第 1 章はじめに日本ケーブルラボでは 2011 年に策定した通信サービス機能も備えた次世代 STB の後継として 4Kテレビハイブリッドキャストおよびリモート視聴の3つのサービスを加入者に提供するSTBを第 3 世代 STBと定義し各サービスに関わる運用仕様の制定を行って来た本稿では

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ひでたつひろき
5 years ago
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1 新連載新連載第 4 回第 3 世代 STB と 4K サービス運用仕様日本ケーブルラボ実用化開発部部長柴田達雄前回はケーブルにおける 4K 伝送で高精細映像をいかに滞りなく伝搬するかまたエラーを防ぐための技術などを学んだ今回は衛星 HFC FTTH など伝送路によって変化する変調 / 暗号化対応の違いやコンテンツ事業者やケーブルテレビ事業者など各サービスプレーヤーが保有すべき機能などを詳しく解説する内容が多岐にわたるため一気に記憶するのは難しいが身近な設備で使用する技術から覚えていただけると幸いだ ( 図版提供 : 日本ケーブルラボ ) ー 21 ー

第 1 章はじめに日本ケーブルラボでは 2011 年に策定した通信サービス機能も備えた次世代 STB の後継として 4Kテレビハイブリッドキャストおよびリモート視聴の3つのサービスを加入者に提供するSTBを第 3 世代 STBと定義し各サービスに関わる運用仕様の制定を行って来た本稿では第 3 世代 STBの概要を説明した後 4Kサービスに関わる各運用仕様について解説する第 2

2 第 1 章はじめに日本ケーブルラボでは 2011 年に策定した通信サービス機能も備えた次世代 STB の後継として 4Kテレビハイブリッドキャストおよびリモート視聴の3つのサービスを加入者に提供するSTBを第 3 世代 STBと定義し各サービスに関わる運用仕様の制定を行って来た本稿では第 3 世代 STBの概要を説明した後 4Kサービスに関わる各運用仕様について解説する第 2 章第 3 世代 STB 2 ー 1 全体像第 3 世代 STBは JLabs DOC ー 025 第 3 世代 STBサービス機能要件書に規定されており図 1(a) に示すように必須機能として4Kサービスハイブリッドキャストサービスリモート視聴サービスに対応する各機能とともに推奨機能としてタブレットスマートフォン連携機能を記載しているまた図 1 (b) に第 3 世代 STBが実現するケーブルシステムの全体像を示す 4Kサービスでは H.265/HEVCで画像圧縮符号化 ( エンコード ) された4K 映像信号は RF 信号もしくは IP 信号でケーブルテレビ網上を伝送される RF 信号は変調方式 ( 伝送路符号化方式 ) として 64QAM/256QAM を用いる既存のHFC 伝送路を利用する一方 IP 信号の場合にはHFC 伝送路上の DOCSISまたは光伝送路 (FTTH) のPON を用いる図 1(a) 第 3 世代 STB によるケーブルサービス全体像ー 22 ー

新連載図 1(b) 第 3 世代 STB によるケーブルシステム全体像ハイブリッドキャストサービスは地上波もしくは BS 放送局の2K 放送をケーブルテレビ網経由で受信しながらインターネット回線を使って放送局等のサーバーからインタラクティブにコンテンツを取得することにより実現されるリモート視聴は第 3 世代

