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神奈川工科大学が100Gbps回線で直結し、フルハイビジョンの16倍の「8K超高精細映像素材」を非圧縮のまま暗号化配信する実験に成功

神奈川工科大学 2016年02月05日 08時05分 [ 神奈川工科大学のプレスリリース一覧 ]
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神奈川工科大学はこのたび、NICT(情報通信研究機構)が主催する、“さっぽろ雪まつり”で非圧縮の8K超高精細映像素材を使ったリアルタイム暗号化配信実験を成功させたほか、100Gbpsの広帯域でSINET5に接続した学内サーバから札幌、うめきた、沖縄へ多地点配信する実験に成功した。


 学校法人幾徳学園 神奈川工科大学 (以下「KAIT」、学長:小宮一三)は、国立研究開発法人 情報通信研究機構(以下「NICT」)、国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (以下「NAIST」)、エヌ・ティ・ティアイティ株式会社 (以下「NTT-IT」)、PFUビジネスフォアランナー株式会社 (以下「PFR」)、アストロデザイン株式会社(以下「アストロデザイン」)、池上通信機株式会社(以下「池上通信機」)と共同で世界初の試みとして、2016年2月にNICTが主催した“さっぽろ雪まつり”実証実験(注1)において、札幌、大阪、沖縄を結んだ広域網を用いて8K(7680×4320画素・ハイビジョンの16倍)および4K超高精細映像素材(注2)の配信時に、途中経路での悪意あるコンテンツ改ざん、盗聴等を防ぐリアルタイム暗号化配信に取り組んだ。

 なお、本実験は2016年2月6日に、グランフロント大阪内のナレッジキャピタル(The Lab)内で一般公開する。

【背景】
 2020年の東京オリンピック・パラリンピックへ向けて実用化が見込まれる8K/4K超高精細映像配信に向けて、KAITでは2014年に既存の4K映像伝送装置(注3)や広帯域IP映像サーバ(注4)を複数台用い、世界に先駆けて高精細な8K超高精細映像を圧縮せずに伝送・蓄積配信できることを実証した。さらに、専用システムでしか実現できなかった超高精細映像の制作環境をクラウド上のサービスとして実現することで、必要な時だけ簡便に利用できるシステムの構築を目指している。
 2015年2月には、クラウド上に8K映像蓄積配信機能や映像加工機能の仮想的な構築に成功。また、2015年6月のInterop Tokyo 2015では、8K、 4K60P(秒間60フレーム)、 4K30P(秒間30フレーム)の3種類の映像を完全同期して伝送するマルチレート伝送サーバの構築をクラウド上で行い、大学内のブースに転送を行った。この際、受信側の回線帯域や装置能力に応じて所要の映像の選択的な受信を実現するために、100Gbpsの回線に接続された複数のIPルータによりマルチキャスト(注5)配信機能を構成した。今後は、超高精細映像配信時に途中経路での悪意あるコンテンツ改ざん、盗聴等を防ぐセキュリティ対策が必須となる。

【今回の実験概要】
 今回の実験では、JGN-X(注6)の国内100Gbps基幹回線に加え、国立情報学研究所が構築・運用する学術情報ネットワークSINET5(注7)が実証実験に参加することにより、北海道から沖縄へと日本列島を縦断する100Gbps回線の広域ネットワークを構築し、札幌と大阪の両拠点から、8Kカメラによるリアルタイム中継伝送を行った。リアルタイム暗号化配信技術としては、IPsec(注8)による暗号化技術を用いて、広域ネットワーク上で非圧縮の8K超高精細映像をリアルタイムに暗号化、復号化し安全に配信できる仕組みを構築した。さっぽろ雪まつり会場で撮影される8K映像データをすべて暗号化して大阪の一般公開会場まで送信。会場内で復号化して、中継映像を広域に安全に配信できることを実証した。
 また、神奈川工科大学もSINET5に100Gbpsの広帯域アクセス回線で接続を行い、8K/4K蓄積配信サーバの拠点として、8K超高精細映像の収録素材から作成した複数解像度の映像を、マルチキャストにより札幌、大阪、沖縄に配信を行った。
 リアルタイム暗号配信した映像素材をはじめとして、ネットワーク上の安定的な配信を実現するため、高精度なネットワーク計測技術(注9)と8K映像トラヒックメータ(注10)を併用して、100Gbps回線の伝送状況を実時間で観測する実験を行っている。

【今後の予定】
 今回の実証実験での結果を踏まえ、超高精細映像素材を用いたクラウド映像製作ワークフローの確立、マルチメディア研究との連携による新たなメディア製作手法の確立のための研究開発を進める。

*本実証実験の実施に当たり、NTT未来ねっと研究所様、シャープ株式会社様、北海道テレビ放送株式会社様、アリスタネットワークス様、株式会社日立国際電気様、株式会社JVCケンウッド様、サッポロファクトリー様、ナパテックジャパン株式会社様、グリーン株式会社様、ピュアロジック株式会社様、株式会社トランス・ニュー・テクノロジー様のご協力をいただきました。本実証実験の一部は、JSPS科研費26330121の助成および平成27年度の総務省SCOPE委託研究の支援を受けて進めました。

