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こうきおおはし
7 years ago
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1 MPTE 第 32 回勉強会グラスバレーの進める Video over IP と最新技術動向について July 19, 2017 グラスバレー株式会社橋本章郎

2 本日のアジェンダ放送マーケットにおける IP ソリューションについて市場動向 - なぜ IP なのか? ベースバンドと IP の違い放送インフラにおける IP 要素技術 AIMS についてグラスバレーの IP アプローチ Glass-to-Glass IP ソリューションケーススタディー質疑応答 1

3 本日のアジェンダ放送マーケットにおける IP ソリューションについて市場動向 - なぜ IP なのか? ベースバンドと IP の違い放送インフラにおける IP 要素技術 AIMS についてグラスバレーの IP アプローチ Glass-to-Glass IP ソリューションケーススタディー質疑応答 2

4 3

5 市場動向変化のスピード : 長期スパンで設備更新を検討することが困難に白黒カラー : 38 年カラー ( デジタル化 *SD) HD: 30 年 HD 4K: 14 年 4K 8K: 4 年データ量の増大 720x480i/270Mbps 1920x1080i/1.5Gbps 3840x2160p/12Gbps あらたなインフラへの投資が次々と必要に多様化する視聴形態への迅速な対応テレビだけではなく OTT, スマートフォン, タブレット端末など 4

6 市場動向異なるワークフロー異なるプラットフォームノンリニア編集機やビデオサーバー型送出は既にファイルベース運用長距離伝送分野ではIP( 圧縮 ) 伝送が主流スタジオ回線分配等のライブとインフラ部分はベースバンド運用ライブインフラ部分がIP 化されれば共通のプラットフォームが利用可能に放送マーケットは特別とは言えなくなってきている? 最先端技術を最適なタイミングで導入する必要あり? 今までのやり方のままではビジネスチャンスを逸する可能性も? 5

7 The Last Workflow to Join Graphics - File NLE, NLW - File DVB, VOD - Packets Ingest - Packets IPTV - Packets OTT - Packets

8 なぜ IP なのか? < 背景 > 現状に目を向けると 4K 対応製品は揃ってはいるが機器間の接続 : 3G-SDI 4 本 1.5G HD 用以上の高性能な同軸ケーブルが 4 倍必要 3G-SDI の伝送距離シビアなリンク間の位相差管理 6G-SDI, 12G-SDI??? 同軸ケーブルの高周波特性の限界に達しつつあるハイフレームレート (HFR), 8K 対応はどうする? 新しいフォーマットが登場する度に設備更新を行うのは困難将来にわたって活用できるインフラが求められてきている 7

9 なぜ IP なのか? <IT 技術の活用 : ポートスピード > イーサーネットは SDI をはるかにしのぐスピードで進化イーサネット SDI SDI vs. イーサネット 8

10 なぜ IP なのか? <IT 技術の活用 : ポートスピード > 9

11 なぜIPなのか IT技術の活用: マーケット規模イーサーネットスイッチのマーケットはSDIルーターマーケットの100倍以上 ll コストメリットへの期待 2014 売上 ($B) Enterprise Ethernet Switches Carrier Ethernet Switches SDI Routers 10

12 なぜ IP なのか? <IT 技術の活用 : 仮想化 / クラウド対応 > 11

13 ベースバンド vs. IP ベースバンド (SDI) IP 同軸ケーブル ( 銅線 ) による伝送 1ケーブル =1 信号片方向 ( 一方通行 ) InまたはOut つなぐだけで画が出る光ファイバーケーブルによる伝送 * 基本的に 1 本のファイバーケーブルに複数の信号を流すことが可能双方向 I/O つないだだけでは画は出ない IPアドレス等の設定が必要... これらを踏まえ従来とは根本的に異なるシステム設計思想が必要 12

14 SMPTE ST /6/7 リアルタイムベースバンド Video over IP 時代へ向けて 2012 年に規格化 IP 化のベースラインとして広く採用されている 10Gbイーサネット上で複数チャンネルのイーサネット非圧縮 SD / HD / 3G-SDIをサポート SDI フォーマット自動認識 SDI ストリームのカプセル化 / カプセル解除化 FEC 機能 ( エラー訂正 ) * シームレスプロテクションスイッチ ( チェンジオーバー ) *