3 新連載図 1(b) 第 3 世代 STB によるケーブルシステム全体像ハイブリッドキャストサービスは地上波もしくは BS 放送局の2K 放送をケーブルテレビ網経由で受信しながらインターネット回線を使って放送局等のサーバーからインタラクティブにコンテンツを取得することにより実現されるリモート視聴は第 3 世代 STBが受信中または録画済みの番組をモバイル端末向けのフォーマットにトランスコード ( 例えば 2K 地上波 SD) した後インターネットの上り回線を通じて送信しこれを宅外のスマホやタブレット等で受信することにより実現されるなおリモート視聴の対象は現時点では2K 放送のみとなっているが将来的には4Kサービスも追加される可能性があるハイブリッドキャストについても同様であるハイブリッドキャストおよびリモート視聴に関わる運用仕様の詳細については来月 (8 月 ) 号で解説する 2 ー 2 第 3 世代 STB 関連運用仕様群日本ケーブルラボでは従来の RF 放送受信機能に加え双方向通信サービス機能を実現するためのハードウエアおよびソフトウエアシステムを規定した STBを次世代 STB ( 第 2 世代 STB) と称しその技術仕様 (JLabs SPEC ー 023) を2013 年に策定したこれに対して前述の通り 4Kサービス等の新たな機能を有する第 3 世代 STBではこのようなシステム仕様ではなく機能仕様を規定することにより具体的な商品開発は事業者ベンダーの裁量に任せることとしている図 2に第 3 世代 STBに関連する日本ケーブルラボ文書の関係を示す 4Kサービス運用仕様は図に示す自主放 1 2 送用運用仕様 5 件再放送用運用仕様 2 件の合計 7 種類の方式を想定しており第 3 世代 STBではこれらの方式の一つ以上を最低限サポートすることとしている自主放送用運用仕様 ( および 5 ) は既に策定が完了しており再放送用運用仕様ー 23 ー

図 2 第 3 世代 STB ガイドライン関連文書と運用仕様書群 (6 および 7) は今後策定を予定するハイブリッドキャスト運用仕様は新規に策定しリモート視聴運用仕様は既存のケーブル DLNA 運用仕様にリモート視聴機能を追加する改訂を行うことで対処しいずれも第 3 世代 STB に必須の機能となっている 1 自主放送 : ケーブル局が調達した多チャンネル等の番組を提供する放送 2

4 図 2 第 3 世代 STB ガイドライン関連文書と運用仕様書群 (6 および 7) は今後策定を予定するハイブリッドキャスト運用仕様は新規に策定しリモート視聴運用仕様は既存のケーブル DLNA 運用仕様にリモート視聴機能を追加する改訂を行うことで対処しいずれも第 3 世代 STB に必須の機能となっている 1 自主放送 : ケーブル局が調達した多チャンネル等の番組を提供する放送 2 再放送 :BS 等をケーブル局ヘッドエンドで受信しケーブル伝送路で再送信する放送 2 ー 3 2K 放送への対応第 3 世代 STB では既存サービスとの相互運用性を確保するため 4Kサービスに加え 2K 放送への対応を必須としているまたハイブリッドキャストサービスリモート視聴サービスへの対応という観点で第 3 世代 STBでは 2K 放送への対応が必要となる例えば図 2においてハイブリッドキャスト運用仕様が SPEC ー 006( 地上デジタルテレビジョン放送パススルー運用仕様 ) 等の2K 放送運用仕様を参照しているがこれは地デジ再放送等においてハイブリッドキャストへの対応が必要なことを示しているどの2K 放送受信に対応するかについては既存サービスの継続性を考慮してケーブル事業者が選択することになる第 3 章 4K サービスへの対応本章では既に策定済の4K 自主放送用運用仕様 5 件 (RF 3 件 IP 2 件 ) について解説する BSの再放送に係る運用仕様 (6および 7) は次世代放送推進フォーラム (NexTV -F) で策定中の高度広帯域衛星放送の4K サービス運用仕様の内容を踏まえながら今後策定を予定しておりその内容については 2016 年 2 月号で解説を予定する 3 ー 1 RF への対応 3 ー 1 ー 1 RF 自主放送への対応現在日本では表 1に示す3 方式が自主放ー 24 ー

