Digitala Vetenskapliga Arkivet

System disruptions
There are recurring service disruptions on some of the search portals due to high traffic. We are working to resolve the issue, you may temporarily encounter an error message.
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Zero Self-View Latency: An Implementation of Conflict-free Replicated Data Types in Unity: A Benchmark of Operation-based CRDTs
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
KTH, School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS).
2025 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Noll fördröjning i självvy: En Implementering av Konfliktfria Replikerade Datatyper i Unity : En Prestandautvärdering av Operationsbaserade CRDTs (Swedish)
Abstract [en]

Interactive applications are deeply integrated in modern society, and form an integral part of everyday life. The need for low latency in these applications become more prevalent as technology standards and the scale of applications increase. This need for low latency is paramount in the field of Extended Reality (XR). Latency in XR becomes especially noticeable when a user’s own actions are delayed. This concept is known as Self-View Latency (SVL). High SVL is known to induce Virtual Reality (VR) sickness, and reduce user immersion. One way to address this problem is to introduce Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs) as part of a local-first computing paradigm for XR applications. These data types allow the user to apply local-first updates to achieve close-to-zero SVL, while guaranteeing conflict-free synchronization of states. In this thesis, we have identified data types that can be treated as CRDTs. We have investigated what support current networking frameworks have for CRDTs, and implemented a benchmark to measure the difference in latency. We have performed the benchmark in Unity using their own networking library Netcode for GameObjects (NGO). This benchmark compares a Client-Server topology, with a custom implementation of a Distributed Authority, and a custom Relay-Server that uses one CRDT, more specifically, the vector transformation of a sphere in Three-Dimensional (3D) space. The results of the benchmark showed that it is possible, for some operations that meet the requirements of CRDTs, to gain a close-to-zero SVL for the client that issued the operation. This extreme reduction in SVL additionally benefits all clients within a session, with potential implications for improving user immersion. Additionally, our benchmark shows that by implementing CRDTs, it is possible to reduce the total network traffic of the system. However, this effect diminishes as the number of clients increase. The number of clients used for the benchmark varied between 2 and 16. Further research is required for the implications of CRDTs scalability and performance in the context of XR applications. Lastly, research on how to effectively combine existing paradigms with CRDTs to optimize latency wherever possible, could also shed light on their practical use in a server-authoritative environment.

Abstract [sv]

Interaktiva applikationer är djupt integrerade i det moderna samhället, och spelar en central roll i det vardagliga livet. Behovet av låg latens i dessa interaktiva applikationer blir mer rådande då teknologiska standarder och applikationers skala ökar. Detta behov av låg latens blir av ytterst vikt i området för Utökad Verklighet (XR). Latens inom XR blir extra märkbart då en användares egna handlingar är fördröjda. Detta koncept är känt som Själv-Vy-Latens (SVL). Hög SVL är känt för att orsaka rörelsesjuka i Virtuell Verklighet (VR), och minskad användarimmersivitet. Ett sätt åtgärda detta problem är genom att introducera Konfliktfria Replikerade Datatyper (CRDT) som en del av en lokalprioriterad databehandlingsparadigm för XR-applikationer. Dessa datatyper tillåter användaren att applicera lokalprioriterade uppdateringar för att nå en nära-till-noll SVL, med en garanti för konfliktfri synkronisering av tillstånd. I denna tes, har vi identifierat datatyper som kan behandlas som CRDTs. Vi har undersökt det stöd som finns för CRDTs inom nuvarande nätverksramverk, och har implementerat en riktmärkning för att mäta latensskillnader. Vi utförde riktmärkningen i Unity med hjälp av deras egna nätverksramverk NGO. Denna riktmärkning jämför en klient-server topologi, med en självimplementerad distribuerad auktoritetstopologi samt en självimplementerad reläserver som använder en CRDT, mera specifikt, en vektortransformation av en sfär i 3D-rymd. Riktmärkningens resultat visar att det är möjligt, för vissa operationer som uppfyller kraven för CRDTs, att nå en nära-till-noll SVL för klienten som utförde operationen. Denna extrema reduktion av SVL har även nytta för alla klienter i en session, med potentiella implikationer för upphöjd användarimmersivitet. Dessutom, visar vår riktmärkning att det är möjligt, genom en implementering av CRDTs, att reducera ett systems totala nätverkstrafik. Å andra sidan, avtar denna effekt då antalet klienter ökar. Antalet klienter som användes var mellan 2 och 16. Vidare forskning krävs för att kunna urskilja implikationerna av CRDTs skalbarhet och prestanda inom området av XR-applikationer. Slutligen, forskning kring hur man effektivt kan kombinera existerande paradigmer med CRDTs för att optimera latens vartän möjligt, kan också kasta ljus på deras praktikalitet i en serverauktoritär miljö.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 88
Series
TRITA-EECS-EX ; 2025:476
Keywords [en]
Conflict-free Replicated Data Type(CRDT), Local-First Computing, Extended Reality(XR), Netcode, Strong Eventual Consistency(SEC)
Keywords [sv]
Konfliktfri replikerad datatyp(CRDT), Lokalprioriterad Databehandling, Utökad verklighet(XR), Nätkod, Stark Eventual Konsistens(SEC)
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-368043OAI: oai:DiVA.org:kth-368043DiVA, id: diva2:1986704
Supervisors
Examiners
Available from: 2025-08-11 Created: 2025-08-01 Last updated: 2025-08-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1720 kB)304 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1720 kBChecksum SHA-512
d667180ae7cc2041643c02b6b8916fa896838c278e9b48bc973d743170359748b301bb7196d181be5bd44ad30b1d18c280163079a3f9ed7e1c0df0342cca6a11
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering and Computer Science (EECS)
Computer and Information Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 314 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1229 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf