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   <meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
   <title>画面配信システム TreeVNC のマルチキャストの導入</title>

   <meta name="generator" content="Slide Show (S9) v4.0.1 on Ruby 2.3.7 (2018-03-28) [universal.x86_64-darwin18]">
   <meta name="author"    content="Ryo Yasuda, Shinji Kono" >

<!-- style sheet links -->
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    Slideshow.init();

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      if (!el.classList.contains('noprettyprint')) {
        el.classList.add('prettyprint');
      }
    });
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  } );

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  <div id="header"></div>
  <div id="footer">
    <div align="right">
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    </div>
  </div>
</div>

<div class="presentation">

  <div class='slide cover'>
    <table width="90%" height="90%" border="0" align="center">
      <tr>
        <td>
          <div align="center">
              <h1><font color="#808db5">画面配信システム TreeVNC のマルチキャストの導入</font></h1>
          </div>
        </td>
      </tr>
      <tr>
        <td>
          <div align="left">
              Ryo Yasuda, Shinji Kono
              並列信頼研
            <hr style="color:#ffcc00;background-color:#ffcc00;text-align:left;border:none;width:100%;height:0.2em;">
          </div>
        </td>
      </tr>
    </table>
  </div>


<div class='slide'>
  <!-- <\!-- slideshow の command -\-> -->
<!-- slide.htmlでは通常キーでのコマンドが存在している -->

<!-- p,a,s : スライドを自動送り(1,2...) -->
<!--  : スライドを逆方向に自動送り(...,2,1) -->
<!-- n : Page数を on/off -->
<!-- f : 右下ロゴの on/off -->
<!-- t : slide.html.pdf に変更 -->
<!-- c : 右下スライド移動用UIの on/off -->
<!-- d : ロゴ部分の選択…？ -->
<!-- [URL](http://~~~) -->
<!-- [FILE](file:///Users/ryokka/~~~) -->
<!-- slideshow build スライド.md -t s6cr -->

<!-- ## 目次
- **TreeVNC の概要**
    - **基本概念**
    - **構造**
- 研究内容
    - TreeVNC の改良
    - 送信データの Blocking
-->


<!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="画面配信システムの活用">画面配信システムの活用</h2>
<ul>
  <li>講義やゼミではプロジェクタを使用して、先生が用意した資料を見ることが多い。その際接続不良など、物理的アクシデントが起きる恐れがある</li>
  <li>画面配信システムで代用する場合がある。画面配信システムのとしてはAppleTVやUstreamなどが挙げられる
    <ul>
      <li>AppleTVは画面共有先がTVに限定されている</li>
      <li>Ustreamは画面の切り替えを行うことができない</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<center><img src="./fig/AppleTVRogo.svg " alt="message" width="200" height="200" />
<img src="./fig/UstreamRogo.svg" alt="message" width="200" height="150" /></center>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="画面配信システムの活用-1">画面配信システムの活用</h2>
<ul>
  <li>画面配信システムTreeVNCは、自身のPC画面を他者のPCと共有できるソフトウェアである</li>
  <li>javaで書かれているためOSに依存せず、物理的な制限なしに使用可能</li>
  <li>TreeVNCを使用することで、参加者は手元のPCを使用しながら講義を受ける事が可能になる。切り替えの際も、ボタン一つで共有する画面の切替を可能としている</li>
</ul>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="treevncとは">TreeVNCとは</h2>
<ul>
  <li>TreeVNCは本研究室で開発している画面配信システム</li>
  <li>VNC(リモートデスクトップソフトウェア)を利用している</li>
  <li>木構造の接続方式によりNode間で画像データのやりとりを行うことで、配信側の負荷を分散し大人数での画面配信が可能</li>
</ul>

<center><img src="./fig/treevnc-crop.svg" alt="message" width="450" height="350" /></center>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="本研究の概要">本研究の概要</h2>
<ul>
  <li>画面配信は送信するデータ量が多いため、TreeVNCでは無線接続の場合、画面配信の遅延が大きくなってしまう</li>
  <li>現在のTreeVNCのデータ転送方法だと、無線接続で送信するには大きすぎる</li>
  <li>本研究ではMulticastを導入することで、Wifi環境下における画面配信の遅延対策の検討を行なった</li>
</ul>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="multicastについて">Multicastについて</h2>
<ul>
  <li>WifiのMulticast機能を利用することで無線LAN接続時でも画面遅延を軽減できると考える</li>
  <li>配信PC画面の変更があった部分のみをマルチキャストで送信する</li>
  <li>wifiのMulticast Paketの最大サイズは64KBとなっているため、データの圧縮が必要</li>
</ul>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="multicastの具体的な実装方法">Multicastの具体的な実装方法</h2>
<ul>
  <li>TreeVNCで利用している画面データ送信プロトコル、RFBプロトコル</li>
  <li></li>
  <li></li>
</ul>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="圧縮形式">圧縮形式</h2>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="ブロッキング">ブロッキング</h2>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="rfb-プロトコル">RFB プロトコル</h2>
<ul>
  <li>RFB (Remote Frame Buffer) プロトコルは、自身の画面をネットワークを通じて送信し他者の画面に表示するプロトコル</li>
  <li>他人のPC画面が表示される側と、FrameBufferへの更新が行われる(自身のPC画面を送信する)側に分かれ、それぞれをRFBクライアント、RFBサーバと呼ぶ</li>
  <li>FrameBufferは、メモリ上に置かれた画像データのこと</li>
</ul>


