ネットTV指向の映像配信システム

Video Delivery System for Net-TV あらまし IPTVの国内標準化が進展し,IPTVを直接受信できるネットTVと呼ばれるテレビ装置が普及しつつあり, ネットTVへの配信サービスとして, アクトビラなど新たな配信事業者が生まれつつある 映像配信の重要な技術要素として, 圧縮技術, 配信技術, コンテンツ保護技術がある 本稿では, このうち配信技術を中心に, ネットTV 向け映像配信のための製品や取組みについて紹介する 映像配信では, オープンインターネットでの配信技術が求められ,HTTPをベースとする新たな規格が制定され, サービスの実現 装置の実装に採用された 富士通ではこれらに対し, いち早く製品化に取り組み, ネットTV 仕様対応大規模映像配信ソフトウェアMillionStreamを提供している また, センタ設備のコスト低減に向けて, オンデマンド配信におけるキャッシュ配置 振分の機能や, ソフトソリューションによる地デジIP 再送信に取り組んでいる Abstract The Japanese Internet protocol television (IPTV) standard has recently progressed and a television terminal called Net-TV that can receive an IPTV data stream directly is being deployed. New service providers who deliver video contents are emerging (e.g., Actvila). The main technical functions of a video delivery system are encoding, delivery, and contents protection. This paper introduces Fujitsu approaches to and a product for contents delivery technology. For technology aimed at delivery over the Internet, new specifications based on the hypertext transfer protocol (HTTP) have been standardized for contents delivery services. Leading the industry, Fujitsu has implemented the standards in its product MillionStream. For reducing the cost of center equipment, Fujitsu is working on pre-deployment cache and load-balancing functions for on-demand services. Still under development is software for services providing IP retransmission of digital terrestrial broadcasts. 内田正之 ( うちだまさゆき ) サービスソリューション事業部所属現在, ネットワークサービスソフトウェアの企画 拡販に従事 新田拓哉 ( にったたくや ) ソフトウェア開発センター所属現在, ネットワークサービスソフトウェアの企画に従事 FUJITSU. 60, 1, p. 83-88 (01, 2009) 83

まえがきここ数年でIPTVに関する環境が向上し,IPTV 事業が本格化の段階に入りつつある とくに, 仕様統一の動きが活発化して標準化が急速に進展し, それに伴い,IPネットワークに直結して映像を再生できるネットTVと呼ばれるテレビ端末が登場している また, ネットワーク環境も,FTTHがADSLを上回る普及の段階に達し, コンテンツも放送局, レンタル業者大手などが提供を開始している 通信事業者における地デジIP 再送信も開始されている 本稿では, この環境のもとで, ネットTV 時代の映像配信について考察し, いち早くネットTVに対応した富士通のネットTV 仕様対応大規模映像配信ソフトウェアMillionStream (1) における取組みを紹介する IPTV 活用の課題 IPTVの本格的な活用には, 主に以下の課題が考えられる ( 表 -1) (1) ネットワーク環境整備 ( 高速化, コスト低減 ) (2) コンテンツの流通促進 (3) 視聴端末の普及 (4) センタ設備コストの低減 (1) については,2008 年にNGNサービスも開始されるなど,FTTHの普及で, 世界第一のブロードバンド環境が実現し, コスト的にも実用的な状態となってきている さらに,FTTHにおける高速化と,H.264 MPEG-4 AVC( 以下,H.264/AVC) コーデックの適用により, ハイビジョンでの配信が 可能となった (2) については, 有力なコンテンツを所有する放送局, レンタル事業者などが参入しており, 流通するコンテンツが増加している 人気番組の見逃し視聴, メジャーな映画コンテンツ, 人気アニメなども視聴可能となっている (3),(4) に関しては,MillionStreamの製品としての取組みと併せて, 次章以降に記述する 標準化の進展とネットTVの登場国内では, 家電メーカを中心とするデジタルテレビ情報化研究会, 通信事業者を中心とするIPSPによる規格化を経て,2008 年 5 月に発足した有限責任中間法人 IPTVフォーラム (2) で仕様を吸収し, 統一化を図っている 国際的には,ITU-Tにおいて2007 年 FG-IPTVとして検討を行い,2008 年 IPTV-GSIで勧告化のための議論を重ねてきている このような流れを受け, 世界に先駆けて2007 年より家電メーカから, 直接 IPTVを受信できるネットTVと呼ばれるハイビジョンテレビが次々に登場してきている 視聴端末が市販されることにより, これまで専用のSTB(Set Top Box) が必須の形態から,STBが不要な形態に変化するため, 事業者として配信コストの低減, 視聴者としてサービス価格の低下を享受できる環境となってきている ( 図 -1) また, ネットTVの普及促進を目的とするアクトビラと呼ばれるネットTV 向けの配信も, 同期して開始されている (3) 映像配信で重要な技術要素として, コンテンツ圧 表 -1 IPTVにおける主な課題 主な課題 キープレーヤ 解決のアプローチ ネットワーク環境整備 通信キャリア ネットワーク速度 / 品質の改善 高圧縮技術(H.264 MPEG-4 AVC) の実用化 FTTHの普及促進 コンテンツ流通促進 コンテンツ供給元関連省庁関連団体 高品質コンテンツの提供実現, 制度整備 高圧縮技術(H.264 MPEG-4 AVC),DRM 技術の確立 業界関係者間の議論の進展, 法制面の整備など 視聴端末の普及 センタ設備コスト低減 家電メーカ設備メーカ 設備メーカ 家電メーカを中心とする国内標準の推進 IPTV 対応の家電の登場 : ネットTV センタ設備の標準化対応製品の提供装置技術の進展 高圧縮技術(H.264 MPEG-4 AVC) 適用 機器の性能向上/ ストレージ単価の下落 汎用装置の活用, ソフトソリューション適用 84 FUJITSU. 60, 1, (01, 2009)

従来の映像配信サービス サービス事業者の提供範囲 サービス事業者がサービスに合わせて STB を準備 コスト高 ネットワーク コンテンツ ( 調達 ) 配信設備 STB TV ネット TV 向け映像配信サービス 仕様が標準化され, STB 機能がテレビに内蔵 サービス事業者の提供範囲 ネットワーク コンテンツ ( 調達 ) 配信設備 ネット TV 図 -1 IP テレビ端末の変化 Fig.1-Change of IPTV terminal device. IPv4/IPv6 ネットワーク 配信局 コンテンツ管理サーバ ポータルサーバ エンコードした H.264/AVC コンテンツを格納 ( コンテンツ事前配置 ) VOD コンテンツ 振分サーバ ( サーバ選択 ) ポータル画面 タイトル 1. 2. 3. 配信要求 家庭 映像配信サーバ CS 放送などをリアルタイムに再配信 監視系サーバ ライセンス配信サーバ 低帯域高画質 H.264/AVC 番組を保護 Marlin 端末側で解錠 ネット TV (Marlin DRM) ライセンス情報 図 -2 ネット TV 時代の家庭向け映像配信イメージ Fig.2-Video delivery for home at Net-TV age. 縮技術, コンテンツ配信技術, コンテンツ保護技術がある コンテンツ圧縮にH.264/AVC コーデック, コンテンツ保護にMarlin (4) を採用し, 配信にHTTP やRTSP/RTPをベースとする配信プロトコルを規定することで標準化を推進している 富士通はセンタ設備を提供するメーカとして, この標準化にいち早く対応したMillionStreamの提供に取り組んでいる アクトビラの配信の実現に対しても協力し, 標準準拠のサーバとして活用されて いる ネットTV 時代における家庭向け映像配信イメージを図 -2に示す 以下に主要技術の実装状況を示す 配信:HTTP 配信機能の実現 コンテンツ保護:Marlin DRM(Digital Rights Management) の対応 コーデック:H.264/AVC コーデックの対応 FUJITSU. 60, 1, (01, 2009) 85

