情報処理学会第 74 回全国大会

1H-4
仮想化デスクトップを用いた e ラーニング ～通信環境と端末が及ぼす影響
中澤 真†

小泉 大城‡

会津大学†
短期大学部

サイバー大学‡IT 総合学部

梅澤 克之*

1. はじめにサーバ上のデスクトップ環境をネットワーク経由で遠隔操作することを可能にするクラウド技術の一つ仮想化デスクトップサービス(DaaS)を用いた e ラーニン
グでは，学習者にいつでも，どこでも同じ学習環境を提供することが可能になる．とくに，学習や作業を中断しても異なる端末から同じ状態で再開できるため，すきま時間を利用した学習にも適している点，学習者が作成したデータを集約して扱える点，PC やスマートフォンといった端末環境に左右されることなく共通のアプリケーションソフトウェアが利用できる点など，e ラーニング環境を構築するのに適した利点を数多く持っている．
しかしながら，サーバ側で構築された仮想化デスクトップ環境の画面を画面転送プロトコルによって転送するため，通信環境によって操作性や画面表示の品質が大きく左右されてしまうという課題もある[1][2]．これに対し，著者らは通信品質が仮想化デスクトップ上の e ラーニング環境に与える影響を明確にすることに取り組んできた[3]．
本研究では，学生が仮想化デスクトップを用いて eラーニングに取り組む場合の学習環境が通信品質が与える影響について，帯域やパケット遅延だけでなく，パケット損失やジッタを通信品質のパラメータとして実証実験する．また，端末の種類の影響について，PC とタブレット型端末とを比較・検証し，これらの影響について，主観評価および客観評価を用いて考察する．
2. ネットワークエミュレータを用いた実証実験
2.1 実験方法
本研究では ICA プロトコルを使用している Citrix
Systems Japan の XenDesktop および XenServer により仮想化デスクトップを構築し，ネットワークエミュレータで作り出した通信品質環境を介して，10 人の被験者に仮想化デスクトップ上で学習時に想定されるPC 上の操作を行わせた（図 1）．この実証実験では帯域，遅延，損失，ジッタを通信パラメータとした．また，被験者に取り組ませた操作は以下の通りである．
・ タイピングソフトを用いた平仮名入力
e-learning Using the Virtual Desktop - The Influence of QoS
and Terminals† Makoto Nakazawa, Aizu Junior College.
‡ Daiki Koizumi, Shigeichi Hirasawa, Cyber University.
* Katsuyuki Umezawa, Yokohama Research Labolatory,Hitachi, Ltd.

平澤 茂一‡(株)日立製作所* サイバー大学‡
横浜研究所
IT 総合学部
・ Word を用いた文書作成
・ PowerPoint を用いた作図
・ Web 上のフォーム入力
被験者の操作に対し，客観評価として実際に要した作業時間の平均値を評価項目として用いることとし，主観評価には操作感・使用感について被験者が 5
段階評価 で回答したMOS 1 を用いた．この結果に基づき通信環境が仮想化デスクトップ上のユーザビリティに与える影響について考察する．
XenDesktop
XenServerInternet
直接接続PC（クライアント端末）

ネットワークエミュレータ

図 1:実証実験の構成図2.2 実験結果
まず，パケットの往復遅延時間だが，図 2 に示したようにタイピングソフトによる平仮名の文字入力速度に大きく影響を与えることが明らかとなった．これは，キーボードによる文字入力だけでなく，マウスを用いた各種操作でも同様の傾向が示された．これに対し，通信帯域は作業環境にほとんど影響を及ぼさない．
図 3 に示したように，100kbps ほどの低帯域であっても十分に各種作業をすることが確認できた．図 4 は 5択のラジオボタンを 12 セット用意し，それぞれ指定されたラジオボタンをすべて選択するのに要した作業時間を客観評価値としてグラフ化したものだが，ここからも通信帯域が作業環境に与える影響が少ないことが読み取れる．
次にパケット損失が及ぼす影響についてだが，文字入力作業では損失確率の増加とともに文字入力の速度遅くなり，25%を超えると急激に操作性が悪化する（図 5）．図 6 は被験者に PowerPoint2007 を用いて，グリッド線に合わせて 12 個の正方形を指定の位置に描かせる作業に要した時間を示したものであるが，このような細かい操作を必要とするものは損失確率が 15%を超えた時点で，既に通常時の倍の作業時間が必要となってしまうことが明らかとなった．
1 Mean Opinion Score