5 新連載送として運用されている RF 自主放送に対応する4K 運用仕様はこれら既存の自主放送運用仕様に符号化方式としてH.265/ HEVCの追加等を行うことにより策定した表 1 RF 自主放送 3 方式 1 高度リマックス各ケーブルテレビ局で番組編成 ( リマックス ) を行い 4K 放送を行うケーブルの下り方向の伝送路を使用しケーブルの上り伝送路は使用しない各局が限定受信システム (CAS) を運用する従来の高度リマックス方式は H.262 /MPEG ー 2のみのリマックスに H.264/MPEG4 AVCを追加した伝送方式で今般 4K 対応としてこれに H.265/HEVCの運用を追加した 2 高度リマックス (i-hits) 日本デジタル配信 (JDS) においてあらかじめケーブルテレビ用に番組編成され PSI/ SI 信号が付加されている i-hitsサービスを利用して 4K 放送を行うケーブルの下り方向の伝送路を使用しケーブルの上り伝送路は使用しない各局で CAS 対応を行う 1 同様従来の高度リマックス (i ー HITS) にH.265/HEVCの運用を追加した 3 高度 JC ー H I T Sトランスモジュレーションジャパンケーブルキャスト (JCC) が提供するJC ー HITSサービス又は自主放送サービスで4K 放送を行うケーブルの下り方向の伝送路を使用しケーブルの上り伝送路は使用しない CAS 3 方式に対応したサイマルクリプトを運用しているため各局で CAS 対応の必要はないケーブル局では変調のみを行うためトランスモジュレーション方式と呼ばれる 1 同様従来の高度トランスモジュレーション (JC-HITS) にH.265/ HEVCの運用を追加したいずれの方式においても HEVCによる 4K 映像のビットレートが 25Mbps 程度であることから多くの場合 64QAMでの伝送が可能であるまた既存の2Kサービスと 4Kサービスを区別するために新たなサービス種別として超高精細度 4K 専用 TVサービス :0xAD を定義した CASのスクランブル方式は現行の Multi2 ( 鍵長 64ビット ) としているが今後ハリウッドコンテンツ等の伝送を考慮し将来的には AES( 鍵長 128ビット ) への対応が必要かもしれない 4K 解像度に関わるデータ放送字幕文字スーパー機能については現時点では T.B.D. としている今後 ARIB 運用規定の改定状況等を見ながら必要により規定して行くこととしている上記を含む主な概要は表 2の通りである 3 ー 1 ー 2 RF 再放送への対応 110 度放送衛星の利用計画では 2016 年ー 25 ー

6 表 2 4K RF 自主放送仕様概要には衛星セーフティネット終了後の BS 17ch による 4K/8K 試験放送が計画され 2018 年には実用放送が開始される予定となっている日本ケーブルラボでは今後 NexTV ー Fの運用規定の策定と並行してこれらサービスのうち特に4 Kサービスのケーブルによる再放送に関わる運用仕様の策定を予定している衛星による4K/8K 放送は高度広帯域衛星デジタル放送 ( 高度 BS) と呼ばれ従来の MPEG2 ー TSに代わる新たな多重化方式としてMMT(MPEG Media Transport) 方式が導入されることに加え鍵長 128ビットでソフトウェアにより更新可能な新たなCAS 方式も採用される見込みである前者はTSとの互換性がないため STBにMMT 用機能が必要であり新 CASについてもケーブル用次世代 CASとの関係整理が課題となっている現在日本ケーブルラボでは連盟および事業者と共にこれら 2 課題への対応について検討を進めている 3 ー 2 IP への対応 IPによる 4Kサービスの提供を行うため図 2に示す4 5の2 つの運用仕様を今般新たに策定した 4 IP 放送 ( 自主放送 ) IPマルチキャストにより 4K 放送を行うために必要な運用仕様運用に当たって必要となる情報をサーバーから取得するためケーブル上り伝送路を使用する CAS(DRM) のスクランブル方式として AES128を用いる 5 IP ー VOD ユーザーからの要求に応じて IPユニキャスト方式により 4Kコンテンツを配信するために必要な運用仕様配信方式として適応型ストリーミング配信方式であるMPEG ー DASHを用いる図 3にRF 放送サービスと IP 放送サービスの物理層からアプリケーション層までの関係を示す基本的な考え方として当面の間 RF 放送サービス及び IP 放送サービスの並行ー 26 ー

