Arquitectura de interconexión entre sistemas C4ISR y mundos virtuales aplicando el estándar MPEG-V

Abstract

[EN] Whenever an emergency occurs, personnel involved in its resolution make every possible effort to minimize casualties and keep citizens safe. Performing continuous and regular training exercises helps improve planning, actuation protocols and the harmonization of procedures between various agencies.

The application of information and communication technologies (ICT) in emergency management is a relevant research field. Particularly, the development of command and control systems (C2IS) to manage crisis resolution and the use of virtual worlds to develop training exercises are challenging and evolving areas. However, the insertion of a C2IS within a networked training system based on virtual worlds and using commercial off-the-shelf equipment has not been sufficiently exploited.

In this context, the development of a hybrid system connecting real computers and sensors with virtual computers is a key strategy. In particular, the deployment of a middleware to interconnect heterogeneous applications using standardized data formats.

This thesis contributes to facilitate performing training exercises in emergency management that in real life are complicated, inflexible and very expensive.

An architecture to connect a command and control system operating in the real world with one or several virtual worlds through an interconnection gateway that implements MPEG-V based data formats and by using web services via TCP/IP as a communication platform is proposed, deployed and validated.

[ES] Cuando ocurre una emergencia, el personal involucrado en su resolución hace todo lo posible por reducir al mínimo las fatalidades y mantener seguros a los ciudadanos. La realización de ejercicios de entrenamiento de forma continua y regular ayuda a mejorar la planificación, los protocolos de actuación, y a armonizar los procedimientos entre diferentes agencias.

La aplicación de las tecnologías de información y comunicaciones (TIC) en la gestión de grandes emergencias es un campo de investigación muy relevante. En particular, el desarrollo de sistemas de mando y control (C2IS) para gestionar la resolución de una crisis y el uso de mundos virtuales para la implementación de ejercicios de entrenamiento de personal son áreas en continuo desarrollo. Sin embargo, la integración de un C2IS dentro de un sistema de simulación en red para entrenamiento basado en mundos virtuales y usando equipos comerciales (COTS) no ha sido explotada suficientemente.

Dentro de este contexto, desarrollar un sistema híbrido conectando entidades y sensores reales con entidades virtuales presenta una estrategia clave. En particular, la implementación de un software intermedio (middleware) para interconectar aplicaciones heterogéneas usando formatos de datos estandarizados.

Esta tesis contribuye a facilitar la realización de ejercicios de entrenamiento en gestión de emergencias que en la vida real son complicados, poco flexibles y muy costosos.

Se propone, implementa y valida una arquitectura para conectar un sistema de mando y control operando en el mundo real con uno o varios mundos virtuales, a través de una pasarela de interconexión que implementa un modelo de datos basado en MPEG-V y utiliza servicios web vía TCP/IP para la comunicación entre nodos.

[CA] Quan ocorre una emergència, el personal involucrat en la resolució fa tots els possibles per reduir al mínim les fatalitats i mantenir segurs els ciutadans. La realització d'exercicis d'entrenament de forma contínua i regular ajuda a millorar la planificació, els protocols d'actuació, i a harmonitzar els procediments entre diferents agències.

L'aplicació de les tecnologies d'informació i comunicacions (TIC) en la gestió de grans emergències és un camp de recerca molt rellevant. En particular, el desenvolupament de sistemes de comandament i control (C2IS) per gestionar la resolució d'una crisi i l'ús de mons virtuals per a la implementació d'exercicis d'entrenament de personal són àrees en continu desenvolupament. No obstant això, la integració d'un C2IS dins d'un sistema de simulació en xarxa per a entrenament basat en mons virtuals i usant equips comercials (COTS) encara no ha sigut prou explotada.

Dins d'aquest context, desenvolupar un sistema híbrid connectant ordinadors i sensors reals amb entitats virtuals suposa una estratègia clau. En particular, la implementació d'un programari intermediari (middleware) per interconnectar aplicacions heterogènies usant formats de dades estandarditzats.

Aquesta tesi contribueix a facilitar la realització d'exercicis d'entrenament en gestió d'emergències que en la vida real són complicats, poc flexibles i molt costosos.

Es proposa, implementa i valida una arquitectura per a connectar un sistema de comandament i control que opera en el món real amb un o diversos mons virtuals, a través d'una passarel·la d'interconnexió que implementa un model de dades basat en MPEG-V i utilitza serveis web via TCP/IP per a la comunicació entre nodes.