KG 発表 Stream and UOS

KG 発表Stream and UOS 代表：杉浦一徳，小川あきみち Uhyo@sfc.wide.ad.jp Akimichi@sfc.wide.ad.jp October 14th 1999 Red Pill Blue Pill

Welcome to the Real World… Red Pill Blue Pill

本日の発表概要 • What is UOS? What is Stream? • 現在のインターネット環境について・・・ • ネットワーク環境からの視点 • 人間の行動からの視点 • 計算機からみたら視点 • 具体的な活動内容について • 要員 • 活動時間，活動実績の報告 • デモ

まずはじめに: • ネットワークの集合体であるインターネット • インターネットを利用した環境の変化 • 知的支援環境から • 生活支援環境へ • 生活支援環境で考えられる事: • 多様化 • いつでも,どこでも,だれでも,どのようにでも,なんでも….

計算機の持つ処理能力の向上 性能マイクロプロセッサ 1000 スーパーコンピュータ 10倍 100 10倍メインフレーム 10 PDA ゲーム機 10倍ミニコンピュータ年 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

インターネットの発展と情報量 OC192 OC48 情報の持つ容量(バイト) 1G OC12 100M OC3 T-3 10M T-1 1M 100K ISDN ISDN 10K Analog 1990 1994 1998 2002 2004 (Year)

アプリケーションの発展 • テキストベースアプリケーションから・・・ • 静止画像，音声 • 低解像度の動画像 • RealVideoなどの技術 • より情報量の大きいメディアへ・・・ • テレビ，ビデオと同等な画質を保証 • より高解像度，高情報量なメディア

今は昔・・・

What is STREAM and UOS? http://www.sfc.wide.ad.jp/~uhyo/html/japan/STREAM/stream.html • 焦点： • インターネットの持つ可能性を考える • 今できないことを実現させる • 例：ネットワークの帯域を必要とするアプリケーション？ • それが，Killer Application になるためには？ • インターネットのもつ特徴として・・・ • それを活かすためのend-endシステムの役割 • そのために必要となるオペレーティングシステムの役割

Stream / UOS 研究軍団 • Stream 研究軍団要員 • uhyo, akimichi, tsuchy, aka • hiddy, kiri • popo, to-ru • kaizaki, ash, yambo, kai • nob,miyata • UOS 研究軍団要員 • uhyo, 53++

現在の具体的な研究

Broad-band Network Application Over Internet • 広帯域，（Maybe 高速)なネットワークを必要とするアプリケーションを・・・ • インターネットで利用するための • インフラストラクチャ • オペレーティングシステムの役割 • ネットワークプロトコル • アプリケーションの役割 • について，統合的に開発する．具体例：　DV Over IP

Broad-band Network Application Over Internet • 高品質・低価格なインターネットビデオコミュニケーションツールの実現 • DV Stream Over Internet • 高品質(NTSC品質) • 実時間性の考慮 • 画質の制御方式 • 画質制御にかかる負荷の低減 • 民生品を採用 • end-to-end systemで実現させる • VIPじゃないのよ。One of the commodity。

DV Transceiver System Consumer DV Camera Consumer DV Deck IEEE1394 Cable IEEE1394 Cable Internet DV→Internet PC Internet →DV PC Next: DV IP Encapsulation

現在の主要なインターネット会議システム • ネットワーク帯域幅の問題 • ビデオストリームに対する強力な圧縮 • RealVideo,Netmeeting • バッファリングによるディレイ • 圧縮によるディレイ，ジッタ • Teleconference Systems • 高額なハードウェア

Requirements(Request) • 高画質 • NTSC と同等な品質の映像を提供 • 高音質 • CDと同等な品質の音質を提供 • ディレイのない(少ない)転送方式の実現 • 低価格で提供可能 • 中間帯域( 10Mbps 以上 )

解決方法： • DV(Digital Video) over IP を実現した • 高品質、通信ツール • RTP、IPv6、multicast • DVトラフィックの平滑化を行なうことにより品質を向上させた • CBQによるバッファリング • 他トラフィックとの協調を行なう DV over IP を実現した • DVによるバーストトラフィックの平滑化 • 途中帯域に合わせた送信レート調整の追加 • TCP friendly Digital Video over IP

Bi-directional communication DV – Internet PC DV – Internet PC 100BaseT Full Duplex Ethernet 100BaseT Full Duplex Ethernet Router Router 100BaseT Switch 100BaseT Switch IP IP Internet IEEE1394 Camera IEEE1394 DV Video Deck IEEE1394 Analog Video Audio Video Screen Analog Video Audio DV Camera DV Video Deck IEEE1394 Remote Host A Remote Host B DV Camera