オンデマンド配信設備のコスト低減センタ設備のコスト低減として, まず, オンデマンド配信設備のコスト低減について記述する 映像コンテンツは, ほかのコンテンツに比較して, データ量が膨大なことから,IPTVを実現するセンタ設備は, 一般に大掛かりとなってしまう傾向にあった 富士通では, 大規模な映像配信を行うためのセンタ設備コストをより低減するための工夫を行っている 利用者の要求ごとにコンテンツを配信するオンデマンド配信 (VOD/ ダウンロード ) は, 配信を受け持つ配信サーバ群と, コンテンツを蓄積しておくストレージ装置で構成される 顧客を確保するには, 高画質で広帯域なコンテンツを常時大量に保持する必要がある また, その大量なコンテンツを安定して配信する性能を確保するには, コンテンツの複製が必要となる これを単純に構築すると, 膨大なディスク容量となってしまう コンテンツのキャッシュ事前配置, 配信の振分の管理機能により, システム全体でコストダウンの実現が可能となる 効果を図 -3で例示する この例では, 人気の高い10% のコンテンツをキャッシュ サーバの安価な領域にアクセス頻度に応じて効率良 く配置することにより, 一律に配置する方式に比べ, 70% コストダウンできることを示している キャッシュ事前配置方式による実現例を図 -4に示す 以下に主要処理を説明する (1) キャッシュ事前配置コンテンツごとの配信量の多寡に応じて, コンテンツをキャッシュする ( 複製の事前配置 ) (2) 配信の負荷分散配信要求を最適な複製のキャッシュから配信されるように分散させる (3) コンテンツ, ユーザのアクセス解析コンテンツの事前配置, およびユーザへの配信履歴を採取し, キャッシュ配置にフィードバックする これらの機能により, 総ディスク量の低減と配信量の確保を同時に満たす なお, 実際の運用では, キャッシュ配置時の処理負荷が視聴者への配信を妨げない工夫が必須である 地デジIP 再送信システムのコスト低減センタ設備のコスト低減策として, つぎにIP 放送の配信設備をソフトウェアソリューションにより, コスト低減する方式について記述する ストレージ装置に複数の配信サーバを接続する構成を複数配備することで性能確保 ストレージ装置 50T バイト 全コストの 2/3 がストレージ 50 T バイト 地デジ IP 再送信は,IP 放送を地上波デジタル放 配信サーバ キャッシュ事前配置方式による構成例 配信サーバ ストレージ装置 20 台 50 Tバイト キャッシュ事前配置 一般的な構成例 キャッシュ 20 台 10 セット 160 Gbps 高アクセスコンテンツ10% をアクセス頻度に応じて複製 高アクセスコンテンツをキャッシュ上に配置することでストレージコストを削減 :100 30 キャッシュキャッシュ 3Tバイト 3Tバイト 3Tバイト 低アクセスコンテンツの配信 :10% 20 台 高アクセスコンテンツの配信 :90% 180 台 144 Gbps 映像配信要件例 ユーザ数 : 100 万ユーザ ( 視聴率 2%) コンテンツ : 10 000(HD 品質 :8 Mbps) 運用想定例 特定のコンテンツにアクセスが集中する傾向がある 10% のコンテンツ :90% のアクセス 配信サーバ :200 台ストレージ装置 :10 台 配信サーバ :200 台ストレージ装置 :1 台 図 -3 キャッシュ事前配置方式の効果 Fig.3-Effect of Pre-Deployment Cache method. 86 FUJITSU. 60, 1, (01, 2009)

