kg 発表 stream and uos
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KG 発表 Stream and UOS. 代表:杉浦一徳,小川あきみち [email protected] [email protected] October 14 th 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 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Welcome to the Real World…
Red PillBlue Pill
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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
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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… .
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計算機の持つ処理能力の向上
10
100
1000
性能
199019851980197519701965 1995 年
マイクロプロセッサ
ミニコンピュータ
メインフレーム
スーパーコンピュータ
ゲーム機 PDA
2000
10 倍
10 倍
10 倍
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インターネットの発展と情報量
1994 1998 2002 20041990(Year)
10K
100K
1M
10M
100M
1G情報の持つ容量 ( バイト )
ISDN
T-1
T-3OC3
OC12
OC48OC192
ISDN
Analog
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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
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今は昔・・・
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What is STREAM and UOS?
• 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
http://www.sfc.wide.ad.jp/~uhyo/html/japan/STREAM/stream.html
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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++
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現在の具体的な研究
![Page 12: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/12.jpg)
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
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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 。
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DV Transceiver System
IEEE1394Cable
Consumer DV Camera
IEEE1394Cable
Internet
DV→Internet PC Internet →DV PC
Consumer DV Deck
Next: DV IP Encapsulation
![Page 15: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/16.jpg)
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 )
![Page 17: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/17.jpg)
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
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Video Screen
Remote Host A
DV Video Deck
DV – Internet PC
Analog VideoAudio
RouterRouter
Camera
Internet
IPIP
Remote Host B
DV CameraDV Video Deck
Bi-directional communication
IEEE1394
100BaseT Full DuplexEthernet
RouterRouter 100BaseTSwitch
IEEE1394
IEEE1394
IEEE1394
DV Camera
100BaseTSwitch
100BaseT Full DuplexEthernet
Analog VideoAudio
DV – Internet PC
![Page 19: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/19.jpg)
デモ1:o311~ ι22の
DV Over IP at Maximum Rate…
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今回の実験インフラストラクチャ
![Page 21: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/21.jpg)
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
![Page 22: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/22.jpg)
DV over IP での送信レート制御
FrameVideo data in frameaudio data in frame
• Full rate digital video stream
• Half rate digital video stream
• 1/3 rate digital video stream
DV Packet with Audio
DV Packet without Audio
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DV over IP の使用する帯域
フレーム レート
IPv4 での帯域(Mbps)
IPv6 での帯域 (Mbps)
1/1 30.47 31.70
1/2 15.72 16.83
1/3 11.48 11.84
1/10 4.74 4.87
1/20 3.26 3.39
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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
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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
0
10
20
30
40
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
frame number
band
wid
th (M
bps)
![Page 26: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/26.jpg)
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
![Page 27: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/27.jpg)
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
sender receiver
DV stream
10Mbps100Mbps
sender receiverCBQ
DV stream
10Mbps100Mbps
![Page 28: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/28.jpg)
もう一回、今回の実験インフラストラク
チャ
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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
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送信者からの1 /1、1 /2、1 /3レート DV
0100020003000400050006000
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
0
500
1000
1500
2000
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91
with CBQwithout CBQ
0
100200
300
400500
600
1 12 23 34 45 56 67 78 89 100
with CBQwithout CBQ
10Mpbs以上だからCBQ あってもなくても一緒
![Page 31: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/31.jpg)
1 /4、1 /5レート DV
0100200300400500600
1 13 25 37 49 61 73 85 97
time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
0
100
200
300
400
1 13 25 37 49 61 73 85 97
time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
CBQ あれば落ちない
![Page 32: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/32.jpg)
1 /10、1 /20、1 /30レート DV
0
50
100
150
200
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101
time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
020406080
100120
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91
time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
0102030405060
1 12 23 34 45 56 67 78 89 100
time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
with CBQwithout CBQ
CBQ あれば落ちない!!!
![Page 33: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/33.jpg)
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
![Page 34: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/34.jpg)
Questions????
![Page 35: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/35.jpg)
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
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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
vr0vr1
sender receiver
CBQ
DV stream
feedback
100Mbps100Mbps
![Page 37: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/37.jpg)
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
0
2
4
6
8
10
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
time (3 sec)
fram
e ra
te (1/
rate
)
5M10M20M30M40M
![Page 38: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/38.jpg)
動的レート調整
• 受信者で計測されたパケットロス数
02000400060008000
1000012000
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91time (sec)
pack
et lo
ss (pa
cket
)
5M10M20M30M40M
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
![Page 39: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/39.jpg)
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
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91 100
time (3 sec)
inpu
t (b
ytes
)
5M10M20M30M40M
![Page 40: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/40.jpg)
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
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
time (3 sec)
inpu
t (b
ytes
)
5M10M20M30M40M
![Page 41: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/41.jpg)
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
![Page 42: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/42.jpg)
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
![Page 43: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/43.jpg)
Conclusion:For More Informations…
http://www.sfc.wide.ad.jp/~uhyo/STREAM/stream.html
You can get the latest ppt files, sources, results, meeting logs, etc.at:
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.
![Page 44: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/44.jpg)
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!
![Page 45: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/45.jpg)
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
![Page 46: KG 発表 Stream and UOS](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/56813267550346895d990298/html5/thumbnails/46.jpg)