【注釈】
(注1) さっぽろ雪まつり実証実験
 NICTが新世代ネットワーク技術と放送技術の実証実験の場として、テストベッドネットワークJGN-Xを用いた実験フィールドを提供して行う。さまざまなプロジェクトが最新技術を持ち寄り、実験を行う。
(注2) 8K超高精細映像素材/4K高精細映像素材
 「8K」は現行のフルハイビジョンの約16倍にあたる3300万画素を持つ。さまざまな方式が提案されているが、今回は8Kデュアルグリーン方式、フレームレート毎秒60枚、10bit映像(24Gbps)を扱った。
 「4K」は2014年に試験放送が始まった次世代高品質テレビ規格のこと。さまざまな規格があるが、今回は、映像業界での素材として用いられる4K60P映像と4K30P映像を利用した。
(注3) 4K映像伝送装置
 NTT未来ねっと研究所の技術を基に、PFUからQool Tornado QG70として製品化されている。QG70を1台で、非圧縮ハイビジョン素材(「以下HD」、1.5Gbpsの伝送レート)を4本同時に送受できる性能を有し、装置内の同期で4Kの非圧縮素材を送受可能。また、装置間の同期を行うことで、8K超高精細素材の伝送が可能である。
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(注4) 広帯域IP映像サーバ
 NTT未来ねっと研究所の技術を基に、NTT-ITから「viaPlatz XMSサーバ」として製品化されている。本サーバ装置は、1台で4K@60P(12Gbps)を蓄積・配信できる性能を有する。本サーバ装置を2台設置し、入出力装置として「viaPlatz 4Kメディアゲートウェイ」を4台使うことで、8K超高精細素材の蓄積・配信を実現している。
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(注5) マルチキャスト
一対多で、一つの送信元から複数の宛先を持つグループに送信する仕組み。送信元から送信したデータを途中のノードで必要な宛先にのみ複製し、要求に応じて必要な伝送経路を選択する機能を持つため、最小限の帯域利用で効率的な伝送が可能となる。今回はマルチキャストルーティングプロトコルにPIM-SM (Protocol-Independent Multicast Sparse Mode) を用い、マルチキャストグループの切り替えによって、受信する内容を選択的に変更する仕組みを利用している。
(注6)JGN-X
 NICTが2011年4月から運用している、新世代ネットワーク技術の実現とその展開のためのテストベッド環境のこと。KAITはJGN-X利用プロジェクトとして、2013年4月に「リアルタイム指向ネットワークコンピューティング技術を用いたストリーミングクラウド機能の検証」というプロジェクトを立ち上げた。KAITがプロジェクトリーダを務め、NICT、NAIST、NTT-IT、PFU、アストロデザイン、NTT未来ねっと研究所、池上通信機の各組織と共同で、高精細映像伝送・蓄積配信実験を進めている。
(注7)SINET5
 国立情報学研究所(NII)が日本全国の大学、研究機関等の学術情報基盤として構築、運用している学術情報通信ネットワーク。今回の実験では、2016年1月より構築を開始したSINET5を利用し、札幌−東京間、大阪−沖縄間の回線を担当したほか、KAITのアクセス回線を収容した。
(注8)IPsec
 IPsecはインターネット上での安全な通信を実現するための方式で、IPネットワーク上での通信の端点と端点で暗号化と認証を行う。これにより、通信路上でのデータの改ざんや盗聴を防止することが可能となる。また、特定の通信のみを保護する方式と異なり、対象とするIPネットワーク上を流れるすべての通信を一元的に保護することが可能である。
(注9)高精度なネットワーク計測技術
 JGN-Xは、高精度ネットワーク測定装置PRESTA 10Gを複数配置し、多面的な計測ができる環境を用意している。PRESTA 10Gは、10Gbpsのキャプチャ・ジェネレータ機能を有する10ナノ秒粒度で測定可能なネットワーク測定システムであり、NTT未来ねっと研究所の技術を基に、NTT-IT社から「viaPlatzストリームモニタ」として製品化されている。今回は100Gbps対応の装置を使って計測を行う。
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 グリーン株式会社「QPシリーズ プラットフォーム」、ナパテックジャパン株式会社「NT100E3-1-PTP、100GbEネットワーク解析アクセラレータ」の製品協力により、100Gbps回線を直接計測する実験を実施した。
(注10) 8K映像トラヒックメータ
 KAITでは、複数台の4K映像伝送装置のトラヒックを同時に観測し、使用状況の表示ができるリアルタイムネットワークモニタを開発している。今回は、PRESTA10Gでキャプチャしたデータの表示や汎用スイッチとの連携によりトラヒック伝送状況の可視化を行う拡張を行った。

▼本件に関する問い合わせ先
 神奈川工科大学 工学教育研究推進機構
 〒243-0292 神奈川県厚木市下荻野1030
 担当: 山本 博一
 TEL: 046-291-3218
 E-mail: yamamotohkz@ccy.kanagawa-it.ac.jp

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