Der Computerspielemarkt hat in den vergangenen Jahren einen riesigen „Boom“ erfahren, der mittlerweile zum Beispiel in Deutschland sogar die Umsatzzahlen der Filmindustrie in den Schatten stellt [diepresse04]. Insbesondere Multiplayerspiele mit wenigen bis zu mehreren tausend Mitspielern (MMOGs) sind sehr populär geworden. Mit der stark gestiegenen Verbreitung mobiler Endgeräte ist auch die Nachfrage nach Spielen auf solchen Geräten immer größer geworden. Verfolgt man den Trend auf Desktop-Computern und Spielekonsolen, so werden MMOGs künftig auch im mobilen Spielesektor von großem Interesse sein.
Die vorliegende Arbeit führt in das Thema der Mobilen Spiele mit den darunter liegenden Technologien und Problemfeldern ein. Darauf aufbauend wird ein Ansatz für eine Middleware vorgestellt, die mobiles Spielen in der Entwicklung durch Standardisierungsverfahren unterstützt. Diese wird gegenüber anderen Ansätzen abgeglichen und kritisch gewürdigt.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Motivation
1.2. Aufgabenstellung
1.3. Aufbau der Arbeit
2. Multiplayerspiele im Desktop- und Konsolenbereich
2.1. Allgemeine Computerspiel-Genres
2.1.1. Actionspiele
2.1.2. Strategiespiele
2.1.3. Abenteuerspiele / Adventures
2.1.4. Simulationen
2.1.5. Sport- und Rennspiele
2.2. Multiplayer-Spiele
2.2.1. Technische Realisierungen für Multiplayer-Umgebungen
2.2.2. Populäre Multiplayer-Genres
2.3. Einführung in den MMOG-Bereich
2.3.1. Netzwerkstrukturen
2.3.2. Beeinflussung der Spielbarkeit
2.3.3. Fallbeispiel: World of WarCraft
3. Mobile Netzwerke
3.1. Übertragungstechniken
3.1.1. Bluetooth (802.15)
3.1.2. Wireless LAN (802.11)
3.1.3. GSM und GPRS
3.1.4. UMTS
3.1.5. WMAN (802.16)
3.2. Beeinflussung drahtloser Kommunikation
3.2.1. Netzauslastung und Zellatmung
3.2.2. Ausbreitung der Funksignale
3.3. Eignung drahtloser Übertragungstechniken für mobile Spiele
3.4. Einführung in Standortbasierte Dienste
3.4.1. Global Positioning System (GPS)
3.4.2. Netzwerk-basierte Positionsbestimmung
3.4.3. Assisted GPS (A-GPS)
3.4.4. Weitere Ansätze
4. Verwandte Arbeiten
4.1. Mobile MMOGs
4.1.1. TibiaME
4.1.2. Undercover 2: Merc Wars
4.2. Middleware für mobile Umgebungen
4.2.1. GASP – Gaming Service Platform
5. Entwurf und Implementierung der Middleware
5.1. Middlewarekonzepte
5.2. Middleware für MMOGs
5.2.1. Vorteile
5.2.2. Anforderungen
5.3. Design- und Implementierungskriterien
5.3.1. Gaming-Schnittstelle
5.3.2. Netzwerk-Schnittstelle
5.3.3. Programmiersprache
5.4. Entwurf und Implementierung
5.4.1. Struktur
5.4.2. Nachrichtensystem
5.4.3. Gesamtübersicht
5.4.4. Area of Interest
5.4.5. Flooding Algorithmus
5.5. Implementierung in eine Anwendung
6. Evaluierung und Test
6.1. Testumgebung und Vorgehensweise
6.2. Verhalten des Flooding Algorithmus
6.2.1. Erwarteter Versuchsausgang
6.2.2. Versuchsausgang und Auswertung
6.3. Einfluss der „Area of Interest“
6.3.1. Erwarteter Versuchsausgang
6.3.2. Versuchsausgang
7. Zusammenfassung und Ausblick
7.1. Gaming-Architekturen
7.2. I/O Multiplexing
7.3. Umsetzen eines Clients auf J2ME
7.4. Location based Services
7.5. Weitere mögliche Funktionen
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit hat das Ziel, eine Middleware für mobile Endgeräte zu entwerfen und in ihren Grundzügen zu implementieren, die sowohl die Schnittstelle zum Netzwerk abstrahiert als auch die Datenverwaltung für eine große Anzahl an Spielern in einer MMOG-Umgebung ermöglicht. Dabei soll insbesondere die Plattformunabhängigkeit durch Java (J2ME) gefördert und die Herausforderungen mobiler Netzwerke adressiert werden.
- Entwurf und Implementierung einer Middleware für mobile Massively Multiplayer Online Games (MMOGs).
- Abstraktion von Netzwerkstrukturen durch ein generisches Nachrichtensystem.
- Analyse und Optimierung von Latenzzeiten und Spielbarkeit in drahtlosen Netzen.
- Implementierung von Mechanismen wie "Area of Interest" und einem Flooding-Algorithmus zur Lastkontrolle.
- Einbindung ortsbezogener Dienste (Location Based Services) in mobile Spielkonzepte.
