BC/NW 2007, №1, (10) :16.15

ОСОБЕННОСТИ СОГЛАСОВАННОГО CЕТЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАЛЕННЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

В.Ю. Харитонов, И. И. Дзегеленок

(Москва, Московский энергетический институт (технический университет), Россия)

В последнее время с ростом пропускной способности вычислительных сетей и расширением графических возможностей ПК растет интерес к распределенным системам виртуальной реальности, позволяющим множеству географически удаленных клиентов, объединенных сетью, осуществлять взаимодействие, в том числе и визуальное, в единой трёхмерной виртуальной среде (каждый клиент в ней представляется отдельным объектом). Примерами распределенных систем виртуальной реальности являются различные симуляторы и тренажеры, а также сетевые компьютерные игры.

Одним из важнейших аспектов при построении распределенных систем виртуальной реальности является организация согласованного сетевого взаимодействия между удаленными клиентами, то есть такого взаимодействия, при котором все клиенты в каждый момент времени имеют одни и те же данные о состоянии виртуальной среды, а информация об изменениях этого состояния распространяется между ними за малое время. То есть в такой системе должна обеспечиваться когерентность по данным. Однако вследствие ограничений, налагаемых линиями связи и аппаратурой передачи данных, обеспечить когерентность не всегда удается. Наиболее существенными ограничениями являются полоса пропускания и латентность канала передачи данных, определяющие время прохождения данных между узлами сети. Поскольку полностью их преодолеть невозможно, необходимо применять компенсационные технологии [1], позволяющие сократить объем трафика, передаваемого по сети, а также скрыть задержки передачи данных от узла к узлу.

Предлагается один из подходов к организации согласованного сетевого взаимодействия в распределенных системах виртуальной реальности, реализованный автором в системе воспроизведения группового полета над местностью [2]. Разработанная компенсационная технология основана на методе предсказания перемещения (dead reckoning), используемом в подобных системах для расчета одними клиентами новых состояний объектов других клиентов по их известным начальным состояниям. Это метод позволяет уменьшить частоту обменов данными между клиентами о состоянии виртуальной среды и объектов и, тем самым, скрывать латентность передачи данных по сети. Кроме того, для обменов становится возможным использовать менее надежные, но более экономичные (с точки зрения объема передаваемого трафика) протоколы, такие как UDP. Однако, остается вопрос, как часто необходимо осуществлять обмены. В применяемых в настоящий момент методах обмены осуществляются либо с фиксированной частотой, либо эта частота варьируется в зависимости от расстояния между объектами клиентов. В предлагаемом адаптивный методе предсказания перемещения каждый клиент сам решает, когда пересылать данные о своем объекте другим клиентам. С этой целью метод предсказания перемещения применяется не только для вычисления состояний удаленных объектов, но и для собственного объекта текущего клиента. При этом остальным клиентам обновления посылаются только в те моменты, когда разница между реальным и расчетным состояниями собственного объекта превышает определенное значение. Применение такого подхода дает существенный выигрыш по сравнению с ранее применявшимися за счет значительного сокращения обменов данными между клиентами при сохранении требуемой точности предсказания состояний соответствующих им объектов. А в случае, когда объекты виртуальной среды двигаются с постоянной скоростью и не совершают резких маневров, необходимость периодических обменов вообще отпадает.

Литература

1. J. Smed, T. Kaukoranta, and H. Hakonen. Aspects of networking in multiplayer computer games // Application and Development of Computer Games in the 21st Century / Ed. by W. Sing, W. H. Man, W. Wai. Hong Kong SAR, China, 2001. P. 74-81.

2. Харитонов В.Ю. Многопользовательская виртуальная среда для воспроизведения группового полета над местностью // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Двенадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. – М.: МЭИ, 2006. Т.1. С. 469-470.