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Algorithmen zur Unterstützung von Immersive Gaming
Erzeugung von hochskalierbaren virtuellen Welten
5.November 2008 - Sören Vinzelberg - Erzeugung von hochskalierbaren virtuellen Welten 2
Gliederung Ansatzes des NICTA
Chord-Protokoll Quadtree Vorstellung des Verfahrens Diskussion
Delaunay-Netze-basiertes Verfahren Delaunay-Triangulierung Dynamische Cluster-Bildung Bewertung
Fazit
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Ansatz des NICTA Chord Quadtree Vorstellung Diskussion
Protokoll zur effizienten Suche nach Knoten und Inhalten in einem Peer-to-Peer-Netz
Knoten in einem Ring angeordnet
Position durch Hash-Funktion bestimmt
Jeder Knoten kennt nur eine Teilmenge aller Knoten im Ring.
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Interessenmanagement Ein Objekt muss nur den Zustand einer Teilmenge
aller Objekte in der virtuellen Welt kennen.
Gebietsbasiert Verbindung von Peers, deren Objekte sich in einem
Gebiet befinden.
Nachbarschaftsbasiert Verbindung von Peers, deren Objekte benachbart sind.
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Ansatz des NICTA Chord Quadtree Vorstellung Diskussion
N8 + 1 = N9 N14
N8 + 2 = N10 N14
N8 + 4 = N12 N14
N8 + 8 = N16 N21
N8 + 16 = N24 N32
N8 + 32 = N40 N42
Fingertabelle des Knotens N8
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
spezielle Baumstruktur
jeder Knoten hat höchstens vier Kinder
zweidimensionale Daten (z.B. Fläche einer virtuellen Welt) organisieren
jeder Knoten repräsentiert einen Quadranten
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
trennt Regionsverwaltung und Interaktions-Management
gebietsbasiertes Verfahren
Die virtuelle Welt wird gemäß eines Quadtrees in Regionen unterteil.
Wenn sich mehrere Objekte in einem Teil der virtuellen Welt aufhalten, findet erneut eine Teilung der Teilregion statt.
Die Regionen werden den Peers im Netz zugeordnet. Diese verwalten die Objekte in dieser Region.
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Objekte:
statische und dynamische statische Objekte: Bilder, Häuser, Felsen dynamische Objekte: fliegende Raketen,
fahrende Automobile
Jedes Objekt in der Virtuellen Welt hat einen Ereignisbereich.
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Ereignisbereich:
Das Zentrum wird durch einen Knoten des Quadtrees indiziert.
Ein Objekt kann sich innerhalb seines Bereiches bewegen.
Objekte können interagieren, wenn sich ihre Ereignisbereiche überschneiden.
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Peer-to-Peer-Verbindung
Zwei Voraussetzungen für eine Peer-to-Peer-Verbindung müssen erfüllt sein:
Die Ereignisbereiche der Objekte überschneiden sich.
Objekte werden von unterschiedlichen Peers verwaltet.
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Stärken:
Verwendung von vorhandenen Konstrukten (Baum, Chord)
Trennung von Raumverwaltung und Interaktion der Objekte
Skalierbarkeit des Systems
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Schwächen:
Dynamik des Spiels statische Strukturen
Ballung von Objekten
Unterschiede der Nachbarschaftsbeziehungen
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Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
Schwächen der Baumstruktur:
Objekte in der virtuellen Welt nicht gleichverteilt Baum ist nicht ausbalanciert
Nachbarschaftsproblem Schlüsselverlust
O
DCBA
ADACABAA CDCCCBCA
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Schwächen des Chord-Protokolls:
viele Peers => Schlüssellänge m groß
m groß => viele Einträge in den Fingertabellen
viele Einträge in den Fingertabellen => hoher Aufwand bei ausfallenden und hinzukommenden Peers (Knoten)
Ansatz des NICTAChord Quadtree Vorstellung Diskussion
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Delaunay-Netze-basiertes Verfahren Delaunay-Netze Dynamisches Clustern Bewertung
Festlegung der Topologie durch Delaunay-Triangulierung
Der Umkreis eines beliebigen Dreiecks im Netz umschließt keinen anderen Knoten des Netzes.
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Delaunay-Netze-basiertes Verfahren Delaunay-Netze Dynamisches Clustern Bewertung
Delaunay-Triangulierung
Kosten: Cm = Nn * Rb + k * Rf
Cm - Verwaltungskosten des Delaunay-Netzes Nn - Anzahl der direkten Nachbarn Rb - Häufigkeit des Nachrichtenaustausches an direkten Nachbarn k - Anzahl der versendeten Pakete für Wiederherstellung Rf - Häufigkeit der Wiederherstellung
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Delaunay-Netze-basiertes Verfahren Delaunay-Netze Dynamisches Clustern Bewertung
Jeder Knoten kann Cluster-Bildung anregen. Verwaltung durch den Cluster-Head. Das Cluster-Zentrum ist ein virtueller Knoten. Die Delaunay-Triangulierung muss auch im Cluster
beachtet werden. Cluster im Cluster ist möglich!
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Delaunay-Netze-basiertes VerfahrenDelaunay-Netze Dynamisches Clustern Bewertung
Vorteile: Verwendung einer vorhandenen Struktur Veränderungen nur lokal nötig Ballung von Objekten durch Cluster-Bildung
Nachteile: Cluster im Cluster Triangulierung nicht eindeutig
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Fazit Peer-to-Peer ist als Netzmodell gut geeignet Ansätze haben Vor- und Nachteile
Größte Probleme sind: Dynamik Ballung