ Vi bruker deler av metoden med henblikk pa simuleringssystemer. Dette gir samtidig en plassering ˚ av modellerings- og simuleringsprogramvare i henhold til C3-taksonomien. Selv om Forsvarets systemportefølje ommfatter mer enn konsultasjon, kommando og kontroll, gir dette et utgangspunkt for a integrere simuleringssystemer med porteføljen og INI. ˚ Bruken av metoden og brukstilfellene vi foreslar i denne rapporten er ˚ a anse som illustrasjoner. ˚ Brukstilfellene vare bør erstattes med brukstilfeller som er uthentet systematisk, og analysene vi gjør ˚ bør suppleres med mer empiri (for eksempel erfaringer gjennom demonstratorer) og litteraturstudier. Vi har likevel kartlagt grunnen og lagt opp løypa for videre arbeid. Det er ikke innlysende hva tjenester skal være og det er heller ikke innlysende hvor grensene gar for hva som er teknisk mulig ˚ og hva som er kost-nyttig. Det er nødvendig med ytterligere systematisk arbeid pa alle niv ˚ aer – fra ˚ operative behov og ned til tekniske løsninger – for a komme videre med ˚ a definere modellerings- ˚ og simuleringstjenester. Vi foreslar at slikt arbeid gjøres i form av mindre overkommelige piloter i ˚ forskjellige domener, i tett samarbeid mellom operativt personell og forskere, og der spekteret fra operative behov til teknisk mulighet ivaretas.