Les applications des environnements virtuels distribués à retour d'effort : contraintes et solutions sur un réseau IP

Distributed haptic virtual environment applications : constraints and solutions on IP networks

• Auteur / Autrice : Rima Tfaily Souayed
• Direction : Dominique Gaïti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, connaissances et organisations
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité de service

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Interaction humain-machine

Réalité virtuelle distribuée

Résumé

Actuellement, la disponibilité croissante des dispositifs haptiques dans le commerce fait que les systèmes distribués de réalités virtuelles sont de plus en plus intégrés avec des interfaces haptiques (à retour d’effort). Cependant, cela entraîne des difficultés techniques à cause de l'interaction haptique disponible en temps réel dans les environnements virtuels distribués. Lorsque les environnements virtuels communiquent à travers le réseau, le délai imprévisible, la variation du délai (la gigue), la perte de paquet, etc. Affecterons la performance de l'interaction haptique. Malgré plusieurs recherches menées pour trouver une manière d'établir l'interaction multimodale sur les réseaux, les études sur la performance des systèmes Distributed Haptic Virtual Environments (DHVEs) dans les réseaux IP n’ont pas été entièrement étudiées et les travaux sur ce sujet sont rares. Aussi, les exigences de la qualité de service (QoS) des données haptiques ne sont pas clairement déterminées et les solutions pour traiter les effets du réseau sur ces environnements sont rares. Notre travail se concentre sur la détermination des exigences de QoS du sens de retour d’effort dans les réseaux IP et sur la détermination des seuils supérieurs de QoS que ces données haptiques devraient demander. Pour faire ainsi, des évaluations subjectives et objectives ont été menées sur deux plates-formes expérimentales: Fast Ethernet Network et Network Impairment Emulation platforms, installées à Queen’s Univerity of Belfast. Nos expériences sur ces plates-formes ont montré que les exigences de QoS pour les applications DHVE ne peuvent pas être satisfaites à travers le service best effort. Par conséquent, nous avons appliqué des services différenciés (DiffServ) sur les noeuds de réseau et nous avons également déterminé les politiques appropriées pour améliorer la performance des applications DHVE. Cependant, DiffServ est insuffisant pour adapter les exigences des systèmes DHVEs aux conditions dynamiques du réseau. Pour résoudre ce problème, no us avons adopté des stratégies de contrôle adaptatives dans le système de communication haptique. Les stratégies de contrôle ont pour rôle d'adapter la communication haptique selon les conditions de réseau. Ces techniques de contrôle ont été simulées sur MatLab

Recently, as an increasing number of haptic devices became commercially available, more and more distributed virtual reality systems are integrated with haptic interfaces. However, there are technical difficulties in providing real-time haptic interaction in distributed virtual environments and these problems persist. Whenever virtual environments communicate via the network, unpredictable time delay and delay variation, packet loss, etc. Affects the performance of haptic interaction. Despite that many research works have been conducted to find a way of establishing multimodal interaction over networks, studies on the performance of DHVEs on IP networks have not been fully investigated and the literature on this topic is limited. In addition, Quality of Service (QoS) requirements of force feedback have not been clearly determined and solutions to deal with the network impairments are scarce. In this dissertation, I focus on determining the QoS requirements for conveying the force feedback over IP networks and for determining the upper thresholds that the haptic data should request. To do so, subjective and objective assessments have been conducted on two experimental platforms: Fast Ethernet Network and Network Impairment Emulation platforms, installed at Queen’s University of Belfast. The QoS requirements for DHVE applications cannot be satisfied in best effort service as the experiments report. Therefore, I applied differentiated Services (DiffServ) on network nodes and I determined which policies are appropriate to improve the DHVE application performance. However, DiffServ is insufficient to adapt the DHVE requirements to the dynamic network conditions; Thus, I incorporated adaptive control strategies into the haptic communication system. Control strategies are to adapt the haptic communication according to the network conditions. These techniques have been simulated on MatLab