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【D1-S5】GPSアンテナをたてよう!~超高精度時刻情報を得るために~ | #MTDC202...

【D1-S5】GPSアンテナをたてよう!~超高精度時刻情報を得るために~ | #MTDC2024 | MIXI TECH DESIGN CONFERENCE 2024

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MIXI TECH DESIGN CONFERENCE 2024 - SESSION ARCHIVE
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3/18(月) 17:40 〜 18:00|D1-S5

GPSアンテナをたてよう!~超高精度時刻情報を得るために~

普段、スマートフォンやカーナビ等で利用しているGPS、超高精度な時刻情報も取得可能な事をご存知ですか?
MIXIでは映像技術(SMPTE2110)やローカル5Gで利用するためにGPSアンテナから取得した時刻情報(PTP)を利用して各種サービスの運用を行っています。
これらのサービスを運用するのに必須となるGPSアンテナですが、土地を持たないMIXIのような会社だとアンテナを立てる場所に大変苦労します。諸々の悲喜こもごもと併せて、これまでどのようにGPSアンテナを立ててきたか、サービスの運用を行っているかについてお話します。

開発本部 たんぽぽ室 インフラグループ
佐藤 太一 / Taichi Sato

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□セッション情報
https://techcon.mixi.co.jp/2024/d1-s5.html
□イベントハッシュタグ
#MTDC2024
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MIXI ENGINEERS

March 18, 2024
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Transcript

  1. ©MIXI 2 自己紹介 佐藤 太一 ▍経歴  1980/09 山口県光市生まれ  2003/03 鹿児島大学 卒

     2003/04 動画配信&CDNの会社に新卒入社  インフラエンジニア 12年→セールスエンジニア 4年半  2020/10 ミクシィ(現:MIXI) 開発本部  インフラエンジニア4年強 ▍現在の業務内容  映像伝送、配信、ネットワーク等、インフラ回りを主に担当   参照:『TIPSTAR』の“映像伝送システム ”の仕組みとは   https://mixil.mixi.co.jp/product/9260 ▍インターネットコミュニティ活動  JANOGスタッフ色々 (JANOG49 Meeting in 鹿児島 実行委員長)  Peering in Japan / Osaka Peering Festival 幹事 ▍趣味 楽器演奏 (ファゴット) 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です 最近の悩み  自分が何屋か分からない!
  2. ©MIXI 5 4Fのデモンストレーションみて頂けましたか? 参考 D1-3 フィギュアスケートにおける 自動追尾カメラ開発 - 位置情報 +AI画像解析

    https://techcon.mixi.co.jp/2024/d1-3.html MIXI、アスリートの競技力向上に活用できる自動追尾カメラシステムを開発 フィギュアスケート選手のトレーニング拠点で運用開始 https://mixi.co.jp/news/2024/0313/29614/
  3. ©MIXI 9 開発本部 たんぽぽ室 インフラG&映像技術G 組織横断でインフラ&映像領域で様々なチャレンジをしています • ネットワーク関連 ◦ オンプレミス&クラウドのインフラ(ネットワーク&サーバ)構築、運用

    ◦ インターコネクト(クラウドとオンプレミスをつなぐ) ◦ ローカル5G/無線LAN他の無線技術 • 各種映像関連 ◦ 映像伝送、リアルタイム編集 ◦ インターネット向け配信 ◦ 映像撮影技術研究 ◦ デバイス制作 ◦ AR/VR 今日のお話は両方を支える インフラ(の一部)のお話 今日のお話は両方を支える インフラ(の一部)のお話
  4. ©MIXI 11 なぜGPSアンテナが必要なのか? • MIXIでは超高精度時刻情報を得るために利用 ◦ 位置情報を得るための用途では利用していない ◦ GPSアンテナから受信した信号をグランドマスターでPTPに変換して利用 •

    超高精度時刻情報の利用用途 1.SMPTE2110 映像をIP化するための規格 TIPSTARの映像伝送の一部で運用中 2.ローカル5G 渋谷オフィスで運用中 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
  5. ©MIXI 12 Q.それってNTPだとダメなんですか?  A.NTPだと時刻精度が足りないのでダメです 方式 精度 接続方法 NTP 1000分の1秒(1~10ms) ネットワーク

