虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的應(yīng)用研究

朱 葉

(河南牧業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 鄭州 450042)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)也在隨之不斷地發(fā)展與完善，并在人們的生活與生產(chǎn)中被廣泛地應(yīng)用。近幾年以來，我國的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)開始不斷地向虛擬化方向進(jìn)發(fā)。在此大環(huán)境之下，研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何在計(jì)算機(jī)通信中可以更好地應(yīng)用，已經(jīng)成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)通信技術(shù)人員的主要工作內(nèi)容之一。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用的基礎(chǔ)前提分析

對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用之前，還應(yīng)需要切實(shí)滿足以下3個(gè)前提。

第一，在幀頻以及延遲等方面，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本動(dòng)圖技術(shù)以及交互性要求，為有效地保留三維環(huán)境生動(dòng)感以及增強(qiáng)環(huán)境的可操作性，對(duì)圖形幀頻要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，要保證圖形幀頻在每秒8幀，總延遲要控制在0.1 s之內(nèi)，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件允許的情況下，可以將幀頻調(diào)節(jié)到每秒10幀，以此來提升虛擬圖形的真實(shí)感[1]。

第二，在計(jì)算機(jī)設(shè)備的計(jì)算方面，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幀頻以及延遲時(shí)間的要求下，計(jì)算機(jī)通信在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，要保證在0.1 s內(nèi)就可以完成一次場(chǎng)景的計(jì)算任務(wù)，倘若實(shí)際的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力不夠，將對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所呈現(xiàn)出的畫面精確度產(chǎn)生一定的影響。

第三，為切實(shí)保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，要優(yōu)先選擇物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)大于15 GB，且?guī)挻笥?00 MB/s的計(jì)算機(jī)設(shè)備，并且要保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件具有一定的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息管理能力[2]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的實(shí)踐應(yīng)用分析

2.1 虛擬交換機(jī)

在公共交換電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用的具體表現(xiàn)在于基于程控交換設(shè)備的集中用戶交換機(jī)以及固定智能網(wǎng)的專屬虛擬電話網(wǎng)。上述提及的虛擬交換機(jī)是指在市話交換機(jī)的基礎(chǔ)上將一部分的用戶組建成用戶群，借助視話交換機(jī)的號(hào)線資源在邏輯層面上總結(jié)與分析業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而最大限度地?cái)U(kuò)展虛擬交換機(jī)業(yè)務(wù)范圍，進(jìn)而真正地實(shí)現(xiàn)用戶交換機(jī)的其他功能。

同時(shí)在充分的應(yīng)用虛擬交換機(jī)技術(shù)的過程中也需要對(duì)其自身的信息量度進(jìn)行有效的計(jì)算。

H=P(xi)lbP(xi)M/i=1

(1)

公式中M符號(hào)表示平均信息量，一般情況被稱為信息源的熵。

信息源的最大熵發(fā)生在每一個(gè)符合等概率出現(xiàn)即是

P(xi)=1/M

(2)

此時(shí)

Hmax=1bM

(3)

虛擬交換機(jī)是交換機(jī)虛擬化技術(shù)的主要體現(xiàn)，虛擬交換機(jī)既可以在邏輯上集成多臺(tái)物理連接的交換機(jī)，達(dá)到拓寬虛擬交換機(jī)帶寬提升轉(zhuǎn)發(fā)效率的目的，也可以在邏輯上將一臺(tái)物理交換機(jī)虛擬為多臺(tái)虛擬交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離、提升可靠性的目的。堆疊、M-LAG是目前廣泛應(yīng)用的兩種橫向虛擬化技術(shù)，通過將多臺(tái)交換設(shè)備虛擬為一臺(tái)設(shè)備，共同承擔(dān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，提升了計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。堆疊與M-LAG經(jīng)常被用于提升接入設(shè)備的可靠性。

堆疊、M-LAG均為交換機(jī)橫向虛擬化技術(shù)，具有提升可靠性、擴(kuò)展帶寬、實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)的作用。堆疊(iStack)將多臺(tái)交換機(jī)通過堆疊線纜連接在一起，使多臺(tái)設(shè)備在邏輯上變成一臺(tái)交換設(shè)備，作為一個(gè)整體參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