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最後にジッタについてだが，ガウス分布による様々な分散値での実験を試みたが，他の通信品質パラメータのような明確な影響は示されなかった．
文字/分140120132100

一方，通信端末の種類が及ぼす影響については，十分な帯域と遅延，損失がほとんど生じない通信環境上で，ノート PC を利用した場合と Apple 社のタブレット端末 iPad2 を用いた場合で比較した．この結果を図 7 に示す．
作業時間[s]125600

8096

92500

ノートPC

40400

タブレット型端末

20300

6084

810NonDaaS

200

DaaS DaaS DaaS DaaS DaaS
40ms 250ms 450ms 650ms 850ms
往復遅延時間

1000
タイピング

図2:伝送遅延が平仮名入力速度に及ぼす影響
文字/分
140
120
100
80
60
40
200

132

125

Non‐DaaS

117

119

116

DaaS
DaaS
DaaS
DaaS
(2200kbps) (400kbps) (200kbps) (100kbps)
通信帯域

図3:通信帯域が平仮名入力速度に及ぼす影響
作業時間[s]
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20

2200kbps
400kbps
200kbps
100kbps
40250

450

650

850

PPT作図

通信帯域
[kbps]
12000.0

図4:遅延と帯域がWeb入力操作に及ぼす影響

10000.0
8000.04以上

6000.03以上

4000.02以上

2000.0
0.0

102

0

94

91

84

45
5

1015
2025
パケット損失確率 [%]30

作業時間(S)
600
446

450
277
140

182

0%

5%

200

400

600

800

往復遅延時間 [ms]85

図5:パケット損失が平仮名入力作業に与える影響

300

ラジオボタン

3. 考察とまとめ文字入力やマウス操作などのリアルタイムの応答性を必要とする作業は伝送遅延の影響を強く受けることが明らかとなった．これは主観評価でも同様であり，図 8 に示したように文書作成作業は低帯域でも問題ないが，往復遅延時間が 300ｍｓを超えるとユーザは通常以上の努力が必要となる．伝送遅延が大きな通信環境の場合，レポート作成などの編集作業は難しく，スライドコンテンツの視聴などに限定される場面が増えてしまうだろう．一方，タブレット型端末でWindows インターフェースの操作をすることはユーザビリティの点でまだ多くの課題があり，マルチデバイスに対応した e ラーニング環境では視聴と Web 入力フォームを中心としたシンプルなインターフェースが求められる．

往復遅延時間文字/分1401201251008060402000

漢字入力

図7:端末の種類が各種作業に与える影響 2325

図8:快適な文書作成作業ができる通信環境の範囲
謝辞
本研究の一部は，独立行政法人日本学術振興会学術研究助成基金助成金(基盤研究(C)，課題番号：23501178)の助成による．
参考文献
[1]
[2]
[3]

170

150

清野克行,「仮想化の基本と技術」，翔泳社，2011
日経BP編,「すべてわかる仮想化大全2011」, 日経BP社,
2010
中澤真 他，“ 仮想化デスクトップによるeラーニングシス
テムにおける通信品質が与える影響について,”日本eLearning学会2011年度学術講演会, セッションⅨ, 2011

010%
15%
20%
パケット損失確率 [%]25%

図6:パケット損失が作図作業時間に与える影響

2 タイピングは平仮名を，漢字入力は漢字変換を必要とする

文章を 100 文字分入力するのに要した時間を表す．

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