世界初! 4K映像を広域系無線通信システムWi-RANで配信成功!!

PR TIMES / 2020年8月25日 16時15分



世界初! 4K映像を広域系無線通信システムWi-RANで配信成功!!
~数10kmに渡る4k映像配信を実現する基礎技術を実証~

 株式会社Free-D(東京都中央区、代表取締役社長:横内直人、以下「Free-D」)は、京都大学大学院情報学研究科(以下「京都大学」)原田博司 教授の研究グループと共に、IoT(Internet of Things:モノのインターネット)用データ伝送・制御用広域系無線システムWi-RANに、独自の高画質映像圧縮技術を用いて4K映像の画質をほぼ劣化させることなく配信する実験に成功いたしました。

◇本実験成果のポイント
・有線、無線問わず4K映像の画質をほぼ劣化させることなく、既存圧縮技術の1/3~1/5のデータ転送量で4K映像を配信する映像圧縮技術をFree-Dが開発
・最大数Mbps程度の伝送速度で最大100kmの伝送距離の実績がある、京都大学開発のIoT用広域系無線通信システムWi-RAN通信に開発した映像圧縮技術を搭載し4K映像配信に成功
[画像: https://prtimes.jp/i/62860/3/resize/d62860-3-101179-0.jpg ]


4K映像配信の様子(評価素材「Big Buck Bunny」( http://bbb3d.renderfarming.net/download.html)の4K画像を利用し、2台のWi-RAN無線機を介して伝送)

*評価素材ライセンス:CC-BY
Big Buck Bunny
Copyright (C) 2008 Blender Foundation | peach.blender.org
Some Rights Reserved. Creative Commons Attribution 3.0 license.
http://www.bigbuckbunny.org/

Stereoscopic / 4K / 60 fps / HDRI changes
Copyright (C) 2013 Janus B. Kristensen
Some Rights Reserved. Creative Commons Attribution 3.0 license.
http://bbb3d.renderfarming.net/


◇共同開発の背景
 昨今、各種センサー、メーター、モニタに代表される数千のIoTデバイスから創出された情報をビッグデータとして収集、配信、処理をし、価値創造するモノのインターネットIoT(Internet of Things)と呼ばれるシステムに対する研究開発が推進されています。IoTにおいて映像情報、特に4K映像のような高精細動画像が数10km程度の広域に伝送、配信できることにより、スマートシティ、遠隔医療等、様々な分野に新しい事業創造を行うことが可能になります。

◇IoT用広域系無線通信システムWi-RANについて
 IoT用広域系無線通信システムは現在LPWA(Low Power Wireless Access)という名称で様々なシステムが商用化されていますが、伝送レートは数10 kbpsと非常に低速で、数kmと伝送エリアは広域であるものの4K映像を伝送することは不可能です。また、動画像を伝送できるシステムとして4G、5Gに代表される携帯電話系システムも商用展開されていますが、利用料金が必要であり、また、広域に伝送できる通信エリアがLPWAと同様に数km程度です。 
これらの問題を解決するため、京都大学で開発された広域系無線通信システムがWi-RANです。このWi-RANは、IoT時代のビッグデータ構築の活用を想定して、各種センサー、メーター、モニタ等の数千のデバイスからのデータを収集・制御する次世代無線通信システムです。国際(IEEE)、国内(ARIB)標準化され、VHF帯周波数を用い、最大100 km、毎秒9メガビットのデータ伝送を無線で可能とし、多段中継を利用することで広域通信網を構築します。また設置も大規模な工事など必要なく、電源に無線機をつないでスイッチを入れるだけで、自動的に通信網が繋がっていくため、コストや時間をかけずに広域無線通信網を構築することが可能です。しかし、この毎秒9メガビットのデータ伝送では4K映像の伝送を行うことができず、環境のモニタリング等、社会インフラで用いる場合にはさらなる検討が必要でした。

◇4K映像の配信について
 通常4K映像を配信するには大容量・高速通信を可能とする回線が必須となります。4K映像を配信する場合に必要なデータ転送量は毎秒12ギガビットが必要とされており、これらを直接通信回線で伝送することは困難であるため、インターネットで映像コンテンツを配信するサービスは、映像を圧縮し毎秒に15~25メガビットのデータ伝送量で配信しています。しかし、この伝送速度でも、Wi-RANでの伝送はできません。
 Free-Dは4K映像をほぼ画質を劣化させることなく、毎秒3~5メガビットのデータ転送量で配信する高画質映像圧縮技術(特許出願済)を開発しました。この技術は動画内に存在する複数のオブジェクトそれぞれを動的、静的に分離し、I、P、B のフレームの抽出と生成を独自のロジックと分散処理により実行し、効率的に映像データを処理いたします。その結果として映像の画質にほぼ劣化がなく、且つ既存の圧縮技術より軽量化された圧縮データが生成されます。そして、この技術をWi−RANシステム上で運用させることにより、4K映像配信に成功いたしました。

◇実験成果の今後の展開について
今回の成果により、数10kmの広域エリアにおいても4K映像が伝送できる可能性が実証でき、今後ネットワーク回線がない地域(山奥、郊外等の僻地)への豪雨や台風、地震等の災害時における無線通信網の緊急配備と現地の状況を高画質映像による正確な把握による対応、現時点では高画質で収集、保存ができていない、街中等に設置されたネットワークカメラ映像の高画質化等、防災や減災に役立つことが期待されます。Free-Dと京都大学では、今後共同で屋外伝送実験等を行い、安心・安全に過ごせるスマートシティ実現へ貢献するため、映像圧縮とWi-RANの活用について研究と開発を進めていきます

◇各社について

【株式会社Free-Dについて】
Free-Dは2018年に現実世界とデジタル世界を融合させ、人が中心となる毎日を楽しく充実して過ごせる豊かな社会実現を目指して、設立されました。
Free-Dは、このビジョンの実現に向けAI技術、IoT技術、そして独自圧縮技術を持って取り組み、社会をやさしく見守り、そこに関わるすべての人が便利さや楽しさ、安心を享受できるソリューション を日本国内や、海外に向けて提供していきます。


【京都大学原田研究室について】
原田研究室は、第5 世代/第6 世代移動通信システムに関する研究とスマートIoT システム用通信システムに関する研究開発を行っています。第5 世代移動通信以降のシステムにおいては、人の健康管理だけではなく、防災・減災、安全・安心を実現するため、固定・移動体に設置されたセンサー/メータ/モニター等のデータを収集する必要があります。これを実践すべく、低電力、簡単接続、多段中継を可能とする無線通信システムとしてWi-SUN、Wi-RAN の研究開発、特に通信方式、通信プロトコルの研究開発および国際標準化を行っております。


【本件に関するお問い合わせ】
<株式会社Free-D>
プレスリリース担当
メール:info@free-d.ltd
TEL:03-6667-0087

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