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Gigabit Applications. 궁 상 환. Contents. In the Beginning Gigabit Testbeds Gigabit Applications VR Applications DCVR at ETRI Closing Remarks. In the beginning. What do we call as gigabit application ? Needs high performance processing Needs high speed data transmission

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Presentation Transcript

  1. Gigabit Applications 궁 상 환

  2. Contents • In the Beginning • Gigabit Testbeds • Gigabit Applications • VR Applications • DCVR at ETRI • Closing Remarks

  3. In the beginning • What do we call as gigabit application ? • Needs high performance processing • Needs high speed data transmission • A large set of low speed applications(Web) • Requirements for gigabit application ? • High Performance Computer • High Speed Communication/Service Network • Very Large Storage

  4. High Speed Processing Scenario Server data processing request -> - high speed data exchange <- data visualization - load balancing WS Server Server - high speed computation - high speed data processing Server

  5. Gigabit Testbeds • U.S • AURORA, BLANCA, CASA, NECTAR, VISTANET • 통신 : SONET/ATM/HIPPI 등 고속 통신망 및 Host 접속 • 응용 : 기후 모델링, 의료 영상, 화학 반응계산 • 프로토콜 : TCP/IP, RTP 등 • Canada : CA*net II • Europe : TEN-34, 14개국 연결

  6. Gigabit Testbeds • VBNS(Very High Speed Backbone Network Service) • 미국 내 5개의 Supercomputer Center 연결 • 4개의 NAP(Network Access Point) :ISP (Internet Service Provider)들의 데이터 교환 노드 • Internet II • 다양한 QoS 지원 • RSVP, IPv6 • GigaPoP(Gigabit Point of Presence) : 622 Mbps 이상의 ATM 망 접속

  7. Gigabit Applications • Ocean Modeling • Ozone Depletion • Air Pollution • Digital Anatomy • Venus Imaging • Fuel Combustion • High Speed Civil Transport • Magnetic Recording Technology • Catalysis for Chemical Reaction

  8. Ocean Modeling • 기후 시스템에서 바다는 매우 거친 유동체 • 대기와 비교할 때 매우 작은 공간 구조지만 매우 긴 반응시간 • 전체 시스템은 대기 조건의 변화에 매우 sensitive함 • 최근에 완성된 대양 시뮬레이션은 10년의 예측을 위해 gigaflop supercomputer 의 3000 processor 시간 요구 • 여러 세기의 기후 예측은 teraflop 기계 요구 • 대양흐름이 거칠기 때문에 대부분의 기후 및 대기 응용을 병렬로 처리 가능한 훌륭한 성능의 문서화나 visualization, 통신이 요구 • 예로 간조의 결과 현상을 이해하기 위해서는 두시간의 animation과 모델의 결과전송을 위한 gigabyte의 고속 통신 필요 • 실시간 3D 사운드(입체 음향) 처리

  9. Ozone Depletion • 오존의 파괴는 동식물과 인가 피부 등에 막대한 피해 • 남극의 오존 파괴는 북극에서도 유사하게 발생 • 이와 관련한 동력학 및 화학적 과정은 매우 복잡 • 화학적 문제도 수백가지의 처리과정 포함 • 또한 다른 화학성분을 갖는 공기의 이동이나 혼합과도 관련 • 시뮬레이션을 위해 high resolution computer model 필요 • 1일간의 interaction model을 위해 10대의 supercomputer processor hours 필요

  10. Air Pollution • 오염물질의 감소나 방출의 예상에는 막대한 비용 소요 • 오염 매체간의 연결은 점차 증가 • 오염물의 이동과 변형, 오염방출의 통제를 위한 air quality model 필요 • 물리적, 화학적 시뮬레이션을 위한 high performance computing 요구 • 대기 오염 시스템의 복잡한 interaction을 이해하기 위한 첨단 visualization 기술 요구

