【IPによる映像伝送・虎の巻】NTTフレッツ光VPNやビジネスイーサなどを使って高品質映像伝送をする場合のテクニック


このページでは、NTTのフレッツVPNやビジネスイーサなどのイーササービス、その他のネットワークを使用してIPによる映像伝送をする際に最低限必要な知識をご紹介します。


映像伝送で必要な通信帯域について(ネットワーク帯域)

映像伝送用コーデック(エンコーダ・デコーダ)を使用して高品質な映像伝送を行う場合に必要となる通信帯域についてご案内します。

■映像で使用する帯域の目安は?

映像の帯域は「良好な品質 〜最高品質(これ以上レートを上げても品質は変わらない)」の範囲で記載しています。

ネットワークで映像伝送する場合、CBR(固定ビットレート)の設定をお勧めします。

VBRの場合、動きが速かったり、細かな変化が多い映像で使用する帯域が増加し、契約ネットワーク帯域をオーバーする可能性があるからです。

ただし、CBRの場合、動きが速かったり、細かな変化が多い映像の場合、映像にノイズ感が出るなど、映像が劣化します。

映像種別 H.264で圧縮 H.265/HEVCで圧縮
HD (1,280x720) 60fps [720 60P]  6〜15Mbps  4〜10Mbps (平均8Mbps)
FullHD(1,920x1,080) 30fps [1080 60i]  8〜25Mbps  6〜12Mbps (平均10Mbps)
FullHD(1,920x1,080) 60fps [1080 60P] 10〜30Mbps  8〜15Mbps (平均12Mbps)
4K (3,840×2,160) 60fps [2160 60P] 50〜100Mbps 25〜50Mbps (平均35Mbps)
8K (7,680x4,320)  60fps [4320 60P] - 100〜200Mbps(平均150Mbps)

※リアルタイム映像伝送の場合、動画編集ソフトなどで生成するファイルの映像レートよりも増加します。(リアルタイムでエンコードするため、エンコード処理を高速に行う必要があり、非リアルタイム処理処理よりも圧縮率などが低くなります)

■イーササービスなどギャランティー型の回線契約時の契約帯域は?

●通信回線の契約帯域として必要となる帯域は、上記の映像の帯域の「1.2倍」は確保しておいた方が良いです。(FECを使用する場合は、更に増加)

●品質が高い、帯域確保型ギャランティーネットワーク(NTTのビジネスイーサなど)では、瞬間的にでも、契約帯域を超えた分のデータはバッサリ落とされます。(契約帯域を超えた分は廃棄されます)

●映像伝送の場合は、データのロス=映像の乱れ として直結します。中途半端な帯域を契約する場合(例えば20M,30M, 40M, 50M, 60M, 70M, 80Mbps と言った、10Mbps, 100Mbps, 1Gbpsの帯域でない場合)は、超過しても廃棄されない可能性がある、一部帯域確保型サービス(バーストプラン)がおすすめです。

■フレッツなどの安価なベストエフォート型の回線契約時の注意事項は?

●インターネット経由での高品質映像伝送は、安価ですが、日や時間帯によって通る帯域に変動があり、リスクが高いので、お勧めしません。

●フレッツVPNなどは比較的品質が高いと言われていますが、共用型で、帯域は確保されていません。そのため稀にパケットがロスすることを前提で設計する必要があります。(ARQエラー訂正機能などの使用や、バックアップ用途での使用にするなど)

●フレッツの「ビジネスタイプ」の方が、共用しているユーザ数が少ないので、確率的に、ロスする可能性は低くなると言われています。(ただし、同じ収容装置に大量のトラフィックを使用するユーザが入っている可能性もあり、保証はない)

 


