放送機器のIP化最新動向

2016年6⽉21⽇
株式会社インターネットイニシアティブ
⼭本 ⽂治 bunji@iij.ad.jp

4K/8K roadmap to IP-2-

4K/8K時代を迎えた放送
n データ量の増⼤• フルハイビジョンから4Kは、画⾓で4倍、さらにフレームレートが2倍• ⾮圧縮のビットレート⽐較では、FHD 1.5Gbpsから4Kで12Gbpsに達する

https://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-definition_television-3-

伝送メディア
n 同軸ケーブルから光ファイバーへ• 従来の局舎内伝送メディアは同軸ケーブルを⽤いたSDI (Serial DigitalInterface) が主流• フルハイビジョン対応、フレームレート増加など対応してきたが、4K/8K
時代を迎えるにあたり⾼周波特性の限界に達しつつある• 光ファイバーが主要な伝送メディアに-4-Ethernet Roadmap
n Logに近いスケールで速度が向上

http://www.ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2015/03/Ethernet-Roadmap-2sides-Final-5Mar.pdf-5-EthernetとSDIの速度向上⽐較
Mbps
1000000
100000
10000

SD-SDI
270Mbps

HD-SDI
1.5Gbps1000

6G-SDI
6Gbps
4K30p

3G-SDI
3Gbps

100

12G-SDI
12Gbps
4K60p

101
1990

1995

2000

2005

Ethernet-6-SDI

2010

2015

2020

3

IP Live Production System の技術的特長

ワークフローの変化
n All IP化された放送局のシステム
3.1
システムのコンセプト• ファイルベース（ノンリニア編集や送出）のシステムはすでにIP化されてこれまで別々に構築していたファイルベースシステムとライブシステムの統合にあたってソニーが構想したのは、放送機いる器を IP 対応し、コアとなる IP スイッチに統合してひとつの大きなシステムとして捉えるものです。全体を集中管理するソフ• ライブシステムがIP化されることにより、AllIP化が果たされる
トウェアにより様々な機能や設定をシステム全体に一括して適応し、運用効率を最大化します。

Sony発行「IP LIVE PRODUCTIONSYSTEM メリットとテクノロジーのご紹介」p.6
ファイルベース・ライブ統合システムの概念

3.1.1

汎用 IP スイッチの採用

ソニーは、4K・8K、ハイフレームレートなど次世代の映像フォーマットに対応できる拡張性を備えたシステムを構築するため、ネットワークインフラ部には汎用 IP スイッチを採用しました。
-7将来、さらに高精細・高解像度でデータ容量の大きい映像フォーマットに対応するには、IPスイッチも高性能で大容量のトラフィックが扱えるキャパシティーが求められます。

市場状況
n SMPTEによる規格化• Society of Motion Picture and Television Engineers, ⽶国映画テレビ技術者協会• Video Services ForumによるTechnical Recommendations• SMPTE 2022→SMPTE 2110

n 企業によるキャッチアップ•••••

Evertz “Software Deﬁned Video Network”
Sony “Networked Media Interface”
Grass Valley
Imagine Communications
VSFの参加社は78を数える

n Joint• JT-NM EBU-SMPTE-VSF• AMWA Networked Media Incubator• その他各組織/アクティビティにてinteropが盛ん-8-

VidTrans16 Interop-9-

VidTrans16 Interop rack- 10 -Specificationsn

SMPTE 2022-2•n

SMPTE 2022-6•••

nHigh Performance Streaming audio-over-IP Interoperability
Audio over RTP (1msec sampling)

VSF TR-01•n

Transport of High Bit Rate Media Signals over IP Networks (HBRMT)SDI over RTP (Video payload over HBRM over RTP)
オーディオはembedded

AES67••nConstant Bit Rate MPEG2 Transport Stream into RTP/UDP

JPEG2000 over MPEG2-TS over RTP

VSF TR-03•

Video: RFC4175 (RTP Payload Format for Uncompressed Video)

••

•
•
•
•

nDeﬁnes how raw pixel data is mapped into IP
Any raster format can be transported (up to 32767x32767)

Audio: AES67
Ancillary: SMPTE 291
Timing: SMPTE 2059
オーディオとビデオ別々に扱える

VSF TR-04•••

Video: SMPTE 2022-6
Audio: AES67
Timing: SMPTE 2059 (IEEE 1558)- 11 -

SMPTE 2110へ- 12 -

Why IP?
n なぜ様々なデータがIPを使うようになったか••••

ハイパーテキスト（HTTP）、ストリーミング（RTSP/RTP, HTTP)
電話 (Skype, VoIP)
放送波 (MMT)
プロダクションビデオはIPになる最⼤かつ最後の⼤物 (evolution)n なぜIPは⽣き延びてきたか• 標準化の早さとインダストリーのメリットが合致• 実装重視• コンピューティングの進化

n IPは究極のプロトコル？
• QoSとレジリエンスへの挑戦• DiﬀServ, 802.1p / SCTP, Multipath TCP, Disruption-Tolerant Networking- 13 -