7 新連載図 3 RF 放送サービスと IP 放送サービスとの関係運用が続くと考えられることからアプリケーション層で提供されるサービス内容や機能は RFとIPとは同等であるものとしたただし RF 放送サービスと IP 放送サービスではネットワーク層で利用する技術が異なるため運用の詳細は必ずしも同一とはならないなお具体的な差異については後述する 3 ー 2 ー 1 IP 放送への対応 4KのIP 自主放送に対応する運用仕様は IP 放送運用仕様 ( 自主放送 )(JLabs SPEC ー 028) として新規に策定したケーブルテレビにおける I P 放送サービスはケーブルテレビ事業者が単独でサービス提供することのみならずプラットフォーム事業者が提供するケーブルテレビプラットフォーム (PF) をケーブルテレビ事業者が利用する形態も想定しており従来の通信事業者による IP 放送サービスとはそのサービス提供モデルが異なるこのため本運用仕様は日本国内の放送標準であるARIB 運用仕様と国内市場で実装実績のあるIPTV 標準技術 (IPTV ー F 仕様 ) を基本としつつ日本ケーブルラボの RF 4K 自主放送運用仕様 (JLabs SPEC ー版 ) の構成内容を踏襲しながら前述したケーブルテレビ固有の条件に基づく事項を規定することにより策定した 1 ネットワークモデル IPTV ー F 仕様ではネットワーク環境として CDNに接続された FTTH 回線を前提としゆらぎや伝送路誤りに対応するためそれぞれ TTS(Time-stamped TS) やFEC(For- ward Error Correction) の運用が規定されている TTSはTSパケットの先頭に 4バイトの時刻情報を付すことにより伝送路上でゆらぎが生じても絶対時刻でTSの提示を可能とする FECはデータパケットから生成されるFECパケットを並列に伝送し受信側で演算処理をすることにより伝送路上で生じたエラーを回復する技術で Pro ー MPEGと呼ばれる方式が採用されている一方日本ケーブルラボの IP 放送運用仕様 ( 自主放送 ) ではケーブルのネットワーク環境として図 4に示すように IP 放送送出サーバーとCMTSもしくは OLTをケーブル局内またー 27 ー

8 は専用線で直結した上で HFC(DOCSIS) もしくは FTTH(PON) で加入者と接続する形態を前提にしているこのため IPTV ー F 仕様で規定されている TTSやFECの運用は必ずしも必要ではないが運用する場合も想定し受信機 (STB) では通常のTSおよび TTSのいずれも受信できることとし FECはオプション機能として扱っている IP 放送送出サーバーとケーブル局ヘッドエンドとの間に CDNが介在するネットワーク形態への対応については将来的な課題としている図 4 (a) HFC(HE 内直接 / 専用回線 ) 図 4 (b) FTTH(HE 内直接 / 専用回線 ) 2 システム構成図 5にIP 放送サービスのシステムモデルを示す IP 放送サービス送出サーバーからの IP 放送ストリームおよび SIサーバーからの SI 専用ストリームがマルチキャストで受信機に向けて放送されるのに対してポータル画面ロゴデータ各種構成情報時刻情報 (NTP) CAS/DRMのライセンス等は STBの通信機能を用いてサーバー ~ STB 間で送受信されるシステムモデルを構成する各種サーバーエンティティはIPTV-F のIP 放送仕様 (IPTVFJ STD ー版 ) および CDNスコープサービスアプローチ仕様 (IPTVFJ STD ー版 ) に規定されている仕様を基本とするがケーブルテレビのサービスモデルに合わせている IPTV ー F 仕様ではCDN 事業者とプラットフォーム事業者を区分しそれぞれが CDN 構成情報サーバー PF 構成情報サーバーを運用するが本仕様では事業者を区分せず 1つの統合された構成情報サーバーを運用するこー 28 ー

9 新連載としているなお各サーバーエンティティはあくまでモデルであり必ずしも物理的なサーバーと対応する必要はない 3 P リニア放送仕様と R F 仕様 /IPTV-F 仕様との差異図 5 IP 放送サービスのシステムモデル表 3 (a) ~ (c) に IP リニア放送仕様 (JLabs SPEC ー 028) の主要諸元についてRF 仕様との差異をまとめる表 3 (a) IP 放送運用仕様 (SPEC-028) と RF 仕様の比較 ( ネットワーク関係 ) 表 3 (b) IP 放送運用仕様 (SPEC-028) と RF 仕様の比較 (PSI/SI 番組詳細情報 ) ー 29 ー

表 3 (c) IP 放送運用仕様 (SPEC-028) と RF 仕様の比較 ( その他 CAS 等 ) 表 3(a) はネットワーク関連の項目で TS 当たりのサービス上限数がRF 放送では12としているのに対して IP 放送においては1となっている点に注意すべきである表 3(b) に示すPSI/SI 関連の項目では IP 放送ではEMMを通信により個別に送受するため

10 表 3 (c) IP 放送運用仕様 (SPEC-028) と RF 仕様の比較 ( その他 CAS 等 ) 表 3(a) はネットワーク関連の項目で TS 当たりのサービス上限数がRF 放送では12としているのに対して IP 放送においては1となっている点に注意すべきである表 3(b) に示すPSI/SI 関連の項目では IP 放送ではEMMを通信により個別に送受するため CATを使用しないこと全局 SIテーブルの伝送にはSI 専用 TSを用いること等が特筆される IP 放送のCASは表 3(c) に示されるように標準的にはMarlin IPTV ー ES(IPTV End System) が用いられるが他の方式を排除するものではない RF 放送で用いられる Multi2( 鍵長 64ビット ) と異なりスクランブル方式として AES128が採用されておりハリウッドコンテンツ等の伝送にも対応可能である 3 ー 2 ー 2 IP-VOD への対応 4KのIP ー VODに対応する運用仕様は IP ー VODサービス運用仕様 (JLabs SPEC ー版 ) として新規に策定したなお本運用仕様は 2KのIP ー VODサービスにも対応し 4Kへの対応は必須としていないため第 3 世代 STBではない 2K 専用 IP ー STB 等にも適用可能である 1 サービス運用図 6にIP ー VODのサービスおよびネットワークモデルを示す図に示されるように映像音声コンテンツはコンテンツ事業者 VOD PF 事業者ケーブルテレビ事業者図 6 サービスおよびネットワークモデルー 30 ー

11 新連載利用者の 4 つのサービスプレーヤーによって流通し消費されることを前提としている要素と前述の4つのプレーヤーとの関係を図 7に示す VOD サービスは放送サービスと異なり映像コンテンツ配信の実時間性よりも利用者の映像コンテンツ視聴に関する要求への柔軟な対応が求められるそのため本仕様は IP 通信においてケーブルテレビ事業者が運営するネットワークだけでなくオープンなインターネット網での利用も可能としたただしインターネット網は回線品質が非保証であることから映像及び音声をエラーなく提供するために配信システムでの誤り訂正や受信アプリケーションでのバッファリングなどの必要な措置を行うことを推奨している 2 システム構成各サービスプレーヤーのいずれかが保有すべき機能は以下のとおりである 1サービスに供する映像作品データ提供 2 映像データ配信機能 : 配信要求に合わせた映像コンテンツの送出制御管理 3 利用者への IP ー VOD GUI 提示 : 映像データメニュー表示リクエスト入力トリックプレイ他 4 課金決済 : 銀行口座クレジットカード携帯キャリア決済他 5 利用者認証管理 : ユーザ端末登録管理認証管理 6 利用者環境 : 対象端末対象アプリケーションネットワーク環境 3 IP-VOD 運用仕様概要本運用仕様では配信方式としてネットワークの輻輳状況に応じてコンテンツ配信を調整し安定した配信を行う適応型ストリーミング方式であるMPEG-DASH(ISO/IEC ) を採用した MPEG-DASH のコンテナ方式として MPEG ー DASH 対応ガイドラインでは ISO Base Media File Format (ISO/IEC )(MP4 形式 ) および MPEG ー 2 TSの2 方式が規定されているが本運用仕様では前者のみを必須としているコンテンツ保護方式としては ISO/IEC ー 7 で規定される CENC(Common En- cryption) を利用する CENCは事業者や受信機によって異なる DRMが利用される環境において暗号化コンテンツを共通利用するための仕組みで図 8に示すように映像や音声等のコンテンツを DRMに依存しない共通これらの 6 つのシステム構成図 7 サービスプレーヤーとシステム構成要素との関係図ー 31 ー

