[发明专利]一种分布式虚拟现实系统网络构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虚拟现实技术，特别是一种可扩展的分布式虚拟现实系统网络构建技术。

背景技术

分布式虚拟现实系统将虚拟现实与网络通讯相结合，提供一个共享虚拟空间以支持对象的仿真以及多个分布用户的交互和通讯。尽管近年来网络速度和主机处理能力在不断提高，但当虚拟现实系统中存在大量的用户和对象时，即使每个用户只需要少量带宽，成千上万的用户通讯需求累加起来也必定超过网络所能承受的限度，且在异构的广域网中各个用户的接入速度和主机处理能力均有差异，速度慢的主机必然影响其他主机的响应速度乃至降低整个环境的响应性能。

兴趣管理思想的提出实现了分布式虚拟现实系统中的对象通讯局部化，使得只有近距离的对象才能进行通讯，有效地降低整个虚拟环境的通讯量，成为解决分布式虚拟现实系统的可扩展性问题的关键技术。兴趣管理方法从提出至今，已有数十种不同的实现方法，根据实现兴趣管理的通讯结构的不同，大致可以分为：客户/服务器结构（Client-Server）、对等结构（Peer-to-Peer）和混合结构。

客户/服务器结构通常在服务器端实现兴趣管理，可以比较容易地维护全局的空间信息，并做最准确的信息过滤；但由于服务器容易成为瓶颈，且一旦服务器发生故障，整个虚拟环境系统将无法正常工作，并且通讯时延较大，两个网络距离很近的主机之间的通讯也必须经过服务器转发。对等结构则采用在发送端实现兴趣管理，每个主机均运行相同的程序并维护整个虚拟环境的数据拷贝，因而不存在瓶颈，系统健壮性好；但通常需要一个服务器来解决新来者（newcomer）加入的问题，即新加入者需要从某个服务器上获得关于其他主机的信息，其他主机也需要从该服务器上获得新加入者的信息。为了克服这两种结构各自的缺点，Funkhouser提出了混合结构，虽然较好地解决了服务器瓶颈、场景数据的分布等问题，但是对分布式虚拟现实系统中所要求的可扩展性和用户对通讯内容的频繁的动态变更这两个问题的解决都显得束手无策。

发明内容

为了解决以上问题，本发明采用基于内容的发布-订购模式，把组播路由算法和主动路由技术结合起来，发明一种在分布式虚拟现实系统中具有较强可扩展性的网络架构构建技术。

本算法解决其技术问题所采用的技术方案是：

提出一种基于CBT组播树的网络拓扑结构，实现了对象在不断运动变化的状态下能与其他对象进行快速准确的动态通讯，使得在虚拟现实系统中可以容纳大量对象进行通讯。

提出一种基于发布/订购模式的通讯协议，能根据数据包的内容进行主动过滤和转发，能有效地减轻系统的网络负载，具有较好的可扩展性。

提出一种适合快速路由匹配算法，加快了匹配的速度，有效地提高了路由器的数据处理效率。

本算法的有益效果是：采用CBT组播树的网络拓扑结构，使得虚拟对象可现实进行快速准确的动态通讯；采用基于发布/订购模式的通讯协议，减轻系统的网络负载；采用快速路由匹配算法，高了路由器的数据处理效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

1.系统的通讯拓扑结构设计

在系统构建中，我们采用CBT(Core-basedTree)作为基本的通讯架构。在CBT中每个参与者可以同时担当发布者和订购者的角色，并共享一棵组播树，同时通过CBT连接的任意参与者都可以进行通讯，且无论是进行订购还是发布数据的流向都是任意的，属于一种双向共享组播树的结构。CBT不仅结构简单，易于扩展，而且与SBT(Source-basedTree)的通讯结构相比，能有效地减少主动路由器上的存储规模。同时，该结构与发布-订购模式相结合，对象可以在任何时刻通过简单地向路由器发送新的订购信息，藉此改变通讯关系，因此对象间通讯关系的改变是完全动态的，实现了对象在不断运动变化的状态下能与其他对象进行快速准确的动态通讯，使得在虚拟现实系统中容纳大量对象进行通讯成为可能，提高了分布式虚拟现实系统的可扩展性。