IPのbenefitn Layering/Multiplexing• OSI階層モデル• Physical/Data Link/Network/Transport/Session/Presentation/Application• 下位レイヤは上位レイヤを多重化することができる

n Interoperability• 標準化されたプロトコルにより、機器間接続の透明性が確保• 本来相互的なもので、優位・劣位の概念はない

n Internetworking/Routing• 異なったネットワークを相互接続（ルーティング）• ローカルだけでなくリモートとの接続も- 14 -

もし放送が最良のnetworking/computingサポートを得たらbroadcasterVideo over IP

Streaming, CDN, Web

Contribution

Distributionü 4Kになると帯域が増加し、IP化のモチベーションが生まれやすいü メーカや局にとって新しい取り組みであり、イノベーティブ／チャレンジャブルな領域

ü すでにテレビ局各社はCDN利用に取り組み済み
ü クラウドやContributionと組み合わせることで、CDN以外の新しい価値を生む• ContributionとDistributionの結節点が放送局舎からクラウド/データセンターに変化しうる• 他の業態では、すでに起きている出来事• 「放送は特別」だと、世の中の最良のソリューションを受けられなくなってしまう- 15 -

Sandbox Live IP Project

SMPTE 2022-6 AES67 Openﬂow PTP

http://sandbox.vrt.be/liveip/- 16 -

放送機器のVideo over IP化における課題
n メーカの課題• IPのノウハウがなく、⼀社では提案・運⽤が不可能• Private IP網/Public IP網/Internetを持つパートナーが必要• NW機器と統合する時のSIパートナーが必要• IPのベネフィットを伝える必要がある

n IIJとしての課題• 今後⼤量のIPトラヒックが発⽣する市場に対して、どのように強みを⽣かすべきか？
• バックボーン、クラウド、データセンター等

まずは、実際に⼿を動かすところから！

- 17 -IIJ’s Proof of Concept 2015-2016- 18 -フィジビリティスタディ 2015/07
IIJ飯⽥橋オフィス

IIJ⼤阪NOCIDB001-TKY001 10G NTTE:DF-NTTE-060 [1000] NOFIDO
10GBASE-SR or LR

EX4550-32T

収容ルータ

1000BASE-T
EX4550-32T

idb001mpe999.tun.iij.net xe-1/0/0.0, MAX Speed: 10G bps

収容ルータ
IIJ backbone
TIMEZONE:
localtime
Y-axis scale:
Periodic (daily, weekly, monthly, yearly)
2015 年 7月 21 日 12 時 0 分 から 2Color type: 1submit

IP Live System Manager

CSV fileAUTOdays

I/F upper limit or more
Graph size:M

収容ルーターにて折り返し

10GBASE-T

SDI-IP GW #1 SDI-IP GW #2
Quad SDI
4K Server

SDI-IP GW #3
Quad SDI
4K Monitor• 4K映像を2本、東阪間で往復映像伝送することに成功した。
• IIJバックボーン網を⽤いて映像伝送が可能であることが実証できた。
• ⾮常に良好な受信品質を得ることができた。

- 19 -

同⼀シャーシ内に送信カードx2
受信カードx2
同期信号カードx1が同居
接続は10GBASE-T
2本のファイバの向こうは堂島
飯⽥橋送信側〜堂島〜飯⽥橋受信側の単⼀subnetを構築

受信サイドL2SW
送信サイドL2SW- 20 -

受信カードからの映像
00:00.42:25を表⽰

送信カードに映像を送り出すプレイヤーの画⾯
00:00.42:26を表⽰

機器遅延、伝送遅延があるにもかかわらず
1フレームのディレイに収まっている（！）（33ms以内）- 21 -4K over IIJ backbone powered by Evertz
n 4K transmission from Koshien to Umeda will be done by ABC
n Ingest to Evertz at Umeda
n Upstream from Umeda to IIJ Iidabashi oﬃce
n All traﬃc goes through IIJ backbone• Except Dojima-Umeda

Umeda (Public Area)
ABC’s
4K decoder

Evertz

L2SW

GbE

Upstream

Ded.Line/10GbE

IIJ Iidabashi OfficeDojima (Telco Bldg.)
RouterIIJ

GbE Router

IIJ Backbone

IIJRouter

IIJ
L2SWEvertz

GbE
Koshien (Broadcast van)ABC’s
4K encoderGbE

L2SW

ABC

Ded.Line/GbE(temporarily)

Ded.Line/ Upstream
GbE
ü 4K60p
ü 3G-SDI x 4L2SW

ü J2K compression under 1Gbps
ü Unicast without FEC
ü GbE- 22 -Traffic as of 20 Aug
効果がなく元通りに＋α

パケロス対策のためトラヒック下げてみた
Evertz TYO->OSA
ABC CODEC

Fig.1 Switch port traffic view serving Evertz and ABC’s decoder at Umeda
Blue shows input to public view area, including ABC’s H.264, HEVC traffic and Evertz Tokyo to Osaka.
Green shows output from Evertz J2K encoder.

