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クワッドプレイ(データ、音声、ビデオ、制御)ネットワークに必要とされる広帯域の確保

  • 2014.10.28

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よりスマートな生活様式に必要なソリューションを開発するために世界中の産業は、産業用オートメーションネットワークと制御システムの融合を通してスマートな製造、スマートな交通輸送、スマートグリッドアプリケーションといったスマートな未来のための重要な取り組にスマートなIoT(Internet of Things)を活用する方向に進んでいます。

過去のネットワークは、少量データの送信また、スループットレートが比較的低かったため産業用オートメーション(IA)のために必要なシングルのコンバージドネットワークを構築することが非常に簡単でした。しかしながら、現在、複数の通信インターフェースを備えた多くのデバイスが存在する産業オートメーションネットワークにおいてコンバージされたクワッドプレイサービス(データ、音声、ビデオ、およびコントロール)を必要とする需要は、飛躍的に増加しています。その結果、ネットワークの送信は、異なるタイプのデータの中でも特に大量のビデオデータを送信するためにより複雑になり広帯域幅を必要とします。

ビデオデータ

ビデオアプリケーションは、クワッドプレイサービスの収束において重要な役割を果たしています。特に、シームレスなストリーミングビデオは、データ、音声、または制御データの送信に比べてはるかに多くの帯域幅を必要とします。ビデオアプリケーションが、ますますIAネットワークに採用されることにより、ネットワークのバックボーンは現在、一般的にサポートされているものよりも広い帯域幅を必要とします。例えば、リアルタイムでのCCTV監視ビデオを提供する旅客情報システムは、より多様なビデオデータフォーマットのサポートを必要とし、単なるグラフや音声情報よりも広い帯域幅を必要とします。

加えて、ビデオアプリケーションは、IAネットワークに更なる安全性を取り入れることが可能です。デバイス制御のためのIAネットワークだけでなく、様々な状況での安全性、特に万全を期さなければならないアプリケーションの安全性を確保する必要があります。例えば、鉱山やトンネルにおいて安全性を確実なものとするシステムには、現場の安全監視のため、より広い帯域を必要とするストリーミングリアルタイムビデオが求められます。クワッドプレイサービス(データ、音声、ビデオ、およびコントロール)向けのネットワークの収束、特にビデオアプリケーションについては、スムーズでスピーディーなネットワーク通信を保証するために、広い帯域幅が要求されます。ここでは、帯域を大幅に必要とするアプリケーションの例をいくつか紹介します。

帯域幅を大量に消費するアプリケーションの例
IP監視

高精度のIP監視は解像度720ピクセルの1カメラ/1チャネルで約3.5Mbps帯域幅となります。ビデオ監視業界における現在の傾向は、アナログCCTVシステムからHD IP監視ネットワークへの移行が増えています。アナリスト(IMSリサーチ)も2015年までに、メガピクセル解像度を有するネットワークカメラの出荷台数が全体の70%以上を占めるだろうと報告しています。

セキュリティ業界においてもこの移行を認めており、アメリカの国土安全保障省(USDHS)は、ビデオ監視システム(VSS)の設計と選定および開発において、基盤となるデバイスとコンポーネントの最低条件を明確にするだけではなく、最善の措置がとれるようにガイドラインを文書化したハンドブックをこのほど公開しました。また、同省は、HD形式にて表される高い解像度、そして分解能やフレームレートの標準化を用いたメガピクセル機能に特化する常時使用可能なHD監視も推奨しています。

より多くのHD IP監視システムが公共の安全を確保するために開発されており、産業オートメーションシステムではシームレスなネットワーク通信を提供するため、より広い帯域の要件を満たす必要があります。また、1080ピクセルの解像度で1カメラ1チャネルあたり5Mbps以上の帯域を用いる、フルHD規格IP監視システムの認知度と有用性の伸びをサポートするために、近い将来、フルHDまたはHD IP監視システムの提供に向けても、より広帯域幅を確保する必要があります。

緊急応答システム

作業員の安全を確保するため、トンネルに適用される万全を期すようなシステムでは、多くの場合、いかなる異常にも反応し防ぐため、緊急対応システムを組込み込んでいます。これは、すべてのリスクを軽減できるよう、即座にその発生を検出し適時対処しなければならないからです。これらの応答システムで使用するデバイスは、リアルタイム監視用IPカメラ、事故警報システム、道路の状態を通知するための道路情報掲示板および緊急避難のために備えられた他の設備を含んでいます。これらの多様な通信デバイスは、大量のデータを生成するだけでなく、安全への懸念に対しリアルタイムの情報を提供するためシームレスな送信を必要とします。従って、広帯域のバックボーンネットワークは、これらの安全性を重要視するアプリケーションにおいて不可欠です。

旅客インフォテイメントシステム

旅客インフォテイメントシステムは、乗客の期待を満たすために進化し続けています。従来の旅客インフォテイメントシステムは、単に列車が停車する次の駅名を表示することがほとんどでした。より近代的なシステムでは、最終地までの距離や時間、地元の天気情報、更に乗客に関心のある広告といった多くの情報を含んでいます。

この変化は、乗客に現在の走行状況について更新された音声と映像の両方を提供するため、列車の位置データ、PAシステム、LEDディスプレイ、列車制御データを必要としており、より広い帯域幅が必要となります。

また、乗客のWebアクセスは、音声および動画が含まれるマルチメディアWebサービスにより、より多くの帯域幅を必要としています。数百人の乗客がインターネットにスムーズにアクセスできるようにネットワーク設計では、これら乗客の期待を満たす十分な帯域幅を必要とします。

電子料金収受システム(ETC)

多くの交通当局は、通勤者および旅行者に対して高速道路の料金徴収を更に効率的に行い、高速道路の渋滞を最小限に食い止めるためにインテリジェントETCの設置を進めています。ETCは、旅行者が料金を支払う際に料金所で停止することなく通過できるオープン・ロード・トーリング方式を利用します。車両が料金徴収エリアを通過すると、通行ゲートの上に設置されたセンサは車両に搭載されている応答機やGPSデバイスを検出し、車両のIDを検出してドライバの口座から料金を引き落します。これらを備えていない車両が有料道路に入ると、通行ゲートに取り付けられているカメラは、料金回収処理のコントロールルームへ車両のナンバープレート画像を送信します。

複数の車両が数秒間の間に高速で有料道路に入る場合、ネットワークの遅延を許容することはできません。例えば、カメラ、スキャナ、センサといった先進的な通行ゲートのデバイスから発生する大量のトラフィックデータ、特に通行ゲート上の複数カメラから伝送される高解像度の画像には、ETCネットワークのバックボーンを通して広帯域幅の伝送速度が要求されます。

結論

これらの事例で証明したように、産業用オートメーションシステムは、大量の帯域幅を消費するアプリケーションへ向けた対策に取り組む必要があります。帯域幅の要件は、シングルのIPネットワークを介して一貫したネットワーク通信を必要としており、大量のデータを生成する新しいアプリケーションにおいて、クワッドプレイサービスを提供する必要性が急速に増大しています。近い将来、多様な通信デバイスおよび急速に進化する技術は産業用オートメーションネットワークの広帯域化に向けた需要も促進します。Moxaは、産業オートメーションにおける革新的なプロバイダとして、他に例を見ない可用性と信頼性でエッジからコアまで広帯域ネットワークの産業用イーサネットソリューションを提供し続けています。