ウィズコロナ時代の⼤規模映像伝送実験
情報通信研究機構
綜合テストベッド研究開発推進センター
寺⽥ 直美
naomi-te@nict.go.jp

JGN映像伝送実験• 映像伝送実験• 2003年2⽉より毎年1回、同時期に実施• さっぽろ雪まつり映像を素材として国内外JGN回線を使った実験• 毎回技術テーマを設定• 環太平洋100Gbpsマルチパス・重複パケット⾼速排除処理による多重化配信(2018)• 映像機器へのセキュリティペネトレーション(2019)• 8K⾮圧縮同期による⽴体映像配信(2020)• 実施体制• 産学官50組織前後、150⼈余りが参加(Slack/ML参加者カウント)• 検証したい技術課題・研究テーマを持ち寄り、⼿弁当で実験を実施• 連携できる部分はお互いで補い合う

2020/02 さっぽろ雪まつり雪像(HTB)コロナ禍での実験• 安全と研究をどう両⽴するか• 感染を防⽌• クラスタとなる要素の排除：三密：密閉・密集・密接 の回避• マスク・⼿洗い等の対策を徹底• 万が⼀感染者が出た場合の実験継続体制• 複数班に分離して運⽤、お互い接触しない• 物理的に離れた場所に分散して運⽤

現場は少⼈数で回す
可能な限りのリモート化が必須

厚⽣労働省:国⺠の皆さまへ （新型コロナウイルス感染症）
https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000121431_00094.htm

実験環境は例年の実験(2020/02) 2/2
構築時に閉
ネットワーク構築・映像・各実験担当者が
密

実験作業はほぼ常に狭い空間に⼀気に機材を運び込む・その場でデバッグ•集
物理的に⼈が三密
接密密

実験の進め⽅そのものを⾒直す必要あり
雪像前プレハブ(HTB)
公開デモ時に内で実験環境構築

集密2021年実験テーマ
ウィズコロナ時代の⼤規模映像伝送実験(1/2)• 秋〜冬にかけて情勢が次々変化• 12⽉時点で雪まつりイベントの中⽌アナウンス• 例年の実験拠点である札幌雪像前プレハブが建たない• 映像コンテンツ問題• 1⽉に緊急事態宣⾔の発令• 1⽉に感染接触者の発⽣• 各所⼊館制限・出張・稼働制限• 実験構成を練り直し• メインを札幌から沖縄へ• ⾸⾥城(今回撮影8K映像+2017撮影映像)ほか• 遠隔での運⽤・遠隔ならではの実験へ
2021年はコロナ環境下での実験⾃体がトライアル

協⼒：国営沖縄記念公園(⾸⾥城)2021年実験テーマ
ウィズコロナ時代の⼤規模映像伝送実験(2/2)
ライブ映像
札幌

• 遠隔運⽤とリモート映像制作のトライアル

8Kカメラ
8Kモニタ
4Kカメラ
IP伝送装置札幌• 運⽤のリモート化：ネットワークだけではなく映像系についても遠隔での運⽤を⽬指す• 放送業界で注⽬されるIPリモートプロダクショントライアル• IPリモートプロダクションに必須のPTP(Precision Time Protocol)
遠隔伝送実験
録画映像
StarBED• 映像・ネットワーク技術関連実験• クラウドやエッジを⾃在に連携させる8K⾮圧縮
ライブ映像編集実験(SRv6)• 分散VMを⽤いた8K映像サーバシステムの⾼度化と4K/8K映像マルチレート再配信実験(NFV)• 100Gbpsトラフィックモニタリング• 映像・放送・通信機器へのセキュリティ
ペネトレーション

