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CineGridにおける高品質メディアの ネットワーク応用に関する研究 - JGN-X
TBWG-13-03 CineGridにおける高品質メディアの ネットワーク応用に関する研究 新世代ネットワーク推進フォーラム テストベッドネットワーク推進ワーキンググループ会合 -- 20120727 -- 金子 晋丈 慶應義塾大学 理工学部情報工学科 / DMC研究センター アウトライン • 高品質メディアへの要求 • デジタルシネマの例 • CineGridとは • これまでの取り組み • 大容量ストリーミング: 4K ストリーミング • いま取り組んでいること • 超分散型ストリーミング: Content 2 Espresso Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC デジタルシネマ機器 • 3Dを背景に急速に普及 世界のスクリーンの60%がデジタル化済 3 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC デジタルシネマの品質 • Image Quality Pixel, Bit Depth, Color Space, Frame Rate, Dimension 2160 480 720 1080 640 1280 2048/1920 4096/3840 SD HD(720) 2K/HD(1080): ~3Gbps More Bandwidth for Higher Frame Rate and More Pixels 4K/QHD: ~12Gbps Color Space: XYZ, Bit Depth: 12/color, Frame Rate: 24, 2D 4 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC HIGHER FRAME RATE (120P) 48 Frames/eye 3D 5 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC MORE PIXELS (8K) 6 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC CINEGRID • International Community for the researchers/developers • Focused on networked collaborative tools to enable the production, use and exchange of very-high-quality digital media over photonic networks. • http://www.cinegrid.org/ 7 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC CINEGRID CineGrid Network 2011 UIUC/ NCSA Keio Univ./ DMC Univ. Washington NTT Tohoku Univ. Northwestern Univ. UIC/ EVL Univ. Amsterdam Waag sara Ryerson Univ. Seattle Chicago KTH Amsterdam Tokyo Poznan CinePost Los Angels KAIST HK Cyberport USC AMPAS UCSD/ CALIT2 Digital Domain NPS Lucasfilm Sao Paolo Mackenzie Univ. Disney Network Resources are kindly provided by: AMPATH, C-Wave, CANARIE, CaveWave, CENIC, CESNET, CzechLight, GEMNET, Internet2, JANET, JGN2plus, NetherLight, NLR, NORDUnet, PacificWave, PNWGP, RNP, StarLight, SOL, SURFnet, TransLight/StarLight, T-LEX, WIDE 8 Kunitake Kaneko[[email protected]], KeioofUniversity, DMC [email protected], as 2011/02/14 HOLLAND FESTIVAL 2007 Live 4K Opera Transmission with JPEG2000 compression 30 20 10 0 10 20 30 初 界 世 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 セーヴェルナヤゼムリャ スヴォールバル諸島 ノヴォシビルスク諸島 グリーンランド グリーンランド ノヴァヤゼムリャ ウランゲル島 クインエリザベス諸島 70 アイスランド 70 500Mbps スウェーデン レイキャビク ノルウェー ヘルシンキ オスロ 60 ストックホルム アメリカ合衆国 ロシア連邦 フィンランド タリン セントローレンス島 60 エストニア ラトビア モスクワ デンマーク リトアニア イギリス ロシア連邦 ベラルーシ オランダ ポーランド ドイツ ベルギー チェコ ウクライナ アイルランド 50 カナダ アリューシャン列島 アスタナ 樺太 （サハリン） ウランバートル カザフスタン オーストリア フランス モルドバ ハンガリー スイス ルーマニア 50 千島列島 モンゴル オタワ 択捉島 アゼルバイジャン ビシュケタ ウズベキスタン グルジアトビリシ キルギス バクー タシケント 朝鮮民主主義 ペキン アルメニア 人民共和国 トルクメニスタン ドゥシャンベ ピョンヤン トルコ エレバン ギリシャ ソウル タジキスタン アシガバート キプロス 大韓民国 東京 チュニス マルタ カブール アルジェ シリアイラク テヘラン ニコシア ラバト チュニジア レバノン ベイルート ダマスカス イスラマバード 日本 モロッコ 中華人民共和国 イスラエル エルサレム アンマン バグダッド イラン アフガニスタン トリポリ クウェート ヨルダン カイロ クウェート ネパール ブータン アルジェリア パキスタン ティンプー 沖縄島 バーレーン デリー リビア エジプト パレスチナ マナーマ カトマンズ カタール 硫黄島 南鳥島 ドーハ バングラディッシュ 与那国島 西サハラ サウジ リヤド アブダビ マスカット ダッカ インド ハノイ アラブ アラビア 沖ノ鳥島 ミャンマー 台湾 首長国連邦 ラオス モーリタニア 北マリアナ諸島 ブルキナファソ ヤンゴン ビエンチャン セネガル ヌアクショット オマーン ハルツール エリトリア サナア ニジェール タイ ガンビア マリ カーボベルデ フィリピン チャド イエメン バンコク ベトナム ニアメ マニラ スーダン プライア ダカール アスマラ バマコ グアム ワガドゥグー バンジュール プノンペン トーゴ ビサウ ンジャメナ ジブチ ジブチ マーシャル諸島 ナイジェリア ギニアビサウ ギニア アディスアベバ スリランカ ガーナ カンボジア コナクリ アブジャ パリキール ヤムスクロ フリータウン ベナン スリジャナワルダナプラコッテ エチオピア 中央アフリカ ポルトノボ ブルネイ コロール シエラレオネ マジュロ ミクロネシア ロメ モンロビア モルディヴ カメルーン バンギ ソマリア バンダルスリブガワン クアラルンプール アクラ パラオ マラボ ヤウンデ リベリア ウガンダ マレーシア マレ キリバス モガディシオ 赤道ギニア カンバラ ヤレン リーブルビル タラワ シンガポール サントメ コンゴ ルワンダ ケニア ナイロビ コンゴ サントメ＝ ガボン コート ナウル キガリ 民主 パプワニューギニア ブラザビル プリンシペ ブジュンブラ ジボワール ビクトリア 共和国 インドネシア ブルンジ セーシェル ツバル キンシャサ ソロモン諸島 タンザニア ダルエスサラーム 東ティモール ジャカルタ ホニアラ フナフティ ブルガリア Amsterdam 40 30 20 10 0 10 スペイン ポルトガル アンカラ イタリア 40 アメリカ合衆国 ワシントン 日付変更線 バミューダ諸島 30 バハマ San Diego ルアンダ アンゴラ ザンビア ルサカ ウィントフック ポートビラ 10 ブラジル リマ ブラジリア ボリビア ラパス スバ 20 フィジー諸島 ヌクアロファ トンガ パラグアイ 南回帰線 アスンシオン オーストラリア マプト 0 ペルー クック諸島 ニューカレドニア島 イースター島 ムババーネ レソト スワジランド 30 30 マセル 南アフリカ 共和国 30 20 10 0 10 20 スウェーデン デンマーク コペンハーゲン イギリス オランダ ベルギー ベルリン 150 40 ポーランド ハイチ ケルゲレン島 ポルトープランス アリュッセル 110 100 サントドミンゴ セントクリストファー・ネービス ウクライナ ルクセンブルク スロバキア リヒテンシュタイン ブラチスラバ キシニョフ ファドゥーツ ウィーン スイス ブダペスト オーストリア リュブリャナ ハンガリー モルドバ ベルン フランス ルーマニア スロベキア ザグレブ クロアチア ポドゴリツァ ブカレスト サラエボ モンテネグロ ベオグラード ソフィア サンマリノ アンドラ ブルガリア モナコ ローマ セルビア マケドニア スペイン バチカン スコビエ ティラナ アンカラ ポルトガル イタリア アルバニア マドリード トルコ ギリシャ ボスニア・ヘルテゴビナ リスボン モロッコ セントジョンス サウスジョージア島 日付変更線 ドミニカ ロゾー カストリーズ 60 セントルシア バルバドス サウスオークニー諸島 キングスタウン セントビンセント・グレナディーン諸島 ブリッジタウン サウスシェトランド諸島 グレナダ セントジョージズ トリニダード・トバゴ ポートオブスペイン アテネ 南極 マルタ アルジェリア チュニジア 50 フォークランド諸島 バセテール アンティグア・バーブーダ プラハ チュニス チリ 40 パリ アルジェ 90 ドミニカ 共和国 プエルトリコ キエフ チェコ 120 50 ワルシャワ ドイツ 130 キューバ ウェリントン ミンスク ベラルーシ 140 モンテビデオ ニュージランド リトアニア ビリニュス ロシア連邦 アムステルダム ロンドン 40 ラトビア ウルグアイ ブエノスアイレス アルゼンチン ロシア連邦 ダブリン アイルランド サンティアゴ キャンベラ 30 リガ 10 ガイアナ ギアナ コロンビア キト アピア ポートルイス 20 パラマリボ エクアドル ガラパゴス諸島 サモア アンタナリボ ジョージタウン ボゴタ 赤道 バヌアツ ハポローネ プレトリア 日付変更線 ポートモレスビー マダガスカル モーリシャス ハラレ ドミニカ プエルトリコ キューバ 共和国 ベリーズ ジャマイカ セントクリストファー・ネービス ベルモパン キングストン ハイチ アンティグア・バーブーダ グアテマラ ホンジュラス セントルシア ドミニカ テングシガルパ グアテマラシティ バルバドス セントビンセント・ ニカラグア サンサルバドル グレナディーン諸島 グレナダ エルサルバドル トリニダード・トバゴ サンホセ ベネズエラ コスタリカ パナマシティ スリナム パナマ メキシコシティ コモロ リロングウェ ジンバブエ ナミビア ボツワナ モザンビーク 20 ディリ モロニ マラウイ メキシコ 北回帰線 ハワイ諸島 ナッソー ハバナ コロンビア バレッタ ベネズエラ ガイアナ 50 60 70 80 90 100 110 9 120 130 140 150 160 170 180 170 160 80 70 60 50 40 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC 60 大容量ストリーミングの難しさ • 大容量ストリーミング • 4K JPEG2000ストリーミング(数百Mbps) • 帯域が10Gbpsでも動かないときがある • 100us程度のジッタが影響 • 実現するには • ジッタフリーのネットワークを作る？(=回線交換) • ジッタに影響されないストリーミング方式の模索 Content Espresso: 超分散型ストリーミング 10 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC アプローチ • 世界中に分散したディスクから”ストリーミング” • “ソフトウエア-ネットワークRAID” • 前方誤り訂正(FEC)の活用 • パケットが届くことが重要=ジッタは影響しない 6 11 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC 動作概要 servers Original File ✗ Parity ・・・ client UDP ✗ ✗ stored block size = packet size 12 Original File ✗ ✗ ✗ recovering... ✗ ✗ Parity ✗ Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC 方式の違い Client WAN (NAS/FTP) Host Computer SAN RAID Module Storage Media (HDDs) 現行方式 packetizing protocol overhead redundancy single VFS stream interface packetizing redundancy sector 13 Client WAN -Single packetizing -Single redundancy -No FS complexity Storage Media (HDDs) 検討方式 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC 実験ネットワークの拡張 14 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC おわりに • 高品質メディアへの要求 • CineGridとは • 大容量ストリーミングの難しさ • 超分散型ストリーミング • 実験環境の拡張と技術のさらなる検証をすすめる 15 Kunitake Kaneko[[email protected]], Keio University, DMC