放送システムとptp (基本編) - inter bee 2021
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放送システムとPTP(基本編)
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目次
1. 従来の放送における同期とは
2. PTPとBB
3. 時刻合わせの原理
4. PTPの用語
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従来の放送における同期とは1.
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従来の放送における同期とは
何故、同期信号が必要か 送信と受信で同期してないと映像や音声が乱れることがある。 複数の映像の切替時、位相が合っていないと映像が乱れる。
スイッチャー
VTR
編集(スロー・合成)
スイッチ
VTR(A) VTR(B)
カメラ(B)
カメラ(A)
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従来の放送における同期とは
SDIシステムでの同期信号
IPシステムの同期信号は?
PTP
Black Burst
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PTPとBB2.
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PTPとは
Precision Time Protocolの略 (Precision : 精度、精度が高い)
IEEE1588で定義された時刻同期のプロトコル。
1us未満の同期確度。同じ時刻同期のプロトコルのNTPは1ms程度の精度。
PTPとBB
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時刻とBBの関係国際原子時(TAI) の1970年1月1日 00:00:00 をSMPTE EPOCHに定義。EPOCHとは基準時刻に対して経過した秒数。BBの周期が一定なので任意時刻が分かればBBの位相を算出できるという仕組み。
PTPとBB
SMPTE Epoch1970年1月1日00:00:00(TAI)
任意時刻t
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3H 3H 3H
第1フィールド開始
前置等化パルス 垂直同期パルス 後置等化パルス
264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274
第2フィールド開始
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時刻同期のしくみ3.
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PTPの時刻合わせMasterが時刻を配信しSlaveが時刻を合わせる。
メッセージと呼ばれるパケット単位にタイムスタンプを乗せる。
PTPの時刻同期のためのメッセージは下記の4つ・Sync・Follow up (2Step)・Delay Request・Delay Response
時刻同期のしくみ
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
Syncメッセージ
Masterは自分の時刻(t1) をメッセージに載せて送る。
SlaveはSyncメッセージが届いた時刻(t2)を記録する。
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
Follow Upメッセージ(2STEP)
Masterは自分の時刻(t1) をメッセージに載せて送る。
SlaveはFollow upメッセージが届いた時刻(t2)を記録する。
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
Delay Requestメッセージ
Slaveは自分の時刻(t3) をメッセージに載せて送る。
MasterはDelay Requestメッセージが届いた時刻(t4)を記録する。
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
Delay Responseメッセージ
MasterはDelay Requestが届いた時刻(t4) をメッセージに載せて送る。
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
TIME OFFSET
Slaveが取得した4つの時刻t1,t2,t3,t4からMasterとSlaveの時刻差(TIME OFFSET)が計算できる。
TIME OFFSET=(T-ms – T-sm)/2=((t2-t1)-(t4-t3))/2
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
Delay Time
Slaveが取得した4つの時刻t1,t2,t3,t4からMasterとSlaveの遅延差(DelayTime)が計算できる。
Delay Time=(T-ms +T-sm)/2=((t2-t1)+(t4-t3))/2
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Sync
Follow up
Delay Request
Delay Response
t1
t2
t3
t4
T-ms(t2 – t1)
T-sm(t4 – t3)
Master Slave
時刻同期のしくみ
注意点
ネットワーク遅延がMaster → Slave, Slave → Masterで同じであることを前提に計算している。
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PTPの用語3.
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PTPの用語
プロファイル業界毎にパラメータや使用オプションを定義したもの。放送業界ではSMPTE2059-1/2がそれにあたる。
ドメイン論理的にグループを分けるためのもの。同一のドメイン内で通信が行われる。
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PTPの用語 グランドマスター
P T P の 時 刻 源 。
スレーブマ ス タ ー の 時 刻 を 受 け て 動 作 す る 機 器 。
TC(トランスペアレントクロック)P T P 中 継 時 に ス イ ッ チ 内 の 滞 在 時 間 を 付 加 し て下 位 ス レ ー ブ に 配 信 す る 。
B C(バウンダリークロック)上 位 マ ス タ ー か ら 受 信 し た 時 刻 を 元 に 遅 延 時 間 や揺 ら ぎ を 補 正 し て マ ス タ ー と し て 時 刻 を 再 生 成 す る 。大 規 模 シ ス テ ム で も 安 定 。
B M C A(ベストマスタクロックアルゴリズム)最 も 精 度 の 高 い マ ス タ ー 機 器 を グ ラ ン ド マ ス タ ーに 自 動 で 選 択 す る ア ル ゴ リ ズ ム 。
GPSアンテナ アンテナ
メイン サブ
ORTC : トランスペアレントクロック BC : バウンダリークロック
マスター
スレーブ
イーサネットスイッチ
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ご清聴ありがとうございました