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="vnc">VNC</h2>
<ul>
  <li>VNC(Virtual Network Computing)は、RFBプロトコルを用いてPCの遠隔操作を行うことを目的としたリモートデスクトップソフトウェア</li>
  <li>サーバー側とクライアント側に分かれており、起動したサーバーにクライアントが接続することで遠隔操作を可能にしている</li>
  <li>全てのNodeが一台のサーバーに接続するため負担が大きい</li>
</ul>

<center><img src="./fig/vnc-crop.svg" alt="message" width="500" height="400" /></center>

<!-- ## TreeVNC の構造
- TreeVNCは接続してきたクライアントをNodeとし、木構造状に管理する
- ルートのノードをRoot Nodeと呼び、その下に新たなNodeを接続していく
- Root Nodeが参照しているVNCServerからFrameBufferUpdateを取得し、各Nodeに送信する
- 木構造状に接続することで、画像データのコピーを各Nodeに負担させることができる

<center><img src="./fig/treevnc-crop.svg" alt="message" width="450" height="350"></center>


## 木構造の再構成
- Nodeが切断されたことを検知できなければ木構造が維持できない
- Root Nodeが木構造のネットワークトポロジーを管理しているため、Root NodeにNodeの切断を知らせる必要がある
- 切断検知には画像データが入っているMulticastQueueを使用
- MulticastQueueから画像データが一定時間取得されず、Timeoutを検知した場合切断したと判断する

## 画像データのエンコード方法
- TreeVNCではZRLEというエンコードタイプを元にした、ZRLEEというエンコードを用いて画像データを圧縮を行う
- ZRLEはZlibで圧縮されたデータとそのデータのバイト数がヘッダーとして送られる
- Zlibとはデータの可逆圧縮アルゴリズムが実装されているライブラリ

## 画像データのエンコード方法
- ZRLEでは解凍時に必要な辞書データを書き出すことができない
- ZRLEEはRoot Nodeで受け取ったZRLEのデータを一度解凍し、辞書データを付与して再圧縮している

<center><img src="./fig/EncodeZRLEE.svg" alt="message" width="550" height="450"></center>

## 共有画面切り替え
- 従来のVNCでは、配信者が切り替わるたびに再起動、再接続を行う必要があった
- TreeVNCでは、画面上にあるShareScreenボタンを押すことで配信者の切り替えが実行できる
- ShareScreen実行後、Root Nodeに対しSERVER CHANGE REQUESTというメッセージが送信される
- メッセージを受け取ったRoot Nodeは配信を希望しているNodeのVNCサーバーと通信を行い、切り替え作業に入る

<center><img src="./fig/ShareScreenSS.svg" alt="message" width="400" height="300"></center>

## 有線接続との接続の違い
- 現状のTreeVNCでは画面配信のデータ量は多く、無線LAN接続を行うと画面配信の遅延が大きくなる
- WifiのMulticast機能を利用し、UpdateRectangleを一度だけ送信することで無線LAN接続でも十分に遅延が抑えられると考える
- HDや4kの画面更新には64MB程度となり、これを圧縮しつつwifiのMulticast paketの最大サイズ64KBに変換、送信する必要がある
- paket lossがあった場合、再送処理は複雑であると予想できるため、まずBlokingによる実験を行う

## RFBプロトコルのUpdateRectangleの構成
- 1つのUpdateRectangleには複数のRectangleが格納されている
- RectangleはZlibで圧縮されたデータが指定された長さだけ格納されており、そのデータはさらに64x64 ByteのTileに分割されている

## RFBプロトコルのUpdateRectangleの構成
- 無線接続の場合、一度に送信できるデータ量が64KBしかないため、それに合わせて更新された部分のRectangleを分割する必要がある
    - Phase0 行の途中から始まる部分
    - Phase1 行の最初から最後までの部分
    - Phase2 行の途中で終わる部分

<center><img src="./fig/FrameUpdateRectangleColor.svg" alt="message" width="550" height="450"></center>


## 木構造とマルチキャストの共存
- ツリーに無線接続のNodeを加えてしまうと全体の配信遅延に繋がる
- 無線接続時のMulticastの実装を提案
- Multicastならば、Serverからの送信は一度で済むため、ツリー構造の形成が必要ない
- 従って新しいNodeが無線接続であっても、有線接続のツリーの配信には影響が出ない

<center><img src="./fig/interface-crop.svg" alt="message" width="500" height="450"></center>
-->


</div>

<div class='slide'>
  <!-- _S9SLIDE_ -->
<h2 id="まとめ">まとめ</h2>
<ul>
  <li>WifiでMulticast paketを利用する手法についての考察を行なった
    <ul>
      <li>Wifiの速度とMulticastの信頼性が高ければ実用的である可能性がある</li>
      <li>Blockingは実装中、再圧縮の時間は実用的な時間で済むと予想されている</li>
    </ul>
  </li>
  <li>今後の課題
    <ul>
      <li>Blockingの実装</li>
      <li>WifiのMulticast paket lossは接続環境や状況に依存すると思われるためさらなる実験が必要</li>
      <li>Node接続じの有線接続と無線接続の判断、区別処理の実装</li>
    </ul>
  </li>
</ul>


</div>


</div><!-- presentation -->
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author	e165729 <e165729@ie.u-ryukyu.ac.jp>
date	Wed, 29 May 2019 18:15:08 +0900
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