15 SMPTE ST SDI 上のすべてのデータをカプセル化 SDI で伝送していた情報を丸ごと IP で伝送タイミングリファレンス (TRS) AFD クローズドキャプションエンベデッドオーディオリニア PCM Dolby E AC-3 イーサネット SDI Active video タイムコードメタデータ 14

16 放送システムにおける IP 化の要素技術 SMPTE スタンダード圧縮伝送 ST : FEC for Real-Time Video/Audio Transport over IP ST : Unidirectional Transport of CBR MPEG-2 TS on IP ST : Unidirectional Transport of VBR MPEG-2 TS on IP ST : Unidirectional Transport of Non-Piecewise CVBR MPEG-2 Streams on IP 非圧縮伝送 ST : FEC for High Bit Rate Media Transport Over IP Networks ST : Transport of High Bit Rate Media Signals over IP Networks (HBRMT) ST : Seamless Protection Switching of SMPTE ST 2022 IP Datagrams アンシラリーデータ / タイミング ST 291: Ancillary Data Packet and Space Formatting ST : Generation and Alignment of Interface Signals to the SMPTE Epoch ST : SMPTE Profile for Use of IEEE-1588 PTP in Professional Broadcast Applications 15

放送システムにおける IP 化の要素技術 AES スタンダード AES67-2015: Audio applications of networks - High-performance streaming audio-over-ip * 従来のリニア PCM オーディオ (AES3, AES10-MADI-) に代わるもの IETF (Internet Engineering Task

17 放送システムにおける IP 化の要素技術 AES スタンダード AES : Audio applications of networks - High-performance streaming audio-over-ip * 従来のリニア PCM オーディオ (AES3, AES10-MADI-) に代わるもの IETF (Internet Engineering Task Force) 技術仕様 RFC 4175: RTP Payload Format for Uncompressed Video *SMPTE ST に代わり ST 2110 に -20 として含まれるもの VSF (Video Service Forum) 技術勧告 TR-04: VID: SMPTE ST , AUD: AES 67, Timing: SMPTE ST 2059(PTP) ビデオオーディオの独立した取り扱いが可能にタイミング用に PTP をサポート TR-03: VID: IETF RFC 4175, AUD: AES 67, ANC: SMPTE ST 291, Timing: SMPTE ST 2059(PTP) ビデオオーディオアンシラリーデータの独立した取り扱いが可能に 16

放送システムにおける IP 化の要素技術 AMWA (Advanced Media Workflow Association) I/F 仕様 IS-04: NMOS Discovery and Registration ネットワーク上での機器検出と登録 NMOS: Networked Media Open

18 放送システムにおける IP 化の要素技術 AMWA (Advanced Media Workflow Association) I/F 仕様 IS-04: NMOS Discovery and Registration ネットワーク上での機器検出と登録 NMOS: Networked Media Open Specifications ネットワークコントロール及び機器接続のマネージメント JT-NM (Joint Task Force on Networked Media) AMWA, EBU, SMPTE, VSF によるジョイントタスクフォース各団体が共同で IP による将来ビジョンの策定を実施 17

19 放送システムにおけるIP化の要素技術 SMPTE ST 2110とは VSF技術勧告 TR-04/03をベースとした新技術標準で従来の複数のSMPTE標準や AES標準をひとまとめにしたもの今後の標準として各メーカーが対応を進めている ST がSDIそのものをカプセル化していたのに対しビデオオーディオアンシラリーデータを個別(エッセンスごと)に扱える仕組みを追加しさらにPTPによるタイミングや圧縮ビデオの取り扱いを内包 2017年中に標準化完了予定 ST ST ST ST ST ST ST : : : : : : : System Timing and Definitions Uncompressed Active Video Compressed Active Video *Currently a suggested additional part PCM Digital Audio Full AES3 Transport *Currently a suggested additional part Ancillary Data SDI as an Essence (SMPTE ST transport) 18

