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Novas plataformas e infraestrutura: os desafios de ir para o mundo IP e dai tocar as nuvens!

Congresso SET Expo “O OLHAR DOS ESPECIALISTAS DA SET”

por Tom Jones Moreira

 

Introdução:
O Congresso SET EXPO 2017 foi uma verdadeira biblioteca interativa, trazendo os mais relevantes assuntos que movem o meio não só broadcast, mas de tecnologias disruptivas no geral; de câmeras 360 graus, drones, OTT, e até dinheiro virtual. O congresso mostrou sua nova faceta, sem deixar de fora temas ainda importantes, como o desligamento do analógico e os avanços da TV Digital no país. Para esta reportagem e diante de tantos assuntos interessantes, decidi dedicar-me ao IP e aos seus desafios, cobrindo palestras que acredito ao final poderão dar ao leitor, uma visão mais abrangente dos padrões, protocolos e perspectivas que esta migração para o IP pode representar.

Carolina Ducca, gerente sênior de Tecnologia da Globo em Recife, afirmou que “estamos em um universo em transição”

Durante a palestra: “A Nova TV Globo em Refice –Tudo em IP”, Carolina Ducca, gerente sênior de Tecnologia da TV Globo em Recife, brindou a plateia com o que talvez seja o epitáfio das emissoras: “Nós estamos em um universo em transição. Precisamos ser ágeis e ter flexibilidade. Precisamos desenvolver novas formas de distribuir e criar novos conteúdos, senão inevitavelmente, vamos ficar para trás!”

Daí para frente Carolina, demonstrou como a nova sede da Globo em Recife foi projetada para trabalhar com tudo em IP. Verdade seja dita, a sorte premia os bravos, diante de um projeto de transferência, onde todos os equipamentos da sede antiga seriam transportados para a nova sede, a equipe capitaneada por Carolina perguntou-se: “Faz sentido ainda usar banda base? Ou arriscamos tornar toda a infraestrutura em IP?”
A resposta a essas perguntas veio no formato de diversos estudos que apontavam como dentro de uma analise de SWOT, os pontos fortes e fracos de migrar para um core completamente em IP. A troca do core tradicional de uma matriz de vídeo que suporta todo o trafego de áudio e vídeo da emissora antiga, por um core IP comandado por roteadores à prova de futuro.
À prova de futuro. O que isso significa? “Significa que se você for do HD para o 4K, 8K ou o que o futuro inventar não precisa jogar tudo fora e começar tudo do zero, com um core de tecnologia IP, estamos prontos para 400GB de dados”, explicou Carolina para uma plateia extasiada. Algo impensável para o mundo SDI contemporâneo.

José Antônio Garcia analisou como a
engenharia de televisão pode traçar um caminho para a transição da atual tecnologia SDI em direção ao futuro do fluxo de trabalho totalmente com tecnologia IP?

Corroborando com esse pensamento o painel moderado por Jose António Garcia da EBC (Empresa Brasil de Comunicação) denominado “Produção ao vivo IP: status, evolução e melhores práticas” trouxe ao ar algumas perguntas: Como a engenharia de televisão pode traçar um caminho para a transição da atual tecnologia SDI em direção ao futuro do fluxo de trabalho totalmente com tecnologia IP? Quais as ofertas atuais, as melhores práticas e os próximos passos nesta evolução?

Falemos de Padrões IP
Durante anos, o SDI (Serial Digital Interface) tem sido o padrão comum para o transporte de vídeo descompactado dentro das instalações, e permitiu que os broadcasters conectassem os seus equipamentos com interoperabilidade.
Quando a contribuição do IP surgiu, os padrões foram surgindo para que o transporte de sinais SDI por IP – pudesse manter essa interoperabilidade. Principalmente os padrões SMPTE 2022 para transporte e proteção e os padrões JPEG e MPEG para compressão. Como resultado, as redes de contribuição IP puderam incluir uma variedade de equipamentos de diferentes fornecedores.
À medida que o IP começa a construir novas estradas nos estúdios é imperativo que a indústria exija padrões que proporcionem a mesma flexibilidade e evitem bloqueios proprietários por parte de alguns fornecedores. Dessa forma, à medida que as emissoras migram para redes IP com transporte de vídeo, tanto fora quanto dentro do estúdio, muitos sistemas proprietários existentes estão sendo eliminados em favor dos produtos que oferecem interoperabilidade com base nesses padrões.

