IPネットワークがプロフェッショナルな放送環境で広く普及するにつれ、精確な同期技術と信頼性の高いテスト手法がますます重要になっています。この記事では、2つの重要なドキュメント『How to test video to SMPTE ST 2110』と『SMPTE ST 2059-2: Synchronizing Professional Broadcast Networks』を解説します。これらのドキュメントは、IP放送の重要な標準を詳細に説明し、実践的なテスト方法と同期技術を提供しております。興味がある方はぜひ一度ダウンロードし、ご覧ください。
1.『How to test video to SMPTE ST 2110』解説
1.1 SMPTE ST 2110の概要
SMPTE ST 2110は、IPネットワークでプロフェッショナルなメディアを送信するための標準セットであり、放送レベルのIP伝送に理想的なフローモデルや送信機の性能要件を定義しています。この標準には、システムタイミング、非圧縮ビデオの伝送、オーディオ伝送、補助データの送信など、複数のサブスタンダードが含まれています。ST 2110により、音声と映像信号がイーサネット経由で効率的かつ安定して送信されます。ST 2110-21を一例として、テストポイントを説明します。
1.2 ST 2110-21のテストポイント
ST 2110-21では、RTPビデオストリームの送信機と受信機のタイミングモデルが定義されています。システムの安定性を確保するためには、以下の点に着目してテストを行うことが重要です。
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遅延
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パケット損失
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パケットの破損
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バースト条件下での送信
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パケット順序の乱れ
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パケットの重複
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ジッタおよびパケット遅延変動（PDV）
1.3 送信機の種類と特徴
主に以下の2種類の送信機が紹介されています。
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ナロー送信機（Narrow Sender）：FPGA技術に基づき、高い精度でIPフローに最小限の遅延とジッタの影響を与える。
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ワイド送信機（Wide Sender）：専用ハードウェアを備えたPCで、パケット送信ペースに大きな変動があり、受信機のバッファリングと処理能力が要求される。
1.4 Calnex SNEを使用したST 2110-21のテスト
ST 2110-21のテストには、Calnex SNEテスト装置を使用します。具体的なテスト手順は次の通りです。
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ネットワークエミュレーショントポロジーを設定
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遅延やパケット損失などのダメージ設定を構成
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ビデオ、オーディオ、補助データの送信パフォーマンスをテスト
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2022-7の冗長保護機能の有効性を確認
1.5 その他の考慮事項
ST 2110をテストする際に考慮すべき追加要素：
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4Kビデオ伝送時の「ジャンボフレーム」など、異なるパケットサイズのテスト
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冗長性と回復性のテスト
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ネットワークスイッチやルーターのパフォーマンステスト
2.『SMPTE ST 2059-2: Synchronizing Professional Broadcast Networks 』解説
2.1 PTP (精密時刻プロトコル)の概要
SMPTE ST 2059-2は、精密時刻プロトコル（PTP）に基づく標準であり、イーサネットネットワークを介してデバイスを同期させるための重要な技術です。PTPは、メッセージ交換を利用して時間（位相）と周波数の同期を実現し、ネットワーク内のすべてのデバイスが厳密な時間一致を保つことができます。
2.2 PTPの動作原理
PTPは、SYNC、FOLLOW_UP、DELAY_REQ、DELAY_RESPといったタイミングメッセージの交換によって動作します。リーダークロックとフォロワークロック間で時間を同期させ、PDV（パケット遅延変動）の影響を軽減するためには、ボーダークロック（BC）やトランスペアレントクロック（TC）を使用して遅延補償を行います。
2.3 SMPTE ST 2059-2の要件
ST 2059-2は、放送ネットワークにおける同期要件を定義しています。主な要件は以下の通りです。
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ネットワークの同期精度は1μs（±500ns）以内であること
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エンドツーエンド、ピアツーピアの遅延メカニズム、IPv4/IPv6のカプセル化、マルチキャストまたはユニキャスト伝送など、複数のPTPオプションに対応
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同期メタデータTLV（Synchronization Metadata TLV）を使用して、フレームレートなどの時間関連情報を伝送
2.4 PTPデバイスのパフォーマンステスト
SMPTE ST 2059-2に準拠するために、デバイスに対して以下のテストが推奨されます。
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デバイスがPTPセッションに正しく参加できるかを確認
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「定常状態」でのタイミング精度を測定
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プロトコルエラーやタイミングのずれに対するデバイスの対応能力をテスト
2.5 Calnexのソリューション
Calnexは、SMPTE ST 2059-2のテストをサポートするさまざまなソリューションを提供しています。
Paragon-One Broadcast：SMPTE ST 2059-2のテスト機能を備えたオールインワンテスト装置
Calnex PTP Field Verifier (PFV)：PTPメッセージをデコードして表示するための便利なツール
Sentinel：PTP、NTP、SyncE、TDMなどに対応したポータブルなマルチファンクションテスト装置
SMPTE ST 2110とST 2059-2は、放送業界におけるIP化を支える重要な技術標準です。これらの標準を導入し、テストを行うことで、放送技術者やシステムインテグレーターは、ネットワークの効率的な運用と安定性を確保することができます。詳細については、『How to test video to SMPTE ST 2110』と『SMPTE ST 2059-2: Synchronizing Professional Broadcast Networks』をダウンロードして、ご覧ください。
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