  11. Digital Anatomy • Clinical imaging은 2차원의 이미지를 만들고, 3차원으로 전환 가능 • 내부 및 외부 인체 구조를 어느 각도에서나 표현, 회전 등 가능 • Interactive browsing을 위한 high speed network 요구 Venus Imaging • 마젤란 우주선의 금성 촬영 : 120미터의 resolution 이미지 • Green house effect : 고온, 고압 • 마젤란의 데이터는 지구와 금성에서 지질학적 과정을 방대한 feature를 보여 줌 • 마젤란의 데이터의 양은 3 terabits : 여러 과정을 통해 처리 • 한 rendered image는 일반 고성능 WS에서 수분 소요, 소규모의 animation은 수주일 소요 • Massively Parallel Supercomputer는 실시간으로 저장 및 animation이 가능

  12. Fuel Combustion • 엔진의 연료산화는 복잡한 과정 수행 • 수백가지의 화학물질간 수백가지의 반응 • 엔진 operation이 복잡하여 많은 파라미터에 대한 실험으로 최적의 설계는 불가 • 엔진을 위한 computation model을 이용하여 최소의 시간에 설계변경 시도 High Speed Civil Transport(HSCT) • 유체역학을 이용한 computational model을 통해 aerodynamics의 효율성과 안정성을 갖는 HSCT 설계를 단시간에 평가

  13. Magnetic Recording Technology • 디스크나 테이프 시스템의 thin magnetic • 매체에 더많은 정보의 수록 필요 • 문제는 film내의 noise를 제거하여 high density를 얻는 것 • 자성을 가진 극들은 상호작용 : noise 발생 • Computational model을 이용하여 high storage density를 갖는 통합과정을 고안 Catalysis for Chemical Reaction • 모든 제조과정의 1/3에 사용 • 대표적 촉매제 응용은 효소 등 • Physical model을 이용하여 제조시간의 최소화 및 속성의 최적화

  14. VR Applications • DIAMOD PARK • 미쯔비시 • DIVE • SICS • NPSNET • US NPS • Cybercity • Fujitsu

  15. DIAMOD PARK 미쯔비시 미국 연구소에서 ‘96년에 개발한 가상현실 시스템. Diamond park라는 대규모 가상 공간을 구현한 것으로 대규모 가상 공간 관리 기법이 효과적. 이를 기반으로 현재 OpenCommunity라는 사업을 진행 중

  16. DIVE 스웨덴 국립컴퓨터과학 연구소에서 ‘93년 부터 개발 중. LAN 환경에서 7명까지 가상 공간을 공유 가능. 데이타의 일관성 유지 기법이 장점. 다양한 가상현실 응용프로그램을 개발하도록 하는 API 제공. Scalability 문제.

  17. NPSNET ‘95년에 미국 Naval Postgraduate School에서 개발. 탱크 등 전투 장비인 시뮬레이터와 연결. ‘95년 현재, 가상 전장터에 256 보병 및 시뮬레이터가 참가 가능.

  18. Cybercity 후지츠는 2차원 주거형 가상 공간인 Habitat로 유명. 워싱턴 대학과 공동 연구 (GreenSpace I)를 기반으로 GreenSpace II 및 CyberCity로 이행 중. GreenSpace I에서는 미국과 일본에서 4명이 가상공간에서 화상회의를 하면서 가상 객체 공유를 시범.

  19. Distributed Collaborative VR(DCVR) • Networked VR for Collaboration • Distributed Collaborative Virtual Reality Engine • Scalable Architecture for Client/Server and Group Communication • Representation of Virtual Environment and Avatar Motion Control • Shared Object Handling • 3D/Virtual User Interface • ETRI/SRI Cooperative Research

  20. DCVR System Virtual Media Server Multimedia Server DCVR System High-speed Network DCVR System DCVR System DCVR Service CE DCVR Engine DCVR Engine H/W, Communication Virtual World DB Server H/W, Communication Tactile Display Tactile Display Visual Display Immersive Visual Display Immersive 백화점 테마파크 Participant Participant 가상학교 영화관 박물관 스포츠 센타 가상거리 B 가상거리 A Distributed Collaborative Virtual Workspace Environment