當(dāng)接入的用戶數(shù)增加到原交換機(jī)端口密度不能滿足接入需求時(shí)，可以通過增加新的交換機(jī)并組成堆疊而得到滿足。

當(dāng)交換機(jī)上行帶寬增加時(shí)，可以增加新交換機(jī)與原交換機(jī)組成堆疊系統(tǒng)，將成員交換機(jī)的多條物理鏈路配置成一個(gè)聚合組，提高交換機(jī)的上行帶寬。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件

近幾年以來，例如DIVE、MASSIVE以及Bamboo等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)工具軟件在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域中已經(jīng)得到了相對(duì)較為廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的DIVE工具軟件是在分布式數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上將諸多World進(jìn)行整合，同時(shí)Agent始終處于平等的地位。不管是哪一個(gè)成員需要進(jìn)行TCP都可以有效地實(shí)現(xiàn)軟件狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，但是在軟件狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移的過程中，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的報(bào)告。并且值得注意的是DIVE工具軟件在文體的一致性以及整體性上尚有一定的不足之處。MASSIVE工具軟件可以完成意識(shí)渠道的通信以及成像，并借助計(jì)算機(jī)服務(wù)器完成修改媒體的過程。其中需要應(yīng)用到卡森公式來對(duì)其模型數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

BFm=2(Δfmax+fm)=2(βF+1)fm

(4)

其中，BFm為調(diào)頻信號(hào)帶寬，fm為信號(hào)頻率，Δfmax為最大頻偏。

在通信分布式對(duì)象模型中，MASSIVE針對(duì)遠(yuǎn)程操作略有延遲，并且其性能會(huì)容易受到外部因素的影響，極大地限制了其應(yīng)用范圍。Bamboo可以提供一種具有共享性的永存虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)研發(fā)成本、語言支持能力以及實(shí)際擴(kuò)充性上具有一定的優(yōu)勢(shì)。除去上述所提及的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)工具軟件之外，還有向RtiExec，LibRTI以及FedExec等其他類型的工具軟件在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域中被廣泛地應(yīng)用，為提升計(jì)算機(jī)通信性能做出了巨大的貢獻(xiàn)[3]。

2.3 MVC應(yīng)用技術(shù)分析

MVC系統(tǒng)是借助了相對(duì)較為經(jīng)典的軟件設(shè)計(jì)形式，MVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式主要由3層架構(gòu)進(jìn)行組成，分別為模型、視圖以及控制器。MVC設(shè)計(jì)模式是Smalltalk-80基礎(chǔ)上的Xerox PARC軟件設(shè)計(jì)模式，在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域已經(jīng)得到了相對(duì)較為廣泛的應(yīng)用?；贛VC的計(jì)算機(jī)通信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在一定程度上將應(yīng)用程序的輸入、輸出以及強(qiáng)制性進(jìn)行分離，MVC計(jì)算機(jī)通信虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在使用的過程中會(huì)主要以Model，View以及Controller 3部分為主[4]。

視圖是指用戶能夠看見以及與之進(jìn)行交互的界面，對(duì)于傳統(tǒng)的Web程序而言，視圖是由HTML組成的，而在新型的Web中HTML仍占據(jù)著相對(duì)較為重要的組成部分，但是伴隨著Macromedia Flash，XHTML，XML/XSL等諸多標(biāo)識(shí)語言的興起，導(dǎo)致處理應(yīng)用程序的界面存在著一定的問題，而MVC則可以有效地對(duì)其進(jìn)行處理，其中視圖的主要作用就是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸以及用戶的操作進(jìn)行許可。

模型體現(xiàn)著規(guī)則以及數(shù)據(jù)，在MVC虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，模型所要承擔(dān)的處理任務(wù)是最多的。例如，模型可以通過EJBS或是Cold Fusion Componenm等工具軟件來完成對(duì)數(shù)據(jù)信息庫的有效處理，模型所返回的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)格式之間沒有關(guān)聯(lián)性，是一種中立的狀態(tài)。這種模型可為相對(duì)較多的視圖提供依據(jù)，并且不需要過多的代碼就可以被多種視圖進(jìn)行運(yùn)用，從而最大限度地降低了計(jì)算機(jī)通信的重復(fù)性。控制器的任務(wù)就是接收計(jì)算機(jī)用戶的輸入，之后切實(shí)依照用戶的實(shí)際需求對(duì)模型以及有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，在此基礎(chǔ)上，Web頁面中的超鏈接以及HTML表單在發(fā)送的背景下，按鈕會(huì)變成接受請(qǐng)求的主要工具，輸出數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)的情況都不會(huì)出現(xiàn)。

