Mejora de la escalabilidad de los entronos virtuales distribuidos

Resumen

resumenLos avances en el desarrollo de hardware gráfico y la generalización en el uso de conexiones de alta velocidad a Internet han hecho de los Entornos Virtuales Distribuidos uno de los campos de investigación más comunes hoy en día y de los juegos en red su más claro ejemplo de aplicación. Un Entorno Virtual Distribuido (DVE) es un sistema software de simulación interactiva que permite a sus usuarios interactuar entre ellos en tiempo real, dentro de un mundo virtual tridimensional compartido, sobre una plataforma en red, incluso si dichos usuarios se encuentran situados en extremos opuestos del mundo. Incorporan generalmente gráficos realistas 3-D y sonido estereofónico. Cada vez se emplean más para el entrenamiento militar y para el aprendizaje industrial, pero en los juegos multijugador es quizá el campo más conocido actualmente y el que más posibilidades de comercialización ofrece . Miles o incluso cientos de miles de clientes pueden estar conectados simultáneamente a un sistema DVE, generalmente a través de Internet. De hecho, cuanto mayor sea el número de clientes que puedan estar conectados simulatáneamente más positivamente se valorará la aplicación por el usuario. Sin embargo, este aumento en el número de usuarios, que ha ido en ascenso en los últimos años desde unos cientos de participantes hasta la cifra actual de cientos de miles, es la causa principal de la degradación de las prestaciones del sistema. Por ello, el estudio del comportamiento de los avatares y del sistema en general es un campo de especial interés si queremos mejorar la calidad de servicio (QoS) que van a recibir los usuarios. Por otra parte, los sistemas DVE pueden implementarse sobre diversas arquitecturas de comunicaciones, pero sólo dos de ellas han sido las arquitecturas más empleadas. En los últimos años la arquitectura más empleada, principalmente por su simplicidad a la hora de garantizar la coherencia de la información entre todos los usuarios del sistema, ha sido la arquitectura red-servidor, llegando incluso a convertirse en el estándar de facto para los sistemas DVE. Sin embargo la escalabilidad de estas arquitecturas no es ilimitada y las aplicaciones actuales requieren cada vez mayor número de participantes. Por este motivo, las arquitecturas P2P, que durante unos años fueron aparcadas por la complejidad de mantener una visión coherente del mundo virtual, han vuelto a cobrar fuerza ahora dada su inherente escalabilidad. Sin embargo y como se describirá con mayor detalle a ll lo largo de la tesis, debe resolverse el problema de mantener la coherencia para que estas arquitecturas pudieran ser aplicadas en los sistemas DVE con éxito. El objetivo principal de esta tesis es mejorar la escalabilidad del los Entornos Virtuales Distribuidos sea cual sea la arquitectura empleada como soporte. Para conseguirlo, en primer lugar se abordó la mejora de la escalabilidad dentro de la arquitectura a priori más extendida hasta ese momento, la arquitectura red-servidor, aportando nuevas técnicas para mejorar la productividad de estos sistemas. Pero llegados a un punto, aumentar el número de clientes que pueden manejar los DVEs con arquitectura red-servidor resulta prácticamente imposible, por ello se decide abordar el problema desde otro punto de vista, utilizar una arquitectura P2P (del inglés peer-to-peer) en la que no hay servidores sino que cada cliente actúa también como servidor y que es inherentemente mucho más escalable. A partir de ese punto hay diferentes tareas por realizar para poder utilizar esta arquitectura. En primer lugar, realizar una caracterización de los sistemas DVE con este tipo de arquitectura, que no existía hasta el momento. En segundo lugar, comprobar realmente que es posible garantizar a todos los usuarios del sistema DVE una visión coherente del mundo virtual, aspecto resuelto en los DVEs con arquitectura red-servidor que aún no estaba cerrado para los sistemas DVE basados en arquitectura P2P. Por último y en función de los resultados anteriores, intentar mejorar al máximo las prestaciones y en consecuencia la escalabilidad, cuando se emplea una arquitectura P2P como soporte para un sistema DVE. En este punto, se pretende evitar la saturación de los clientes del sistema, sea cual sea la carga que estos deban soportar.