● 摘要
基于组播技术实现分布交互仿真是分布式虚拟现实领域的重要研究内容，而跨广域网的分布交互仿真应用需求日益增加。与点对点、服务器转发或广播等通信机制相比，组播技术更适合于多对多的通信，具有高吞吐量、低开销的特点。但IP组播是不可靠的传输方式，且目前Internet上路由器对组播的支持不够普及，IP组播不能跨广域网，影响了其应用发展，由此产生了应用层组播技术。相对于IP组播，应用层组播在传输效率上存在缺陷。针对分布交互仿真中多对多组通信、组成员动态变化、实时性要求高等特点，将二者恰当的结合起来，利用它们的特点实现分布交互仿真的广域网组播传输是论文要解决的问题。在不同的应用领域，组播算法一般基于不同的前提和假设，对可靠性和实时性的要求也不尽相同。本文针对跨广域网的分布式交互仿真应用的特点，对多对多组播传输模型及其可靠性技术进行了研究。本文的研究内容主要包括以下四个方面：1. 研究了分布交互仿真中组播传输的特点，设计了基于广域网网关的多对多组播传输模型。该模型面向分布交互仿真系统的多域互联问题，结合IP组播和应用层组播的技术特点，将多对多组播传输分为局域网的域内组播传输和域间组播传输两个部分。域间主要通过网关进行组播转发，考虑到分布交互仿真的应用要求，设计了一种基于延迟带宽约束的多对多组播路由算法。域内基于IP组播进行通信，重点面向IP组播的可靠性，设计了基于可靠服务节点的域内可靠组播模型。2. 提出一种基于发布/订购的域间数据过滤算法。分布交互仿真中仿真节点交互频繁、通信量大，各仿真域之间的数据需求都不相同，存在大量无关信息通信。基于发布/订购的域间数据过滤算法，利用分布交互仿真数据的局部性特点，给出了网关节点发布/订购的表示方法，通过构建发布/订购关系图建立网关节点的数据过滤关系，在保障数据过滤的同时减少了网关节点匹配计算的负载，实现了分布交互仿真的域间数据过滤。3. 给出一种基于Sender-Group的域内可靠组播丢包恢复方法。多对多组播的编号不具有全局顺序性，通过中心服务器控制全局多组播组多发送方的报文编号需要大量的通信开销，基于域内可靠组播模型，设计了基于Sender-Group的报文编号方法，使仿真节点可以独立的进行丢包检测。算法中可靠服务节点通过组播与可靠单播结合的方式进行组播报文的备份，根据报文传输属性选择不同的策略来进行丢包恢复。4. 提出一种基于趋势分析的拥塞控制方法。分布交互仿真中的多对多组播随着仿真规模的扩大，数据通信量的快速增长将引起拥塞现象。分析分布交互仿真中拥塞产生的位置，提出将丢包变化趋势和缓冲区变化趋势相结合进行拥塞检测，给出了拥塞抑制比例的计算方法，由可靠服务节点按照抑制比例调节发送方的发送速率，并通过随机推迟反馈避免反馈爆炸和drop-to-zero的问题。该方法保障了组内各节点流量竞争的公平性，实现了分布交互仿真的拥塞控制。将主要研究工作的模型和关键算法在实验室研究开发的分布交互仿真运行平台BH RTI 2.3中加以实现和集成，并进行了实验验证和分析。在结论中总结了全文工作，并讨论了论文今后的研究方向。