Введение
1. Проблема создания распределенных компьютерных систем для воспроизведения виртуальной реальности 16
1.1. Уточнение представлений о распределенных системах виртуальной реальности 16
1.1.1. Виртуальная реальность. Основные определения и понятия 16
1.1.2. Распределенные системы виртуальной реальности 18
1.1.3. Основные требования, предъявляемые к РСВР 20
1.1.4. Сравнение РСВР с классическими распределенными системами 22
1.2. Обзор и классификация существующих распределенных систем виртуальной реальности 23
1.2.1. Тренажерные РСВР 23
1.2.2. Сетевые виртуальные среды 27
1.2.3. Многопользовательские сетевые компьютерные игры и метаверсы
1.3. Ограниченность механизмов обеспечения согласованности данных в существующих РСВР 34
1.4. Постановка задачи диссертационного исследования. Основные допущения 37
1.5. Выводы 39
2. Задача обеспечения согласованности данных в рсвр и подходы к ее решению 41
2.1. Формализованная модель распределенных вычислений в РСВР 41
2.2. Уточнение понятия согласованности в РСВР
2.2.1. Причинно-следственная согласованность 46
2.2.2. Наблюдательная согласованность 48
2.2.3. Согласованность видов виртуальной среды 50
2.2.4. Предлагаемые метрики видовой согласованности 52
2.2.5. Частотный подход к определению согласованности и вопросы надежности.56
2.3. Аппаратные ограничения, влияющие на согласованность 57
2.3.1. Латентность передачи данных 57
2.3.2. Колебания латентносте — джиггер 60
2.3.3. Вычислительная мощность узла 62
2.4. Вопросы масштабируемости в РСВР 63
2.4.1. Сетевой подход 63
2.4.2. Вычислительный подход 65
2.5. Способы обеспечения согласованности данных в РСВР 66
2.5.1. Согласованность, репликация и чувствительность 66
2.5.2. Оптимизация протокола 68
2.5.3. Фильтрация данных в соответствии с их значимостью 70
2.5.4. Предсказание состояний объектов 73
2.6. Выводы 78
3. Архитектура и сетевые механизмы обеспечения согласованности данных в распределенных системах виртуальной реальности 80
3.1. Разработка архитектуры РСВР 80
3.1.1. Представление РСВР на различных уровнях абстракции 80
3.1.2. Сетевые архитектуры взаимодействия процессов в РСВР 81
3.1.3. Способы рассылки данных 83
3.1.4. Разработка модели управления данными 85
3.1.5. Выбор представления данных для хранения состояния виртуальной среды „88
3.1.6. Предлагаемая архитектура РСВР 90
3.2. Разработка высокоуровневого протокола межпроцессного взаимодействия DVRP 93
3.2.1. Место разрабатываемого протокола в эталонной модели OSI 94
3.2.2. Состав протокольных сообщений 96
3.2.3. Форматы протокольных сообщений и битовые потоки 97
3.2.4. Виды взаимодействий процессов 99
3.2.5. Принцип «избирательной согласованности» и механизмы репликации данных 102
3.3. Вспомогательные механизмы обеспечения согласованности 105
3.3.1. Синхронизация часов в РСВР 105
3.3.2. Разработка адаптивного метода репликации и предсказания состояний объектов, учитывающего динамику их движения ПО
3.3.3. Управление совместным доступом к состоянию виртуальной среды 116
3.4. Выводы 118
4. Разработка программного обеспечения промежуточного уровня для построения распределенных систем виртуальной реальности и оценка эффективности реализуемых средств 121
4.1. TerraNet — многоцелевая программная библиотека для разработки и исследования РСВР 121
4.1.1. Обзор возможностей библиотеки TerraNet 122
4.1.2. Состав и структура библиотеки 123
4.1.3. Диаграмма классов ядра 123
4.1.4. Идентификация процессов, объектов и атрибутов 127
4.1.5. Пример работы с библиотекой TerraNet 128 4.1.6. Примеры РСВР, созданных на базе библиотеки TerraNet 130
4.2. Оценка эффективности разработанных средств 131
4.2.1. Методика качественной оценки разработанных механизмов 131
4.2.2. Эксперименты по качественной оценке разработанных механизмов 133
4.2.3. Исследование возможностей масштабирования вычислительной среды 137
4.3. Выводы 140
5. Практическое применение разработанных средств 142
5.1. Применение механизмов обеспечения согласованности в авиационных тренажерных комплексах 142
5.1.1. Основные виды авиационных тренажеров 142
5.1.2. Состав тренажера 145
5.1.3. Постановка задачи 147
5.1.4. Применение высокоуровневого протокола взаимодействия и алгоритмов синхронизации 149
5.1.5. Применение адаптивного метода предсказания состояния объектов
5.2. Внедрение в учебный процесс 153
5.3. Перспективы применения и дальнейшего развития разработанных средств 154
5.4. Выводы 155
Заключение .156
Список использованных источников 158
