Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu các phương thức giao tiếp trong trò chơi mạng di động

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu les abstractions de communication dans les jeux en réseaux mobiles, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực

• Tác giả: Le Văn Tuấn
• Người hướng dẫn: Antoine Beugnard
• Trường học: Ecole National Supérieur des Télécommunications de Bretagne
• Chuyên ngành: Informatique
• Đề tài: Les Abstractions De Communication Dans Les Jeux En Réseaux Mobiles
• Loại tài liệu: Rapport de stage de fin d’études
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: France

Mục lục chi tiết

• Remerciements
• Résumé
• Abstract
• 1. CHAPITRE 1: INTRODUCTION
• 1.1. Contexte du stage
• 1.2. L’objectif du stage
• 1.3. Le Médium et le processus de réification d’Abstractions de Communication
• 1.4. Organisation du document
• 2. CHAPITRE 2: ÉTAT DE L’ART
• 2.1. Les types des jeux en ligne
• 2.2. Topologie de réseau
• 2.3. Modèle Publish/Subscribe
• 2.3.1. La latence dans les jeux en ligne
• 2.3.2. Synchronisation et consistance
• 2.3.2.1. Dead reckoning - DR
• 2.3.2.2. Bucket Synchronization avec DR (BS) et Stop-and-wait Synchronization (SWS)
• 2.3.2.3. Time Warp Synchronization (TWS) et Trailing State Synchronization (TSS)
• 2.3.3. Les plates-formes existantes
• 3. CHAPITRE 3: ENVIRONNEMENTS MOBILES ET MODÈLE DE COMMUNICATION
• 3.1. Réseau sans fils
• 3.2. Architecture des réseaux WLANs
• 3.3. Modèle de calculs mobiles
• 3.4. Caractéristiques des environnements mobiles
• 3.5. Le modèle Publish/Subscribe
• 3.5.1. Les éléments dans un système publish/subscribe
• 3.5.2. Modèle de souscription
• 3.5.2.1. Modèle basé sur sujet
• 3.5.2.2. Modèle basé sur contenu
• 3.5.2.3. Modèle basé sur type
• 3.5.3. Architecture du système
• 3.5.3.1. Topologie hiérarchique
• 3.5.3.2. Architecture pair-à-pair
• 3.5.3.3. Spécification abstraite du médium PublishSubscribeMedium
• 3.5.3.3.1. Description informelle et listes des services
• 3.5.3.3.2. Diagramme de collaboration du médium Publish/Subscribe
• 3.5.3.3.3. Spécification OCL
• 4. CHAPITRE 4: PROCESSUS DE RAFFINEMENT
• 4.1. Première étape : introduction des gestionnaires de rôle
• 4.2. Deuxième étape : Choix de conception
• 4.2.1. Gestion centralisée des souscriptions
• 4.2.1.1. Diagramme de collaboration
• 4.2.2. Gestion distribuée des souscriptions
• 4.2.2.1. Algorithme de routage
• 4.2.2.2. Diagramme de collaboration
• 4.2.2.3. Spécification OCL
• 5. CHAPITRE 5: CONCLUSION
• Annexe 1 : Spécification OCL des services après la première étape
• Annexe 2 : Spécification OCL des services du médium, version centralisée
• Annexe 3 : Discussion supplémentaire sur la table de routage
• Bibliographie

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu giao tiếp trong trò chơi mạng di động

Nghiên cứu về giao tiếp trong trò chơi di động đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp game. Với sự phát triển của công nghệ di động, việc hiểu rõ các phương thức giao tiếp giữa người chơi là rất cần thiết. Các trò chơi mạng di động không chỉ đơn thuần là giải trí mà còn là một nền tảng để kết nối và tương tác giữa hàng triệu người chơi trên toàn thế giới. Nghiên cứu này sẽ phân tích các phương thức giao tiếp hiện có và cách chúng ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.

1.1. Tầm quan trọng của giao tiếp trong trò chơi di động

Giao tiếp hiệu quả giữa người chơi là yếu tố quyết định đến sự thành công của một trò chơi. Nó không chỉ giúp người chơi tương tác mà còn tạo ra một cộng đồng mạnh mẽ. Các phương thức giao tiếp như chat, voice chat và video call đều có vai trò quan trọng trong việc nâng cao trải nghiệm người dùng.