デマックス処ネット TV 指向の映像配信システム 送に特化させたものであり, 放送局用のハードウェア設備をベースに実現している場合が多く, コスト高になりがちな傾向にある 富士通では, ソフトウェア製品であるMillionStreamを適用することで, 構成の単純化を図り, コストダウンを実現する 効果として,80% 減を見込んでいる 実現の概要を図 -5に示す 以下に主要処理を説明する (1) トランスコード (MPEG-2 H.264/AVC) による配信帯域の縮小 ( 例 :16 Mbps 8 Mbps) (2) デマックス処理, トランスコード処理, マックス処理をソフトウェアで実現 (3) 配信処理部では,DRM 対応 ( 暗号化 ), エラー訂正, マルチキャスト配信などを実現 (4) 1サーバで一連の処理を連続して実行 ( 構成の単純化 ) コンテンツ情報 コンテンツ名 優先度 新規コンテンツ登録 コンテンツ, ユーザのアクセス解析視聴状況集計分析配置計画作成 キャッシュ事前配置 視聴情報 コンテンツ名 要求数 配信数 配置情報 サーバ名 コンテンツ名 配信サーバ 振分 キャッシュ 配信負荷分散 配信サーバキャッシュ 配信要求 配信 TV/STB ストレージ 配信サーバ 配信サーバ 図 -4 キャッシュ事前配置方式 Fig.4-Pre-Deployment cache system. DRM 配信サーバ Inspirium DRM サーバ for Marlin 再送信サーバ ライセンス情報 放送電波 受信装置 MPEG-2 デコーダ (V) 理トランスコード処理部 音声, データ, そのほか ( 透過 ) MillionStream H.264/AVC エンコーダ (V) 配信処理部マックス処理DRM 対応 スクランブル鍵生成 コンテンツ暗号化 スクランブル鍵 スクランブル鍵暗号化 ECM データ作成 ECM ECM 更新 TTS 化エラー訂正 IPMC 出力 平準化装置 IPMC 図 -5 地デジ IP 再送信の構成例 Fig.5-IP retransmission of digital terrestrial broadcast system. FUJITSU. 60, 1, (01, 2009) 87

今後の取組みかつて, 映像は大量生産 消費型のマスメディアである電波放送そのものであり, 報道としてライフラインの維持, 教養 娯楽として一家の団らん 子ども社会などへ話題を提供するなど, 社会生活の中核を担っていた 現在では, レジャーの多様化, 少子高齢化, テレビゲームや携帯電話の登場など大きく生活環境が変化した 映像に限っても, ビデオテープの普及を皮切りにCD/DVDなどのメディア販売,PCへの配信など選択肢が多様化してきた これに伴って, 従来の放送における受信料 / コマーシャル収入によるビジネスモデルの領域は減少し, 同一コンテンツをほかのメディアに変換して提供するなどの複合的なビジネスモデルへ変化してきている 今後, コンテンツの複合化はますます加速していく その中でコンテンツの管理 購入 配信形態の統合, リアルメディアとの統合などが必要となる これらの散在するコンテンツや関連情報 ( メタ情報 ) を有機的に結合 管理するためにネットワークを活用することが最重要テーマになる このため, 以下に関する統合的な管理が必須と考える 端末の多様化: 次期ネットTV, ユビキタス端末など多様な端末の最適配信 コンテンツの多様化: 端末の多様化に応じたコンテンツの加工 サービスの多様化: 端末の多様化に応じたサービス ( 双方向機能含む ) の複合化富士通では, これらに適用できる製品の提供を推進していく むすび 2008 年は日本におけるIPTV 元年と位置付けられる 現在でも日本は世界随一の高速なブロードバンド環境を有しており, 視聴環境もネットTVの登場で, 本格運用の準備が整った IPTVの環境は2011 年の放送のデジタル化や通信 放送融合に向けた法整備など, これからの数年でますます大きく変化することが予想され, 今後, IPTVの技術や製品を活用したサービスの適用など, より高度なサービスが提供され, 社会システムの基盤として期待されていくと考える 富士通のMillionStreamは, 過去の実績を基にほかに先駆けて製品を提供することで,IPTV 事業に寄与している 今後も実績を生かしつつ, より顧客のニーズに合致した機能 性能, 運用性, 信頼性を確保できるように取り組み, 今後のIPTVにおける映像配信事業の発展に貢献していきたい 参考文献 (1) 富士通 : ネットTV 仕様対応大規模映像配信ソフトウェアMillionStream V05. http://primeserver.fujitsu.com/network/products/ lineup/millionstream/ (2) 有限責任中間法人 IPTVフォーラムホームページ. http://www.iptvforum.jp/ (3) アクトビラ 公式情報サイト. http://www.actvila.jp/ (4) Marlin-DRM Users Forum Japan. http://www.marlinusers-japan.org/html/jpn/ about/marlindrm.html 88 FUJITSU. 60, 1, (01, 2009)