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大规模分布式仿真信息传输延迟技术研究

刘晓建  
【摘要】:在应用需求和相关技术的推动下,分布式仿真技术在各方面不断扩展其应用领域,结果是参与仿真的实体越来越多,其地理分布也越来越广,成功构建此类仿真系统的关键在于运行支持系统能否提供实时的传送信息能力。 本文从提高仿真系统的实时感知性能出发,研究了降低大规模分布式仿真系统中信息传输延迟的关键技术。文章首先提出了仿真系统非实时感知度的概念,通过深入分析仿真信息的传输过程,指出了降低信息传输延迟的三个有效途径,即:在仿真的设计/部署阶段合理分配实体、根据仿真的运行时行为模式动态调整实体分配方案及合理使用各种信息传输方式。 为了在仿真运行前得到一个较好的实体分配方案,本文分析了分配方案的评价标准,在将实体分配问题简化为加权节点图的“节点集—主机”对应问题后,证明了问题的NP完全性,并提出了基于最大流量归并和最大可能收益归并的两种启发式算法。同类似研究相比较,最大可能收益归并法可以更加快速、有效地分配实体。 针对在仿真运行时对实体进行有效迁移的问题,本文提出了实体迁移决策系统的框架,包括基于滑动时间窗口的性能监测方法、基于虚拟收益的迁移请求目标局域网的选择策略和能避免迁移冲突的迁移请求协调机制,并为迁移决策系统相关参数的设定提供了指导性建议。 由于高层体系结构(HLA)已成为分布式仿真领域的主流,本文重点研究了在HLA/RTI环境下实体迁移的实现问题。文章分析了相关研究的缺陷,提出了一种符合人自然思维习惯的新型实体迁移协议。该协议具有迁移期问消息不会丢失的优点,文中也证明了在迁移时实体不会意外地乱序处理TSO型输入消息,并给出了此协议对应的仿真应用框架。 针对信息传输方式的使用问题,本文结合大规模分布式仿真系统实际运行环境和通信模式的特点,提出了混合式IP组播的信息传输方式,分析了使用各种传输方式的必要条件,据此提出了基于混合式IP组播优先的信息传输方式分配算法,评测表明了本算法优于相关研究。 最后,本文设计并实现了一个大规模分布式仿真系统的模拟测试系统。该系统可反映分布式仿真的各个组成部分,研究人员可通过对该系统进行配置来模拟不同的分布式仿真系统,进行各种不同目的的研究。


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