北陸

⼤阪

⼤阪
実験公開

8Kモニタ
IP伝送装置
沖縄

名護
実験公開

東京からリモート制御
東京

8Kカメラ
8Kモニタ
8Kモニタ
IP伝送装置
光配線ロボットIP伝送装置
映像プロダクション装置等

ネットワーク構成

伝送装置

JGN
SINET
イベント回線
その他

伝送装置
各種

伝送装置
各種

4Kカメラ
リモプロ4K
8Kカメラ

8Kモニタ
⼤阪学院⼤学

圧縮8K

4Kモニタ

伝送装置

伝送装置
各種

⾮圧縮8K・
圧縮8K
8Kカメラ

4Kカメラ
リモプロ4K

8Kモニタ

8Kモニタ

10G

⾮圧縮8K・
圧縮8K

⾮圧縮8K・
圧縮8K各種

圧縮8K

奈良先端科学技術
⼤学院⼤学

HTB局舎

Production switcher

StarBED
8K仮想サーバ

IPA(実験会場)

100G

8Kモニタ

100
G

0G
10100GJGN北海道-1

100G
JGN関東-1

100G

100G

0G
100G
10

グランフロント⼤阪(デモ会場)

SINET北海道1DC

100G

10G

JGN近畿-1100G
Monitoring
JGN関東-2

100G

JGN北陸-1
100G
Monitoring

JGN沖縄-1

100G
SINET⼤阪DC

SINET東京DC

G100G
10

SINET沖縄DC

100G

100G

10G

SINET NFVSINET神奈川DC
8K仮想サーバ

圧縮8K

0G
10

名護市役所
(デモ会場)

8Kサーバ

⾮圧縮8K・
圧縮8K

伝送装置 8Kモニタ

神奈川⼯科⼤学

8Kモニタ

伝送装置

リモート監視のための機器構成• PDU(Power Distribution Unit)・コンソールでの制御• ペネトレーションで動作不良・機器停⽌が予想• 映像機器・ネットワーク機器の異常動作時のリセット• PDU・コンソールで監視・操作困難な機器• 映像機器の電源ボタン制御• 機器のランプ状態や映像状態のモニタ(Webcam)• IPでの到達性を失った場合の遠隔操作(コンソール)• 物理配線の切り替え• 光ファイバを切替ロボットに集線、経路切り替え(⼤阪のデータセンタで実験)

ROME mini
あらかじめ光ファイバ配線を集約させておき、リモートで操作することでファイバ接続を変更可能

SmartCS:
IPで到達性を失った際のコンソールサーバ

Switch botで物理ボタン操作

運⽤体制• スケジュール

• 準備期間を⻑くし、作業⼿順を整理して同時作業を⾏わない(三密回避)• 遠隔構築・運⽤体制• 機材を事前設定、遠隔接続可能にしておき事前送付• 現地⼊りメンバが対応• 接触時間を最短にするため、現地設営後は最低限のリモートハンド要員が各⾃ホテルからリモート運⽤• Slackでの情報共有• デモは基本無⼈・実験紹介動画と時間を決めてZoom対応

Networkチーム(チームを物理分離)
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付

現地チーム
現地設営・
送付された機材を接続

実験A
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付
実験B
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付

実験C
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付

https://www.flaticon.com/

運⽤上の課題• ⼿順・作業のトラブル• configのミス、想定違い• 機材送付漏れ、必要な作業情報の漏れ• 遠隔接続に影響するような実験構成変更ができなくなる• 現地メンバ・⼀部メンバへの負荷集中• 出張制限により、動けるメンバの移動や負荷が増⼤• 物理的な⼈員不⾜・遠隔のトラブルは現場でフォローするしかない• 現地にいないことでタスクの⼀部が可視化されず⼀部メンバに集中
定形の業務と異なり、イレギュラーな事態が多発する実験では制約による負荷が⼤きい
移動負担⼤⼈員不⾜による物理負担⼤イレギュラーな現地対応
現地チーム
現地設営・
送付された機材を接続

Networkチーム(チームを物理分離)
遠隔対応でタスクが⾒えにくくなる
事前に機器config/コミュニケーションオーバーヘッド増⼤遠隔接続設定・現地送付
コミュニケーションエラー

