制御ネットワークのアーキテクチャ

ACN ( Architecture for Control Networks ) は、エンターテイメント技術機器の制御を目的としたネットワーク プロトコルのスイートです。特にライブ パフォーマンスや大規模な設備で使用されます。たとえば、照明、オーディオ、特殊効果機器などです。ACN はEntertainment Services and Technology Associationによって管理されており、最初の公式リリースはANSI標準 E1.17-2006 - Entertainment Technology - Architecture for Control Networks でした。この標準はその後改訂され、ANSI E1.17-2010 としてリリースされました。

ACN は当初、 UDP/IPの上に階層化されるように設計されたため、標準的で安価なイーサネットや802.11 ( Wi-Fi ) ネットワークを含むほとんどのIPトランスポート上で実行されます。

ACN は、共通プロトコル アーキテクチャ、2 つの主要なネットワーク プロトコル (SDT、DMP)、デバイス記述言語 (DDL)、および相互運用性を実現するために特定のコンテキストで ACN アーキテクチャの要素をどのように使用する必要があるかを定義する「相互運用性のための E1.17 プロファイル」( EPIまたは相互運用性プロファイルと呼ばれる) を定義します。たとえば、特定のネットワーク環境で使用されるタイミング パラメータの特定の値または範囲を指定します。

ACN をサブプロトコル、相互運用性プロファイル、およびその他の小さな部分に分割したことは、ACN が読みにくく理解しにくいと批判されてきました^{[誰から? ]。}しかし、これによりアーキテクチャが高度にモジュール化され、明確に階層化され、多くの部分を他のコンテキストで操作したり、他の部分を変更することなく置き換えたり改訂したりできるようになりました。たとえば、DMP は、最初の標準で定義されたように TCP だけでなく SDT でも操作され、DDL はほとんど変更せずに DMX512 (ANSI E1.31/Streaming ACN) によってアクセスされるデバイスを記述するために適応され、いくつかの相互運用性プロファイルは、標準の他の部分を乱すことなく大幅に改訂または置き換えられました。

共通アーキテクチャ仕様では、メインプロトコルで使用されるTLVエンコーディングに似た、ネストされたプロトコルデータユニット(PDU) の形式が定義されています。次に、最小限のルート層プロトコルを使用して、上位レベルのプロトコルを下位レベルのトランスポートに接合する方法が定義され、 UDP/IPで使用するための PDU 形式を使用したルート層プロトコルが定義されています。

セッション データ トランスポート (SDT) は、UDP/IP上で動作する信頼性の高いマルチキャストトランスポート プロトコルです。これを使用して、ネットワーク内のピアをセッションにグループ化し、メッセージを個別に、またはグループとして配信できます。メッセージの配信は順序付けされ、メッセージごとに、信頼性のある送信または信頼性のない送信を選択できます (信頼性は一部のデータにとって非常に重要ですが、信頼性メカニズムの時間とリソースのオーバーヘッドを回避することは、他のデータにとって有益です)。信頼性メカニズムは、オンライン ステータスも提供するため、コンポーネントは接続が切断されたことを検出します。SDT は、レイテンシ、信頼性レベル、およびリソース要件の間のトレードオフを高度に微調整できます。また、多数の同時セッションを利用できるため、機能が関連しているコンポーネントや通信要件が類似しているコンポーネントをグループ化して管理するための強力なツールとなります。

デバイス管理プロトコル (DMP) は、デバイスを、その現在の状態または望ましい状態を表すアドレス指定可能なプロパティのセットとして表します。コントローラによる監視または制御は、それらのプロパティの値を設定または検査することによって実現されます。ポーリングの非効率性を回避するために、DMP は、プロパティ値を読み取る ( Get-Propertyメッセージを使用) だけでなく、プロパティの値が変更されたときにデバイスがすべてのサブスクライブ済みコントローラに非同期的にイベント メッセージを送信するサブスクリプション メカニズムを提供します。

DMP は、ショーの状況で運用帯域幅の大部分を占めるSet-PropertyメッセージとEventメッセージが DMP レベルで明示的な確認応答を必要としないように、接続が信頼性を提供できることを期待しています。E1.17 標準と大部分のシステムでは、SDT がこの信頼性を提供しますが、DMP は信頼性の高い接続を提供するために TCP を使用しても動作しています。

