适用于协同虚拟环境的可靠组播研究

论文摘要

协同虚拟环境（Collaborative Virtual Environment, CVE）集成了虚拟现实、网络、计算机支持协同工作等多种计算机技术,为用户提供极具真实感的共享虚拟空间,使人们能在虚拟空间中更加自然、协调地与他人进行交流和协作。协同虚拟环境代表了下一代计算协同应用的发展方向,并逐步应用于数字娱乐、远程教育和真实世界仿真。在协同虚拟环境中,协同场景及大量的交互信息需要高效、可靠的传输给每一个参与者,以保证协同的有效进行;同时,还要求通信协议能减少骨干网负载、具有良好的吞吐性能及高效地处理网络拥塞等。本文在总结和借鉴国内外有关协同虚拟环境和可靠组播研究成果的基础上,对协同虚拟环境中的传输机制进行了深入研究,从协同虚拟环境的实际应用出发,提出了一种基于层次结构和差错恢复通道的可靠组播协议SSMRMC。论文的主要研究内容和成果体现如下:①该协议采用PIM-SSM路由协议,减少组播地址的消耗。由于SSM采用最短路径树构建组播树,避免了RP成为通信瓶颈的可能。②该协议采用专用差错恢复通道进行差错报文重传,以减少接收方处理负担,从而获得更好的吞吐性能;③由于该协议采用PIM-SSM协议支持的源特定组播,用发送方,组播组和报文编号所确定的三元组唯一标识一个报文,在协同虚拟环境中消除了因多发送方造成的交叉发送问题,并为组播数据的按序到达奠定了基础;④协议将参与协作者分为全局组和局部组,将大部分的差错处理和报文重传限制在局部层内,均衡了处理负载和局部化了差错处理。⑤在各个局部组中,通过加权选择,选中处理能力、网络性能较优的节点的节点为组管理节点,负责发送来自各发送方的数据报文;并以权值次优的节点为管理员候选者,避免了因管理节点失效导致崩溃等问题。最后,作者在理论研究的基础上对提出的协议进行了仿真实现。模拟实验表明本文提出的可靠组播协议能满足协同虚拟环境的应用要求,能切实有效的保证在多对多通信方式下,组播数据的按序到达,减小网络负载,减少骨干网报文流量,能解决协同虚拟环境应用中的一致性、响应性及可扩展的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 协同虚拟环境的研究
• 1.2.1 消息过滤机制
• 1.2.2 数据压缩
• 1.3 协同虚拟环境的通信研究
• 1.3.1 协同虚拟环境的通信模式
• 1.3.2 协同虚拟环境的可靠组播通信
• 1.4 本课题的研究意义
• 1.5 本文的研究内容
• 2 可靠组播技术分析
• 2.1 引言
• 2.2 可靠组播技术的研究概况
• 2.3 可靠组播的差错恢复机制
• 2.3.1 基于发送方的差错恢复机制
• 2.3.2 基于接收方的差错恢复机制
• 2.4 可靠组播技术面临的问题
• 2.5 分层可靠组播
• 2.6 可靠组播协议介绍
• 2.6.1 可靠组播传输协议RMTP
• 2.6.2 基于树的组播传输协议TMTP
• 2.6.3 可扩展可靠组播协议SRM
• 2.7 本章小结
• 3 基于PIM-SSM 的源特定组播技术的研究
• 3.1 PIM-SM 协议介绍
• 3.2 PIM-SSM 协议的研究
• 3.2.1 PIM-SSM 协议相对PIM-SM 协议的变化
• 3.2.2 PIM-SSM 组播框架
• 3.2.3 PIM-SSM 协议对路由器的规定
• 3.2.4 PIM-SSM 工作模型
• 3.2.5 PIM-SSM 的优点
• 3.3 源特定组播对CVE 系统的适用性
• 3.4 本章小结
• 4 适用于协同虚拟环境的分层可靠组播协议SSMRMC
• 4.1 适用于协同虚拟环境的分层组播模型
• 4.2 适用于CVE 的分层组播模型的特点及PIM-SSM 协议的应用
• 4.3 差错恢复通道
• 4.4 SSMRMC 协议描述
• 4.4.1 局部组播组的管理
• 4.4.2 新用户加入组播组
• 4.4.3 用户退出组播组
• 4.4.4 SSMRMC 的组播数据报文的发送、接收与差错恢复
• 4.4.5 SSMRMC 的数据传输
• 4.5 本章小结
• 5 网络仿真与分析
• 5.1 引言
• 5.2 适用于协同虚拟环境的可靠组播协议的协议结构
• 5.2.1 节点的数据结构
• 5.2.2 协议报文格式
• 5.3 仿真模型
• 5.4 性能指标
• 5.5 仿真结果及分析
• 5.6 结论
• 5.7 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录