【shownet.conf_】放送局とShowNetが共創する、未来の放送システム ～Media over IP 特別企画の裏側～

SPEAKER

ShowNet NOCチームメンバー
榎戸 真哉（ネットワンシステムズ）
ShowNet NOCチームメンバー
岩佐 一樹（ソニーネットワークコミュニケーションズ）
ShowNet NOCチームメンバー
中村 開（シスコシステムズ）

1. Media over IP 放送局とShowNetが共創する、未来の放送システム ～Media over IP 特別企画の裏側～ NOC : 遠峰 / 長谷川 / 榎戸 / 岩佐 / 中村
2. Media over IP 特別企画 放送のIP化に第一線で取り組む 放送技術者 最新技術で構築・運用する ShowNet
3. Media over IP 特別企画
4. ①MoIP特別企画とは Media over IP
5. Media over IP 特別企画 “放送局と共創する、未来の放送システム” ✓ 最先端の技術・機器で構成されたネットワーク ✓ 成果や実験結果を次のチャレンジへの礎に ✓ ネットワーク、インフラ側としてのチャレンジを ShowNetから業界へ発信していく 特別協力 北海道総合通信網 Media over IP 特別企画 参加放送局 テレビ朝日、テレビ北海道、日本テレビ、日本放送協会 5 ShowNetを活用し、複数の放送局を相互接続 高品質なメディア伝送・リモート制御に 先進的な放送局の皆様とチャレンジ *敬称略、五十音順 幕張メッセから飛び出して、リモート拠点 （放送局、中継拠点）との映像伝送を実現したい ✓ リモートプロダクションを環境を構築 ✓ 遅延やジッタによる、メディア伝送への影響を測定 映像のプロフェッショナルが ShowNetを活用したらどうなる？ ①MoIP特別企画とは
6. ネットワークのコンセプト 放送局・中継先を相互に接続し、需要に合わせてネットワーク・時刻を柔軟に提供 放送局A 放送局B PTP-GM BC/TC PTP-GM BC/TC 放送局C 放送局D IX Cloud IP放送機器 IP放送機器 中継先A 中継先B .moip ①MoIP特別企画とは 放送を支えるサービスプロバイダー : ShowNetが誕生！
7. 7 Media Operation Center スタジオ設備 ShowNet （サービスプロバイダー） Stage 中継先 MoIP & 5G PTP設備 放送局A 放送局B 放送局C D-1 回線設備 MoIP ネットワーク トポロジー ①MoIP特別企画とは
8. 会場MAP 8 D-1ラック（回線センター） • ShowNetバックボーンとの接続 • 放送局とのL2/L3 VPN接続 • ネットワーク運用監視 Media Operation Center（制作サブ） • ライブ中継オペレーション（ME） • 放送局リモートプロダクション • 放送システム運用監視 ShowNet Stage（中継会場） • ライブ中継 N-12ラック（時刻供給） • PTPクロックの供給 • PTPクロックの品質測定 ①MoIP特別企画とは
9. ➢ MOC – Stage間をShowNetバックボーン経由で接続 時刻情報はPTPラックから各エリアへ一元的に提供 ➢ MoIP特別企画の取り組みを実施 リモートプロダクション : ShowNet Stageのライブ中継 / MOCでの映像制作・配信を実施 リモートオペレーション : MOCから放送局内の機器操作等を実施 Media Operation Center / Stage MOC Stage ①MoIP特別企画とは
10. ②ライブ放送をShowNetで運ぶ ～立ちはだかる困難 Media over IP 1. SMPTE業界標準への対応 2. 柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN 3. PTP(Precision Time Protocol) aware network 4. 繋いでみた
11. ②ライブ放送をShowNetで運ぶ ～立ちはだかる困難 Media over IP 1. SMPTE業界標準への対応 2. 柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN 3. PTP(Precision Time Protocol) aware network 4. 繋いでみた
12. ライブプロダクションのIP化 とは ➢同軸ケーブルから光ファイバーへ ✓従来の局舎内伝送メディアは同軸ケーブルを用いたSDI(Serial Digital Interface)が主流 ✓フルハイビジョン対応、フレームレート増加などに対応してきたが、 4K/8K時代を迎えるにあたり高周波特性の限界に達しつつある ➢光ファイバーが主要な伝送メディアに！ 12 Source: Bunji Yamamoto IIJ ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 1. SMPTE業界標準への対応
13. 次世代の放送設備の基本構造 13 DHCP/DNS サーバ スイッチ PTP グランドマスタ 運用・監視システム スイッチ PTP グランドマスタ ブロードキャストコントローラ RDS スイッチ 放送機器 Multicast Ethernet Fabric PTP Control (NMOS) ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 1. SMPTE業界標準への対応