DMP デバイスの各プロパティのビット サイズ、表現、読み取り/書き込みアクセス、および機能は、プロパティ値の読み取りおよび/または書き込みのメカニズムのみを定義するプロトコルによって決定されるわけではありません。代わりに、その情報は、DDL で記述されたデバイス記述によって外部から提供されるか、限られたケースでは、特定のデバイス タイプに関する事前の知識によって事前にプログラムされることがあります。

デバイス記述言語 (DDL) を使用すると、あらゆるデバイスのインターフェイスと機能の機械解析可能な記述を定義できます。^[1]この記述はコントローラによって解釈され、コントローラはデバイスを制御するために自動的に構成されます。記述は、DMP の動作に必要なアドレスとプロパティのマッピング情報を提供するだけでなく、デバイスの機能、能力、セマンティクスに関する膨大な情報を拡張可能な形式で含めることができます。これにより、コントローラは特定のコンテキストに必要な機能を抽出し、ニーズに関係のない情報をスキップできます。^[2]

DDL はXMLベースの言語であり、説明は少数のXMLドキュメントに含まれています。通常の ACN システムでは、デバイスの説明はデバイス自体からダウンロードできます。ただし、説明は他の方法 (インターネット ダウンロードなど) で配布される場合もあります。説明は同じタイプのすべてのデバイスに有効であるため、コントローラーは通常、よく遭遇するデバイスの説明のキャッシュを維持できます。

相互運用性プロファイル (EPI) は、システム内の初期サービス検出、 UDP およびIPv4で使用される場合のマルチキャスト アドレスの割り当て、マルチキャスト時のUDP ポート割り当て、準拠システムでのIP アドレス割り当て、特定の環境でのプロトコル タイムアウトなどのために ANSI E1.17 で提供されています。ACN アーキテクチャに準拠するその他の EPI は、ANSI E1.17 標準の外部で開発されています (以下を参照)。

ACN はモジュール型であるため、拡張が容易です。

ストリーミング ACNまたはsACNとして知られる主要なプロトコルANSI E1.31 は同じ組織によって開発され、ACN のルート レイヤーと PDU 形式を使用して、 IP ネットワーク (またはその他の ACN 互換トランスポート) 経由でDMX512データを転送します。

PLASA によって、さらに多くの相互運用性プロファイルが開発され、標準化されています。これには次のものが含まれます。

ANSI E1.30-3-2009 SNTP および NTP を使用した ACN システムにおける時間参照 ANSI E1.30-4-2010 は、DMX512 またはストリーミング ACN を使用して制御されるデバイスを記述するために DDL を使用する方法を定義しています。

ACNの初期のオープンソース実装はOpenACN ^[3]としてリリースされ、 SourceForgeで入手可能です。これは幅広いプラットフォームに移植されていますが、その範囲は限られており、DDLサポートは実装されていません。

C#で実装された別のオープンソースACNプロジェクト^[4]があります。これは完全なマネージコード実装を提供することを目的としており、他のいくつかの関連プロトコルのコードも含まれています。

DDL記述を解析してDMP構造を生成する機能を含むC言語の完全な実装であるAcacian ^[5]は、 2014年に Mozilla Public Licenceの下でリリースされました。

E1.31（ACN経由のDMXストリーミング）は、Open Lighting ArchitectureによってLinux（ARM、i386、x86-64）およびMacintosh（PowerPC 、i386、x86-64）でサポートされています。 ^[6]

E1.31のRust実装はGitHubで見つかります。^[7]

ACN は、Electronic Theatre Controls (ETC) が「NET3」ブランドのネットワーク制御インフラストラクチャの基盤として、またShure Inc.がワイヤレス マイクの制御に使用するなど、多くの企業によって独自の実装で導入されています。

• 建物や住宅の照明制御システム
• 舞台照明やその他のDMX-512デバイス用の照明制御コンソール
• Art-Net は、UDP/IP経由でDMX-512を送信するための独自のプロトコルです。
• ネットワーク化されたオーディオおよびビデオデバイスの制御と監視のためのオープン制御アーキテクチャ

• ESTAの技術基準プログラム