実験A
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付
configミス
パーツ等機材送付漏れ
実験B コミュニケーションエラー
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付

実験C
事前に機器config/遠隔接続設定・現地送付

8Kモニタ8Kモニタx2

実験紹介

沖縄名護会場(市役所）

⼤阪うめきた会場
実験紹介動画とZoomで対応
⼈数を絞っての8K撮影(沖縄)IPリモートプロダクション
放送局（回線センター・スタジオ）

スタジアム等• 映像伝送と同期

素材映像

IP
networkSDI-IP変換• 放送局で進む局内IP化• コロナでの取材制限

SDI-IP変換• 遠隔での映像制作が注⽬

低遅延
遅延ジッタ⼩を想定

新たに映像を⽣成
同期• 映像信号同期のため、各拠点での⾼精度時刻同期が必須• ⽐較的近距離(都内23区内等)は各地で実績あり• JGN実験ならではの⻑距離伝送トライアル• PTP実験は2018年から実績あり• PTP実験は複数のトライアルを実施• PTP札幌ー東京ー沖縄3拠点同期 + IPリモートプロダクション*1• PTP沖縄ー東京同期＋遠隔制御実験*2*1池上通信機・TeleStream Japan・マクニカ・トモカ電気ほか*2 セイコーソリューションズ・GAORAほか

IPリモートプロダクションとPTP⻑距離伝送実験

東京ー沖縄間実験
GPS(GNSS)アンテナ

札幌ー東京ー沖縄間実験
GPS(GNSS)アンテナ

PTP Grand Master ClockPTP Grand Master Clock• PTP(Precision Time Protocol)• SMPTE ST 2110
• μsecでのマスタークロックとの同期を規定• NTPはmsオーダー• 放送機器はμ〜ps(pico秒)の精度が必要• 基準時刻源としてGNSSを利⽤• PTP unaware環境(JGN)での伝送実験• 伝送路上の中継機器はPTP unaware(awareなものはunawareモードに設定)• PTP over IP伝送

クロック再⽣成

Boundary Clock(BC)• PTP unaware networkでは通信路で同期精度を⾼める仕組みがないため、 Transparent Clock遅延ゆらぎをいかに補正するかが課題

delay

(TC)

MasterMasterSlave

Boundary Clock
Master

遅延情報を付加

Slave
Slave

Transparent Clock-遅延ジッタ⼤・-上り/下りでの⾮対象な遅延

Slave

PTP unaware

t

Slave

Slave

Master

今回実験ネットワーク参考) セイコーソリューションズWeb記事

時刻制御なしPTP unaware L2 Switch

Slave

4K・8K放送に向けた時刻同期の取り組み

IPリモートプロダクション構成
映像効果をかけた結果の映像

映像ソース1GPSアンテナ

東京拠点(秋葉原)での実際の⽣成画像

HTB局社内にカメラ設置(4K)
映像-IP変換装置

札幌

時刻同期PTP
グランドマスター

ネットワーク伝送機器(Router・Switch)

⼀定時間サンプリング
受信したPTPを遅延ゆらぎ予測による補正・再⽣成により秋葉原
超⻑距離間のPTPによるライブ映像
映像同期を実現
約2

実験ネットワーク約800km

映像効果を次に切り替える前の画像(プレビュー)

39

0k

m

札幌
ライブ映像
スイッチャー内部のク
リップ画像

ネットワーク伝送機器(Router・Switch)

映像-IP
変換装置

映像ソース2

東京(秋葉原)IP-映像変換装置

約1570km
GPSアンテナ

時刻同期PTP
グランドマスター

ネットワーク伝送機器(Router・Switch)
時刻同期PTP
グランドマスターGPSアンテナ

沖縄

秋葉原
サーバ映像

基準時刻源はGNSS
衛星を捕捉できる数は設置環境に⼤きく依存
今回の実験環境:沖縄◎
札幌○(ビル張り出し)東京△(ビル内)