20 SMPTE ST 2110 と各規格の関係 19

21 AIMS について AIMS (Alliance for IP Media Solutions) 2015 年末にグラスバレー Imagine Communications Lawo Snell Advanced Media Nevion の 5 社で設立したアライアンス放送メディア業界に向けてオープンスタンダード ( 標準規格 ) の採用促進と相互互換性の実現を目指して活動している SMPTE ST 2110, AMWA IS-04 を中心としたロードマップを策定 2017 年 6 月時点でのパートナー数 75 社 20

22 AIMS メンバー Welcome to AIMS on July 18! *2017 年 6 月 29 日現在 75 社 21

AIMS ロードマップ相互運用の基本ラインオーディオの IP 伝送ビデオ / オーディオ独立の経路制御ビデオ / オーディオ / ANC 独立の経路制御効率向上ネットワーク上での機器検出と登録 SMPTE 2022-6 AES67 VSF TR-04 - SMPTE 2022-6 -

23 AIMS ロードマップ相互運用の基本ラインオーディオの IP 伝送ビデオ / オーディオ独立の経路制御ビデオ / オーディオ / ANC 独立の経路制御効率向上ネットワーク上での機器検出と登録 SMPTE AES67 VSF TR-04 - SMPTE AES67 SMPTE 2059 VSF TR-03 - IETC RFC AES67 - IETF draft ANC291 SMPTE 2059 AMWA IS-04 SMPTE AES67 TR04 SMPTE 2110 ( ファイナライズ中 ) TR03 IS-04 22

24 AIMS ホワイトペーパー 23

AIMS メンバーによる ST 2110 対応製品群 The AIMS survey found that broadcasters will be able to purchase solutions compliant with SMPTE ST 2110 in 2017: Audio Mixers and Processors Branding Devices Broadcast

25 AIMS メンバーによる ST 2110 対応製品群 The AIMS survey found that broadcasters will be able to purchase solutions compliant with SMPTE ST 2110 in 2017: Audio Mixers and Processors Branding Devices Broadcast Encoders Cameras Encode/Decode Contribution Links FPGA IP SDI-IP Gateways Standards Conversion Products Video Processing Products Video Servers WAN/LAN Bridges OTT Encoders PCI-Form Factor Capture/Playback Cards Production Switchers PTP/Sync Generators Replay Servers Routers Graphics Compositors Ingest Systems Integrated Playout/Channel-in-a-Box Master Control Systems Multiviewers Displays 24

26 補足 : TICO とは 4K(12G) を効率良く伝送 intopix 社のコーデック Visually Lossless, up to 4:1 低 / 固定遅延 ( 数ライン ) 軽量 FPGA ベース SMPTE RDD 35 アライアンスパートナー 40 社以上 *NAB 2017 時点 25

27 本日のアジェンダ放送マーケットにおける IP ソリューションについて市場動向 - なぜ IP なのか? ベースバンドと IP の違い放送インフラにおける IP 要素技術 AIMS についてグラスバレーの IP アプローチ Glass-to-Glass IP ソリューションケーススタディー質疑応答 26

28 グラスバレーの IP アプローチヒストリー 2014 年 SDI ルーティングスイッチャー用 IP I/O オプション販売開始 2015 年 Glass-to-Glass IP ソリューションを発表撮影からスイッチング / ルーティング ~ 送出モニタリングまでのエンド to エンド IP システムを提唱 2016 年すべての製品カテゴリにおいて IP(SMPTE ST ) 対応を完了 2017 年中に SMPTE ST 2110 対応製品を出荷開始予定 * 既存製品の ST 2110 対応アップデートは今月より開始予定 27

29 グラスバレーの IP アプローチ -Path to IP SMPTE ST 2110 及び TICO を利用し 4K 信号をケーブル1 本で最小限の遅延で映像の劣化なく伝送 COTS( 汎用 ) スイッチの活用 SDIと変わらぬ操作性 28

