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Computergraphik

Großer Beleg von Markus Müller

Anforderungsanalyse, Definition und Implementierung einer Netzwerkkommunikationsschicht für ein modulares Simulations- und VR-System

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung


Student: Markus Müller
Betreuer: Dipl.-Inf. (FH) Benjamin Neidhold
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Gumhold

Motivation

Das verteilte Kommunikations- und Visualisierungssystem ODO, das am interaktiven Maschinensimulator des Instituts für Fördertechnik, Baumaschinen und Logistik zum Einsatz kommt, ist mittlerweile zu einem umfangreichen Framework für VR-Simulationen herangewachsen. Umfassende Ideen zur Erweiterung dieses Systems machten jedoch eine Erweiterung dieser Netzwerkkommunikationsschicht nötig. Zusätzlich zur Plattformunabhängigkeit (Windows/Linux) sollte durch die Integration von C# auch eine gewisse Unabhängigkeit von der Programmiersprache erreicht werden.

Beschreibung

Aus diesen Gründen musste, aufbauend auf einer ausführlichen Anforderungsanalyse, ein neuer Entwurf erarbeitet und umgesetzt werden. Bei dieser Gelegenheit sollte analysiert werden, ob die momentane Definition der Schnittstelle alle aktuell benötigten Funktionen anbietet und inwieweit die bestehende Implementierung vereinfacht oder verbessert werden kann. Um die Korrektheit der Implementierung weitgehend sicherzustellen, sollte untersucht werden, welche Werkzeuge und Strategien für das automatisierte Testen der Netzwerkschicht geeignet sind.

Ergebnisse

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein flexibles RPC-System geschaffen, das die speziellen Anforderungen von verteilten Simulations- und VR-Systemen berücksichtigt. Um den Programmieraufwand für den Anwendungsentwickler zu minimieren, wurden XSL-Stylesheets definiert, welche es ermöglichen, aus einer XML-Schnittstellenbeschreibung direkt anwendungsspezifische Kommunikationsbibliotheken für C# und C++ zu generieren. Durch die neue Architektur, bei der Anwendung, Kommunikationssteuerung und Transportschicht voneinander entkoppelt wurden, wurde die Erweiterbarkeit der Bibliothek gewährleistet. Die Qualität der Implementierung wurde durch zahlreiche Unit- und Systemtests mit verschiedenen Werkzeugen überprüft.

Kommunikationsbeziehungen zwischen den Komponenten beim Baggersimulator (vereinfacht)
Konfiguration am Baggersimulator (vereinfacht)
Transformationspipeline zur automatische Generierung spezialisierter Bibliotheken
Automatische Generierung spezialisierter Bibliotheken
Screenshot von Zanebug
Stresstest und Performancemessung mit Zanebug

Ausblick

Für die weitere Arbeit mit der Netzwerkbibliothek könnte untersucht werden, ob die Benutzung auf mobilen Endgeräten mit dem .NET Compact Framework möglich ist oder welche Protokolle für das Tunneling über ein Wide Area Network geeignet sind. Durch komplexere Implementierungen der Schnittstelle zur Transportschicht, wie z.B. einer Implementierung für zuverlässiges Broadcasting, könnten neue Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen erschlossen werden. Weiterhin könnten bei Bedarf neue Netzwerktechnologien wie ATM (für die Garantie von Dienstgüteeigenschaften) oder Myrinet (sehr geringe Latenzen) integriert werden.

Download

Stand: 1.2.2010, 14:38 Uhr
Autor: Corina Weissbach