HLA中数据分发管理的探究

HLA已成为了现代分布式仿真应用的通用技术框架的核心,而作为其六大服务之一的数据分发管理则提供了有效的信息交互和传送机制以满足系统可扩缩性的要求。文章介绍了HLA中数据分发管理DDM的过滤原理;研究并分析了目前几种实现DDM过滤机制的方法。     

HLA中的数据过滤机制

高层体系结构HLA是分布式仿真的一种技术框架和集成标准,它提供了一种数据过滤机制来判断每个仿真应用可以产生、发送和接收什么样的信息。这种数据过滤机制可以有效的提高整个仿真系统的可扩展性,它的具体实现就是声明管理和数据分发管理。该文在对HLA中的数据过滤机制深入研究的基础上,详细分析了该机制的基本原理,并通过其典型算法的介绍,阐述了该机制的具体实现方法。     

基于HLA的视景仿真网络数据量处理技术的应用

在多武器平台、大战场环境的视景仿真中,仿真实体与仿真节点的过多使不必要网络数据量大大提高.为了减少不必要网络数据量,该文从实用性的角度介绍了两种应用技术,一是应用HLA中数据分发管理服务（DDM）来限定传输数据的范围,按照数据值域来对数据的接收和发送进行过滤,有效降低了冗余数据的传输,该文提供了接收方的实现方法与主要代码;二是采用DR递推算法控制节点的数据发送,有效降低了数据帧的发送频率并使视景中仿真实体运动平滑无跳动,该文介绍了DR算法与DR模型并提供了实现一种算法的代码.     

基于Web的HLA仿真系统研究

该文介绍了基于Web的仿真的优点，比较了本地执行、远地执行、本地和远地相结合三种基于Web的仿真实现方案和存在的问题。提出了基于Web的HLA(High Level Architecture)的仿真系统(WBHLA)，实现了浏览器层、Web服务器层、应用服务器层、HLA仿真层的四层体系结构。利用XML技术实现Web系统与HLA系统之间的数据接口，解决浏览器／服务器之间的大数据量交互和仿真想定数据在仿真盟员之间的分发两大问题。通过将与用户交互相关的运行管理盟员、想定管理盟员、数据采集盟员封装成COM组件，实现Web出系统与HLA系统之间的桥接。最后提出Web服务技术实现基于Web的仿真系统的研究方向。     

HLA中的数据过滤机制

高层体系结构HLA是分布式仿真的一种技术框架和集成标准,它提供了一种数据过滤机制来判断每个仿真应用可以产生、发送和接收什么样的信息。这种数据过滤机制可以有效的提高整个仿真系统的可扩展性,它的具体实现就是声明管理和数据分发管理。该文在对HLA中的数据过滤机制深入研究的基础上,详细分析了该机制的基本原理,并通过其典型算法的介绍．阐述了该机制的具体实现方法。     

半实物仿真中试验总控软件的设计与实现

试验总控软件是应用于半实物仿真中对参试系统进行管理和控制的一种软件,它可以对半实物仿真中的参试系统进行配置,实现对整个试验仿真的管理和监控。解析各参试系统的数据交互协议是试验总控软件对参试系统进行监控和管理的关键功能。通常试验总控软件解析功能代码完全按照各参试系统数据交互协议开发,这样一旦数据交互协议发生更改,解析功能代码需要根据新协议重新开发导致软件重复开发,影响软件开发效率和通用性。为了解决这个问题,文中提出一种试验总控软件设计框架并采用动态解析数据帧技术将解析代码与数据交互协议隔离,不仅提高软件通用性,同时缩短半实物仿真开发周期,减少人力财力开支。     

基于HLA的仿真混合实时通讯网络的架构与研究

随着仿真系统应用的发展,计算能力需求的不断扩展,建立在DIS标准之上的分布式交互仿真在体系结构和技术上互操作性和可重用性方面的明显不足.传统基于通用的建模与仿真技术框架,即高层体系结构(High Level Architecture,HLA),能将更广范围的仿真系统集成到一个综合环境中,提供更大规模的仿真,而成为新一代分布式交互仿真体系结构,通过基于HLA为分布式交互仿真通过使用一个通用的技术框架和开放的标准,提供各种实现底层通信和基本功能的服务,包括发布/订阅机制、数据分发管理服务、时间管理服务、所有权管理服务等.不但满足仿真心痛的实时性需求,同时也确保了数据的安全性.其中,HLA的发布/订阅机制与数据分发管理服务可尽可能地减少成员收到不需要的数据和网络数据流量,均衡各成员的负载状况,有效地使用系统的通信带宽和处理机的计算能力来满足复杂分布式系统的可扩缩性.     

