基于位移残差的数据分发管理区域匹配及传输算法  

Displacement residual based DDM matching algorithm

作　　者：张琳[1,2] 周忠[1,2] 刘琳[1,2] 吴威[1,2] 

机构地区：[1]北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室,北京100191 [2]北京航空航天大学计算机学院,北京100191

出　　处：《中国科学：信息科学》2012年第6期717-729,共13页Scientia Sinica(Informationis)

基　　金：国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB320805);国家自然科学基金(批准号:61073070);2008中国下一代互联网应用示范子项目(批准号:CNGI2008-123);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目

摘　　要：高层体系结构(high level architecture,HLA)是建模与仿真的国际标准,它规定了数据分发管理服务(data distribution management,DDM)来减少不相关数据的发送与接收,从而减少网络带宽占用.发布区域与订购区域之间匹配计算的效率是影响数据分发管理服务质量的重要因素.区域信息的传输同样非常重要,盟员间通过区域信息的传输来保持区域的正确性和一致性,但区域信息的传输同样会给网络带来负载.现有算法通常是在区域保真度和网络负载两者之间做折中处理,难以兼顾。因此,本文充分考虑了变化区域的匹配效率以及区域传输的带宽占用问题,做出以下贡献:1)定义了区域变化与区域匹配变化之间的映射关系,采用该映射可以明显减少区域改变后所需要的匹配计算次数,从而提高了匹配效率;2)将区域更新信息划分为两种数据表达,区域快照与区域残差.通过尽量传输区域残差来代替传输完整的区域信息可以有效减少区域信息传输所消耗的网络带宽.因此,本文提出一种基于位移残差的DDM匹配与传输算法,给出了算法的理论分析与测试结果,并且对算法在实际应用中的表现进行了测试对比,给出了数据对比与结果分析.实验结果表明,基于位移残差的DDM匹配与传输算法具有良好的匹配效率,并且能够大大减少网络带宽占用,尤其是在具有大量不断变化区域的情况下.High level architecture （HLA） is the prevailing standard for modeling and simulation. The data distribution management （DDM） service of HLA is defined for reducing the delivery of irrelevant data. The key in DDM implementation is the region overlap computation, i.e. the matching between update and subscription regions. Existing algorithms usually make a compromise between region fidelity and network payload. This paper takes both the matching algorithm efficiency and bandwidth cost into account. The main contributions are： 1） illustrating the relationship between region changes and overlap changes, as helps reduce the number of region matching and then improves the total matching efficiency; 2） classifying region updates into two types of data expression, snapshot and residual. The network traffic will be reduced by transmitting only residual data instead of full region representations occasionally. Consequently, a region matching algorithm called displacement residual-based DDM matching （DRBM） is proposed in the paper. Theoretical analysis, algorithm implementation and experiment evaluation are presented. Experiment results show that DRBM provides better matching performance and significant network payload reductions especially when there is a large number of changing regions.

关 键 词：分布式仿真 高层体系结构 数据分发管理 区域快照 区域残差 

分 类 号：TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术]