Architecture de communication à QoS garantie pour la simulation distribuée

par Akram Hakiri

Thèse de doctorat en Systèmes informatiques

Sous la direction de Pascal Berthou et de Thierry Gayraud.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les travaux décrits dans cette thèse s'articulent autour des architectures de communication en réseaux locaux et réseaux distants pour les applications de simulation distribuée interactive, particulièrement dans le cadre du projet Platsim. Nous avons traité dans un premier temps, les aspects gestion de la QoS pour les simulations distribuées basées sur les middlewares HLA et DDS en réseaux locaux, et ensuite nous avons étendu cette contribution avec DDS sur des réseaux grandes distances. La première contribution consiste à enrichir PlatSim par un modèle formel pour la gestion de la QoS que nous avons implémentée sur HLA pour combler les manques de QoS dont souffre ce middleware. Ensuite, nous avons proposé une architecture pour l'interconnexion des simulateurs distribués avec le middleware DDS. L'utilisation de DDS est intéressante pour la simplicité de son implémentation et ses performances de communication déjà prouvées sur des systèmes complexes. Dans la deuxième contribution, nous avons développé un algorithme de navigation à l'estime (dead-reckoning) pour l'anticipation du comportement des entités simulées. Cette approche permet d'émuler leur comportement lors de la détermination de l'erreur maximale admissible satisfaisant les contraintes de la QoS requise, ce qui, en cas de défaillance du système de communication, permet d'estimer le comportement des objets simulés. Ensuite, nous avons présenté une proposition pour l'interconnexion des simulations distribuées DDS et cette approche de dead-reckoning, par deux mécanismes différents: dans un premier temps, nous avons montré qu'il est possible d'utiliser le service de routage DDS pour mettre en place un "pont-fédéré" DDS permettant d'interconnecter des domaines DDS différents dans un même domaine IP, et ensuite nous avons proposé un "Proxy DDS" qui permet d'interconnecter des simulations DDS situées dans des domaines DDS différents et des domaines IP hétérogènes. Enfin, nos deux dernières contributions concernent l'étude et la mise en place d'une architecture de communication à grande distance à QoS garantie pour les simulations distribuées sur DDS. Tout d'abord, nous avons présenté une architecture de signalisation de la QoS pour en se basant sur l'utilisation conjointe du protocole COPS et de la signalisation SIP. Ensuite, nous avons étendu des travaux réalisés au LAAS-CNRS dans le cadre du projet européen EuQoS. Nous avons alors utilisé des composants de cette architecture que nous avons adaptés pour fournir, à l'utilisateur final ou à l'administrateur de l'application, des interfaces simples lui permettant de demander le type de service requis pour son application sans avoir besoin de changer le protocole de signalisation.

  • Titre traduit

    QoS-guaranteed communication architecture for distributed simulation


  • Résumé

    Stimulated by the growth of network-based applications, middleware technologies for Distributed Interactive Simulation (DIS) applications are taking an increasing importance in large scale systems, and motivate the need to achieve end-to-end Quality-of-Service (QoS) over local and large-scale networks. The aims of this thesis revolve around network communication architecture for DIS applications in LAN and WAN. Its first contribution is to design and implement high performance Distributed Interactive Simulation (DIS) application using the HLA (High Level Architecture) and DDS (Data Distribution Service) middleware in LANs: HLA is used in conjonction with Hierarchical Timed Stream Petri Nets (HTSPN) to allow a powerful analysis techniques for validating and implementing QoS mechanisms in the application layer. Then, we show how DDS can successfully deliver the needed capabilities of DIS applications, provides fast and predictable distribution of real-time critical data in local area network. In the second contribution we suggest a novel extension of Dead Reckoning to increase the network availability and fulfill the required QoS in large-scale DIS applications. The proposed algorithm is based on a fuzzy inference system which is trained by the learning algorithm derived from the neuronal networks and fuzzy inference theory. The proposed mechanism is based on the optimization approach to calculate the error threshold violation in networking games. Then, We show the limitations of the usage DDS Routing Services over the Internet and suggests a Proxy DDS to overcome those shortcomings. In the last contributions we present a dynamic ressource allocation SIP-based framework for the signaling plane DDS-based DIS applications. We give the design and implementation of this framework, the new concepts of the extended SIP to improve the QoS management mechanisms. Then, we present an QoS approach using the EuQoS (End-to-End QoS over Heterogeneous Networks) architecture to define a NGN (Next Generation Network) architecture for distributed interactive simulation that builds, uses and manages end-to-end QoS across different administrative domains and heterogeneous networks.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-160

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0055
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