第10回 大規模技術検証レポート
検証期間5日間､参加企業20社以上､参加メンバー100名以上の大規模IPライブプロダクションの技術検証に参加
今回の大規模技術検証は、SMPTE ST 2110によるマルチベンダー間の相互接続の実証実験を目的とし、リモートプロダクションを想定したネットワークを構築、放送システムがIP化した際の運用もイメージしながらデモを実施しました。
今回もかなり技術的な部分に踏み込んだ内容になりますが、最後までお楽しみください。
技術検証の方法とパターン
今回の技術検証では、StudioとVenue間をBackborn経由でつなぐ疑似環境で、PTPグランドマスタークロック（以下、GM）をStudioと各Venueに配置した中でのPTP AwareとPTP unaware環境のTEや位相の変化について測定しました。
技術検証の基本方針、測定パターンと測定環境としては下記の想定としました。
【基本方針】
- ネットワーク関連
・フラットなL2環境でPrimary、SecondaryのVLANで構成
- PTP関連
・GM、スイッチ、IP-GWのPTPプロファイルは、SMPTE ST2059-2に設定
・GPSアンテナは屋外に設置
・GMはすべてのVenue、Studioに存在し、GPSに同期
・BC/TCはVenue A/B/C/Dのスイッチのみで動作
Venue以外のスイッチはL2で動作
【測定パターン】
- PTP unaware 精度比較
- PTP aware VS PTP unaware 精度比較(2パターン)
- GM Clock 1PPS比較
【PTPネットワーク全体図】
検証 1 （PTP unaware 精度比較）
最初の検証は Backborn経由のPTP unaware環境での同期精度の比較です。
まずは、Studio PrimaryとBackborn経由のVenue A間の1PPSの測定を実施しました。
【測定環境①】
【検証結果①】
結果: SMPTE 2059-2規定値:1μsecをオーバー
次に、Studio SecondaryとBackborn経由のVenue B/C間の1PPSの測定を実施しました。
【測定環境②】
【検証結果②】
結果: 
SMPTE 2059-2規定値:1μsecをオーバー 
SMPTE 2059-2規定値:1μsecをクリア
【考察】
-
- Studio PrimaryとBackborn経由のVenue A間の位相差は大きい。何らかの設定ミスなどが考えられたが、原因は不明となった。
- Studio SecondaryとBackborn経由のVenue B/C間の測定結果は、TC機能の有効性も精度として示されている。
検証 2 （PTP aware VS PTP unaware 精度比較）
次の検証は、同一Venue A内でのPTP環境による同期精度の差を比較する検証です。
Venue AでGPSに接続したGMとSlave間にPTP対応aware環境とPTP unaware環境での1PPSの位相差を2種類の組み合わせで測定しました。
まずは、B社GMとB社Slaveの組み合わせでの環境を構築し、この環境でGMとSlave間のスイッチ設定をBCからL2に変更して1PPSを測定しました。
【測定環境① PTP aware環境】
【検証結果】
結果: SMPTE 2059-2規定値:1μsecをクリア
【測定環境① PTP unaware環境】
【検証結果】
結果:SMPTE 2059-2規定値:1μsec以内で安定
次に、当社GM（TS-2950）とB社Slaveの組み合わせでの環境を構築し、この環境でGMとSlave間のスイッチ設定をL2からBCに変更して1PPSを測定しました。
【測定環境② PTP aware環境】
【検証結果】
結果:SMPTE 2059-2規定値:1μsec以内で安定
次に、当社GM（TS-2950）とB社Slaveの組み合わせでの環境を構築し、この環境でGMとSlave間のスイッチ設定をBCからL2に変更して1PPSを測定しました。
【測定環境② PTP unaware環境】
【検証結果】
結果:SMPTE 2059-2規定値:1μsec以内で安定
【考察】
- 同一Venue内の測定結果は、どちらのGMも良好な結果が得られた。
- 測定環境②ではPTP unaware環境の方が測定結果上では精度が高いように見えるが、機器のタイムスタンプ特性に依存する為、正確な判定は難しい。
・一般的にPTP unaware環境の方が精度は悪くなる。
検証結果 3（GPSにロックした各GMのUTCに対するTE値）
最後に、GPSにロックした状態でのGM間のUTCに対するTEの検証を行いました。Studio_Primary、Studio_SecondaryとVenue Aに設置している各GMのGPSに対する1PPSのTE測定を実施しました。
【測定環境】
【検証結果】
結果: UTC within 100ns以内で安定 
UTC within 100ns以内で安定 
UTC within 100ns以内で安定
【考察】
- 各GMがGPSロック時の時刻修正精度は、UTC within 100nsとなった。
- 今回の検証でGM間の位相差を測定したが、1PPS出力の同軸ケーブル長が統一できなかったため、測定結果は正確な数値ではない
検証結果のまとめ
- BackbornのL2を介してStudio ､VenueのTEが10us程度の数値を示し､基本的には、PTP対応スイッチで構築する事が望ましい。
- 今回の検証で計測の不明箇所が多々見られた。精度測定時は、1PPS同軸ケーブルなど事前確認・準備を万全にしないと正確な計測ができない。
次回は、2018年11月に開催された展示会「Inter BEE 2018」で実施したPTP動態デモについてご紹介します。
また、本コラムではPTPにかかわらず映像分野におけるIPでの同期技術や、セイコーソリューションズの取り組みについてご紹介予定ですので、ご期待ください。
著者プロフィール
宮脇 信久
セイコーソリューションズ株式会社
セールスサポート部門で、ロードバランサー、PTP時刻同期製品のSEを担当
■経歴
2001年 入社
2001年～ レガシー手順のマルチプロトコルコンバーターのSEを担当
2010年～ ロードバランサーなどの汎用ネットワーク製品のSEを担当
2016年～ PTP時刻同期製品全般のSEを担当
近年は、Inter BEEなどの展示会での動態デモ環境構築、マルチベンダースイッチと弊社グランドマスタークロックの精度測定など幅広くPoC（Proof of Concept）に対応。現在に至る。
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