上記を含む主な概要は以下 ( 表 4) の通りである 4 MPEG-DASH 概要図 8 CENC 概要の暗号鍵により AES128で暗号化した上で各 DRM 方式に対応したヘッダを付加する受信機は対応するDRM 用のヘッダ情報を用いその DRM 固有の手法で暗号鍵を取得しコンテンツを復号する IP ー VODサービス運用仕様では HTML5 ブラウザに関する要件も記載している

12 上記を含む主な概要は以下 ( 表 4) の通りである 4 MPEG-DASH 概要図 8 CENC 概要の暗号鍵により AES128で暗号化した上で各 DRM 方式に対応したヘッダを付加する受信機は対応するDRM 用のヘッダ情報を用いその DRM 固有の手法で暗号鍵を取得しコンテンツを復号する IP ー VODサービス運用仕様では HTML5 ブラウザに関する要件も記載しているすなわち HTML5ブラウザを使用する場合はメディアストリームを受信機 (STB) へ供給するためのAPIとして MSE(Media Source Ex- tensions) を受信機がDRMモジュールを呼び出すためのAPIとして EME(Encrypted Media Extensions) を利用する MPEG ー DASHは図 9に示すように M P D( Media Presenta- tion Description) およびセグメントと呼ばれる 2 つのファイルを使用する Media Presentation Description (MPD) コンテンツのメタデータを記載したファイルでありセグメントの URL 等クライアントがメディアデータを取得しそれを再生するに必要な情報を記述セグメントファイルコンテンツデータを数秒単位で分割したファイルコンテンツがマルチビットレートで提供される場合はビットレート毎に用意される表 4 IP-VOD 仕様項目ー 32 ー

新連載図 9 MPEG-DASH 配信システム構成 MPDによって記述されるデータモデルを図 10に示す MPDファイルには時間軸上の長さを示すピリオドメディア種別 ( 映像音声等 ) を表すアダプテーションセット (AdaptationSet) が規定されるアダプテーションセットの中にビットレート毎のリプレゼンテーションエレメント ( Re- presentation) が含まれ

13 新連載図 9 MPEG-DASH 配信システム構成 MPDによって記述されるデータモデルを図 10に示す MPDファイルには時間軸上の長さを示すピリオドメディア種別 ( 映像音声等 ) を表すアダプテーションセット (AdaptationSet) が規定されるアダプテーションセットの中にビットレート毎のリプレゼンテーションエレメント ( Re- presentation) が含まれ帯域幅 (band- width) 属性値に各リプレゼンテーションのビットレート (bps) が設定されるコンテンツをマルチビットレートで提供する場合ビットレート毎に作成したセグメントファイルとそれらに対応するMPD ファイルを配信サーバ側に用意する MPEG ー DASHクライアントは利用している回線の速度に合わせ最適なビットレートのリプレゼンテーションを MPDの中から適宜選択しセグメントファイルを取得再生する本稿ではケーブル伝送路を使って 4Kサー図 10 MPD データモデルー 33 ー

14 ビスを提供するための運用仕様のうち RF 自主放送用仕様 3 件 IP リニア放送用仕様 1 件および IP VOD 仕様 1 件についてその概要を解説した第 4 章まとめケーブル業界では 2016 年に試験放送が開始される BS 4K 放送の再放送への対応について現在議論が行われている BS 4K 放送では従来のMPEG ー 2 TS 方式に代わる新たな多重化方式として MPEG Media Trans- port(mmt) や新しい CAS 方式が採用されることからケーブルヘッドエンドおよび STB においてこれら新技術にどう対応するかが大きな課題となっておりその方針が固まり次第具体的な運用仕様の策定に着手する予定となっているー 34 ー

資料2-3　要求条件案.doc

資料2-3　要求条件案.doc 資料 2-3 社団法人電波産業会デジタル放送システム開発部会高度 BS デジタル放送及び高度広帯域 CS デジタル放送の要求条件 ( 案 ) 1 システムインターオペラビリティ衛星放送地上放送 CATV 蓄積メディアなど様々なメディア間でできる限り互換性を有することサービス実時間性高機能化 / 多様化拡張性アクセサビリティシステム制御著作権保護個人情報保護現行のデジタルHDTVを基本とした高画質サービスを可能とすること