各拠点でGPS/PTPいずれかのリファレンスを選択可能

HTB局社内設置
リモートプロダクションコンテンツカメラ(4K)実験ネットワーク

IPA設置
リモートプロダクション機器＋カメラ(4K)まとめ• コロナ下での運⽤⾃体を実験テーマ• 個々の実験の遠隔対応• それぞれの映像・ネットワーク系実験がどこまでリモート対応可能か• 実験運⽤の遠隔対応• 構築をはじめとする物理作業をどうするか• スケジューリング
• 現地での変更は困難• 情報の可視化→どこまでできるのか• IPリモートプロダクション• 超⻑距離での映像プロダクションに初めて成功• より商⽤ネットワークに近い環境でのトライアル

プレスリリース等(順不同)• 北海道テレビ放送• ウィズコロナ時代の遠隔運⽤・4Kリモートプロダクション実験に成功(2021/02/10)• https://www.u-presscenter.jp/article/post-45301.html• 神奈川⼯科⼤学• 神奈川⼯科⼤学が、世界に先駆けてクラウドやエッジを⾃在に連携させる8K⾮圧縮
ライブ映像編集実験に成功(2021/02/17)• https://www.u-presscenter.jp/article/post-45301.html• [掲載予定(現時点未公開)]• 雑誌「放送技術」(兼六館)2021年実験参加団体(2021/02/01現在 61組織)
主催:●国⽴研究開発法⼈情報通信研究機構（NICT）
実験参加団体（順不同）:●北海道テレビ放送株式会社（HTB）●株式会社GAORA●株式会社毎⽇放送(MBS)●NTTコミュニケーションズ株式会社●NTTテクノクロス株式会社●NTTアドバンステクノロジ株式会社●⻄⽇本電信電話株式会社●KDDI株式会社●北海道総合通信網株式会社（HOTnet）●株式会社協和エクシオ●株式会社オービス（OBIS）●トラストコミュニケーション株式会社●ファットウェア株式会社●アリスタネットワークスジャパン合同会社●FXC株式会社●キーサイト・テクノロジー株式会社●シスコシステムズ合同会社●ジュニパーネットワークス株式会社●パロアルトネットワークス株式会社●フォーティネットジャパン株式会社●アストロデザイン株式会社●株式会社アルファコード●池上通信機株式会社●株式会社ヴィレッジアイランド●エヌビディア合同会社(NVIDIA)●エイム電⼦株式会社●グラスバレー株式会社●サン・エレナ株式会社●シャープ株式会社●セイコーソリューションズ株式会社●株式会社創夢●株式会社Ｔスポット●株式会社テクノハウス●デジタルリサーチ株式会社●Telestream Japan合同会社●TOiNX 東北インフォメーション・システムズ
株式会社●トモカ電気株式会社●PacketLight Networks Ltd.
●ピュアロジック株式会社●古河ネットワークソリューション株式会社(FITELnet)●株式会社マイクロリサーチ●株式会社マクニカ●ミハル通信株式会社●株式会社ランドスキップ●株式会社理経●⼤阪学院⼤学●学校法⼈幾徳学園 神奈川⼯科⼤学●京都産業⼤学●慶應義塾⼤学●東京⼤学●奈良先端科学技術⼤学院⼤学●⼤学共同利⽤機関法⼈ 情報・システム研究機構
国⽴情報学研究所(NII)●独⽴⾏政法⼈ 情報処理推進機構(IPA)●沖縄県名護市●沖縄県国頭村●沖縄県北部広域市町村圏事務組合●特定⾮営利活動法⼈ NDA●⼀般社団法⼈ナレッジキャピタル●VisLab OSAKA●サイバー関⻄プロジェクト（CKP）●WIDEプロジェクト