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Rede Terrestre IP/MPLS para transporte de vídeo ao vivo

Nº 142 – Junho 2014

Por Marcos Antonio Mandarano

Reportagem

A adoção da solução de redes MPLS pelas emissoras de TV é um processo natural na convergência da comunicação para uma única plataforma de tecnologia IP

La se vão mais de 10 anos que a BT (British Telecom UK) começava em seu centro de pesquisa em Adastral Park os primeiros passos no desenho de uma rede de transporte terrestre com tecnologia IP/MPLS para transporte de vídeo ao vivo (SD/HD). Uma revolução para aquela época em que não havia tecnologia no mercado que permitisse o encapsulamento do sinal de vídeo em redes IP e que apresentasse a característica de distribuição do tipo ponto multi-ponto.

Figura 1 – Centro de Pesquisa BT em Adastral Park

A BT, com décadas de experiência na área de multimídia, estava ciente das necessidades e dos rigorosos parâmetros de transporte de vídeo exigidos pelas empresas. Ao mesmo tempo, sabia que as redes de transporte convergiriam para o uso da tecnologia IP. E com essa visão, a BT realizou em seu laboratório os primeiros testes de uma tecnologia que nos anos seguintes já se concretizaria como serviço de transporte de vídeo dentro do Reino Unido (UK Media Network).
Inicialmente, vários centros geradores de conteúdo de mídia – como estádios de futebol (Manchester United, Manchester City), arenas de shows (O2) etc. – foram interligados à rede. Conceitos de Unidades Móveis de Fibra (DFNGS) foram criados para cobertura ao vivo dos eventos. E, tudo gerenciado por um centro de monitoração e controle localizado no coração de Londres – a BT Tower. Assim nascia a rede de vídeo GMN (Global Media Network) que mais tarde ganharia novos horizontes e se expandiria para fronteiras além do Reino Unido, chegando recentemente até a América Latina, com um seu novo PoP no Rio de Janeiro.

Figura 2 – Rede IP/MPLS com priorização de trafego de video

Redes IP/MPLS para transporte de vídeo Tradicionalmente nas redes de pacotes IP, se um pacote de dados é perdido na transmissão ou tem um delay significativo, ele pode ser reenviado. Esse modelo de comunicação, em princípio, não atende as necessidades de envio unidirecional (sem retransmissão) em tempo real exigido na transmissão de vídeo digital com qualidade de broadcast. Entretanto, a evolução das redes de pacotes e o surgimento de soluções com tecnologia MPLS (Multi Protocol Label Switching) no início da década de 1990 trouxeram novas possibilidades para que essa tecnologia também pudesse vir a ser adotada pelas emissoras de TV no envio do seu conteúdo multimídia por meio desse tipo de plataforma.
De uma forma bem simples podemos definir as redes MPLS como redes de transmissão de dados IP em que se adicionam aos pacotes de transmissão cabeçalhos de informação descrevendo o nível e a qualidade de serviço associados a eles, as rotas de transmissão etc., permitindo assim aos designers controlar e separar os serviços que trafegam pela rede.
No topo de tudo isso temos o MPLS-TE (Traffic Engineering), que possibilita estabelecer túneis virtuais através da rede, alocando banda dedicada – o que é fundamental para aplicações de transmissão de vídeo em tempo real e com altíssima disponibilidade.

BT Tower (Centro de Monitoraçao de Video)

Necessidades dos Broadcasters
Para desenhar uma rede de transporte de vídeo ao vivo para um mercado tão exigente como o de radiodifusão, é preciso atender a requisitos bastante específicos. Esse é um mercado sedento de aplicações que consomem enorme quantidade de banda com transmissões HD (1.5Gbps sem compressão) e SD (270Mbps sem compressão). Mesmo quando o sinal de vídeo é comprimido, as taxas de transmissão não são insignificantes (8-50Mbps). Além disso, em muitos casos falamos na transmissão de vários sinais multiplexados.
Fornecer serviço de transmissão de vídeo ao vivo para esse mercado é ter capacidade de alocação dinâmica de vídeo em alta capacidade, seja para eventos ou para transmissões permanentes. O serviço também deve estar disponível 24×7 sem interrupção ou delay na transmissão que afete sua qualidade. Alta disponibilidade e gerência remota de configuração são requisitos também essenciais. Faz-se ainda necessário um serviço com características de transmissão unidirecional e ponto multi-ponto. A BT no desenho da sua solução entendeu todos esses aspectos e desenvolveu um modelo que atende a todos esses requisitos.