1.2. Các loại hình giao tiếp trong trò chơi mạng

Có nhiều loại hình giao tiếp trong trò chơi mạng di động, bao gồm giao tiếp văn bản, âm thanh và hình ảnh. Mỗi loại hình đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến cách người chơi tương tác và tham gia vào trò chơi.

II. Vấn đề và thách thức trong giao tiếp trò chơi di động

Mặc dù có nhiều phương thức giao tiếp, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc triển khai chúng trong trò chơi mạng di động. Các vấn đề như độ trễ, mất kết nối và bảo mật thông tin là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Những thách thức này không chỉ ảnh hưởng đến trải nghiệm người chơi mà còn có thể dẫn đến sự thất bại của trò chơi.

2.1. Độ trễ và ảnh hưởng đến trải nghiệm người chơi

Độ trễ trong giao tiếp có thể gây ra sự khó chịu cho người chơi, đặc biệt trong các trò chơi yêu cầu phản xạ nhanh. Việc giảm thiểu độ trễ là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà phát triển phải đối mặt.

2.2. Vấn đề bảo mật trong giao tiếp

Bảo mật thông tin là một yếu tố quan trọng trong giao tiếp giữa người chơi. Các trò chơi cần phải đảm bảo rằng thông tin cá nhân và dữ liệu trò chơi của người chơi được bảo vệ an toàn trước các mối đe dọa từ bên ngoài.

III. Phương pháp giao tiếp hiệu quả trong trò chơi di động

Để cải thiện giao tiếp trong trò chơi mạng di động, nhiều phương pháp đã được đề xuất. Các phương pháp này không chỉ giúp tăng cường sự tương tác mà còn nâng cao trải nghiệm người dùng. Việc áp dụng các công nghệ mới như AI và machine learning cũng có thể mang lại những cải tiến đáng kể.

3.1. Sử dụng mô hình Publish Subscribe

Mô hình Publish/Subscribe cho phép người chơi nhận thông tin một cách linh hoạt và hiệu quả. Điều này giúp giảm thiểu độ trễ và cải thiện khả năng tương tác giữa người chơi.

3.2. Tích hợp công nghệ AI trong giao tiếp

Công nghệ AI có thể được sử dụng để phân tích hành vi người chơi và tối ưu hóa các phương thức giao tiếp. Việc này không chỉ giúp cải thiện trải nghiệm mà còn tạo ra những cơ hội mới cho các nhà phát triển.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về giao tiếp trong trò chơi di động đã chỉ ra rằng việc cải thiện các phương thức giao tiếp có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong sự hài lòng của người chơi. Các ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này có thể được áp dụng trong nhiều trò chơi khác nhau, từ các trò chơi đơn giản đến các trò chơi phức tạp hơn.

4.1. Kết quả từ các trò chơi thành công

Nhiều trò chơi thành công đã áp dụng các phương thức giao tiếp hiệu quả, dẫn đến sự gia tăng số lượng người chơi và thời gian chơi. Các ví dụ điển hình như Fortnite và PUBG cho thấy tầm quan trọng của giao tiếp trong việc giữ chân người chơi.

4.2. Tương lai của giao tiếp trong trò chơi di động

Tương lai của giao tiếp trong trò chơi di động hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến với sự phát triển của công nghệ. Các nhà phát triển cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các phương thức mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người chơi.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của giao tiếp trong trò chơi di động

Giao tiếp trong trò chơi mạng di động là một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ. Việc nghiên cứu và cải thiện các phương thức giao tiếp không chỉ giúp nâng cao trải nghiệm người chơi mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các nhà phát triển. Tương lai của giao tiếp trong trò chơi di động sẽ phụ thuộc vào khả năng áp dụng công nghệ mới và đáp ứng nhu cầu của người chơi.