Fig1: Família de Protocolos SMPTE (Fonte: Nevion blog)

 

Introduzido pela primeira vez em 2007, o padrão SMPTE 2022 expandiu-se para cobrir mais tipos de transporte de vídeo IP. As duas primeiras seções dos protocolos IP de proteção, padrão para sinais de vídeo de taxa de bits constantes e compactados em fluxos de transporte MPEG-2, com base na COP3 do Pro MPEG Forum. As seções mais recentes do padrão cobrem dois tipos diferentes de sinais de vídeo comprimido de taxa variável, bem como métodos para transportar vídeo descompactado e troca de proteção sem sucesso. Cada seção da SMPTE 2022 é descrita na tabela acima.

Tabela 1: Padrões SMPTE 2022 (Fonte SMPTE)

Definição e concordância de padrões
O Video Services Forum (VSF), com o apoio de organizações como a SMPTE (Society of Motion Picture & Television Engineers) e a EBU (European Broadcasting Union), desenvolveu uma série de recomendações técnicas para padrões que assegurem a interoperabilidade total em IP. Os padrões propostos não foram desenvolvidos por nenhum fornecedor em particular e são o resultado da união e experiência diversificada de muitos especialistas da indústria. Isso significa que esses padrões não estão distorcidos ou limitados pela perspectiva de um único fornecedor.

SMPTE 2022-6
Em primeira instância, o VSF recomenda o uso do SMPTE 2022-6, que permite que os sinais SDI sejam transportados através de IP usando o protocolo de transporte em tempo real (RTP). Este padrão já é amplamente utilizado em redes de contribuição de IP e é suportado por vários fornecedores. Como o SMPTE 2022-6 pode transportar quaisquer sinais SDI, ele pode ser usado tanto para sinais multiplexados (por exemplo, vários vídeos e áudio) como para sinais de vídeo individuais. Assim, por exemplo, o SMPTE 2022-6 foi usado para o transporte de vídeo nas fases iniciais do VRT e do projeto LiveIP da EBU, que envolveu a construção e operação de um estúdio de produção de TV ao vivo com hardware e software de última geração baseado em IP e em TI.

VSF TR-04
O TR-04 é uma recomendação técnica para usar o SMPTE 2022-6 para vídeo com áudio incorporado e AES67 para fluxos de áudio separados, o último sendo um padrão que já é suportado por muitos fornecedores. É um primeiro passo para o transporte das essências (ou seja, sinais individuais) e não a mídia composta.

VSF TR-03
O TR-03 é uma recomendação técnica que requer uma abordagem baseada em essências (onde cada tipo de sinal é transportado individualmente, mas com informações de sincronização). Esta abordagem é mais adequada para um ambiente de produção do que uma abordagem composta como, por exemplo, torna o processamento de áudio muito mais fácil, uma vez que não é necessário incorporar e re-incorporação.
O TR-03 abrange uma série de padrões existentes para o mapeamento de várias essências na RTP, o protocolo padrão para o transporte em tempo real por IP. Para o vídeo, o padrão é RFC 4175, para áudio é AES67, e para sincronização de clock é o SMPTE 2059 que se baseia no IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP).
O RFC 4175, em particular, traz o transporte de vídeo para a era digital, transportando apenas a parte visível do vídeo (pixels ativos), reduzindo assim o volume de dados transportados. O trabalho está em andamento, por exemplo, dentro da Advanced Media Workflow Association (AMWA), para analisar aspectos que serão fundamentais para oferecer todos os benefícios do IP, em particular, padronizando o registro (tornando o equipamento conhecido da rede IP) e descoberta (fazendo uso das capacidades oferecidas pelo IPv6 ).
A SMPTE começou a trabalhar em janeiro de 2016 para desenvolver um conjunto de padrões que especificam o transporte, a sincronização e a descrição de fluxos de essência primária separada sobre IP para fins de produção ao vivo, com base nas Recomendações Técnicas V-03 TR-03 e TR-04. O trabalho foi documentado como SMPTE 2110.

Família SMPTE – 2110
Esta família em particular foi o que a equipe de implantação da Globo Recife utilizou para implementação do novo core IP. A SMPTE 2110 especifica o transporte, sincronismo e descrição dos fluxos separados das essências elementares (i.e. vídeo, áudio e dados) sobre IP, com o propósito de produção ao vivo e baseado em recomendações do Fórum para Serviços de Vídeo, VSF TR-03 e TR-04.