Auszug aus dem Buch
5.4.1. Struktur
Die hier entworfene Middleware ist standardmäßig als Client/Server-System ausgelegt. Auf der Seite eines Clients und eines Servers werden neben spezifischen Klassen dieselben Elemente verwendet.
Basis der Kommunikation zwischen Client und Server ist das Nachrichtensystem, dass sowohl TCP als auch UDP unterstützt. Die Middleware präsentiert auf beiden Seiten eine Netzwerkschnittstelle, die das Senden von Nachrichten zu anderen Spielern oder zum Server ermöglicht. Die Gaming-Schnittstelle realisiert für Client und Server gemeinsame Funktionen wie das Setzen der Position eines Spielers in der Spielwelt. Sie kann aber auch spezifische Methoden beinhalten, die nur auf der Seite des Clients oder des Servers Sinn ergeben.
Die hauptsächliche Aufgabe der Middleware besteht nun in der Verteilung und Annahme der Nachrichten und dem Aufruf der dafür notwendigen Prozeduren. In einem typischen Multiplayer-Szenario senden Clients regelmäßig Updatenachrichten an den Server, der diese validiert und periodisch (unter Umständen korrigierte oder zusammengefasste) Nachrichten an Spieler verteilt.
Die dafür nötigen Einheiten und deren Interaktionen sind in Abbildung 5.1 schematisch dargestellt und werden in den folgenden Abschnitten erläutert.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Marktsituation von MMOGs und die Notwendigkeit einer Middleware für mobile Endgeräte zur Bewältigung netzwerkbedingter Herausforderungen.
2. Multiplayerspiele im Desktop- und Konsolenbereich: Gibt eine Übersicht über Spielgenres und technische Realisierungen von Mehrspielerspielen, inklusive Netzwerkstrukturen und deren Einfluss auf die Spielbarkeit.
3. Mobile Netzwerke: Analysiert aktuelle Funkübertragungstechniken und deren Eignung für mobile Spiele sowie Ansätze zur Standortbestimmung.
4. Verwandte Arbeiten: Stellt bestehende mobile MMOGs vor und diskutiert verwandte Middleware-Ansätze wie die Gaming Service Platform (GASP).
5. Entwurf und Implementierung der Middleware: Erarbeitet die Konzepte und Komponenten der Middleware, inklusive Nachrichtensystem, Flooding-Algorithmus und Area of Interest.
6. Evaluierung und Test: Präsentiert die Testergebnisse der implementierten Middleware in einer LAN-basierten Testumgebung bezüglich Performance und Skalierbarkeit.
7. Zusammenfassung und Ausblick: Führt die Ergebnisse zusammen und diskutiert mögliche zukünftige Erweiterungen der Middleware-Architektur.
Schlüsselwörter
Middleware, MMOG, Mobile Netzwerke, Java, J2ME, Netzwerkstrukturen, Latenz, Flooding Algorithmus, Area of Interest, Location Based Services, Client-Server-System, Spielentwicklung, Skalierbarkeit, Nachrichtensystem, Datenverwaltung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Implementierung einer Middleware für mobile Mehrbenutzerspiele (MMOGs), um Entwicklern die Verwaltung komplexer Netzwerkstrukturen zu erleichtern.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Im Fokus stehen die Architektur von Online-Spielen, die Eigenheiten mobiler Netzwerktechnologien, Methoden der Standortbestimmung sowie Mechanismen zur Lastregulierung in Client-Server-Systemen.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, eine Middleware zu entwerfen, die als Abstraktionsschicht zwischen dem Spiel und dem mobilen Netzwerk dient und die Entwicklung von MMOGs trotz technischer Limitierungen mobiler Endgeräte ermöglicht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird ein technischer Design-Ansatz verfolgt, der nach einer theoretischen Analyse bestehender Systeme in einem Prototyp implementiert und anschließend in einer Testumgebung evaluiert wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Analyse existierender Netzwerktechniken, die Vorstellung der entwickelten Middleware-Komponenten (wie Nachrichtensystem und Flooding-Schutz) und die Evaluation dieser Komponenten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Die zentralen Schlagworte sind Middleware, MMOG, mobile Netzwerke, Skalierbarkeit, J2ME, Latenz-Management und Area of Interest.
Wie wirkt sich die "Area of Interest" konkret auf die Performance aus?
Die "Area of Interest" filtert Nachrichten basierend auf der virtuellen Position des Spielers, wodurch die Anzahl der zu versendenden Datenpakete deutlich reduziert und somit die Netzlast auf dem Server gesenkt wird.
Wie geht die Middleware mit aggressiven Clients um?
Die Middleware nutzt einen Flooding-Algorithmus, der das Nachrichtenaufkommen jedes Clients überwacht und bei Überschreitung festgelegter Schwellenwerte Bestrafungen (Penalties) vergibt, um die Stabilität des Servers zu wahren.
Warum wurde Java bzw. J2ME als Implementierungssprache gewählt?
Die Entscheidung für Java begründet sich in der hohen Plattformunabhängigkeit, die für die Vielzahl unterschiedlicher mobiler Endgeräte entscheidend ist, wobei J2ME einen gemeinsamen Standard für die mobile Entwicklung bietet.
- Arbeit zitieren
- Michael Schran (Autor:in), Dr. Tobias Fritsch (Autor:in), 2005, Entwurf und Implementierung einer Middleware für mobile MMOGs, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/142217
