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《南京理工大学》 2007年
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规模可扩展的协同虚拟环境关键技术研究

张谞  
【摘要】: 协同虚拟环境(Collaborative Virtual Environment,CVE)把计算机支持协同工作技术、虚拟现实技术、人工智能技术、多媒体技术和网络技术等多种技术结合在一起,大大丰富了计算机作为交互和通讯工具的职能和应用,是当前计算机领域研究、开发和应用的热点。目前,CVE已经在军事仿真、娱乐、教育和医疗等诸多领域得到了应用,但是由于CVE系统本身的复杂性和现有支撑技术的限制,构建一个规模可扩展的CVE系统仍然是一个具有挑战性的课题。本文对规模可扩展的CVE关键技术进行了研究,从CVE的体系结构、兴趣管理和组播通信这三方面入手,提出了相应的解决方案,旨在为构建规模可扩展的CVE系统提供技术支撑。 首先结合开放网格服务体系结构OGSA,讨论了规模可扩展的CVE通信模式和数据分布方式,提出了基于网格服务的CVE体系结构,利用网格服务封装将系统功能实现与具体的物理资源相分离以达到系统规模可扩展、功能可扩充及异构性的目的。另外,还重点研究了CVE体系结构中影响规模扩展的关键问题——虚拟世界管理服务以及相关的支撑服务,为构建规模可扩展的CVE系统提供有效的解决方案。 其次对兴趣管理技术进行了分析研究,兴趣管理技术是规模可扩展的CVE系统的关键技术之一。鉴于现有的兴趣管理方法不能很好的满足大规模CVE的动态数据过滤需求,本文提出了一种适用于大规模CVE中动态数据过滤的兴趣管理方法。该方法采用网格划分空间进行预判断,将对象感兴趣集合快速收敛到一个较小的范围;然后结合空间交互感知和协同工作感知两种感知交互机制计算对象之间的感知强度,在感知强度的基础上划分兴趣层次,进行分级兴趣管理。实验结果表明该方法能满足大规模CVE中的动态数据过滤需求,提高网络资源的利用率。 组播技术是规模可扩展的CVE系统的另一项关键技术。由于技术和管理上的一些原因,传统的IP组播技术目前还不能在Internet范围内广泛部署,作为IP组播的一种替代技术,近几年应用层组播技术得到了广泛的研究和应用。本文对应用层组播技术进行了研究:①面向CVE中的单点到多点通信需求,提出了一种单源应用层组播方法SSALMHMF。SSALMHMF方法采用了一种混合组播框架HMF,将IP组播技术和应用层组播技术相结合以充分利用现有网络资源。重点讨论了HMF框架中构造和维护组播服务节点MSN之间mesh的方法,提出了MSN之间的多目标优化组播路由模型MOSSMRM,并基于智能蚁群方法提出相应的组播路由算法IACSMR。②面向CVE中的多点到多点通信需求,提出了一种基于端节点的集中式多源应用层组播方法CMALMM。分析了多源应用层组播问题MALMP,然后提出了多源应用层组播路由模型MALMM和一种启发式路由算法MALMRA。利用线性规划理论,还提出了一种分析多源应用层组播问题MALMP理论下限的方法。③由于集中式多源应用层组播方法的规模扩展性不是很好,借鉴大规模P2P覆盖网络的DHT路由机制,提出了一种基于随机节点选择机制的分布式多源应用层组播方法DMALMM。DMALMM方法既能较好的解决多源应用层组播问题,又具有良好的规模扩展性,能满足大规模CVE的组播通信需求。实验结果表明上述应用层组播方法有效可行,能满足CVE中不同的组播通信需求。 最后针对一种特殊的CVE系统——虚拟空间会议(VST)的组播通信需求,提出了感知驱动的VST多源应用层组播方法ESMVST,并重点研究了ESMVST中的应用层组播路由模型VSTMMR以及启发式路由算法MDMM。实验结果表明ESMVST方法有效可行。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.9

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