Fig.2 IIJ router traffic view serving CKP at Osaka (1GbE)
Almost Evertz’s traffic occupied.
Input (green) traffic decreasing and increasing caused by encoder setting change manually.
- 23 -2016雪まつり：ネットワーク構成とトラヒック
Grand Front Osaka 9F/2F

IIJ Iidabashi

SDI-IP GW
4K sender

SDI-IP GW
4K receiver

10GBASE-LR
EX4550
PIM router

10GBASE-LR
PIM routeruntag
L2SW (JGN)
taggedL2SW (CKP)

taggedDojimaL2SW (CKP) tagged

L2SW (IIJ)untag

CKP rack

Server

IIJ rack

L2SW (IIJ)

L2SW (IIJ)

Router (IIJ)

札幌雪まつり会場

8K

グランフロント大阪
4K
8K

Panasonic
4K

沖縄IIJ

- 24 -SNMPServer

2016雪まつり：オペレーションの模様（⼤阪）グランフロント⼤阪The Lab. 3階にてパブリックビューイング
⼊り⼝に4Kディスプレイ、その後ろに4K受信⽤PFU QG70,
Village Island J2K伝送箱そしてSony SDI-IP GWを配置

少しでもデコレーションするためWebページから図案をいただいた- 25 -

2016雪まつり：オペレーションの模様（東京）- 26 -

Interop 2016デモンストレーション
IIJ飯田橋オフィス

Interop会場

PFU QG70

tap

PFU QG70

NTT-IT
StreamMonitor

tap

RouterNTT-IT
StreamMonitor

Routeruni-dir UDP
Unicast3Gbps

IIJ-ShowNet
peering

ステークホルダ
StreamMonitor提供、Interop会場オペレーション（ShowNet NOCメンバ）、会場デモ
QG70提供
送信サイト提供- 27 -

業界展望とIIJの今後- 28 -

Map
国際標準規格アライアンス

メーカ

規格の標準化と普及・促進

標準化における協調

規格の採用と商用化
相互運用性の確保- 29 -

ITインダストリーとの会話
n 歩み寄りと理解• 例）ASPEN

http://aspen-community.com/technology• SLA/QoSについての相互理解• 教育

n 普及の促進• 問題点の整理→ドライバーの発⾒• メーカに依存しない活動が必要• 規格化だけでは⾜りない世界- 30 -

IP伝送が跳躍するタイミングは？
n 技術的な課題の解決• パケットフラッディング防⽌、リダンダンシ、IPv6技術の導⼊、マルチキャストアドレス管理、AuthenticationとAuthorization、モニタリング等• メーカとユーザのフィードバックが必要

n さらに…

• エンジニア同⼠の相互理解（映像系とネットワーク系）• 教育

n これらの話の上に…
• コスト• IPのメリットとは？

- 31 -

4K over IP伝送トピック
4K over IP伝送をきっかけに、放送局様のALL IP化を強⼒にサポート。
トピック

l放送機器のIP対応が進むなか、ISPとしての強みを⽣かしてバックボーン、データセンター、クラウドを⽤いたトータルソリューションを検討開始。
ALL IP化へ
ISPとしての豊富な知⾒を活かし、Contribution網のIP化に着⼿。
CDN/OTT Distribution網も含めて、ALL IP化のプランニング、実装、運⽤をワンストップで実施します。データセンター、クラウドでの映像制作機能についても、エンコード、トランスコードを始めとした各種サービスを提供していきます。

ソニー様との協調体制
ソニー様の4K over IP技術であるネットワーク・メディア・インターフェースに通信事業者としていち早く対応。賛同者として活発な意⾒交換を進め、業界を技術的にリードしてまいります。実証実験についてもお応えしてまいります。

マルチキャリアで万全の品質を保つ伝送網にはマルチキャリアでの構成を選択可能。A系/B系の回線を組むことによって、品質がキャリアに依存することはありません。また将来的にはIIJバックボーンを使⽤していただくこともできるように、網構成について検討を開始しています。

- 32 -

現場型パブリックビューイング：イメージ
n ソニーとIIJのコラボレーション• 放送機器については、ソニー株式会社が「ネットワーク・メディア・インターフェース」搭載放送機器の発売を通じて、4Kライブ制作のIP化を提案・推進しています。
• IIJでは、このようなシステムのインフラに適したネットワークを、構築を含めてソリューションとして提供し、ソニービジネスソリューション株式会社と協⼒し、各種事業者向けに提供いたします。

演所

4Kカメラ

配信先

ネットワークスイッチ

ネットワークスイッチ

映像切替器

IP-SDI
コンバータ

ネットワーク対応
出⼒ユニットネットワーク⾮対応
4Kプロダクツ（従来型カメラなど）

SDI-IP
コンバータ

収録再⽣機

変換機

デジタルシネマ
プロジェクタ
4Kテレビ- 33 -

別のシナリオn 「本線じゃなければ、良いか」

IBC2016に期待！（つづく）- 34 -

- 35 -