As distributed virtual environments(DVE) grow in size, the key aspect to consider is scalability for interactive performance. One of the approaches for the scalability is a region management : dividing a virtual world into several regions and/or localizing the area of interest of the participants. Most DVE systems using the region-partitioning approach have disjoint regions and allow interactions between the users of adjacent regions. However, users of these systems have to be always informed of the status of all the users in the neighboring regions of interest. This causes communications overhead to the users who wish to interact with other users across the regions, thus, making the system less scalable. It is our observation that, in most cases, users would interact with adjacent users, instead of users in distance, in the neighboring regions. We propose a new region management scheme based on sub-regions to handle interactions between users in the neighboring regions in a more scalable manner. Regions are divided into sub-regions based on users, level of interest in the neighboring regions. The region manager determines how much activities in the neighboring regions should be exposed depending on which sub-region users belong to. Each sub-region uses a different multicast address according to its users’ interests in the neighboring regions. This enables the users of a given region not to receive all the update messages from the users of the neighboring regions. This allows DVE systems to support, in a scalable manner, inter-region interactions as well as intra-region interactions. In addition, our scheme provides a dynamically adaptable scoping technique of the subregions useful when users crowd on a boundary area. It distributes to the other subregion the burden of exchange a large amount of messages by reducing the scope of the subregion where users are overcrowded. This reduces the number of messages and thus enhances scalability. We have done a performance evaluation and the results show that our scheme supports a high degree of scalability with no significant overhead, compared with the existing approaches. We have designed and implemented the proposed scheme as a part of our effort to build the ATLAS system, a network framework for a large scale distributed virtual environment.
분산 가상 환경(DVE)에서 사용자의 수와 네트워크 지연이 증대됨에 따라 고려해야 할 사항 중 가장 중요한 것은 상호작용의 성능을 위한 확장성에 있다[23]. DVE가 확장성을 지원하도록 하기 위한 방법 중 하나는 사용자의 인지도 관리 기법이다. 이 방법은 전체 가상 세계를 여러 개의 작은 영역으로 나누거나[3,35,24], 가상 세계의 참여자들의 관심 영역을 제한하는[6,14] 두 가지 방법이 있으며[11], 이를 통해 시스템이 관리하는 사용자의 수를 줄임으로써 시스템 사이에 교환되는 메시지의 수를 줄일 수 있다. 하지만, 가상 쇼핑 몰 같은 DVE 애플리케이션에서는 영역 안에서의 상호작용뿐만 아니라 영역간 상호 작용도 빈번히 발생한다. DIVE[14]나 WAVE[15,18]의 경우에는 이런 영역간 상호작용이 지원되지 않는다. 반면 NPSNET[24,25], SPLINE[3,35], MASSIVE[6,25]같은 DVE 시스템에서는 영역은 분리되어 있고 인접한 영역안의 사용자들 사이의 상호작용(영역간 상호작용)을 지원한다. 하지만, 이런 인접 영역간 상호작용을 위해서는 인접한 영역내의 모든 사용자들과 갱신 메시지를 주고받아야 하며 여기에는 현재 사용자가 관심이 없는 메시지도 포함되어 시스템 전체의 확장성이 감소하게 된다.
본 연구에서는 더욱 확장성 있는 방법으로 이웃 영역 안의 사용자들의 상호작용을 지원하는 새로운 영역관리 체계를 제안한다. 이 영역 관리 체계에서는, 영역 관리자가 이웃 영역 안의 사용자중 일부만을 선택하는데, 이 선택된 사용자들은 특히 현재 영역 안의 사용자와 상호 작용할 가능성이 높은 사용자들이다. 이들 선택된 사용자들은 또 다른 멀티캐스트 그룹을 형성하여, 영역 안에 있는 사용자들로 하여금 이웃 영역으로부터 모든 갱신 메시지를 받지 않아도 된다. 이들은 이웃 영역 안의 사용자들 중 자신이 관심도가 높은 사용자들과 관계된 메시지만을 받는다. 따라서, 제안하는 새로운 영역 관리 체계는 확장성 있는 방법으로 대규모 분산 가상 환경 시스템들이 영역 안에서의 상호작용뿐만 아니라 영역 간 상호작용을 지원하도록 해준다.
본 연구에서는 사용자들 사이의 근접도를 기반으로 관심도의 차이를 나타내었다. 즉, 사용자는 자신이 속한 영역에 대해서는 영역전체에 관심이 있지만, 이웃 영역에 대한 관심도는 사용자로부터의 거리가 멀어질수록 감소하는 것이다. 사용자가 영역의 경계 쪽으로 이동한다는 것은 이웃 영역의 상황에 대한 관심이 높아진다는 것을 나타낸다. 따라서, 사용자는 영역에 참여하는 시점에 이웃 영역에 대한 모든 데이터를 받지만, 항상 이웃 영역안에 있는 모든 사용자의 갱신 정보를 받을 필요가 없다. 본 연구에서는 이를 지원하기 위해 영역을 작은 서브 영역으로 나누었다. 각 영역은 메시지 전송을 위해 멀티캐스트 주소를 할당받는다. 이 때, 영역의 경계에 인접한 서브 영역은 영역간 상호작용을 위한 멀티캐스트 주소를 추가로 할당받는다. 그리고 각 영역의 참여자는 자신이 속한 서브 영역에 따라 - 즉, 이웃영역에 대한 자신의 인지도에 따라 - 해당하는 멀티캐스트 주소를 이용하여 이웃 영역과 메시지를 주고받게 된다. 또한 중복된 메시지 전송을 피하기 위하여 사용자는 메시지의 송수신 여부에 따라 서로 다른 멀티캐스트 주소를 이용한다.
앞서 제시한 영역관리 기법은 더 일반적인 모델로 확장할 수 있다. 수평으로 인접한 두 개의 영역만이 아니라 수직으로 인접한 영역도 생각할 수 있는데 수직 관계에 있는 영역 간 상호작용 역시 수평 관계의 영역간 상호작용과 마찬가지 방법으로 지원될 수 있다.
또한 한 영역에 많은 사용자가 몰리는 경우를 대비하여, 서브 영역의 경계를 상황에 따라 동적으로 이동시킬 수 있다. 사용자의 수가 일정 기준을 초과하면, 그리고 양 쪽 서브 영역의 사용자의 수의 차이가 심해지면, 영역관리자는 서브 영역의 사용자의 수가 균형을 이루도록 경계의 위치를 조정하여 통신 부하가 한 쪽으로 몰리는 것을 방지한다. 이 방법은 특히, 이웃영역에 인접한 서브 영역에 사용자가 몰릴 경우 유용하며 이웃 영역이 두 개 이상인 경우에 대해서는 앞으로 연구해야 할 사항이다.