5.1. Tóm tắt các điểm chính

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng giao tiếp hiệu quả là yếu tố quyết định đến sự thành công của trò chơi. Các phương thức giao tiếp cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người chơi.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải thiện các phương thức giao tiếp hiện có để tạo ra những trải nghiệm tốt hơn cho người chơi.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Rapport du stage de fin d’études Les Abstractions de Communication dans les Jeux en Réseaux Mobiles Réalisé par LE Van Tuan Promotion 8, IFI Encadrant Antoine BEUGNARD Département Informatique Ecole National Supérieur des Télécommunications de Bretagne France, Oct 2004 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Remerciements Je tiens à remercier particulièrement Monsieur Michel SIMATIC, responsable du projet MEGA, de m’avoir accueilli au sein de son équipe. Je tiens à remercier sincèrement Monsieur Charles DURAND, directeur de l’IFI, de m’avoir aidé à préparer le stage. Je tiens à exprimer toute ma sincère reconnaissance à Monsieur Antoine BEUGNARD, enseignant-chercheur au Département Informatique, Ecole National Supérieur de Télé- communication de Bretagne, de m’avoir bien encadré pendant toute la durée de mon stage. Je remercie vivement tous les personnels de l’IFI, qui m’ont aidé pendant mon cursus d’études.

Finalement, un grand merci à tous les personnels du Département Informatique de l’ENST Bretagne, à toutes les membres du projet MEGA, notamment aux stagiaires au laboratoire informatique, ENST Bretagne, qui m’ont porté leur amitié. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Résumé Notre travail est mené dans le cadre du projet de recherche MEGA (Mobile Multi- PlayEr Game Architecture) qui a pour but de réaliser une infrastructure visant aux dé- veloppeurs des jeux massivement multijoueurs, particulièrement dans les environnements mobiles. Dans les jeux massivement multijoueurs, plus la communication entre les joueurs est efficace, plus de joueurs peuvent participer au jeu. Ainsi, la communication est un des points cruciaux pour le succès d’un jeu.

L’implémentation du modèle de communication Client/Serveur a montré les limitations pour les jeux en ligne, et plus spécialement dans le contexte mobile. Le système Publish/Subscribe augmente le découpage d’espace d’in- teraction entre les participants, ainsi facilite la reconfiguration et l’évolution du système. Il est donc considéré comme une architecture d’intergiciel valable pour les applications fonctionnant en se basant sur les événements (c’est le cas de jeu multijoueur). Il existe dans la littérature des implémentations du Publish/Subscribe pour les jeux multijoueurs, mais restant dans les systèmes statiques plutôt que mobile.

Nous proposons donc d’utiliser ce modèle de communication pour les jeux multijoueurs en réseau mobile. Dans ce rapport, nous présentons le processus de réification d’abstractions de commu- nication du modèle Publish/Subscribe. Nous proposons également deux choix de concep- tion du système sous forme d’un médium. D’autre part, un algorithme pour le support de l’itinérance spécifique à la conception distribuée est discuté.

Mots-clés : Abstractions de communication, architecture et composant, support de la mobilité dans Publish/Subscribe , jeux multijoueurs, service de notification. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Abstract Our work is undertaken within the framework of the research project MEGA (Mobile MultiplayEr Game Architecture), of which the purpose is to build a middleware aiming to the developers of the game multiplayer, particularly in the mobile environments. In the game multiplayer, more the communication between the players is effective ; more the players can take part in the play. Therefore, the communication is one of the crucial points for the success of the game.

The implementation of the model communi- cation Client/Server showed the limitations for the online game, and more specially in the mobile context. The Publish/Subscribe system increases cutting space of interaction between the participants, hence facilitates the reconfiguration and the evolution of the system. It is thus regarded as a valuable middleware architecture for the event-driven applications (it is the case of the multiplayer game). In the literature, there exist im- plementations of Publish/Subscribe for the game multiplayer, but remains in the static systems rather than mobile.

We thus propose to use this model of communication for the game multiplayer in mobile network. In this report, we present a process of reification of communication abstractions of the model Publish/Subscribe. We also propose two choices of systems design in the form of a medium. In addition, an algorithm for the support of the roaming specific to the distributed design is discussed.

