100Gbps広域ネットワークを用いた非圧縮8K超高精細映像の配信実験の取り組み
2016.10.14
神奈川工科大学
丸山 充
東京電機大学（元NTT未来研）君山 博之
情報通信研究機構
大槻 英樹, 小林 和真
国立情報学研究所
漆谷 重雄, 山田 博司, 栗本 崇
神奈川工科大学
小島 一成, 岩田 一

2発表の概略• ニーズとこれまでの経緯• アクティビティ紹介① SINET5アクセス回線の100Gbps化② 2016.2 NICT さっぽろ雪まつりの暗号化配信実験③ 2016.5 SINET5開通式におけるマルチキャスト配信実験④ 2016.6 Interop Tokyo 2016における商用IP網伝送実験• 8K広帯域映像伝送を支える高精度ネットワークモ
ニタ• まとめ38K/4K映像素材ハンドリングのニーズ• ＮＷの広帯域化で4Ｋや8Ｋ（ハイビジョンの16倍の画素数）の高精細ストリームデータを扱うアプリケーションの普及の期待▫ 2020年の東京オリンピックでは、スポーツ中継への期待▫ 研究分野では、研究内容の可視化ツールとして期待• 課題：専用の編集設備が必要で容易に利用できない。放送局は多大な投資が必要。

 クラウド上の仮想編集設備を利用できれば、コンテンツ制作の裾野が拡大 イベント会場間での効果的な映像ハンドリング： 会場間の8K映像伝送、クラウド内で過去のシーンとのCG合成、パブリックビューイングやプロジェクションマッピング表示、スマホへの伝送
 8Kを研究・教育可視化ツールとしての効果的な利用方法の提案

48K映像とは• ハイビジョンの16倍，4Kの4倍の空間解像度（7680x 4320）を持つ映像• 実験ではデュアルグリーン方式の8K映像機器を使用
7680 pixels
3940
1920
1080
2160

HDTV

4K

4320
pixels8K

5

非圧縮映像IP配信
IP化オーバヘッド＋FEC(誤り訂正符号）も必要• 8Kデュアルグリーン映像伝送 (24Gbps)• 4K 60P(60フレーム／秒）映像伝送(12Gbps), 4K
30P (6Gbps)
映像伝送に必要な帯域

10M

100M

1G

10G

100G （bit/s)

8KDG 60P非圧縮

24G

４Ｋ60P非圧縮

12G
6G

４Ｋ30P非圧縮
圧縮伝送

HD 非圧縮DVCproHD

100M
15 - 20M

デジタル放送10BaseT

100BaseT

GbE

1.5G

10GbE

100GbE

6

これまでの経緯• 2014.2 NICT雪まつり実験で東阪で非圧縮8K伝送に成功• 2015.2 NICT雪まつり実験でStarBED上に仮想8Kサーバを実装• 2015.6 Interop Tokyo 2015にて、StarBED上にマルチレート（8K-DG/4K60P/4K30P) の完全同期映像サーバを実装 70Gbpsの広帯域で安定して動作7①SINET5アクセス回線の100Gbps化• JGNやSINET5のバックボーンの広帯域化を有効利用させていただきたい• 100Gbps化の課題▫ 大学のロケーション（厚木）が最寄りの神奈川ＤＣから離れている 52.4km+構内 , 光アンプ内蔵型の伝送ユニットを利用▫ 100Gbpsと既存装置（40GbE/10GbE)との接続性を確保するためには、高価なルータ／スイッチ装置が必要 伝送ユニットとのインタフェースが100GBASE-LR4で高価 比較的安価なL3/L2スイッチを前段にいれて、広帯域トラヒックだけを分離

8

大学内の構成40Gbps
VPNサービス
L2/3スイッチ
スイッチ

100Gbps

10Gbps

映像サーバ
映像サーバ
BGPルータ• 様々な機材を組み合わせ利用する事による課題▫ 装置によって、over 10Gbpsのマルチキャスト伝送特性に差が出る▫ L2スイッチのマルチキャストのIGMP snooping機
能にも特性の差▫ 様々な機種で調査中

9②2016.2 NICTさっぽろ雪まつり暗号化
配信実験
サッポロファクリー

JVCケンウッド
8Kプロジェク PFR
QG70
タ

札幌
S
E
C

×４

大阪・うめきたSharp
8Kディスプレイ

PFR
QG70
×４

ASTRO,日立国際電気
8K60Pカメラ

C100

K大手町

100

大阪
堂島

PFR
QG70 S×４ E

HTB雪まつり会場100Gbps

うめきた

池上通信機
8K60Pカメラ

N大手町
マルチキャスト配信
100Sharp
8Kディスプレイ
PFR
QG70
×４

ASTRO
8Kディスプレイ

4K LCD x 48Kディスプレイ
沖縄

沖縄勢理客（じっちゃこ）ＤＣ

PFR
QG70
×４

配信拠点
NTT-IT 8Kサーバ

10

札幌ーうめきた間で４種類の市販機器による8K暗号化伝送に成功
SINET5との連携により雪祭りに100Gbpsを利用可能になった• 蓄積配信は、StarBEDが利用できず、大学設備を利用▫ マルチキャストの不具合▫ LAG(リンクアグリゲーション）の制御不調、蓄積性能不足という課題が明らかになった11③2016.5 SINET5開通式におけるマルチキャスト配信• JGNと連携したVPNマルチキャスト配信• OISTカメラ，神奈川工科大サーバ，StarBED4 仮想8Kサーバ