エラー訂正について

●フレッツなどのベストエフォート型の回線を使用する場合は、パケットがロスする可能性があるため、ARQ方式の使用が必須です。

  FEC方式 ARQ方式
使用帯域の増加 連続してパケットがロスした場合などは、救済できない場合がある(方式によって特性が異なる) 再送するためかなりの高精度で救済可能
エラー救済の精度 方式により、定常的に10〜20%のFEC用のデータが増加する ロスしたときだけ再送するので、定常的には増えない
遅延時間の増加 数〜数十msec程度 再送のためのバッファ待ち時間のため、常に3~5秒程度の遅延時間が必要となる。長いため、掛け合いなどの利用には難しい
規格 規格化されているので互換性は高い(ただし、メーカが保証しているエンコーダ・デコーダでの組み合わせの使用がおすすめ) メーカーや装置によって実装方式が異なる場合が多く、エンコーダ・デコーダの組み合わせに注意が必要

 


高品質な映像伝送をする際の注意事項

ライブイベントなどの高品質な映像伝送をする場合、トラブルの可能性を極限まで下げておきたいものです。

特にネットワーク部分でのトラブルは、ライブイベントなどでは命取りとなります。

いくつか注意事項を記載しておきます。

■回線の契約は、とにかく早く!

場所によっては、電柱を立てたり、土管を掘ったりして、光ファイバーの敷設から始まる場合があります。

とにかく、通信会社へ回線の契約は早めにしておいたことに越したことはないです。

■できるだけ余裕を持った開通と、事前の試験を

イーサ型サービスの場合、料金が高いので回線の利用期間はできるだけ短くしたいのですが、事前に十分なテストができていないと、思わぬトラブルになることがあります。少しもったいないですが、余裕をもって開通しておいた方が良いです。

■極力経由するルータ(NW機器)の数を減らす

映像伝送で、経由するNWスイッチやルータなどNW機器の数は極力減らしましょう。経由するルータやNW装置が多ければ多いほど、思わぬトラブルの原因となります。

■回線とルータを共用しない

映像伝送で使用している回線やルータなどの通信機器で、同じVPNでパソコンでファイル転送なども一緒にするなど、他の通信と共用して使用することは多いと思います。

同じ回線や同じネットワーク装置に、複数の通信が混ざると、思わぬトラブルが発生することがあります。

例えば、ファイル転送で帯域を占有してしまい、映像が通らない場合などもあります。(ファイル転送はTCPなので、映像伝送のUDP通信の帯域を食ってしまうこともありえます)

トラブル発生時に、原因区間の切り分けも難しくなります。映像伝送で使用する回線と通信機器は必ず分けましょう。

■映像伝送ではルータの機能をできるだけ使わない

ルータに備わっている負荷分散機能や冗長機能などもありますが、映像伝送ではルータについているこれらの機能はできるだけ使用しないようにしましょう。

優先制御の設定なども思わぬトラブルの原因となりますので、可能な限り使用しないようにしましょう。

シェーピング機能も、映像伝送装置(エンコーダ)に備わっていますので、ルータでの設定は原則不要です。

また、冗長経路を使用する場合は、映像伝送装置についている冗長経路機能(複数IFでの送出など)を使用しましょう。NW側で冗長経路設計を行うとトラブルの原因となります。

■複雑なIP設計をしない

映像伝送を行うネットワークは、可能な限りルーティングをシンプルにしておきましょう。

複数のネットワークをまたいで映像伝送を行うようなネットワークは避けましょう。トラブルの要素の一つになります。

本番中などにトラブルが発生した場合、致命傷となります。

■MACテーブルが消えることも

映像伝送は、エンコーダからデコーダでの一方通行の通信が多くなります。

デコーダ側からの通信が一切無い時間が長時間続くと、ルータやスイッチのMACテーブルが消えてしまい、通信ができなくなることがあります。

映像伝送装置の設定などで、定期的双方向の通信を発生させるようにしましょう。


★その他のテクニックは、以下のパソコン・スマホテクニックサイト( https://dsstation.sakura.ne.jp/PC/ )ありますので、適宜参照してください。


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