Un sistema per mantenere il cloud

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Il cloud gaming, che prevede la riproduzione di un videogioco in remoto dal cloud, ha registrato una crescita senza precedenti durante i blocchi e la carenza di hardware di gioco verificatisi nel cuore della pandemia di Covid-19. Oggi, il fiorente settore comprende un mercato globale da 6 miliardi di dollari e oltre 23 milioni di operatori in tutto il mondo.

Tuttavia, la sincronizzazione tra dispositivi rimane un problema persistente nel cloud gaming e nel campo più ampio del networking. Nel cloud gaming, video, audio e feedback tattile vengono trasmessi in streaming da una fonte centrale a più dispositivi, come lo schermo e il controller di un giocatore, che in genere funzionano su reti separate. Queste reti non sono sincronizzate, il che comporta un ritardo tra questi due flussi separati. Un giocatore potrebbe vedere accadere qualcosa sullo schermo e sentirlo sul proprio controller mezzo secondo dopo.

Ispirati da questo problema, gli scienziati del MIT e Microsoft Research hanno adottato un approccio unico per sincronizzare i flussi trasmessi a due dispositivi. Il loro sistema, chiamato Ekho, aggiunge sequenze di rumore bianco impercettibili all'audio del gioco trasmesso in streaming dal server cloud. Quindi ascolta quelle sequenze nell'audio registrato dal controller del lettore.

Ekho utilizza la discrepanza tra queste sequenze di rumore per misurare e compensare continuamente il ritardo interstream.

Nelle sessioni di gioco sul cloud reali, i ricercatori hanno dimostrato che Ekho è altamente affidabile. Il sistema può mantenere i flussi sincronizzati a meno di 10 millisecondi l'uno dall'altro, nella maggior parte dei casi. Altri metodi di sincronizzazione hanno comportato ritardi costanti superiori a 50 millisecondi.

E sebbene Ekho sia stato progettato per il cloud gaming, questa tecnica potrebbe essere utilizzata in modo più ampio per sincronizzare i flussi multimediali che viaggiano su dispositivi diversi, come in situazioni di formazione che utilizzano più visori per realtà aumentata o virtuale.

“A volte, perché venga fuori una buona soluzione, tutto ciò che serve è pensare al di fuori di ciò che è stato definito per te. L'intera comunità è stata decisa su come risolvere questo problema sincronizzandosi attraverso la rete. Sincronizzare due flussi ascoltando l’audio nella stanza sembrava una follia, ma si è rivelata un’ottima soluzione”, afferma Pouya Hamadanian, uno studente laureato in ingegneria elettrica e informatica (EECS) e autore principale di un articolo che descrive Ekho.

Hamadanian è affiancato nell'articolo da Doug Gallatin, uno sviluppatore di software presso Microsoft; Mohammad Alizadeh, professore associato di ingegneria elettrica e informatica e membro del Laboratorio di informatica e intelligenza artificiale (CSAIL); e l'autore senior Krishna Chintalapudi, ricercatore principale presso Microsoft Research. Il documento sarà presentato alla conferenza ACM SIGCOMM.

Fuori orario

Al centro del ritardo interstream nel cloud gaming c’è un problema fondamentale nel networking noto come sincronizzazione dell’orologio.

“Se il controller e lo schermo potessero guardare i loro orologi e allo stesso tempo vedere la stessa cosa, allora potremmo sincronizzare tutto con l’orologio. Ma gran parte del lavoro teorico sulla sincronizzazione degli orologi mostra che ci sono certi limiti che non si possono mai superare”, dice Hamadanian.

Molti approcci tentano la sincronizzazione dell'orologio tramite messaggistica ping-pong, in cui un dispositivo invia un messaggio ping al server, che invia indietro un messaggio pong. Il dispositivo conta il tempo impiegato dal messaggio per tornare e dimezza tale valore per calcolare il ritardo della rete.