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《浙江大学》 2004年
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分布式虚拟环境关键问题研究

陈岭  
【摘要】: 随着计算机技术及与之相关的网络技术、虚拟现实技术的发展和普及,分布式虚拟环境(Distributed Virtual Environment,简称DVE)作为计算机科学的一个重要领域在理论和应用上有了长足进步。为了使同一个虚拟环境中的用户能够共享相同的时间和空间,不同的技术和方法(如:客户机—服务器设置,DR算法,分组方法和专用传输协议等)被用来提高系统的一致性和可扩展性。但随着虚拟环境规模越来越大,虚拟环境中任务的交互性越来越强,这些技术和方法已不能很好满足需求。 DVE系统时间和空间共享目前主要面临两大挑战:进一步提高系统的信息过滤能力和增加系统交互性。为了提高系统的交互性,时间和空间共享技术要在以下方面进行改进:提高系统的行为再现精度和一致性;一致性控制支持不同用户在同一时间对同一个物体进行操作;使系统具有对任务的自适应能力,能根据用户从事不同类型的任务提供与之相适应的再现精度和一致性;使系统具有对网络带宽自适应的能力,根据当前的带宽情况选择最重要的信息进行传输。 本文的研究目标是针对DVE系统规模变大,交互性变强的特点,提出一个包括一致性控制方法、分组方法、DR算法和专用传输协议在内的时间和空间共享解决框架。主要贡献与创新点可概括如下: 时间扭曲状态修复机制。由于传统DR算法存在太多短时间不一致,而本地滞后技术不允许多个用户同时对一个对象进行操作,本文提出了采用时间扭曲状态修复机制的基于本地滞后的一致性控制技术。该技术不仅消除了短时间不一致,而且允许多个用户同时对一个对象进行操作,可以用于对系统精度及一致性有很高要求的DVE系统。 模糊分组方法。由于传统的分组方法不能充分利用实体所有的属性,而基于模糊关联空间的分组方法需要过多的运算量,本文提出一种模糊分组方法,该分组方法在基于模糊关联空间方法的基础上加入基于模糊一致性的权值分配方法和基于格子的预处理分组方法。模糊分组方法不仅减少了匹配次数,还能维持稳定的、高效的数据过滤率,保证较高的有效数据接收率。 基于知识的DR算法。针对传统DR算法阈值固定的问题,本文提出了一种基于知识的DR算法,该算法能够根据用户从事工作的类型对DR算法的阈值进行调整,使在满足用户动作再现精度要求的前提下尽可能减少网络传输量,提高系统可扩展性。 交互流传输协议。针对DVE系统对可扩展性和精度的要求,本文提出了基于可更新队列和交互流传输协议。此方法不仅实现了系统的可扩展性,而且实现选择性过滤、传输延时和不稳定性控制及自适应调整,使系统在保证精度的前提下最大限度的进行信息过滤。 研究网络因素对任务的性能影响。本文对特定DVE系统在完成特定交互任务时受网络传输延迟和丢包的影响进行研究,得到相应任务在相应系统中 浙江大学博士学位论文 的最大可接受网络传输延迟和丢包率。此研究结果可用于定义相应DVE系统 的网络QoS,作为系统设计和实施时的标准。 此外,本文还介绍了采用以上创新技术的实验系统:一个是JBCVE,一 个基于Java的协同虚拟环境系统,主要对高度交互、协同的DVE系统及相关 的时间空间交互技术进行研究;一个是JTANK,一个基于Java的网络游戏系 统,主要对大规模的DVE系统及与之相关的时间空间共享技术进行研究。 本研究的成果不但丰富了分布式虚拟环境的思想和理论宝库,而且为虚 拟环境中的一致性控制、信息过滤提供了一套崭新的工具。本文的所有算法 和技术可望在分布式虚拟环境、协同虚拟环境、网络游戏和计算机支持的协 同工作等领域进行广泛的应用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.9

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