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Produção IP veio para ficar

NAB 2018 “O OLHAR DOS ESPECIALISTAS DA SET”

por José Antonio Garcia

Esta foi a primeira NAB após a adoção dos padrões SMPTE ST 2110. Dezenas de fabricantes apresentaram vários novos produtos IP na feira. Na área chamada de IP Showcase, mais de 50 fornecedores mostraram produtos IP, interoperando de acordo com estes padrões produzidos pelo SMPTE nos últimos dois anos.

Para esta indústria, IP significa uma nova forma de produção de mídia, em tempo real, com áudio e vídeo sem compressão (e metadados) em um ambiente de rede com equipamentos de múltiplos vendors interoperando. Parece ser um ambiente ideal para substituir o SDI, embora ainda existam alguns obstáculos para a sua adoção ser completa.

Com vários fabricantes, que estão trabalhando fortemente para esta transição acontecer, a IP Showcase podia ser visitada aos fundos do prédio central, com cerca de 300 metros quadrados. Alí havia uma sala de produção de vídeo, toda em IP, operada por voluntários incluindo estudantes, onde apresentações da tecnologia IP eram transmitidas ao vivo pelo canal da NAB.

Patrocinadas pela NAB e composta de organizações que incluiam AIMS, VSF, AMWA, IABM, EBU, SMPTE e outras; o IP Showcase apresentava exemplos de trabalhos utilizando os novos padrões SMPTE de video IP e também exemplos de integração com as interfaces especificadas pelo NMOS. Este ano o IP Showcase foi montado como um ambiente educacional, permitindo que visitantes vissem e aprendessem sobre as avançadas capacidades do IP para video profissional. Alí se podia ver como os vários fabricantes utilizavam as redes definidas por software (SDN), suas ferramentas de diagnósticos e implementações para gerenciamento de redes IP.

Em um ambiente de apresentações, o público pode assitir cerca de 50 palestras e discussões de especialistas, fabricantes e usuários da tecnologia de produção em IP. Abaixo, reproduzo alguns destaques:

John Mailhot (Imagine Communications)

Using AMWA IS-04 IS-05 in a Routing
Control Environment
John Mailhot (Imagine Communications), apresentou características dos padrões IS-04 e IS-05, em um ambiente de Controle de Roteamentos.

O objetivo do IS-04 e IS-05, disse Mailhot, é termos um protocolo padrão, onde se possa detetar os dispositivos na rede e se possa fazer o roteamento dos fluxos em ST2110.

No IS-04, os dispositivos na rede localizam um servidor de nomes (DNS) e se registram em seu banco de dados. Desta forma, o sistema de controle de roteamentos pode usar o DNS para conhecer os dispositivos na rede e suas características.

No IS-05 é realizado o gerenciamento da Conexão. No mundo SDI toda conexão acontece dentro da Matriz SDI e o receptor apenas aguarda o sinal chegar. No IS-05 (na versão IGMP) o controlador deve avisar o dispositivo receptor para que receba um determinado fluxo. E acionar o transmisor daquele fluxo.

Por exemplo, o controlador informa o monitor 3 para que receba o multicast da camera 1 (join multicast 238.6.74.22:20000 width=1920, height=1080,…). A camera 1 é acionada para manter o fluxo. O monitor se junta ao fluxo multicast da camera 1 e envia uma confirmação de status ao controlador.

O IS-05 diz como o controlador deve solicitar ao dispositivo para se juntar a um determinado fluxo. E um caminho se forma para esta conexão.

No mundo IP, o receptor está envolvido nesta formação da conexão. E essa é a razão de precisarmos do IS-04 e IS-05, por que o receptor é responsável pelo chaveamento e pela implementação do chaveamento ao novo fluxo de sinal.

Mas, podemos construir um sistema ST 2110 sem IS-04 ou IS-05? Sim podemos. E construimos hoje. Não é fácil, mas é possível. Temos de construir drivers para todos os dispositivos utilizados na rede. Não é ideal, mas é a forma que é feito hoje. Fazemos driver para o Tek Prism. Fazemos driver para Montone 42 da DirectOut. Etc. Etc. Etc. . Construimos drivers para todos dispositivos do projeto, para cada dispositivo precisamos de drivers. Assim estamos todos ansiosos, fabricantes e usuários, de que um protocolo padrão exista.

Getting started with NMOS IS-04 & IS-05
Rob Porter (Sony Europe), explica sobre a escalabilidade nas especificações ANWA/NMOS IS-05 e IS-05. Podendo ser utilizada em redes muito grandes, com milhares de nós, como é comum em uma instalação típica de broadcast. A Sony tem liderado testes de escalabilidade dentro do AMWA, utilizando redes virtuais – Mininet – para permitir escalar até milhares de pontos.

Em breve estes testes poderão serão feitos em redes físicas reais. Pretende-se provar que, independente do número de dispositivos, o tempo para todos os registros escala linearmente com o número de dispositivos. Não existe um “engarrafamento” inicial e depois um crescimento exponencial no tempo dos registros.

IS 06 The Network Traffic Cop to Protect and Reserve Your Bandwidth
Thomas Edward – Fox Networks e Subha Dhesikan – Cisco, coordenadores do IS-06, explicaram a versão SDN para o controle da rede.