12

一ツ橋講堂のデモ：OISTからのマルチキャスト伝送

映像IP伝送装置 QG70SHARP様8K 85インチディスプレイ

13

安定したマルチキャスト配信を実現• 沖縄の大学との接続によって、SINET5の広帯域性を実証▫ 高精度ネットワークモニタを使って安定した伝送を確認• JGNとの連携動作を確認▫ 仮想８Kサーバは、NICT内のStarBED4設備を利用、VPNのマルチキャスト配信機能は、JGN内のランデブーポイントを利用など、実験的な機能をJGNで実施• 神奈川工科大学のサーバも安定した発信拠点として整備

14④2016.6 Interop Tokyo 2016における商用IP網経由の伝送実験• IPv4/IPv6 グローバルアドレス、MTU 1500byte伝送

神奈川工科大ブース

15

商用IP網でも安定した伝送を確認• 学生を中心に構築• 高精度ネットワークモニタを使って商用ＩＰ網でも安定した伝送を確認

映像IP伝送装置

QG70

16

4K/8K広帯域映像伝送を支える高精度ネットワークモニタ
1. ViaPlatzストリームモニタ••

NTT未来研技術を使ってNTTアイティ社が実用化
GbEから100GbEまで様々なキャプチャ性能を有する

2. ８Kトラヒックメータ••神奈川工科大学で作成
リアルタイム性重視（ディスプレイの横に置く事を想定）

17

ViaPlatz Stream Monitor• IP映像伝送をリアルタイムに可視化するための多地点ネットワーク解析フレームワーク• ネットワーク内に分散的に配置されたキャプチャ
デバイスがストリームの特定、解析を行い、一台のサーバーに情報を収集• WEB GUIからネットワーク内を流れる映像スト
リームの詳細、それぞれの問題点、問題箇所を瞬時に特定

18ストリームの監視例

エラー箇所を色で表示

19

8K映像トラヒックメータ• 汎用並列処理カード TILEncore-GX36• 10GbE４ポート、100nsタイムスタンプ

ネットワークの揺らぎを心電図表示

20

汎用スイッチのTAPアグリゲーションを利用した８Kトラヒックメータを開発
SDI×4

ROUTERSWITCH

100Gbps IPネットワーク

モニタポートをDPDKで高速キャプチャ

SDI×4

SDI×4

SDI×4

トラヒックメーター

汎用スイッチを使ったTAPアグリゲーション

10Gbps×ｎ本のタッピングを実現21まとめ• アクセス・バックボーン網が100Gbps化されたネットワークを利用した様々な8K非圧縮伝送・配信実験にトライアル• 高精度ネットワークモニタによる伝送状況の確認• 今後の予定▫ 8K対応クラウド映像製作ワークフローの確立
 編集に必要な時だけクラウドの設備を使う映像製作
 CG（Computer Graphics）合成を含む映像効果をクラウド上で動作▫ マルチメディア研究との連携による新たなクロスメ
ディア製作手法の確立

22

謝辞• NICT2016雪まつりの広帯域映像伝送実験は、情報通信研究機構様を中心に、奈良先端科学技術大学院大学様 、NTTアイティ㈱様 、PFUビジネスフォアランナー㈱様、アストロデザイン㈱様、池上通信機㈱様と共同で実施しました。
• 本実験の実施にあたり、シャープ㈱様、北海道テレビ放送㈱様、アリスタネットワークスジャパン様、㈱日立国
際電気様、㈱JVCケンウッド様、サッポロファクトリー
様、ナパテックジャパン㈱様、グリーン㈱様、ピュアロジック㈱様、㈱トランス・ニュー・テクノロジー様のご協力をいただきました。本実証実験の一部は、JSPS科
研費26330121の助成および平成27年度の総務省SCOPE委託研究の支援を受けて進めました。

23

謝辞：御協力いただいた皆様に感謝します。
• SINET5開通式の実施にあたり、OIST様、NTT東様、NTTアイティ㈱様, PFUビジネスフォアランナー㈱様, アストロデザイン㈱様，アリスタネットワークスジャパン
様，北海道テレビ㈱様, ㈱JVCケンウッド様 , ㈱ナック
イメージテクノロジー, ピュアロジック㈱様の御協力をいただきました。
• Interop Tokyo 2016の実施にあたり、NTTアイティ㈱様,ShowNet様、JPIX様、NTT GEMnet様、PFUビジネスフォアランナー㈱様, ピュアロジック様の御協力をいた
だきました。本実証実験の一部は、JSPS科研費26330121の助成および平成27年度の総務省SCOPE委託研究の支援を受けて進めました。