【D1-S5】GPSアンテナをたてよう！～超高精度時刻情報を得るために～ | #MTDC2024 | MIXI TECH DESIGN CONFERENCE 2024

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MIXI TECH DESIGN CONFERENCE 2024 - SESSION ARCHIVE
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3/18(月) 17:40 〜 18:00｜D1-S5

GPSアンテナをたてよう！～超高精度時刻情報を得るために～

普段、スマートフォンやカーナビ等で利用しているGPS、超高精度な時刻情報も取得可能な事をご存知ですか？
MIXIでは映像技術(SMPTE2110)やローカル5Gで利用するためにGPSアンテナから取得した時刻情報(PTP)を利用して各種サービスの運用を行っています。
これらのサービスを運用するのに必須となるGPSアンテナですが、土地を持たないMIXIのような会社だとアンテナを立てる場所に大変苦労します。諸々の悲喜こもごもと併せて、これまでどのようにGPSアンテナを立ててきたか、サービスの運用を行っているかについてお話します。

開発本部 たんぽぽ室 インフラグループ
佐藤 太一 / Taichi Sato

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□セッション情報
https://techcon.mixi.co.jp/2024/d1-s5.html
□イベントハッシュタグ
#MTDC2024
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Transcript

1. ©MIXI GPSアンテナをたてよう！ ～超高精度時刻情報を得るために～ 佐藤 太一 開発本部 たんぽぽ室 インフラグループ
2. ©MIXI 2 自己紹介　佐藤 太一 ▍経歴 　1980/09 山口県光市生まれ 　2003/03 鹿児島大学 卒 　2003/04 動画配信＆CDNの会社に新卒入社 　インフラエンジニア 12年→セールスエンジニア 4年半 　2020/10 ミクシィ（現：MIXI） 開発本部 　インフラエンジニア４年強 ▍現在の業務内容 　映像伝送、配信、ネットワーク等、インフラ回りを主に担当 　　参照：『TIPSTAR』の“映像伝送システム ”の仕組みとは 　　https://mixil.mixi.co.jp/product/9260 ▍インターネットコミュニティ活動 　JANOGスタッフ色々 (JANOG49 Meeting in 鹿児島 実行委員長) 　Peering in Japan / Osaka Peering Festival 幹事 ▍趣味　楽器演奏 (ファゴット) 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です 最近の悩み 　自分が何屋か分からない！
3. ©MIXI 3 本題の前に
4. ©MIXI 4 会場WiFi、問題なく使えていますか？ 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
5. ©MIXI 5 4Fのデモンストレーションみて頂けましたか？ 参考 D1-3 フィギュアスケートにおける 自動追尾カメラ開発 - 位置情報 +AI画像解析 https://techcon.mixi.co.jp/2024/d1-3.html MIXI、アスリートの競技力向上に活用できる自動追尾カメラシステムを開発 フィギュアスケート選手のトレーニング拠点で運用開始 https://mixi.co.jp/news/2024/0313/29614/
6. ©MIXI 6 今年はネットワークの話もあります！ 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
7. ©MIXI 7 インフラエンジニア
8. ©MIXI 8 インフラエンジニア？
9. ©MIXI 9 開発本部 たんぽぽ室 インフラG&映像技術G 組織横断でインフラ＆映像領域で様々なチャレンジをしています • ネットワーク関連 ◦ オンプレミス＆クラウドのインフラ(ネットワーク＆サーバ)構築、運用 ◦ インターコネクト（クラウドとオンプレミスをつなぐ） ◦ ローカル５G/無線LAN他の無線技術 • 各種映像関連 ◦ 映像伝送、リアルタイム編集 ◦ インターネット向け配信 ◦ 映像撮影技術研究 ◦ デバイス制作 ◦ AR/VR 今日のお話は両方を支える インフラ(の一部)のお話 今日のお話は両方を支える インフラ(の一部)のお話