14. 標準規格への対応：Interoperability 14 ➢SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers：米国映画テ レビ技術者協会）が規定する標準規格の一部 ✓ST 2022-6：SDI over IP • 2012 Transport of High Bit Media Signals over IP Networks（HBRMT） ✓ST 2110スイート：SDI over IP（現在のスタンダード：今回はこちら） • 2017 – Professional Media Over Managed IP Networks ◼ 放送機器、ネットワークがこれら標準規格に対応するものを用いる ▶ マルチベンダーによる構築が可能 ▶ 設備ごとのベンダーが異なるシステムであっても、システム間の相互接続が可能 ▶ 導入するタイミングで、最良な設備を選択することが可能 ▶ システム規模を、少しずつ拡張することが可能 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 1. SMPTE業界標準への対応
15. SMPTE ST 2110スイートの構成 15 RP 2110-23 (2019)：複数のST 2110-20ストリームを介したシングルビデオエッセンスの伝送 ST 2110-21 (2017)： 非圧縮Videoタイミングモデル ST 2022-7 (2013)： SMPTE ST 2022 IPデータグラムのシームレスな保護切替 ST 2110-20 (2017)： 非圧縮Videoストリーム仕様 ST 2110-30 (2017)： 非圧縮Audioストリーム仕様、AES67準拠 ST 2110-40 (2018)： 補助データストリーム仕様 ST 2110-31 (2018)： Audioストリーム仕様、AES3準拠 ST 2110-22 (2019)： 圧縮ビデオ ST 2110-41： Fast Metadata ST 2110-42： SDP Object ST 2022-8 (2019)： ST 2110-10システム上のST 2022-6ストリームタイミング 【同期】 ST 2110-10 (2017) システムタイミングモデルと 共通要件 ・SMPTE ST 2059 (2015) PTP ・RTP タイムスタンプ ・IP ストリームの一般要件 ・Session Description Protocol（SDP）の使用 ＊太字：今回のチャレンジにおいて意識した規定 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 1. SMPTE業界標準への対応
16. ②ライブ放送をShowNetで運ぶ ～立ちはだかる困難 Media over IP 1. SMPTE業界標準への対応 2. 柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN 3. PTP(Precision Time Protocol) aware network 4. 繋いでみた
17. Copyright © Interop Tokyo 2024 ShowNet NOC Team ShowNet – SRv6 （サービスプロバイダー） 17 Media Operation Center Stage ShowNetバックボーン上でSRｖ６によるＬ２ＶＰＮを構成 PIM/OSPFによるマルチキャストルーティングを実現 メディア伝送用 L2VPN （A面/B面） D-5 回線設備 SRv6による L2VPNの構成 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 2.柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN
18. Copyright © Interop Tokyo 2024 ShowNet NOC Team D-5 回線設備 Internet ShowNet サービスプロバイダー 18 Media Operation Center Stage 放送局A 放送局B 放送局C 拠点間のL2（メディア）・L3（制御）アクセスを提供 PIM/OSPFによるマルチキャストルーティングを実現 メディア伝送用 L2VPN 制御用 L3VPN VPNによる 放送局との接続 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 2.柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN
19. Copyright © Interop Tokyo 2024 ShowNet NOC Team 相互のメディア伝送（圧縮・非圧縮）や L3VPN経由のリモート制御を実現 D-5 回線設備 Internet ShowNet サービスプロバイダー 19 Media Operation Center Stage 放送局A 放送局B 放送局C メディア伝送用 L2VPN 制御用 L3VPN ST2110-20 (非圧縮映像) 1080p/59.94: 1.3Gbps ST2110-2２ (圧縮映像) 1080p/59.94: 200Mbps 映像ストリーム *参考情報 VPNによる 放送局との接続 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 2.柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN
20. ②ライブ放送をShowNetで運ぶ ～立ちはだかる困難 Media over IP 1. SMPTE業界標準への対応 2. 柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN 3. PTP(Precision Time Protocol) aware network 4. 繋いでみた
21. 高精度な時刻提供 (PTP) ➢ 複数のGMにてPTPクロックを生成、一部GMでは1筐体で5G/MoIP向けのクロックを生成 ➢ サービスプロバイダーの設備から必要なシステム・拠点へ高精度な時刻を一元的に提供 5G MOC 5G(ITU-T) priority1:100 priority2:100 tp4100.5g priority1:10 priority2:50 5G(ITU-T) priority1:200 priiority2: 10 ts2922.ptp priority1: 50 priiority2: 200 hs608ma.ptp (BC) Pri1/2_128/128 qx-s716gt.5g (TC) GNSS A (SEIKO) GNSS B (ASCOT) ex2300.5g (TC) eth1 ge-1-1 ge-1-2 exp7 exp8 ge-1-4 en1 ge-1-3 ge-1-1 ge-1-5 ge-0-0-2 ts2950.moip priority1:1 priority2:2 eth0 MoIP (SMPTE) priority1:1 priority2:1 gm200.ptp s650.moip priority1:1 priority2:1 m1000.ptp MoIP (SMPTE) priority1:2 priority2:2 nexus93180yc-1.ptp (BC) Pri1/2_10/11 ge-1-48 nexus93180yc-2.ptp (BC) Pri1/2_10/21 ge-1-48 nexus93180ycfx3-1.moip (BC) Pri1/2_11/11 nexus93180ycfx3-2.moip (BC) Pri1/2_21/21 ts1550.moip (Slave) xg-1-1 xg-1-1 xg-1-48 xg-1-48 ge-1-41 ge-1-41 ge-1 ge-2 ge-2 ge-1 qx-s708gt-2x-pw.ptp (TC) qx-s716gt-4x-pw.ptp (TC) nexus93180yc.moip (BC) Pri1/2_12/12 ce6885-48ys8cq.moip (BC) Pri1/2_22/22 ge-1-2 ge-1-4 xg-1-47 xg-1-47 ge-8 ge-16 xg-1 xg-1 xg-1-48 xg-1-0-48 xg-1-0-47 xg-1-47 mycrosyncRX.moip (Slave) ge-3 Stage ge-1-4 ge-1-31 ge-slot101 5G/MoIP兼用 MoIP用 5G用 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 3. PTP aware network
22. ②ライブ放送をShowNetで運ぶ ～立ちはだかる困難 Media over IP 1. SMPTE業界標準への対応 2. 柔軟な拠点間接続 ～Internet VPN 3. PTP(Precision Time Protocol) aware network 4. 繋いでみた
23. 各放送局の取り組み ➢ ShowNetのネットワークを存分に活用した相互接続試験やPoCを実施 NHK 日本テレビ テレビ朝日 テレビ北海道 日本テレビ(JPEG-XS : ～200Mbps） 、テレビ北海道(ST2110-20 : 1.3Gbps)の映像を受信 送出用の映像にそれぞれをインサートし、幕張へ送出 IP放送機材のオペレーション画面をMOC内へ伝送(KVM) NMOSコントローラーによるIP放送機器の一括制御 幕張より圧縮 (JPEG-XS : ~200Mbps）の映像を送出 受信した映像にインサート映像を入れこんだものを幕張側へ送出 MOCにて作成された映像を非圧縮(ST2110-20 : 1.3Gbps)で伝送 受信した映像にAIアナウンサーによる解説映像等を組み込みを幕張側へ送出 局内の放送機材のコントロールを幕張から実施 システムカメラ + CCU, 音声IPGWの相互接続試験を実施 IPによるShowNet Stageのライブ中継を他放送局と協力して実施 MOCに送られた映像にShowNetロゴや登壇者資料を入れ込み、各放送局に送出 *敬称略、五十音順 ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた
24. 各放送局の取り組み ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた ➢リハーサルの様子 ✓ 映像 : カメラ出力、ステージPCの出力 ✓ 音声 : カメラマンのインカム、登壇者のマイク、ステージの音声出力 すべてIPでMOC/Stage間を伝送し、映像合成やスイッチングを実施
25. リモートプロダクション実証実験 @MOC 25 ShowNet ST2110-20 (非圧縮) 1080i,59.94Hz: 1.3Gbps NTV ST2110-22 (圧縮) IN 1080i,59.94: 200Mbps OUT 1080i,59.94: 200Mbps NHK ST2110-20 (非圧縮) IN 1080i, 59.94: 1.3Gbps x2 OUT 1080i, 59.94Hz: 1.3Gbps TVh ST2110-20 (非圧縮) IN 1080i, 59.94Hz: 1.3Gbps OUT 1080i, 59.94Hz: 1.3Gbps ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた
26. ➢MOCより各放送局設備をリモートコントロール - NMOSによるIP放送機器の一元的な操作 - バーチャルマスターによる放送設備の操作や映像信号の計測 - KVM (ATEN: KX9970T/R)を活用した放送局側のマルチビューワー画面の伝送 リモートオペレーション TVh: バーチャルマスター ATEN: KX9970T/R ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた
27. その時、何が起こったか ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた HotStage中、毎朝ドキドキしながら見る映像モニタ ＊実際の映像（あかんやつ）→岩佐さん
28. その時、何が起こったか ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた HotStage中、毎朝ドキドキしながら見る映像モニタ 22秒後、急に…
29. ジッタへの耐性 その時、何が起こったか ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた 非圧縮映像1.3Gbpsの 破壊力 HotStage中、毎朝ドキドキしながら見る映像モニタ
30. その時、何が起こったか ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた 1.3Gbps流れたら想定外のことが起きた ✓ 映像が急に乱れ始める… ↓ ✓ 制御面とメディア面を重畳させてたため制御面が応答しない ↓ ✓ 映像伝送の被疑かネットワークの被疑かさっぱり… ↓ ✓ あ、あれ？ 非圧縮映像1.3Gbpsの 破壊力 1ストリームがそれだけの帯域を消費すると いうのは、VPNルータにとっては想定外 ルータのチューニングで 限界に挑め！
31. その時、何が起こったか ②ライブ放送をShowNetで運ぶには 4. 繋いでみた 実網におけるジッタ・遅延の影響 ✓ 夜には問題のなかった映像が、 朝～昼にかけて乱れる ↓ ✓ メディアテスターでもデコードエラーが散見 ↓ ✓ ネットワークモニタリングツールで 時間帯ごとのジッタ・遅延の増減を確認 ジッタへの耐性 放送機器が遅延・ジッタに耐えうるのか、 ネットワーク自体の品質・特性を知っておく アクティブモニタリングで リアルタイムに把握せよ
32. ③ Team MoIPが創り上げた、 未来の放送システム Media over IP
33. PTPモニタリング・計測 ➢ PTPクロックの精度測定 GNSSより供給される時刻とGMより生成されるクロックの差分を測定 Calnex Solutions : Paragon-X ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
34. PTPモニタリング・計測 ➢ MOC / StageにおけるPTPクロックの監視・測定 BB Generator上でGMの状態やBC-Slave間の時刻差分を監視 セイコーソリューションズ TS-1550 MEINBERG MicroSyncRX ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
35. NW機器の管理・可視化 ➢ NW機器の監視や統合管理を実施 Telemetryを利用し、NW機器のステータスを取得・可視化 NW機器の一元的な管理や監視を実現 Cisco : Nexus Dashboard Fabric Controller Huawei : iMasterNCE-FabricInsight ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
36. VPN機器の管理・可視化 ➢ VPN機器の監視や統合管理を実施 VPNの状態監視や流量を可視化 複数拠点に設置されたVPN機器の一元的な管理や監視を実現 YAMAHA : Network Organizer (YNO) Cisco : SD-WAN vManage ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
