クラウドを維持するシステム

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クラウドからリモートでビデオ ゲームをプレイするクラウド ゲームは、新型コロナウイルス感染症パンデミックの真っ只中に発生したロックダウンとゲーム ハードウェア不足の間に前例のない成長を遂げました。 現在、この急成長する業界には 60 億ドル規模の世界市場があり、世界中で 2,300 万人以上のプレーヤーがいます。

しかし、デバイス間の同期は、クラウド ゲームやより広範なネットワーキング分野において依然として根深い問題です。 クラウド ゲームでは、ビデオ、オーディオ、および触覚フィードバックが 1 つの中央ソースからプレーヤーの画面やコントローラーなどの複数のデバイス (通常は別のネットワークで動作) にストリーミングされます。 これらのネットワークは同期されていないため、これら 2 つの別々のストリーム間に遅れが生じます。 プレイヤーは画面上で何かが起こっているのを見て、0.5秒後にコントローラーでそれを聞くかもしれません。

この問題に触発されて、MIT と Microsoft Research の科学者は、2 つのデバイスに送信されるストリームを同期するための独自のアプローチを採用しました。 Ekho と呼ばれる彼らのシステムは、クラウド サーバーからストリーミングされたゲーム オーディオに、聞こえないホワイト ノイズ シーケンスを追加します。 次に、プレーヤーのコントローラーによって録音されたオーディオ内のシーケンスをリッスンします。

Ekho は、これらのノイズ シーケンス間の不一致を利用して、ストリーム間遅延を継続的に測定し、補償します。

実際のクラウド ゲーム セッションで、研究者らは Ekho の信頼性が高いことを示しました。 システムは、ほとんどの場合、ストリーム間の同期を互いに 10 ミリ秒以内に維持できます。 他の同期方法では、一貫して 50 ミリ秒を超える遅延が発生しました。

また、Ekho はクラウド ゲーム用に設計されていますが、この技術は、複数の拡張現実または仮想現実ヘッドセットを使用するトレーニング状況など、さまざまなデバイスに送信されるメディア ストリームを同期するためにより広範囲に使用できます。

「場合によっては、良い解決策を導き出すために必要なのは、自分に定義されているものの外側で考えることだけです。 コミュニティ全体が、ネットワーク経由で同期することでこの問題を解決する方法を検討しました。 部屋の音声を聞いて 2 つのストリームを同期するのはクレイジーに思えましたが、結果的には非常に良い解決策であることがわかりました」と、電気工学およびコンピューター サイエンス (EECS) の大学院生であり、Ekho について説明した論文の主著者である Pouya Hamdanian 氏は述べています。

ハマダニアン氏には、マイクロソフト社のソフトウェア開発者であるダグ・ギャラティン氏もこの論文に参加しています。 Mohammad Alizadeh 氏は、電気工学およびコンピューター サイエンスの准教授であり、コンピューター サイエンスおよび人工知能研究所 (CSAIL) のメンバーです。 と主著者である Microsoft Research の主任研究員である Krishna Chintalapudi 氏です。 この論文は ACM SIGCOMM カンファレンスで発表されます。

24時間体制で

クラウド ゲームにおけるストリーム間遅延の中心は、クロック同期として知られるネットワークの基本的な問題です。

「コントローラーとスクリーンが時計を見て、同時に同じものを見ることができれば、すべてを時計に同期させることができます。 しかし、クロック同期に関する多くの理論的研究は、決して克服できない一定の限界があることを示しています」とハマダニアン氏は言います。

多くのアプローチでは、デバイスがサーバーに ping メッセージを送信し、サーバーがポン メッセージを送り返すピンポン メッセージングによってクロック同期を試みます。 デバイスはメッセージが返されるまでにかかる時間をカウントし、その値を半分にしてネットワーク遅延を計算します。