10. ©MIXI 10 MIXIがGPSアンテナをたてる理由
11. ©MIXI 11 なぜGPSアンテナが必要なのか？ • MIXIでは超高精度時刻情報を得るために利用 ◦ 位置情報を得るための用途では利用していない ◦ GPSアンテナから受信した信号をグランドマスターでPTPに変換して利用 • 超高精度時刻情報の利用用途 １．SMPTE2110 映像をIP化するための規格 TIPSTARの映像伝送の一部で運用中 ２．ローカル5G 渋谷オフィスで運用中 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
12. ©MIXI 12 Q.それってNTPだとダメなんですか？ 　A.NTPだと時刻精度が足りないのでダメです 方式 精度 接続方法 NTP 1000分の1秒(1～10ms) ネットワーク PTP 100万分の1秒(1us) ネットワーク GPS 100万分の1秒(1us) 同軸 • 補足 ◦ SMPTE2110は映像信号を映像/音声/アンシラリを別々に分割してデータを送るの で高精度な時刻情報が必要になります ◦ (ローカル)5Gはデータの送受信タイミングを非常に細かく制御するので同様に高精 度な時刻情報が必要になります ◦ GPSアンテナから受信した信号とグランドマスターを利用する事で Stratum1のNTPサーバを提供することが可能になります
13. ©MIXI 13 Q.どのような仕組みで時刻を得ているのですか？ A.複数(最低3機+予備1)の人工衛星から得た 　電波を元に現在地と時刻を算出します よく利用される衛星 　GPS(アメリカ) 　GLONASS(ロシア) 　Galileo(EU) 　QZSS(日本：みちびき) • 補足 ◦ 本資料中、分かりやすいように GPSアンテナという表記をしていますが、 GNSSアンテナが正しい表記となります (一般的にも表記が定まっていないようです ) ◦ 仕組みについての詳細は本資料では割愛します 距離と到達時間の差分から 現在時刻を計算 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
14. ©MIXI 14 GPSアンテナをたてるために
15. ©MIXI 15 GPSアンテナ設置時の構成(一例) GPSアンテナ アレスタ グランドマスター 同軸 ケーブル 同軸 ケーブル GPS電波を受ける アースをつないで 誘導雷による故障を防ぐ GPS信号を受けた情報 を解析し正確な時刻を 提供する ネットワーク機器経由で 各機器にPTPを提供 LAN • 同軸ケーブルが長くなる場合は GPSアンテナの後段にアンプ (増幅器)を入れます • アレスタの後段にGPSアンテナ信号分配器をいれるケースもあります • アンプを入れた状態でケーブル長 350mまではこの構成で対応出来ます
16. ©MIXI 16 GPSアンテナをたてるための要件 • GPSアンテナ自身の要件 ◦ 仰角20度より上に障害物がない ◦ 近くに他のアンテナ、避雷針等がない ◦ 水平面に対して垂直に設置 • MIXIとしての要件 渋谷区某所のデータセンターから10km圏内 江東区某所のデータセンター 20度→
17. ©MIXI 17 GPSアンテナをたてよう！
18. ©MIXI 18 どこに？
19. ©MIXI 19 GPSアンテナを立てる場所がない！ • 一般的にGPSアンテナを立てる必要がある事業者(テレビ局、携帯キャ リア等)は土地を持っているor設置場所を借りている • TIPSTARのメイン拠点である渋谷区某所のデータセンターに交渉をし てみたが、設置できなくはないが非常に高価かつ時間がかかるという 状況であった • ３年前当時はMIXIオフィス(渋谷スクランブルスクエア)にたてることは 不可であるという回答であった • 補足：江東区某所のデータセンターはPTPサービスが有償で提供され ており一旦こちらのサービスを利用する事にした 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
20. ©MIXI 20 ①配信スタジオにたてた！ 参考　突貫工事2021！～とあるインフラエンジニアの配信スタジオ構築記～ https://www.janog.gr.jp/meeting/janog48/wp-content/uploads/2021/07/janog48-lt7-sato.pdf • SMPTE2110を利用するのと同時期に構築を 行った配信スタジオの屋上に設置(賃貸物件) • １棟借りをしていた物件であったため＆フルリ ノベーションをしていたため簡易的な交渉で 設置許可を頂けた