37. 拠点間NWのモニタリング ➢ 拠点間のアクティブモニタリング 各放送局、MOCへSFP型のセンサーモジュールを設置 TWAMPセッションを放送局 – MOC間で張り、パフォーマンスモニタリングを実施 クラウドにアップロードされたデータをもとに遅延・ジッタ等を可視化 SFP Compute NTV NHK TVh sl-sfp sl-sfp sl-sfp sl-sfp Cisco : Skylight Performance Analytics ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
38. メディアストリームの監視 ➢ 各種メディアストリームのモニタリングを実施 - 神奈川工科大学 トラフィックモニター : 8K非圧縮映像の流量計測 - NTT-AT @FlowInspector : A/B面のトラフィック(映像・音声)の流量を可視化 神奈川工科大学 : トラフィックモニター NTT-AT : @Flow Inspector ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
39. 統合監視 ➢ Zabbix : 各種モニタリングツール・機器の情報を一元化 - 他のモニタリングツールやNW機器から情報を集約し、1つのDashboardに一元化 インタラクティブなトポロジー図 各種モニタリング情報にアクセス ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
40. ST2022-7のテスト ➢ NWエミュレーターを使用した2022-7のテスト B面のSpine – Backbone Routerの間にNWエミュレーターを設置 遅延を徐々に増やしていくテストケースを適用し、 ST2022-7対応機器(スイッチャー、IPGW)にてメディアの再生に影響がないことを確認 東陽テクニカ: SNE-X Reconstructed RTP Output Path1 （A面） Path2 （B面） RTP Transmitter Path Receive Buffers Seamless Reconstruction Receiver Overview : ST2022-7 ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
41. Smart NIC / JPEG-XS ➢ FPGAを搭載したNICでIP非圧縮映像をリアルタイムに圧縮 - MOCで作成した非圧縮映像(ST2110-20)を受信 - Smart NIC上で圧縮映像(ST2110-22)に変換し、マルチキャストストリームとして再送信 Cisco : UCS C220 M6 + Smart NIC N6000 1.3Gbps ~300Mbps 2110-20 2110-22 ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
42. クラウド録再 ➢ クラウド録再サービスを利用して、各放送局・ShowNetの映像を記録 - MoIP内で送受信される映像をスイッチャー上でSRTに変換して送出 - Web UI上で映像の再生やMP4ファイルのダウンロードが可能 *アーカイブとして利用 トラフィック・シム : RecShareCLOUD ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
43. Local 5G Demo ➢ ウォーキングツアー映像のリアルタイムストリーミングをLocal 5G越しに実現 - ツアーのカメラマンが撮影した映像をLocal 5G経由でMOCへ送出 - 取得した映像と説明スライドを合成し、Smart vLiveで配信用にトランスコード - ツアー参加者に貸し出した端末からプレイヤー経由でリアルタイムに再生 MOC NTTコミュニケーションズ: Smart vLive スライド合成/切り替え ツアー参加者用端末 撮影カメラ ShowNet バックボーン ローカル5G ex) ライブ映像に説明スライドをオーバーレイ ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
44. ご協力頂いた関係各社の皆さま ➢Contributor ➢特別協力：北海道総合通信網（HOTnet） ➢Media over IP 特別企画 参加放送局： テレビ朝日、テレビ北海道、日本テレビ、日本放送協会 44 *敬称略、五十音順 ③ Team MoIPが創り上げた、未来の放送システム
45. ShowNet24の振り返り Media over IP
46. ShowNet24 MoIP : 総括 ShowNetだからこそ実現できた 未来の放送システム
47. ShowNet24 MoIP : 総括 ShowNetだからこそ実現できた 未来の放送システム
48. ShowNet24 MoIP : 総括 ShowNetで実現できた 未来の放送システム 将来の放送システムと そのユースケース
49. ShowNet24 MoIP : 今後に向けて ShowNet – MoIP NOC コントリビューター 放送業界 放送局 放送技術者 放送機器メーカー 放送業界の皆さまとのコラボレーションを介して、 ShowNetからの情報発信、フィードバックを実施するサイクルを継続 インフラとしてのチャレンジ ユースケースに対する課題や成果 課題感やチャレンジを取り組みに反映 共創を通した双方のナレッジ共有