Como a BT desenhou sua rede de transporte de vídeo ao vivo
A rede foi desenhada tendo bem claro que, para qualquer que fosse a emissora de TV a utilizar nossos serviços, eles necessitariam de mecanismos sofisticados de controle e priorização de diferentes tipos de tráfego de dados na rede. A rede foi desenhada com várias classes de serviços e baixa latência (ASI para ASI <=60ms), bem menor que as encontradas nas transmissões típicas de satélite (250ms), baixíssimo Jitter e perda de pacotes no nível exigido por estes tipos de aplicações. Isso ressalta a preocupação e conhecimento por parte dos engenheiros e pesquisadores no desenho de uma solução que nativamente não foi feita para transmitir aplicações críticas de transmissão de vídeo ao vivo.

Transmissao de Video 4K durante o Congresso IBC
em Amsterdam 2013.

Da rede nacional no Reino Unido para a rede global O que começou como uma rede nacional de transporte de vídeo terrestre IP/MPLS logo se expandiu para outros países. A rede global da BT conta atualmente com mais de 40 pontos de presença espalhados pelo mundo. Estão localizados na Ásia/Pacífico (Bollywood), Europa, África, Estados Unidos, e também no Brasil: o mais novo ponto de presença foi recentemente instalado na cidade do Rio de Janeiro.
Durante os Jogos Olímpicos de Londres em 2012 essa rede foi utilizada na transmissão dos sinais entre os locais onde se realizaram as competições e o IBC. Durante todo o evento foram oferecidos feeds de vídeo ao vivo com compressão MPEG e JPEG-2000. A interconexão da rede com a BT Tower, um dos quatro media switches mais importantes do mundo, e também com a Telehouse e a Telecity além do Teleporto da BT em Madley, deram aos Media Rights versatilidade e opções de transmissão de seus feeds de vídeo.

BT Tower
O coração da rede de mídia da BT está em Londres, na BT Tower, que é um dos quatro grandes centros de distribuição de mídia em todo o mundo e também o maior e mais complexo centro automatizado de distribuição de vídeo na Europa, capaz de receber sinais em diferentes padrões digitais e analógicos e convertê-los para outros formatos, destinados a qualquer ponto do globo. Diariamente trafegam pela BT Tower mais de 16 mil horas de vídeo, e o sistema de gerenciamento de conteúdo Mediahive, centralizado na torre, tem capacidade para armazenar 3,6 petabytes, o que equivale a cerca de 500 mil horas de vídeo ou um bilhão de faixas musicais.

BT e as transmissões 4K – DNA de pioneirismo
Como comentamos anteriormente, o desenvolvimento de novas soluções tecnológicas é algo que está no DNA da BT. Em agosto de 2013, durante o IBC (International Broadcast Congress) realizado em Amsterdam, a BT – juntamente com Intelsat, Sony, Newtec e Ericsson – implementou a primeira transmissão ao vivo 4k. O conteúdo gerado no Reino Unido (uma partida de rugby) foi transmitido pela rede GMN até o teleporto da Intelsat na Alemanha, e de lá transmitido via satélite (100Mbps – DVB-S2) diretamente para o estande da Intelsat e Ericsson em Amsterdam.
Recentemente, configuração semelhante foi implementada para demonstração durante a feira NAB (National Association of Broadcasters) 2014 em Las Vegas.

GMN no Brasil
O ponto de presença da GMN no Rio de Janeiro é um processo natural de expansão da rede para a América Latina. Um passo que visa atender a necessidades das emissoras de TV na região. Entendendo que elas tanto produzem localmente como trazem conteúdos multimídia do exterior, esse PoP também está interconectado ao serviço Intelsat One, que permite às emissoras o envio de seus conteúdos por meio da rede GMN para os Teleportos da Intelsat interligados, sendo daí distribuídos regionalmente via satélite para os seus locais de destino.
A adoção da solução de redes MPLS pelas emissoras de TV é um processo natural na convergência da comunicação para uma única plataforma de tecnologia IP. Redes MPLS têm menor custo operacional, de configuração e de manutenção. Simplificam o dia-a-dia das emissoras, permitindo que se concentrem na produção de conteúdo audiovisual, que é o foco do seu negócio. Além disso, a flexibilidade na contribuição e distribuição dos conteúdos multimídia é um fator decisivo para sua rápida adoção por broadcasters em todo o mundo.

Marcos Antonio Mandarano é engenheiro eletrônico,e gerente de Produtos para serviços de Media e Broadcast para América Latina de BT Global Services. Membrojurado da International Academy of Arts and Science (Emmy Award) na categoria de televisão interativa.