21. ©MIXI 21 配信スタジオ GPS信号受信状況 35dB以上が４つあれば合格
22. ©MIXI 22 ①配信スタジオ：構成図 渋谷区内 データセンター グランドマスター ダークファイバー 2芯 x2系統 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
23. ©MIXI 23 その日は突然に
24. ©MIXI 24 サービス縮退に伴いグランドマスターを移設 渋谷区内 データセンター グランドマスター ダークファイバー ２芯x1系統 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です 移設
25. ©MIXI 25 救いの神　精工技研：GNSS光伝送ユニット GPSアンテナ→グランドマスター間を約10kmまで延伸可能！ 参照　https://www.seikoh-giken.co.jp/products/mix5.html#02 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
26. ©MIXI 26 GPSアンテナをたてよう！(再)
27. ©MIXI 27 渋谷区内でGPSアンテナをたてられるところを再び探す • 某社に土地をダークファイバー付きで貸してくれない？と 聞いてみた ◦ 一筋縄ではいかなそう • 南側にベランダがあって見通しが良くて、 ダークファイバー引込可能な賃貸物件を探す？ 　 うーん。。。
28. ©MIXI 28 土地をくれ！！！
29. ©MIXI 29 渋谷スクランブルスクエア(SSS)に設置出来ることに！ • ３年越しに渋谷スクランブルスクエアに再交渉し設置OK に！ • 色々大変でしたが、社内の協力もあり 無事に2024/02にGPSアンテナ設置が終わりました ◦ はたかん(情シス)や工事業者の皆様に感謝！
30. ©MIXI 30 施工写真：GPSアンテナ
31. ©MIXI 31 施工写真：GPSアンテナ アレスタ 天井裏を通して屋外へ
32. ©MIXI 32 苦労した点① • 自前でGPS電波測定を実施する事にした がSSSのオフィスフロアはGPS信号がほぼ 入らない ◦ 高層ビルの窓には電波遮断をするフィルム 等が貼ってある（らしい） ◦ 事前検証するにもGPSアンテナ一式を持って 渋谷ストリームの広場で作業 （寒い）
33. ©MIXI 33 苦労した点② • 仰角20度が取れなかったため 入念にテスト ◦ 場所を半分無理やり出してもらったの で屋根付きの場所 ◦ なるべく低い位置にGPSアンテナを置く のが良さそうというのがテストで分かっ た
34. ©MIXI 34 SSS：GPS電波受信状況 35dB以上が４つあれば合格
35. ©MIXI 35 実はもう１機たててました！ 江東区某所のデータセンターではデータセン ター事業者の提供するPTPサービスを利用して いましたが、より良い環境を得るために自前の GPSアンテナをたてることになりました
36. ©MIXI 36 江東区データセンター GPSアンテナ関連：構成図(2024/03末版) GM GM 渋谷区データセンター 　　　　　　　　　　　　 　　SSS GM GM 光 延 長 光 延 長 光 延 長 光 延 長 同軸 同軸 SMPTE 2110 ローカル 5G 同軸 同軸 PTP 同軸 PTP サービス SMPTE 2110 ローカル5G アンテナ他 各サービスに４冗長のPTPを提供！ ダ ー ク 異 経 路 ダーク 異経路 PTP 配信スタジオ (2024/03末撤収)
37. ©MIXI 37 時間があればデモをします 時間がなければ4Fで！
38. ©MIXI 38 まとめ • 土地を持たない会社がGPSアンテナをたてて運用するのは大変だけ ど、頑張ればなんとか出来なくはない ◦ 建物にはなんらか既設のアンテナ設置場所だったり室外機置場が 必ずあるので粘り強く探して交渉してみよう！ ◦ 土地があった方が楽は楽だよね ◦ 良い工事業者を味方につけられると話が大分早くなります • インフラエンジニアも楽しいよ！ • 引き続き技術的にも映像的にも面白いことをやっていきたい SpecialThanks　セイコーソリューションズ様、Wonder Link様
39. ©MIXI