White paper - AoIP over WAN AoIP over Wan with DirectOut 製品
Lockdown Rock -The show must go WAN

イントロダクション

世界中がロックダウンされている中、ネットワークオーディオとリモートプロダクション重要性はさらに高まっています。多くのアーティストや放送局、制作会社など、自宅で仕事をする必要があり、WANを介した高品質(非圧縮)のオーディオ伝送の需要が高まっています。多くの場合、専用のネットワーク接続は使用できず、DSLなどの標準的なインターネット接続を利用していると思います。このWhite Paper(ホワイトペーパー)では、PRODIGY.MPに装着したRAV.IOを使用し、セットアップ上、考慮しなければいけない制約と必須条件をご説明いたします。

 

▼ DirectOutのRAVENNAモデルは、ネットワーク上で何度もテストされ、JT-NM のテスト済みリストに掲載されています。

▼ 通常のインターネット接続でRAVENNAを使用する場合、そのネットワークは予測性に欠ける上、様々な国や場所のインフラに応じて結果は多様になります。

▼ このアプローチは、ZoomやGoToMeeting 、Skypeなどに変わるものではありませんが、専用のWAN回線を使用する事ができない場合、一般的なインターネット接続で非圧縮のオーディオ伝送を行う方法を提供します。

▼ RAVENNAはもともと標準のインターネットで使用するために設計されたわけではないので、ネットワークに関する追加知識が必要です。

▼ レイテンシーや音質は様々な条件(接続数、接続の品質、チャンネル数、ルーターの種類/品質、ビデオ画像、GPS リンクなど)により違う結果をもたらします。品質向上のためには、ネットワーク接続に使用できる予算と労力が必要となります。DirectOut製品は、常に最大の品質と信頼性を提供しております。

 

最終的な結果は、ディバイス間のインターネット接続の強度、品質、速度にのみ依存します。

 

 

品質レベル

RAVENNA over WANを使用する状況を分類し、いくつかの品質レベルを定義しました。

 

A .  帯域幅が保証された、プライベート/専用 レイヤー1 リンクとGPS リンクが可能な PTP グランドマスターがそれぞれの場所にある状況

A2. 帯域幅が保証された、プライベート/専用 レイヤー1 リンクとGPS リンクが無いPTP グランドマスター

B.  パブリックIPによる企業インターネット接続、帯域保証/対称型帯域幅 、VPN、ISPによる管理、GPSリンクPTPグランドマスター

B2. パブリックIPによる企業インターネット接続、帯域保証/対称型帯域幅 、VPN、ISPによる管理、GPSリンクが無いPTPグランドマスター

C.  パブリックIPによるホーム インターネット接続、帯域保証/対称型帯域幅 、ユーザーが設定したルーターによるVPN、各場所にGPSリンクされたPTPグランドマスター

C2. パブリックIPによるホーム インターネット接続、帯域保証/対称型帯域幅 、ユーザーが設定したルーターによるVPN、GPSリンクが無いPTPグランドマスター

D. 帯域幅は保証されていない パブリックIPによるホーム インターネット接続、ユーザーが設定したルーターによるVPN、各場所にGPSリンクされたPTPグランドマスター

D2. 帯域幅は保証されていない、パブリックIPによるホーム インターネット接続、帯域幅は保証されていない、ユーザーが設定したルーターによるVPN、GPSリンクが無いPTPグランドマスター

 

*対称型帯域幅 > アップロードとダウンロードのスピードが等しい

 

 

一般的な前提条件と制約

専用リンクとは異なり、公共のインターネットを使用する場合、ユーザーはネットワークパケットを処理するスイッチにアクセスできません。各エンドポイント(各家の接続)にはISPから提供されたIPアドレスがあります。

VPNはすべてのデバイスを1つの仮想ネットワークに配置し、すべてのノード間でアクセスするために必要です。VPNの機能によっては、PTPストリーミングとRTPのストリーミングの両方にユニキャストを使用する必要がある場合があります。DirectOutのRAV.IOはこの機能を提供します。

インターネット接続を使用する時に直面する最大の問題は、予測できないパケットのジッターです。帯域幅は保証されていないため、パケットの移動時間は大きく異なります。

 

 

PTP

PTP対応のスイッチがあるネットワークのPTPの品質は非常に良好です。PTPのジッターは非常に低く(1μs未満)、2つのディバイス間の同期はAES11準拠のワードクロック同期と同じくらい正確です。