2.4 虛擬主機(jī)以及虛擬存儲(chǔ)器

在IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的實(shí)際應(yīng)用一般都體現(xiàn)在IP以及VPN業(yè)務(wù)方面，也是現(xiàn)在所說的計(jì)算機(jī)設(shè)備中的虛擬主機(jī)以及虛擬存儲(chǔ)，也是當(dāng)前寬帶城域網(wǎng)中的虛擬專業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。其中vxlan是其中應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)虛擬化的協(xié)議，vxlan通過組播構(gòu)建了一個(gè)虛擬的二層廣播域，并結(jié)合 arp 進(jìn)行單播虛擬通道的自動(dòng)構(gòu)建從而構(gòu)建了一個(gè)符合幾乎符合當(dāng)前以太網(wǎng)所有特性的虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在云環(huán)境中，多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生通信需求時(shí)，虛擬網(wǎng)絡(luò)之間會(huì)再構(gòu)建一個(gè)虛擬路由通道,并由此產(chǎn)生如圖1所示典型的虛擬網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在虛擬計(jì)算節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布的情況下，該虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)應(yīng)的典型的物理拓?fù)洌鐖D1所示。

2.5 ospf算法

為了研究路由交換協(xié)議在上述虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的表現(xiàn),將ospf引入各個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中的路由互聯(lián)節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行理論模擬，最終ospf得到的路徑如圖2所示。

通過ospf算法，在所述 G=(V,E)帶權(quán)有向圖中，把圖中頂點(diǎn)集合V分成兩組。第一組為已求出最短路徑的頂點(diǎn)集合(用S表示，初始時(shí)S只有一個(gè)源點(diǎn)，以后每求得一條最短路徑，就將加入集合S直到全部頂點(diǎn)都加入S，算法就結(jié)束了)，第二組為其余未確定最短路徑的頂點(diǎn)集合(用U表示)，按最短路徑長度的遞增次序，依次把第二組的頂點(diǎn)加入S。在加入的過程中，總保持從源點(diǎn)V到S中各頂點(diǎn)的最短路徑長度不大于從源點(diǎn)V到U中任何頂點(diǎn)的最短路徑長度。此外每個(gè)頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)距離，S中的頂點(diǎn)的距離就是從V到此頂點(diǎn)的最短路徑長度，U中的頂點(diǎn)的距離，是從V到此頂點(diǎn)只包括S中的頂點(diǎn)為中間頂點(diǎn)的當(dāng)前最短路徑長度，得到的選路情況如表1所示(使用字母P代表物理節(jié)點(diǎn))。

本文提出將虛擬網(wǎng)絡(luò)路徑引入為 OSPF路由協(xié)議的cost值的方法，提升路由交換協(xié)議在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的適應(yīng)性，并對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)路徑的第二節(jié)和第三節(jié)中的選路數(shù)據(jù)分析，可以得出在隨機(jī)VM 調(diào)度的典型物理網(wǎng)絡(luò)中，引入虛擬網(wǎng)絡(luò)通道路徑的ospf協(xié)議能更好地尋找出網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑，進(jìn)而有效地提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的實(shí)際應(yīng)用水平[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)充分的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域之中，不但可以有效地優(yōu)化與升級(jí)計(jì)算機(jī)通信管理模式，提升計(jì)算機(jī)通信工作質(zhì)量與效率，切實(shí)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)通信的整體安全性，還可以最大限度地激發(fā)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的綜合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)其真正的實(shí)用價(jià)值。因此，有關(guān)技術(shù)人員需要不斷地提升虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中應(yīng)用的研發(fā)力度，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，以此來充分地發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，全面推動(dòng)我國計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展。

圖1 物理節(jié)點(diǎn)路徑

圖2 ospf路徑

表1 路徑選擇情況