Transcript VRPN環境でのネットワーク透過的な周辺機器に関する研究

ソフトUSBの提案とその
有益性の検証に関する
研究
九州大学 工学部 電気情報工学科 4年
岡村研究室
中川和久
指導教員 岡村耕二 助教授
2005年2月18日
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発表内容
1. 背景
2. 目的
3. 手法提案 - ソフトUSB 4. 有益性の検証 - VR開発環境における遠隔制御 5. 考察と今後の課題
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1. 背景
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周辺機器
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USB規格のインターフェイスは、標準的なインターフェイス
となっている。
多種多様なＵＳB周辺機器（以下、USBデバイスと略す）
が存在する。
ネットワーク技術の発展
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大量のデータ送受信に十分耐えるほど高速化する。
ネットワークを介した周辺機器の遠隔からの利用が可能
（遠隔制御）
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2. 目的
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既存の手法
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ユーザープログラムやライブラリを利用する。
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
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遠隔制御の対象である機器の限定
実装が困難
本研究の目的
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ソフトUSBの提案を行い、その有益性を検証する。
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
ソフトUSBは外部接続にUSB2.0規格を用いてある周辺機器
を対象
バーチャルリアリティ（以下VR（Virtual Reality）略す）の開発
環境に着目し、ソフトUSB導入の有益性を検証
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3. 手法提案 - ソフトUSB 
ソフトUSB


遠隔にあるUSBデバイスそのものをローカルの計算機に
仮想化する手法である。
ユーザーはローカルの計算機に、遠隔制御対象のUSB
デバイスドライバをインストールする必要がある。
soft USB
Local Workstations
Remote USB Device
Internet
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3. 手法提案 - ソフトUSB ユーザーアプリケーションは 、遠隔にあ
Internet
るUSBデバイスが、ローカルに接続され
ているように認識し、ローカルの機器と同
様に、遠隔の機器の使用が可能である。
デーモン通信
要求結果
処理要求
割り込み発生
割り込み発生
ソフトUSBが仮想化した遠隔のUSB
ポートを認識させる（virtual EHCI）
ソフトUSBが遠隔のUSBポート
（EHCIコントローラ）を仮想化する
USBポート
USBポート
ソフトUSB
USB
デバイス
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4. 有益性の検証
- VR開発環境における遠隔制御 
ＶＲデバイス
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遠隔から制御される必要がある。
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特殊な制御が必要
VRPN（ Virtual Reality Peripheral Network ）
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VRデバイスの遠隔制御を可能にするために開発された。
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
サーバー・クライアントモデル
サーバープログラムが、クライアントに接続されたVRデバイスを
制御するためのライブラリを提供
サーバープログラムを起動することでデータ入出力を実行
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4. 有益性の検証
- VR開発環境における遠隔制御 
VRPNを導入した遠隔制御



クライアント側のユーザー空間でのデータ構造体はライブラ
リで指定されている。
コールバックハンドラーを使用してデータ通信を行う。
制御情報はサーバー側のユーザープログラムで算出する。
時間情報に従ってVRアプリケーションが
参照するメモリ領域に入力情報を渡す
ユーザープログラム
Tracker
Tracker
サーバープログラム
Hapticデバイス
Button
Button
Force
Force
時間情報に従ってデバイスドライバが参
照するメモリ領域に制御情報を渡すユー
ザープログラム
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4. 有益性の検証
- VR開発環境における遠隔制御 
ＶＲＰＮの特徴
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入出力に関するデータを細分化させ捉える。
全てのデータに時間情報を付加させる。
VRPNの問題点
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VRデバイスが制限される。
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VRPN対応のVRデバイスは必ず数値情報を入力するものに限定
され、入力データを全てTCP/IPを使用してパケット化
ユーザープログラムの作成が必要である。
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VRPNに対応するVRアプリケーションはユーザー空間で指定する
メモリ領域を参照することが前提
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4. 有益性の検証
- VR開発環境における遠隔制御 
ソフトUSBを導入した遠隔制御
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
virtual EHCIが指定するデバイスドライバにシステムコー
ルを発行する。
virtual EHCIが指定したメモリ領域に格納される情報の
構造体はデバイス設計時に設定されており、VRアプリ
ケーションはその構造体に従ったデータ参照を行う。
制御情報もioctlシステムコールの処理要求で実装される。
/dev/usb_remote0に接続
されていると仮想化
ソフトUSBによる仮想化
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5. 考察と今後の課題
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ソフトUSBの有益性
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ソフトUSBでは遠隔制御を行うUSBデバイスに対して、新
たなデバイスドライバを作成する必要はない。
既存のVRシステムでの、VRデバイスの遠隔制御を可能
にする。
既存のUSBデバイスをVRデバイスとして導入することが
可能になる。
ソフトUSBを導入することが有益である
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5. 考察と今後の課題
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ソフトUSB実現への課題
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ソフトUSB実現にあたっての問題点
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デーモンで通信時でのオーバーヘッドの発生
デーモン通信における、それぞれの要求に応じた通信プロトコ
ルの策定
仮想化されたEHCIコントローラに接続されたUSBデバイスに対
する、遠隔の計算機との競合問題
入出力データ遅延問題や、ネットワークQoS技術を保証
するアーキテクチャを提案することも今後の課題である。
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