公共のインターネットを使用している場合、PTP対応のスイッチは利用できません。この場合、すべての場所にGPS同期が可能なグランドマスターを使用する事をお勧めします。この場合、PTPメッセージは設置間でブロックする必要があります(グランドマスターがマルチキャストPTPパケットを送信する場合)

もしGPS同期できるグランドマスターを使用できない場合、PTPメッセージはVPNで配信する必要がありますが、PTPのジッターは大幅に増幅されます。

DirectOutのRAV.IOはこのような場合に適応する、ジッターフィルターが備わっています。パケットジッターが多い場合にもディバイスは、リモートPTPグランドマスターに同期できます。

 

 

ストリーミング

RTPパケットもパケットジッターの影響を受けます。この解決策は、受信ディバイスで、大きな入力バッファーを使用する事です。数100ミリセックのバッファーサイズは、巨大なパケットジッターに対応しています。もちろん、これによりストリーム遅延が増加します。しかしながら、時々おこるパケットロスを受け入れられれば、低いレテンシーのリアリタイムのモニタリング使用するべきです。アーティストが一緒に演奏するためには非常に重要なポイントです。帯域幅を節約するために、16ビットのオーディオエンコーディングをモニタリングストリームに使用できます。それでも、使用しているインターネット接続によって、ミュージシャンの期待に応える遅延にならないかもしれません。これはケースごとにテストする必要があります。

パケットのバッファーサイズが大きくても、インターネット経由で通信されている間にパケットが失われる可能性があります。RAVENNAもAES67/ST2110もパケットを再送信する機能を実装していないため、このエラーはリカバーすることはできません。

このようなパケット損失を最小限に抑えるには、ストリームで利用可能な最大のパケット時間を使用しないことをお勧めします。パケット時間が短いほど帯域幅は増加しますが、値が中程度の場合、帯域幅とパケットが損失された場合に失われたサンプル数の間で、適切なトレードオフが提供されます。もちろん、失われたサンプルに対して、最も効果的なのは、冗長ストリームを使用する事です。DirectOutのRAV.IOを使用すると、ユニキャスト/マルチキャストの両方に冗長性を設定でき、伝送の信頼性を大幅に向上させることができます。

 

 

結果

利用可能なインフラに応じて、様々な品質レベルに達します。いずれの場合も、インターネットリンクによる帯域幅が制限要因となります。「ホームインターネット」を使用するすべてのレベルは、他のオプションを選択できない状況では、回避策を検討する必要があります。オーディオ伝送は、会議用アプリよりも優れていますが接続の品質がプロ仕様でなければ、このソリューションもプロ仕様にはなり得ません。

 

設定した品質レベルがもつ可能性は以下です。

 

Level D2

最悪のシナリオですが、なんの追加作業もせず行えるレベルでもあります。伝送リンクに関しては何も保証されません。帯域幅が変動した場合に備えて、十分な「ヘッドルーム」を残す必要があるため送信できるオーディオは数チャンネルだけでしょう。接続の帯域幅が非対称であることに注意してください(例:100M Bit/秒のダウンロード、20MBit/秒のアップロード)。

PTPの強力なフィルターにより、同期は確保されます。しかしながら、結果として得られるクロックは、外部のハードウェアを同期するレベルまでには安定しないでしょう。PRODIGY.MPの内部SRCはこの問題を修正します。異なる場所からのオーディオ信号は、位相は完全に一致しないでしょう。

 

Level D

GPSにリンクされたグランドマスターは、位相精度を保証します。それでも、ストリーミングパケットは変動する帯域幅に対処するため大量のバッファリングが必要となります。しかし、タイムスタンプが正確であるため、オーディオ信号は、関係する場所間で調整されます。帯域幅が単発的に減少する場合に備えて、十分な「ヘッドルーム」をとる必要があるため、送信するチャンネル数を減らす必要があります。

 

Level C2

このケースは、帯域幅は保証されており、ストリーミングの帯域幅を信頼することができますので、チャンネル数を増やせる可能性があります。位相精度はPTPジッターの影響を受けます。

 

Level C

繰り返しですが、GPSにリンクされたグランドマスターは位相精度を向上させます。PTPジッターフィルターは必要ありません。

 

Level B と B2

他のレベルとの違いは、ISPにとって提供されるVPNです。VPNの強力で専門的な管理が期待できます。他のレベルと同様にリンクされたグランドマスターが必要です。このレベルBはプロフェッショナル仕様であると考察できます。

 

Level A と A2

これらは、プロフェッショナルのアプリケーションとして使用できます。リンクの全ては、ユーザー側が設定可能であるか、もしくは、保証された動作がサービスプロバイダから提供されます。 PTPが好条件のAがより望ましいです。

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