デモ１：o311～ι２２のDV Over IP at Maximum Rate…

今回の実験インフラストラクチャ

実験機材 • Sender PC: • Pentium II 450MHz • 128MB Memory • PCI IEEE1394 Card(PhotoDV) • DEC DE Based 100Base-TX NIC • Receiver PC • Pentium III 450MHz • 128MB Memory • PCI IEEE1394 Card(PhotoDV) • Intel FXP 100Base-TX Ethernet NIC • CBQ /PC • Pentium III 450MHz • 128MB Memory • Intel FXP 100Base-TX Ethernet NIC • DEC DE Based 100Base-TX NIC

Frame Video data in frame audio data in frame DV Packet with Audio DV Packet without Audio DV over IP での送信レート制御 • Full rate digital video stream • Half rate digital video stream • 1/3 rate digital video stream

DV over IP の使用する帯域

デモ２：色々なフレームレートでの転送 • 環境： • ネットワーク： 100Base-TX

DV stream の特徴 • 定期的にバーストトラフィックが発生する • 例えば,１／３のレートで送信したとき

デモ３：1/4フレームレートでの転送 • 環境： • ネットワーク：10Base-T

DV stream 100Mbps 10Mbps DV stream receiver sender CBQ 100Mbps 10Mbps receiver sender DVトラフィックの平滑化 • DVによるバーストトラフィックを平滑化する実験を行なった

もう一回、今回の実験インフラストラクチャ

デモ４：CBQを用いたバーストトラフィックの平滑化デモ４：CBQを用いたバーストトラフィックの平滑化 • 環境： • ネットワーク：10Base-T • 1/4フレームレート

送信者からの１/１、１/２、１/３レートDV １０Mpbs以上だから CBQあってもなくても一緒

１/４、１/５レートDV CBQあれば落ちない

１/１０、１/２０、１/３０レートDV CBQあれば落ちない！！！

動的なレート調整 • RTCPを使用して受信者から送信者へ　　パケットロスに関する情報を渡す • 送信者はTCP以上に帯域を使っていたらレートを下げる • TCPの使いうる最大帯域の式（by S.Floyd） • TCP friendly traffic T : トラフィック量 B : パケットサイズ p : パケットロス率 R : RTT

Questions????

動的なレート調整 • 以下の式が満たされた場合,レート下げる • 以下の式が満たされた場合,レート上げる T : トラフィック量 B : パケットサイズ p : パケットロス率 R : RTT T : トラフィック量 B : パケットサイズ p : パケットロス率 R : RTT

DV stream feedback 100Mbps 100Mbps vr1 vr0 receiver sender CBQ 動的レート調整実証実験 • 途中経路の輻輳に見立ててCBQルータを設置

動的レート調整 • 送信者からの送信レートの推移 • 途中で帯域が制限されてるとレートが変わっていきます

動的レート調整 • 受信者で計測されたパケットロス数はじめは100％レートが落ちたからパケット落ちなくなった

動的レート調整 • 受信者に近い方のインターフェースでのinput bytes • CBQで shaping された後

動的レート調整 • 送信者に近いほうのインターフェースでのinput byte • shaping される前

結論 • DVによるバーストトラフィックを解決した • CBQによるシェーピング • DVによる動的なレート調整機能を開発した • パケットロスの軽減 • TCP friendly • 他トラフィックとの協調

鯔（Todo) • やることたくさん… • 1394 Application Protocol • 再生しろとか、入力切り替えしろとか • TCPで送りたい重要なコマンド？ • End-to-end System • 平滑化をend-endで実現 • 会議みたいにたくさんの人で…… • 新たなる敵（おもちゃ） • D-VHS, D-Hivision

Conclusion:For More Informations… You can get the latest ppt files, sources, results, meeting logs, etc. at: http://www.sfc.wide.ad.jp/~uhyo/STREAM/stream.html I would like to apologize that some of the contents are written in 伝統的日本語(Traditional Japanese) :-) English pages are also available.

Stream UOSに興味を持った方： • 毎週木曜日研究会の後、ミーティング • 人は常に募集中 • やることいっぱい • 論文、発表、デモなどなど • 主に o308、o311 周辺に生息 • I want you! I need you!

最後のデモンストレーション • 日頃お世話になっている皆様に： • Stream, UOSの研究成果をデモという形で．．． • 最先端の研究なので・・・ • 途中入場不可 • 携帯切ってね • 教室を出たら忘れる． • 他言無用 • 守れない人は今でていく． • そのさいは，紙提出してね • 帰ってももちろんとがめません（＾＾ • デモ時間：約136分

KG 発表 Stream and UOS