Keywords : Abstractions of Communication, Structures and Composing, Support of Mobility in Publish/Subscribe, Game Multiplayer, Service of Notification. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Table des matières 1 Introduction 7 1.1 Contexte du stage .2 L’objectif du stage .3 Le Médium et le processus de réification d’Abstractions de Communication 8 1.4 Organisation du document. 9 2 État de l’Art 10 2.1 Les types des jeux en ligne .1 Topologie de réseau .2 Modèle Publish/Subscribe .1 La latence dans les jeux en ligne .2 Synchronisation et consistance .1 Dead reckoning - DR .2 Bucket Synchronization avec DR (BS) et Stop-and-wait Synchronization (SWS) .3 Time Warp Synchronization (TWS) et Trailing State Syn- chronization (TSS) .4 Les plates-formes existantes. 25 3 Environnements mobiles et Modèle de Communication 26 3.

27 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TABLE DES MATIÈRES 5 3.1 Réseau sans fils .2 Architecture des réseaux WLANs .3 Modèle de calculs mobiles .4 Caractéristiques des environnements mobiles .2 Le modèle Publish/Subscribe .1 Les éléments dans un système publish/subscribe .2 Modèle de souscription .1 Modèle basé sur sujet .2 Modèle basé sur contenu .3 Modèle basé sur type .3 Architecture du système .1 Topologie hiérarchique .2 Architecture pair-à-pair .3 Spécification abstrait du médium PublishSubscribeMedium .1 Description informelle et listes des services .2 Diagramme de collaboration du médium Publish/Subscribe .3 Spécification OCL. 42 4 Processus de raffinement 43 4.1 Première étape : introduction des gestionnaires de rôle .2 Deuxième étape : Choix de conception .1 Gestion centralisée des souscriptions .1 Diagramme de collaboration .2 Gestion distribuée des souscription .1 Algorithme de routage .2 Diagramme de collaboration .3 Spécification OCL. 52 5 Conclusion 59 Annexe 1 : Spécification OCL des services après la première étape 60 Annexe 2 : Spécification OCL des services du médium, version centralisée 62 Annexe 3 : Discussion supplémentaire sur la table de routage 64 Bibliographie 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Table des figures 2.1 Topologies de réseaux .2 L’effet de la latence .3 L’exécution du remorquage d’état de synchronisation dans TSS (Quake) .4 L’architecture en couche de Continuum.5 Les composants dans un jeu construit sur TerraPlay .6 Une architecture typique d’un jeu sur TerraPlay .7 La communication dans système TerraPlay .8 Architecture de ButterFly .1 Modèle de calcul mobile .2 Modèle Publish/Subscribe de base .3 découpage de l’espace d’interaction dans un système Publish/Subscribe .4 découpage d’écoulement .5 découpage de temps .6 Architecture hiérachique .7 Architecture pair-à-paire acyclique et pair-à-pair générale .9 Diagramme de collaboration du médium Publish/Subscribe .10 Vue dynamique du médium Publish/Subscribe .1 Introduction des gestionnaires sur le diagramme de collaboration .2 Vue dynamique après l’introduction des gestionnaires .3 Première choix de conception : gestion centralisée .4 Vue dynamique de version centralisée : le cas de service subscribe .5 Vue dynamique de version centralisée : le cas de service publish .6 La relation entre des cuortiers dans la topologie hiérachique et pair-à-pair acyclique .7 La construction de la table de routage en pair-à-pair acyclique .8 La construction de la table de routage en hiérachique .9 Second choix de conception : gestion distribuée .10 Vue dynamique de la version distribuée, le cas de message subscribe. 52 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chapitre 1 Introduction 1.1 Contexte du stage Aujourd’hui les dispositifs mobiles et sans fils sont omniprésents, avec de nombreuses applications.

Il apparaı̂t rapidement et clairement que le divertissement sera une de ces applications majeures des futurs réseaux mobiles. Néanmoins, la plupart des jeux actuelle- ment offerts sur mobiles sont des jeux monojoueurs. Pour les jeux multijoueurs, il en existe sur internet de nombreux exemples, mais ils restent limités en nombre de joueurs (tout au plus quelques centaines)[46]. Ici, nous nous intéressons au domaine des jeux sur mobile et massivement multijoueurs (plusieurs milliers voire dizaines de milliers de joueurs).

