Computerhistorie: gedistribueerde interactieve simulaties 1989 – 1994

Gedistribueerde interactieve simulaties

Begin 1994 werd besloten dat het FEL de Distributed Interactive Simulation (DIS) demonstraties tijdens de in april 1995 te houden International Training and Education Conference (ITEC)-tentoonstelling in de Haagse Statenhal (World Forum) zou coördineren en technisch zou begeleiden. Voor de groep Apparatuur en IT-Voorzieningen betekende dat de inzet van netwerkkennis en Unix-expertise. Gezien de onzekerheden voor wat betreft de benodigde bandbreedte en het aantal internationale verbindingen werd besloten om ISDN toe te passen, ook al was deze dienst net geïntroduceerd. Ondanks een andere eerste indruk, bleek dit ook voor de PTT moeizamer te zijn dan gedacht. ISDN-routers waren  nog niet formeel goedgekeurd (geen blauwe sticker) en werden ‘diep weggestopt’ tussen alle andere netwerkapparatuur. Ook moesten we in het weekeinde een PTTer overtuigen dat we data (dat was toch de doelstelling van ISDN) wilden transporteren; hij moest daarvoor het bitje ‘niet alleen spraak’ omzetten op de huurlijnen. Uiteindelijk nam alleen NLR op afstand deel aan het succesvolle gebeuren.

Zicht op het virtuele ITEC'94 slagveld met de stealth viewer
Zicht op het virtuele ITEC’94 slagveld met de stealth viewer

Eén van de tientallen deelnemers vond het lollig om al tijdens de voorbereidingsfase waarin allerlei tanks en manschappencarriers hun startposities innamen, een ‘bom’ neer te gooien. Het vergde enige tijd om uit de logging te achterhalen wie de boosdoener was. Op het moment dat een hoge delegatie van Defensie de ITEC’94 bezocht, hadden wij een filter in het netwerk ingebouwd. Na een perfecte demonstratie, kwam een ‘boze’ deelnemer klagen of we na konden gaan waarom zijn projectiel niets geraakt had. Met strak gezicht door de logging bladerend waren wij ook verbaast dat blijkbaar door de simulatiesoftware random uitgekozen projectielen aangewezen werden als ‘blindgangers’!
Gebaseerd op deze ervaringen werd door de Apparatuur- en IT-Voorzieningenafdeling van TNO-FEL en later ook het DIS-project snel ISDN-apparatuur aangeschaft voor het relatief eenvoudig leggen van hogesnelheidsverbindingen tussen verschillende locaties als DERA Chertsey, Engeland (later QinetiQ) en de Amerikaanse Navy te Orlando, Florida (november 1994).

We gebruikten daarbij de DIS-protocol modus van relatieve tijd van de systemen. Uit de opeenvolgende (UDP-gebaseerde) pakketten werd een relatieve tijdbasis afgeleid voor de vliegtuigen en tanks. De tijdklokken werden ‘on-the-fly’ bijgesteld. Dat gebeurde ook aan de andere kant van de verbinding. Maar was dat wel juist? Voor korte testen leek dat goed te gaan. Afwijkende tijdklokken zouden echter kunnen betekenen dat een door een partij aan barrels geschoten tank door een afwijkende werkelijke tijd alsnog in de simulatie een schot zou kunnen afvuren?
Door TNO samen met de US Army STRICOM is nader onderzocht of relatieve tijd op grote afstand en langere duur een juiste manier van tijdklokken is voor gedistribueerde simulaties. Experimenten met het Network Time Protocol (NTP) op SUN en Silicon Graphics systemen in combinatie met GPS-klokken in Florida en Den Haag lieten zien dat de tijdklokken van de systemen op afstand steeds verder van elkaar gaan afwijken. De conclusie was dat alleen ‘absolute’ tijdklokken in het DIS-protocol gebruikt moeten worden. Vanuit Den Haag konden we – met toestemming – de systeemklok van een SUN-systeem in Orlando ‘tunen’ tot binnen een afwijking van 1 milliseconde per 24 uur.
Ook bepaalden we dat het Amerikaanse systeem op 7243.2 km +/- 0.6 km afstand stond en dat de bitjes via een ISDN-verbinding van KPN een extra toeristische route van 2.500 km namen ten opzichte van een ISDN-verbinding opgezet vanuit de Verenigde Staten (112 versus 80 ms).
Een TNO-rapport over deze experimenten staat hier.
Voor de communicatie tijdens de tests gebruikten we het Internet Relay Chat (IRC) kanaal #timesync gebruikt. Af en toe probeerde een buitenstaander een gesprek te beginnen, maar ze begrepen onze berichten zoals “ok, the hub is working!!”, “We have a T72. No movement.” “Ready for ground vehicles fast?” niet. Bij gebrek aan respons gingen dan ook snel over naar een ander IRC-kanaal.

ISDN - NTP - DIS timing tests
ISDN – NTP – DIS timing tests

Voor gebruik tijdens de ITEC’1995 in de Statenhal in Den Haag werden eigen ISDN-modems geïnstalleerd op de US Army basis Ramstein, Duitsland. In plaats van een nette plug leverde Deutsches Telekom (DT) enkele aderparen, we moesten zelf maar uitzoeken welke aders de controle en welke van de twee 64kbps datakanalen waren. Daar werd gekoppeld met het Defense Simulation Internet (DSInet). Via DSInet, gebaseerd op IP versie 5 ook wel Internet Stream Protocol II  (ST-2) brachten we een koppeling tot stand met een F16-trainingsysteem bij de US Air Force, Orlando, Florida. Die vloog boven het kunstmatige, computergegenereerde landschap in Den Haag en interacteerde met andere vliegtuigen en doelen op de grond. NLR Amsterdam nam deel met een F-16 trainingssysteen, Thompson Training & Simulation en DRA, Farnborough namen deel met twee F-14 simulatoren, en TNO Soesterberg met een Apache-trainingssysteem. Andere helicopters en vliegtuigen evenals tanks, pantservoertuigen en artillerieondersteuning werden door computers in de Statenhal gegenereerd, waaronder een bemande M3-Bradley en een M1-Abrams. Parallel aan de ITEC vond een internetworking-evenement plaats in de RAI in Amsterdam. Via een ISDN-link werd op de stand van een van de sponsors het zich ontwikkelende 2D-slagveld in Den Haag getoond.
Op een ISDN-link (2 * 64 kbps) is het theoretische maximum aan dataoverdracht 128 kbps. Met ongeveer 70 entiteiten in het scenario bedroeg de gemeten (al 2 tot 3 keer gecomprimeerde) gegevenstransport zo’n 300 kbps. Sommige filters werden geplaatst in de ISDN-communicatie om alleen die gegevens over te sturen van elementen die van direct belang waren voor de ISDN-gekoppelde simulatoren.
In de week voor het event stonden alle DIS-systemen bij TNO in de vergaderzalen te draaien. Extra airconditioning bleek noodzakelijk. Een minuut na de generale repetitie plugde iemand een telefoonoplader in een stopcontact. Dat was de druppel: in één klap sloegen alle stoppen door en werd het heel stil.

In deze demonstraties is geleerd dat een dergelijk scenario afstemming met alle participanten vereist met ‘tijd cues’. Daardoor was het mogelijk om steeds tijdig bij de actie te zijn met de (TNO) stealth viewer toepassing. De toeschouwers kregen daardoor de beste beelden voorgeschoteld van the zicht ontrollende scenario.