箱庭アセット間の通信を実現するPDU（Protocol Data Unit）とは何か？

今回は、箱庭コア機能の中でも重要な機能の１つである「同期・通信」について解説します。なお、今回については、通信部分に焦点をあてています。（同期についてはまた別の機会でお話ししたいと思います）

箱庭は Simulation Hub（シミュレーションハブ）なのです！

唐突ではありますが、箱庭の開発をずっと続けてきて、ここ最近気づいたことがあります。それは、箱庭コンセプトの実装ゴールの１つは、「Simulation Hub（シミュレーションハブ）」の実現にあると（下図）。

左側が箱庭アセットで、箱庭のインタフェースを通して、箱庭に差し込みすると言う構成です。そこでは、Pythonプログラムでも、組み込み機器でも、Unityでも Unreal Engineでも分け隔てなく繋がることができるのです。素敵な世界ですよねー。

このような世界を実現する上で重要なポイントは、ある程度標準化されているインタフェースが必要になるという点です。そのためのインタフェースが、PDU（Protocol Data Unit）です。

箱庭のPDU（Protocol Data Unit）とは何か

箱庭のPDUは、箱庭アセットが互いに通信するためのデータ単位です。そして、このデータは、様々な通信プロトコルを介してデータ交換されます。

次に、このPDUの実装をどうしようと思ったかお話しします。

まず、箱庭では、独自のデータ形式や通信プロトコルを使うことは志向しておりません。できるだけ使いやすく、わかりやすく、広く使われているものを採用しようと思いました。

また、通信プロトコルは用途に応じて様々なものがあるので、１の通信方式に縛られたくもありません。

そこで、箱庭では、デファクト標準的な通信プロトコルをサポートしていくことにしました。

現時点では、UDP、MQTT、ROS を対応しています。さらに、同一PC内である場合は、共有メモリでの通信も可能です（下図）。

ここで、一口にPDUといっても、その内容は様々です。例えば、カメラデータの場合は、画像データであり、バイト配列の塊です。光センサや温度センサの場合は、32bit程度の浮動小数点型になるでしょう。これらのデータはどのように定義してあげれば良いか悩みませんか？

そこで、箱庭では、ROSのインタフェース記述言語に着目しました。ROSには、ROS IDL (Interface Definition Language) というインターフェース記述言語があり、その定義方法はとても簡単です。例えば、EV3のカラーセンサのデータをROS IDL で書いたEv3PduColorSensor.msgのデータ記述は以下のものです。ROSのプリミティブなデータ型を使って、C言語の構造体のように直感的に記述できますよね。

uint32 color uint32 reflect uint32 rgb_r uint32 rgb_g uint32 rgb_b

なお、ROSには様々なデバイスに対応したデータ型が用意されていますので、既存のROSのデータ型は箱庭でも利用できると言うわけです。