一种基于网格的DDM区域匹配算法

在大规模分布式交互仿真中,数据分发管理(DDM)的重要功能是减少联邦成员接收不相关数据,实现数据过滤。它允许联邦成员在路径空间中通过更新区域或订购区域表达它们要发送或接收数据的范围,通过区域匹配运算确定数据供求关系,实现数据过滤。其关键是如何减少需要匹配的区域,以减少区域匹配运算量,文章以此为目的,提出一种基于网格的区域匹配算法。     

Vega环境下HLA实现的几个问题研究

随着HLA中定义的标准和规范成为新一代分布交互式仿真体系结构的标准,HLA在现代仿真中也越来越重要.该文针对HLA在视景仿真软件Vega环境下联邦与实体的创建与加入、实体外观变化、碰撞、交互行为、开火与爆炸行为、DR推进与自定义模型等实现中的几个关键性问题分别进行了论述.     

DDS在分布式系统仿真中的应用

提出了数据分发服务(DDS)在分布式系统仿真中的一种应用.DDS是OMG组织的数据分发服务规范,可以应用于对数据传输性能要求高的领域.它定义了一种以数据为中心的数据发布-订阅模型,提供了一个与平台无关的数据模型,以简化分布式系统中数据的有效发布.通过使用DDS,可以实现分布式系统仿真环境中各个仿真节点之间高效、高速地进行数据交互.该方法与基于服务器的数据传输方法相比,DDS具有简单高效、传输时的服务质量(QoS)可控、数据的传输不依赖于服务器等优点.     

数据分发管理机制中层次化组播地址分配策略

高层体系结构HLA(high level architecture)支持仿真应用间的互操作和可重用,受资源的限制,基于因特网的分布仿真面临着系统可扩缩性的挑战.HLA提供数据分发管理机制,为提高系统可扩缩性提供了可能.分析了HLA中数据分发管理机制的实现途径,针对存在的问题提出了层次化的组播地址分配策略,解决了组播地址数量有限与仿真结点机冗余数据接收之间的矛盾,同时也为仿真数据的可靠发送及数据打包提供了有力的支持.     

大型分布交互式仿真系统的DDM策略研究

分布交互式仿真是未来仿真技术发展的方向.大型分布交互式仿真应用具有仿真实体数目较大、实体间信息交互频繁等特点,而分布仿真应用基于的网络带宽资源又十分有限,因此如何降低网络冗余数据,充分利用网络带宽资源以提高网络上的有效数据的传输效率成为一个重要的研究方向.数据分发管理DDM的目标是滤除仿真运行中网络上的无用数据,减少网络上的数据.文中简单地介绍了HLA的基本思想,阐述了路径空间的概念,并结合多目组通讯技术,描述了几种实用的DDM策略,比较了它们的异同点,为选用合适的数据滤除方法管理大型分布仿真的大规模数据提供了依据.     

一种基于跳表的DDM相交区域快速查询算法

HLA是为提高仿真系统的互操作性和可重用性而提出的新型分布仿真标准。HLA中数据分发管理服务的目的是通过邦员对数据公布和订购区域的表达来过滤一个邦员所接收到的数据,同时减少对网络带宽的消耗。DDM的核心是多维矩形区域动态相交查找的问题,其算法性能的好坏对DDM的效率是至关重要的。现有的一些动态区域查找算法还不能同时满足高效、精确且易于实现等要求,为此设计出一种基于跳表数据结构的用于快速相交区域查找的区问跳表,同时分析了区间跳表的构造原则以及基本操作的流程,并在此基础上提出了基于区间跳表的相交区域查找算法。该算法的匹配精度高,时间复杂度低,且具有编程实现简单的特点。     