Se utiliza um switch de alta qualidade e você coloca pacotes IP através dele, nunca haverá queda de pacotes… a não ser que os fluxos que convergem para uma porta de saída seja um fluxo maior do que a porta de saída pode suportar. Aí, teremos queda de pacotes e a sua mídia vai aparecer na tela com ruídos. O que não é bom.

Assim, para entender o que é IS-06 e de onde ele vem, teremos de entender o conceito de Rede Definida por Software (SDN). Em uma rede que não é definida por software, temos um pacote de diferentes protocolos, usados para trocar informações a fim de estabelecer uma conectividade. Quando conecto meu laptop no WiFi do hotel, ele se conecta em um switch, depois para outro switch que se conecta em um router, tudo para fazer uma conexão do laptop até um website.

Não há garantias de qualidade de serviço. Não há garantias de banda. E a maior parte destes protocolos utilizados para a conectividade entre as redes, foram configurados manualmente.

Thomas Edward – Fox Networks e Subha Dhesikan – Cisco

Ademais, os objetivos destes protocolos são apenas para obter a conectivade. Não objetiva as necessidades do seu negócio. Também não existe um controle central. Para configurar, você tem de sentar em frente a máquina e colocar comandos de linha, instruindo que a porta tal faça tal coisa. Isto para o switch 1 e o 2 e o 3… Também não é escalável.

Assim apareceu o SDN. Com o SDN, você pode ter regras para o seu negócio, atuando diretamente em um controlador de rede, para controlar os fluxos da rede.

O segredo do SDN é a separação do plano de dados, onde estão os dispositivos de rede e a maneira que os fluxos são encaminhados e o plano de controle onde ficam as aplicações do seu negócio e o controlador de rede.

O controle do sistema e os dados encaminhados estão separados. Então, um controlador central está controlando todos os pacotes encaminhados. Permitindo um controle preciso sobre os fluxos da rede. Permite o controle e a reserva da banda utilizada. O controlador de rede utiliza-se de várias SDN API’s para controlar os dispositivos da rede. A SDN pode ser de um padrão, como Openflow ou Netconf, ou pode ser algo proprietário de um vendor específico.

Então vieram as especificações AMWA/NMOS. Primeiro o IS-O4, que é uma especificação de interface para Registro e Discovery. É como os dispositivos podem se registrar na rede. Você conecta uma câmera, ela se apresenta como a câmera 1, que está no estúdio 5, tendo tal capacidade, etc. O sistema central de registros, captura aquela informação. E outros dispositivos podem fazer uma solicitação naquele registro.

IS-05 é o gerenciador de conexões. Ele estabelece as conexões entre uma fonte e um receptor. Por exemplo, conexão de uma câmera com um monitor de vídeo.

Agora, estabelecida a conexão, ocorre o fluxo do ST 2110. Mas, você pode não ter reservado banda para este fluxo. É aí que entra o IS-06. IS-06 é o controlador da rede. Ele constroi as rotas e reserva a banda necessária, para uma conexão que você acaba de construir no IS-05.

Então no modelo SDN, temos o broadcast controller-BC. E temos o SDN controller, que utiliza as SDN API’s (IS-06) para configurar a rede.

O Broadcast Controller é aquele que entende todo o workflow, todas as políticas e sabe onde todos endpoints estão. Quais são transmissores e quais são receptores.

O Network Controller-NC é aquele que abstrai esta rede, tal que não precisamos tratar com toda a complexidade. Também é aquele que olha através da rede e olha para a capaciade disponível. Quais links utilizar para ter um carga balanceada. Assim, para a comunicação entre o Broadcast Controller e o Network Controller, toda a banda é configurada. Esta Network Control API é o IS-06.

Acima temos uma rede enviando algum tráfego. Temos o BC, temos o NC e os dispositivos. A primeira ação acontece nestes endpoints. Você tem uma camera que está conectando na rede. IS-04 faz o Discovery e o Registro da camera é feito no servidor de registro, que por sua vez informa o BC. Assim, sem esforço manual o BC aprende quais dispositivos estão conectados. Não é necessário ninguém tomando notas sobre os endereços IP’s. Nem ninguém digitando informações no BC.

O BC pode agora informar a câmera para iniciar a sua transmissão. Mesmo que a câmera já esteja transmitindo, ela não está autorizada e seus pacotes não são utilizados. Na sequência o BC diz ao NC – usando o IS-06 – e autoriza o fluxo da câmera na rede. A terceira ação é o comando para o receptor iniciar a recepção. No modelo IGMP, o receptor inicia um IP Join.

Neste processo, o NC faz as reservas de banda e também seleciona o caminho para o fluxo.

Agora se o modelo for puramente SDN, o receptor não tem de se preparar para recepção. Não há IGMP Join. O NC empurra o tráfego para o destino.

Em um terceiro modelo, há um mix de IGMP e SDN. Fazendo gerencia de banda com SDN e as conexões com o IGMP.

Se não há SDN, não há IS-06.

José Antônio S. Garcia José Antônio S. Garcia
José Antônio S. Garcia é engenheiro, membro da SET e gerente de Engenharia da EBC em São Paulo. Contato: [email protected]