  21. . . . Application Application Application Application DCVR Service Creation Environment DCVR Service Creation DCVR (Distributed Collaborative VR) Engine DCVR Middleware Universe Manager Virtual Object Manager Media Manager Render Interaction Manager Communication Protocol 3D Graphic 3D Sound Motion Control Voice/Gesture Recognition Virtual Media Processing Graphic H/W & Library Device I/F & Driver H/W Platform O.S & Hardware Platform Architecture

  22. Features • 분산공유 가상현실 엔진 • 분산공유 가상현실 엔진 API • - 분산형 실감서비스 제작을 위한 사용자 프로그래밍 인터페이스 • 분산공유 가상현실 공간의 구성 및 관리 • - 가상세계 입출력 관리자(VR I/O Manager) • . 가상세계를 구성하는 데이타베이스의 입출력 처리 • - 유니버스 관리 • . 가상세계의 구성 및 관리(Scalable Multi-Server/Multi-Client Architecture) • . 분산된 다수 참여자의 동적 관리 • . 분산 공유 및 협동 작업 • . 가상공간 이동 메카니즘 • - 가상객체 관리 • . 가상객체의 조작(생성, 저장, 검색, 삭제, 변경, 이동 등 ) 및 소유권 관리 • -미디어 관리 • . 가상공간 내 3차원 그래픽 및 사운드(입체 음향) 객체 처리 • . 가상공간 내 2차원 오디오, 비디오 등 멀티미디어 객체 처리

  23. Features • 분산공유 가상현실 공간 처리 (Reality Interface) • - 렌더러 • . 가상세계의 고현실감 표현(3D 그래픽스, 오디오, 비디오 등) • - 인터액션 관리 • . 가상 세계내의 가상객체간 상호작용 • . 가상 세계내의 참여자와 참여자간 상호작용 • . 가상 세계내의 가상객체와 다중 참여자간 상호작용 • 실시간 3D 사운드(입체 음향) 처리 • 방향감(HRTF : Head Related Transfer Function) 및 거리감 제어 • 음향 압축 및 복원(MPEG-1), 헤드폰 재생을 위한 3차원 음향 처리 • 실시간 동작제어 • 실시간 아바타 동작제어 기법 • 자율 및 참여자 아바타의 명령 및 동작 제어 • 휴먼접속 기술 개발 • 3차원 정보의 휴먼접속(VRML 확장 브라우저) 개발 • 가상현실 디바이스(역각 전달장치) 제작 및 인터페이스 개발

  24. 파일럿 서비스 시스템 구성 • 구성 장비 : Onyx RE2, INDIGO2 Maximum Impact 2대 LAN 접속 • 운영 체제 : IRIX 6.2 • 그래픽 라이브러리 : OpenGL, OpenInventor • 통신 프로토콜 : TCP/IP, UDP, Multicast 가상사회 파일럿 서비스에서 보여지는 기술 • Networked VR / Distributed Collaborative VR • - 가상세계 및 다수 참여자의 동적 관리 • - 가상공간(Virtual Space)의 동시 참여 및 협업 • - 가상객체의 분산 및 공유 • 가상사회의 모델링 및 렌더링 • Navigation / Work Through(Walk, Fly) • 인터액션 처리(가상객체 간, 참여자 간, 가상객체와 참여자 간) • 참여자 아바타 / 자율(Autonomous) 아바타 동작제어 • 충돌 감지(Collision Detection) • 멀티미디어(Music Box, Moving Image) • 오디오 컨퍼런싱 • 객체 조작(블럭, 문, 의자 등) • 3차원 음향(사운드) • 확장 VRML 브라우저 접속 Pilot Service

  25. 알파벳 블럭의 조작 장면

  26. 의자 객체의 조작 장면

  27. Closing Remarks • Reality • Network speed is slowly growing up • ATM service is not near users • LAN/IP environment for high quality applications • Challenge • National testbeds with tremendous potential • Evolution of service architecture • Teamwork oriented cooperation

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