    PTP 100万分の1秒(1us) ネットワーク GPS 100万分の1秒(1us) 同軸 • 補足 ◦ SMPTE2110は映像信号を映像/音声/アンシラリを別々に分割してデータを送るの で高精度な時刻情報が必要になります ◦ (ローカル)5Gはデータの送受信タイミングを非常に細かく制御するので同様に高精 度な時刻情報が必要になります ◦ GPSアンテナから受信した信号とグランドマスターを利用する事で Stratum1のNTPサーバを提供することが可能になります
  6. ©MIXI 13 Q.どのような仕組みで時刻を得ているのですか? A.複数(最低3機+予備1)の人工衛星から得た  電波を元に現在地と時刻を算出します よく利用される衛星  GPS(アメリカ)  GLONASS(ロシア)  Galileo(EU)  QZSS(日本:みちびき)

    • 補足 ◦ 本資料中、分かりやすいように GPSアンテナという表記をしていますが、 GNSSアンテナが正しい表記となります (一般的にも表記が定まっていないようです ) ◦ 仕組みについての詳細は本資料では割愛します 距離と到達時間の差分から 現在時刻を計算 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
  7. ©MIXI 15 GPSアンテナ設置時の構成(一例) GPSアンテナ アレスタ グランドマスター 同軸 ケーブル 同軸 ケーブル

    GPS電波を受ける アースをつないで 誘導雷による故障を防ぐ GPS信号を受けた情報 を解析し正確な時刻を 提供する ネットワーク機器経由で 各機器にPTPを提供 LAN • 同軸ケーブルが長くなる場合は GPSアンテナの後段にアンプ (増幅器)を入れます • アレスタの後段にGPSアンテナ信号分配器をいれるケースもあります • アンプを入れた状態でケーブル長 350mまではこの構成で対応出来ます
  8. ©MIXI 16 GPSアンテナをたてるための要件 • GPSアンテナ自身の要件 ◦ 仰角20度より上に障害物がない ◦ 近くに他のアンテナ、避雷針等がない ◦

    水平面に対して垂直に設置 • MIXIとしての要件 渋谷区某所のデータセンターから10km圏内 江東区某所のデータセンター 20度→
  9. ©MIXI 19 GPSアンテナを立てる場所がない! • 一般的にGPSアンテナを立てる必要がある事業者(テレビ局、携帯キャ リア等)は土地を持っているor設置場所を借りている • TIPSTARのメイン拠点である渋谷区某所のデータセンターに交渉をし てみたが、設置できなくはないが非常に高価かつ時間がかかるという 状況であった

    • 3年前当時はMIXIオフィス(渋谷スクランブルスクエア)にたてることは 不可であるという回答であった • 補足:江東区某所のデータセンターはPTPサービスが有償で提供され ており一旦こちらのサービスを利用する事にした 各社の商品またはサービスなどの名称は各社の商標または登録商標です
  10. ©MIXI 36 江東区データセンター GPSアンテナ関連:構成図(2024/03末版) GM GM 渋谷区データセンター                SSS GM

    GM 光 延 長 光 延 長 光 延 長 光 延 長 同軸 同軸 SMPTE 2110 ローカル 5G 同軸 同軸 PTP 同軸 PTP サービス SMPTE 2110 ローカル5G アンテナ他 各サービスに4冗長のPTPを提供! ダ ー ク 異 経 路 ダーク 異経路 PTP 配信スタジオ (2024/03末撤収)
  11. ©MIXI 38 まとめ • 土地を持たない会社がGPSアンテナをたてて運用するのは大変だけ ど、頑張ればなんとか出来なくはない ◦ 建物にはなんらか既設のアンテナ設置場所だったり室外機置場が 必ずあるので粘り強く探して交渉してみよう! ◦

    土地があった方が楽は楽だよね ◦ 良い工事業者を味方につけられると話が大分早くなります • インフラエンジニアも楽しいよ! • 引き続き技術的にも映像的にも面白いことをやっていきたい SpecialThanks セイコーソリューションズ様、Wonder Link様