30 Glass-to-Glass IPソリューションコントロールネイティブIP ライブプロダクションブロードキャストデータセンターネイティブIP プレイアウト IPプロセッシングスイッチング & モニタリング 29

31 グラスバレーのネイティブIP対応製品 LDX 86/86N システムカメラ K2 Summit IP / Dyno K-Frame サーバー & リプレイイーサネットスイッチャー SDI itx 統合型プレイアウト Kaleido マルチビューワー 30

32 しかしネイティブ IP 製品だけでは不十分拡張性? 次世代放送インフラ? 要件に対応するスピード柔軟性は? 従来とは根本的に異なるアプローチが必要 31

33 IT データセンターに学ぶデータセンターでは既に前例のないレベルで短期間での拡張や扱うデータの種類にとらわれない柔軟性を実現しているコアアグリゲーションイーサネット SDI エッジ 32

34 なぜデータセンターのトポロジーを利用するのか? サービス展開の敏捷性拡張性効率的リソース使用ノンブロッキング卓越したフォールトトレランス ( 冗長性 ) 容易なアップグレードコアアグリゲーションエッジイーサネット SDI 33

35 なぜ放送にデータセンターモデルが採用されなかったのか? 高い固定帯域幅が必要非圧縮, 低圧縮ビデオ低遅延要求リアルタイムビデオ ( ライブ ) 用途大規模な計算能力が必要非圧縮低圧縮ビデオを取り扱うための膨大なプロセッサーパワー垂直ブランキングスイッチ IT の世界では必要のない放送業界特有の要求 34

36 もしこれらがクリアになるのなら拡張性ノンブロッキング卓越したフォールトトレランスイーサネット ( 冗長性 ) SDI サービス展開の敏捷性ネットワークのアップグレードの容易さ 35

37 でも? COTS( 汎用 ) IP スイッチについての疑問放送技術屋の心配事 COTS IP スイッチはライブ用途に使用できるのか? SDI ルーターのようなブランキングスイッチはできるのか? 今まで SDI のシステムであたりまえにできていたことが同じようにできるのか分からない 36

38 GV Node: IP 時代のシグナルプロセッシング分散型 IT アーキテクチャー + 機能別モジュールによる柔軟性 & 拡張性 IP & SDI ルーティング * ブランキングスイッチ + Mux / De-mux + IP アグリゲーション + シグナルプロセッシング + マルチビューワー 38

9 9 Video + 144 144 Audio GV Node: IP 時代のシグナルプロセッシングアグリゲーションポート 12 40GbE 1Tbps Video: 144 144 Audio: 2,304 2,304 288 288 ビデオ w/ ブランキングスイッチング 2Tbps インターナルスイッチファブリック 4,608

39 9 9 Video Audio GV Node: IP 時代のシグナルプロセッシングアグリゲーションポート 12 40GbE 1Tbps Video: Audio: 2,304 2, ビデオ w/ ブランキングスイッチング 2Tbps インターナルスイッチファブリック 4,608 4,608 オーディオ w/ クワイエットスイッチングネイティブ IP 機器接続 SDI 機器接続 SDI & IP モニタリングビデオ, オーディオ, メタデータ処理 IP I/O SDI I/O マルチビューワープロセッシング 3G-SDI I/O 39

40 Broadcast Data Center: GV Node + COTS スイッチング IP スイッチングコア & アグリゲーションスイッチング 1Tb 1Tb 1Tb IP I/O SDI I/O SDI I/O マルチビューワーエッジスイッチング & プロセッシング IP ソース / デスティネーション SDI ソース / デスティネーション SDI ソース / デスティネーションマルチビューワー 40

41 更に SDI が IP に替わると新たなる課題 SDI から IP への移行期間は双方が混在したシステムとなる SDI と IP 両方に対応したルーティングシステムが必要課題コントロールシステムはどうする? SDI ルーティングスイッチャーも IP スイッチも同様に制御する必要あり二つの異なるコントロールシステムが必要? 面倒 41