Afin de réduire le travail de développement des jeux multijoueurs, on voudrait être capable de spécifier et réaliser une infrastructure logicielle (un intergiciel), gérant les pro- blèmes concernant les communications réseaux, ainsi que les gestion des données, ou bien le passage à l’échelle, etc. Pour permettre aux développeurs de jeux de ne pas s’écarter de leur métier de base (le jeu). Le projet Mega (commun à CEDRIC-CNAM , l’ENST, l’ENST Bretagne, et France Télécom R&D, l’INT et l’UBS) a pour objectif de définir une telle infrastructure. Ce projet vient de débuter, un état de l’art de l’offre des intergiciels existants (Butterfly, Continuum, Terraplay, etc.) est donc nécessaire, l’idéal étant de s’appuyer sur une norme des notions offertes (inexistante actuellement) [45].2 L’objectif du stage Le travail sera, dans un premier temps, la réalisation d’un état de l’art sur la commu- nication des plateformes intergiciels existantes.

Le stage qui s’en suivra devra mettre en évidence et spécifier des abstractions de communications nécessaires dans ce type d’application. Les spécifications feront apparaı̂tre des parties fonctionnelles qu’on décrira le plus précisément possible (causalité, équité, etc.) et non fonctionnelles (robustesse, efficacité, etc. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Le Médium et le processus de réification d’Abstractions de Communication Dans un système distribué, les composants échangent, ou partagent les informations nécessaires à l’aide de composants de communication. Afin de différencier des autres com- posants du système (les composants métiers, ou les composants fonctionnels, etc.), Antoine Beugnard et Eric Cariou [20] appellent ces composants de communication des médiums, dont la définition est : (( Un médium est une composant logiciel de communication ou d’interaction qui réifie1 une abstraction de communication )).

Un médium peut implé- menter une abstraction de communication, un protocole consensus par exemple. Dans la suite du stage, nous allons (( réifier )) des abstractions de communication dans les jeux en réseau mobile selon le processus également proposé par A. Ce processus consiste à transformer des abstractions de communication, à partir de niveau conception le plus abstrait, sous forme de composants logiciels. Quelque soit le niveau de manipulation, il permet de réserver l’unité et la cohérence d’une abstraction d’interaction pendant tout le cycle de développement d’une application.

Le premier pas de ce processus est de déterminer les services que ce composant met- tra à disposition des autres composants ; et aussi les services requis par le médium pour fonctionner. C’est ainsi que la façon dont les entités logicielles communiquent est abs- traite de sorte que (( les détails sont cachés )) et non pas (( la notion est floue et mal définie ))[21]. Dans ce pas, le médium est vu comme un unique entité qui fait partie du système. Le processus de raffinement suivant consiste à transformer cette spécification abs- traite à plusieurs variantes d’implémentation en fonction du contexte d’utilisation, à tous les niveaux du cycle de vie du logiciel, en continuellement respectant le contrat d’usage du médium déterminé lors du niveau le plus abstrait.

Il s’agit là du contrat de la réalisation en terminologie de UML Component. Voici trois étapes du processus de réification des abtractions : – Introduction des gestionnaires de rôle : la première étape du processus de raffinement a pour but de faire apparaı̂tre les types de gestionnaires de rôle qui forment le médium lors de déploiement. – Choix de conception : le résultat de cette étape est une spécification d’implémenta- tion. – Choix de déploiement : il s’agit de définir l’architecture de déploiement des gestion- naires du médium.

A chaque étape de ce processus, des diagrammes de collaboration UML sont utilisés pour décrire l’aspect structurel du médium, mettre en évidence la sémantique et le com- portement dynamique de chacun des services du médium au niveau spécification. Dans la dernière étape, le diagramme de déploiement est employé pour chaque type de déploie- ment défini. Outre, des contraintes OCL, des diagrammes d’états sont utilisés en plus 1 La réification est l’opération de transformation en quelque chose de concret. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

INTRODUCTION 9 pour une spécification plus claire du médium. Dans le cardre du stage, nous ne réaliserons que deux premiers étapes.