A SMPTE 2110 está se tornando, de fato, a norma para o transporte sobre IP baseado, e se constitui das seguintes partes:
ST 2110-10 – System Timing and Definitions
ST 2110-20 – Uncompressed Active Video
ST 2110-21 – Timing Model for Uncompressed Active Video
ST 2110-30 – PCM Digital Audio
ST 2110-31 – AES3 Transparent Transport (for non-PCM)
ST 2110-40 – Ancillary Data
ST 2110-50 – Interoperation of ST 2022-6 streams

Esta família de padrões (SMPTE 2110) define um sistema de fluxos essenciais (áudio, vídeo, dados), referenciados entre si por uma base de tempo única da rede. Todos os fluxos descritos devem utilizar Real-Time Transport Protocol (IETF RFC 3550) e as fontes devem assegurar que os datagramas são gerados com um tamanho que não exceda a unidade máxima de transmissão (MTU) da rede com um tamanho de Data-grama IP máximo de 1460 octetos (IPV4 Total Length).
Para acomodar vários tipos de rede, outros tamanhos de datagrama são possíveis, desde que especificados e sinalizados na rede. Aderindo ao MTU, os receptores não necessitam remontar os pacotes IP fragmentados. Fontes e receptores devem suportar a transmissão multicast, incluindo a sinalização IGMP (IETF RFC 3376) e unicast (IETF RFC 79 para IPv4). A ST 2110-50 é uma recomendação para que haja interoperação com 2 padrões já existentes: SMPTE 2022-6 para vídeo com áudio embarcado e AES 67 para um fluxo de áudio separado e endereçável.
Dito isso, podemos lançar nossa olhar para o painel “Cloud e virtualização”, moderado por Alexandre Sano, gerente de engenharia do SBT. Visto como complementar à transição para o IP, o ambiente de Cloud e virtualização abre a possibilidade de utilização da capacidade máxima de um recurso computacional ou a possibilidade de contratar (pagar) apenas pelo que é consumido, e tem facilitado a penetração desse tipo de serviço e se tornado o modelo de negócio cada vez mais comum dentro das emissoras de televisão e produtoras de conteúdo. Porém, sua implementação não é facilitada por um ambiente em que pessoas e equipamentos são híbridos do mundo IP e broadcast como argumentou Washington Cabral da IBM: “É tudo um problema de Skill e semântica, as pessoas de TV não entendem de nuvem e pessoas de nuvem não entendem de TV, esse é o desafio!”.
“Podemos encapsular o SMPTE, mas quanto custa isso? Meus equipamentos (roteadores, switchers) irão suportar?” Essas foram questões levantadas pelo painelista da IBM, que a pedido de Alexandre Sano, contou um pouco de sua experiência em implantar uma “operação sombra”, como prova de conceito onde programas pré-gravados e um conteúdo ao vivo eram lançados diretamente da nuvem. Pontos importantes dessa experiência resumidos por Washington foram as dificuldades operacionais de se trabalhar com pacotes UDPs (pois os pacotes de áudio e vídeo não admitem retransmissão) e principalmente o delay gerado por transmissões de pontos diferentes da rede virtualizada.
Ao final da conferência, questionei Cabral a respeito do uso dos protocolos RTP para tratar melhor os problemas de não admissão de retransmissão de pacotes mencionados pelo palestrante. O executivo da IBM concordou e disse que usar RTP pode ser uma saída, mas em seu estudo de caso os equipamentos não tinham esse suporte, de forma que não foi possível testar esse encapsulamento na transmissão. Isso chamou muito a atenção, e aponta para o início deste texto, onde falamos sobre definições e concordância de padrões: é imprescindível que equipamentos adquiridos estejam aderentes às normas mandatórias do mercado, ainda mais em um ambiente novo e em transição como o que estamos enfrentando.
Desta forma podemos concluir que padrões e experiências estão sendo escritas, que os desafios vão muito além da implantação de um core totalmente em IP que nos ajude a ser “à prova de futuro”, ou que nossas equipes não sejam híbridas o suficiente para entender a semântica envolvida no broadcast e no IP. Vemos aqui que tanto fornecedores quanto consumidores precisam estar atentos para não serem deixados para trás por essa verdadeira carruagem de fogo que é o mundo IP.

Tom Jones Moreira de Assis Tom Jones Moreira de Assis
Tom Jones Moreira de Assis é especialista em Sistemas digitais, experiência de mais de 15 anos no mercado de Telecom. Coordenador do departamento de Engenharia de Aplicação da Tecsys do Brasil. Membro do Fórum SBTVD: Módulo de Promoção e Módulo Técnico, e membro da Diretoria de Ensino da SET. Contato: tom@tecsysbrasil.com.br