数据分发管理匹配算法的R-树实现

数据分发管理（DDM）是高层体系结构（HLA）接口规范的6类服务之一,高效的区域匹配算法是DDM研究的重点和难点．当前的多种匹配算法往往只适用于特定的应用环境,且效率不够理想．R-树法是在空间索引技术的基础上提出的一种新的匹配算法,该方法用R-树对DDM区域的矩形进行组织,并利用Hash索引对其叶结点的组织方式进行了改进．实验结果表明R树法可有效减少动态DDM的维护开销,提高分布交互仿真的实时性,通过调整R-树的相关参数,可以进一步改善匹配算法的性能．     

基于权重函数的混合DDM算法

高层体系结构已成为分布式仿真通用技术框架的核心,其中数据分发管理服务则为其提供了有效的数据过滤机制.目前常用的几种DDM算法,如基于区域的算法、基于网格的算法和简单混合的算法(基于网格的DDM和基于区域的DDM混合使用)等都存在着一些不足.基于权重函数的混合DDM算法是在简单混合的DDM算法基础上加入了对路经空间中所划分网格的权重函数设立机制和对冗余信息、虚假信息的控制机制.实验结果表明,该算法在减少算法执行时间,尤其是降低网络中的数据传输量和减少组播地址消耗方面,体现出良好的性能,进一步满足了系统的可扩缩性要求.     

基于位移残差的数据分发管理区域匹配及传输算法

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.     

Scalability and Performance Evaluation of DDM-Based Aggregation/Dissaggregation Protocols for Large-Scale Distributed Interactive Simulations Systems

Aggregation/disaggregation is a method for implementing multi-resolution simulations within a High Level Architecture (HLA) federation. HLA is a U.S. Department of Defense (DoD) developed standard to facilitate linking different types of simulations, in various locations, to form an or interactive, full-scale simulation, called a federation. Data Distribution Management (DDM) is a High Level Architecture/Run-time Infrastructure (HLA/RTI) service that manages the distribution of state updates and interaction information and controls the volume of data exchanged, in large-scale distributed simulations. The purpose of HLA is to promote interoperability and reuse among heterogenous simulations, including those simulations that offer varied levels of resolution, to provide practical training to military personnel of different ranks. The purpose of Aggregation/disaggregation is to ensure consistency in state updates between federates simulating objects at various levels of resolution. This paper focuses on the scalability of aggregation/disaggregation with different DDM implementations and examines the effects, on performance of large-scale simulations. We implement a federate-based aggregation/disaggregation scheme, originally introduced in [TAN01], with a tank dogfight scenario, aggregating five tanks into one tank battalion and disaggregating the battalion back into five individual entities (tanks). The DDM methods we analyze consist of the Fixed Grid-Based method, the Dynamic Grid-Based method and the Region-Based method. In [TAN01], testing of this federate-based aggregation/disaggregation was limited to a dual federation and a single DDM scheme. In an effort to determine the scalability of aggregation/disaggregation, with three methods of DDM, we measure the communication overhead and analyze performance during a federation execution. We present the results of extensive testing, varying the number of aggregation/disaggregation requests, the number of multi-resolution federates participating in the federation, the number of objects, the number/size of the grids and report on the performance evlauation of our protocols using an extensive set of simulation experiments. This work was partially supported by Grants from NSERC, Canada Research Chairs Program, Canada Foundation for Innovation, OIT/Distinguished Researcher Award.     

Offloading Data Distribution Management to Network Processors in HLA-Based Distributed Simulations

The high-level architecture (HLA) standard developed by the Department of Defense in the United States is a key technology to perform distributed simulation. Inside the HLA framework, many different simulators (termed federates) may be interconnected to create a single more complex simulator (federation). Data distribution management (DDM) is an optional subset of services that controls which federates should receive notification of state modifications made by other federates. A simple DDM implementation will usually generate much more traffic than needed, whereas a complex one might introduce too much overhead. In this work, we describe an approach to DDM that delegates a portion of the DDM computation to a processor on the network card in order to provide more CPU time for other federate and Runtime Infrastructure (RTI) computations while still being able to exploit the benefits of a complex DDM implementation to reduce the amount of information exchange.