42 GV Convergent コントロールシステム 42

43 ケーススタディー ~ 世界に広がる IP 化の波 ~ ( スクリーンをご覧ください ) 43

44 Case 1: NBC Universal スタジオとマシンルームはシコーカス (NJ) コントロールルームはニューヨークシティ ( 距離約 10Km) リモートモニタリング離れた場所でのマルチビューイングリモートプロダクション NYC にいる TD がシコーカスにあるスイッチャーを利用 NYC にある OCP からカメラの調整を実施分散型ルーティング Cisco Spine-Leaf リダンダント構成 46

45 Case 2: NEP 47

46 Case 2: NEP 2015 年末からリモートプロダクションを開始カメラとベースステーション間を IP 接続現場 ( スタジアム等 ) へはカメラのみ制作は集中コントロールルームにて遅延やジッターなく従来通りの制作が可能トラベルコストタイムロスの削減とともに優秀な人材の効率活用に貢献 Production site 1 Production site 2 Production site 3 Centralized control room 48

XF Transmission with Direct IP Fiber A Fiber B SMPTE Hybrid Fiber cable incl. 2x single mode fiber Audio (1+2+3+4) embedded I-com (Prod. + Eng) embedded I-com (Prog. + Prod.

47 XF Transmission with Direct IP Fiber A Fiber B SMPTE Hybrid Fiber cable incl. 2x single mode fiber Audio ( ) embedded I-com (Prod. + Eng) embedded I-com (Prog. + Prod. + Eng) embedded Main Video Fiber A Main ; 1 Channel SMPTE i50/59 = 1,8Gb 1080p50/59 = 3,4Gb Fiber B Return Gb IP Analog Audio Stereo 24bits Digital Audio Stereo 24bits Return ; 1 Channel SMPTE i50/59 = 1,8Gb 1080i50/59 = 1,8Gb I-com Prog. Audio 16bits 10Gb IP I-com Prod. Audio 16bits I-com Eng. Audio 16bits C2IP Private Data IP Trunk 10/100/1G C2IP + Private Data + I-com + Analog Audio + Digital Audio = ~ 8Mb IP Trunk = 0Mb (when not connected) I-com Prod. Audio 16bits I-com Eng. Audio 16bits C2IP Private Data IP Trunk 10/100/1G 49

48 Case 3: ARENA Television 世界発フル IP UHD 中継車 OB-X,-Y-Z と同仕様で 3 式制作 TICO コーデックによる 4K 1 ワイヤー接続を実現カメラスイッチャー及びルーティングスイッチャーはフル IP 接続 SDI 機器とは IP GW にて接続分散型ルーティング Cisco Spine-Leaf ネットワーク空間と重量が制限される環境では IP が最適なソリューション 50

QSFP+ 12 x 40GbE QSFP+ 12 x 40GbE SFP+ GV

SFP+ 57 x 10GbE SFP+ 58 x 10GbE SFP+ 57 x

49 Case 3: ARENA Television Cisco N9272Q SPINE Network Switch 2.88 Tbps Cisco N9272Q LEAF Network Switches 12 x 40GbE QSFP+ 12 x 40GbE QSFP+ 12 x 40GbE QSFP+ 12 x 40GbE SFP+ GV Node GV Node GV Node GV Node 58 x 10GbE SFP+ 57 x 10GbE SFP+ 58 x 10GbE SFP+ 57 x 10GbE SFP+ IPG-3901 IP/SDI Gateway Cards Kayenne Switcher LDX 86N Cameras 51

50 IP システムを設計するにあたって 52

51 システム設計例小規模スタジオ 2スイッチ構成リダンダントネットワーク 53

52 システム設計例大規模スタジオスパイン / リーフスイッチ構成リダンダントネットワークネットワークコントローラー 54

53 IPG-3901 SDI/IP ゲートウェイデモンストレーション 70

54 PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL. COPYING RESTRICTED. FOR INTERNAL USE ONLY. どうもありがとうございました

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MEDIA OVER IP www.harmonicinc.com 目次はじめに.......................................................... 2 IP革命の歴史..................................................... 3 COAXからIPへの乗り換えなぜ今なのか............................