分布式交互仿真在国民经济和国防建设等领域有着广泛的应用。随着仿真系统复杂度的提高及仿真应用范围和规模的扩大,分布式交互仿真应用常需向大量的仿真实体发送数百上千个实体状态的更新消息。如何针对分布式交互仿真应用的通信需求,提供QoS保证的广域网组通信支持,减少仿真应用的网络带宽开销,已成为一个急待解决的问题。由于IP组播部署的局限性,很多研究提出通过应用层组播来提供广域网的组播功能支持。但现有的应用层组播算法研究主要集中于覆盖网和分发树的构建、维护和优化,借助TCP的支持来实现流量控制,针对的主要是流媒体等应用,难以满足分布式交互仿真等大规模多组多源应用的需求。论文面向分布式交互仿真的应用需求和特点,针对当前应用层组播技术的不足,从以下几个方面对面向分布式交互仿真的应用层组播技术展开深入研究。(1)应用层组播协议综合分类评价法现有的应用层组播协议的分类方法主要考虑应用层组播系统的体系结构和组播树的生成方式,较少考虑应用层组播协议的优化目标及其采用的优化技术。论文提出了应用层组播协议综合分类评价法,该方法综合考虑了应用层组播协议设计过程中所需考虑的问题,包括数据转发策略、服务模型、性能优化目标、性能优化技术和容错机制等五个要素,并对应用层组播协议设计过程中所需考虑的若干问题进行了讨论。(2)度数和树直径受限的最小代价组共享树算法端系统自组网算法是应用层组播协议的核心功能,当前自组网算法的研究主要考虑普通覆盖网的构建、维护和优化,较少涉及具体的应用背景。论文针对分布式交互仿真的通信需求,提出了度数和树直径受限的最小代价组共享树问题BDBDMST,并给出BDBDMST的集中式求解算法CST和分布式算法DBST。与现有的应用层组播协议相比,DBST实现了核放置和动态核迁移,可以做到在组成员频繁加入和退出的情况下仍能够较稳定地维护组共享树性能。(3)度数和树直径受限的多核组播树算法针对单棵组共享树存在的单点失效、时延较大和流量集中度高等缺陷,论文提出了度数和树直径受限的多核应用层组播树算法MDBST。MDBST算法使用节点间时延作为节点间距离的度量标准,通过使核间距离最大化来实现多核在空间的均匀分布,同时在保证多核均匀分布的条件下尽可能选取可用带宽最大的节点为新核。为适应组成员的强动态性,MDBST支持多核根据组播树的状态进行核迁移,以优化组播树结构。实验表明,MDBST具有节点间最大时延受限、支持多组和流量负载均衡等特点,能够很好适用于分布式交互仿真的多组多源组播环境。(4)基于优先级队列的应用层组播流量控制算法现有的应用层组播协议常依赖TCP提供拥塞控制,这种方法所能支持的组规模有限。为适应大规模分布式交互仿真的多组多源组播环境,论文设计实现了基于优先级队列的应用层组播流量控制算法GFC。该算法由流控机制(Flow-ControlMechanism)和反馈机制(Feed-Back Mechanism)两部分组成,流控机制根据组播报文的优先级和长度对各个发送队列中的报文进行带宽分配和发送调度;反馈机制基于TCP的反馈信息对流控参数进行实时校正和调节,进而有效地减少报文的丢失率。实验表明,该算法具有很好的扩展性和稳定性。在上述研究基础之上,论文设计实现了面向分布式交互仿真的应用层组播系统DVSCast。与同类系统XOM相比,DVSCast使用算法DBST和MDBST来构建组播树,因此保存、计算组播树的开销较小,组播树的动态适应性强,同时采用GFC算法实现了覆盖网的流量控制,可有效避免网络拥塞。综上所述,论文的工作针对大规模分布式交互仿真的应用层组播中存在的关键问题提出了有效的解决方案,对于推进应用层组播在分布式交互仿真环境中的实用化具有一定的理论意义和应用价值。