Implementando uma infra-estrutura de produção híbrida IP / SDI

 

Estamos no início de uma transição de longo prazo para a infra-estrutura baseada em TI e aqueles envolvidos no lado da produção e instalações de vídeo têm pouca experiência com a nova tecnologia, mas, ao contrário, são extremamente experientes usando SDI e todos os problemas associados à sua utilização . Isto, juntamente com um enorme investimento em tecnologia existente, torna provável que uma infra-estrutura híbrida SDI / IP estará em vigor por alguns anos.

Como tal, instalações de produção vai exigir equipamentos que possam operar de forma transparente e confiável em um ambiente híbrido. E porque uma rede de produção de transmissão ao vivo é inteiramente dependente de uma referência estável e qualquer sincronização e dispositivos de sincronização “deve funcionar”.

Em geral, quando se refere ao vídeo sobre IP no contexto de qualquer fluxo de trabalho de produção de vídeo, o foco está na distribuição de banda base ou de vídeo ligeiramente comprimido sobre o protocolo de tempo real ou RTP. Em um ambiente de produção ao vivo, é fundamental considerar sincronização e cronometragem. A natureza assíncrona do IP permite muitos tipos de tráfego diferentes sem preocupações de sincronização, mas isso representa um desafio em um ambiente de produção em que a sincronização é crítica para a comutação de precisão de quadro e o processamento de vídeo síncrono.

 

ATINGIR O GENLOCK

O “genlock” necessário para redes IP e Ethernet é alcançado usando IEEE 1588-2008, ou PTP (Precision Time Protocol) v2. Esta é também a base de um padrão SMPTE PTP recentemente introduzido, especificamente destinado ao sincronismo e sincronização de vídeo transmitido através de redes RTP. Embora a PTP forneça um mecanismo para sincronizar os relógios de tempo real de dispositivos em uma rede baseada em Ethernet, ela não torna a própria rede síncrona.

A adoção de vídeo sobre IP e a utilização de PTP significam que um servidor de tempo de rede é necessário para fornecer funcionalidade genlock PTP equivalente àquela fornecida por um gerador de pulso de sincronização (SPG) em redes SDI.

Qualquer agrupamento de relógios sincronizados é referido como um domínio PTP. O servidor de tempo de rede PTP é chamado um PTP grandmaster, com um dispositivo que deriva sua sincronização de tempo de PTP referido como um slave PTP. Um mestre fornece o tempo em um determinado domínio PTP e um slave é um dispositivo que se sincroniza com um mestre. Um grandmaster é a fonte final da sincronização do pulso de disparo.

Para aplicações de broadcast, os grandmasters de PTP são geralmente sincronizados a GPS, GLONASS ou ambos, a fim derivar o timecode exato usando o 1970 Epoch. Para habilitar o suporte a equipamentos herdados, o GPP híbrido PTP e o equipamento SDI SPG estão agora disponíveis nesse mercado que podem fase de saída de tempo de banda base em relação às datas de Época de 1970 ou 1958.

 

SUPERANDO O ATRASO DA REDE

Conforme definido, PTP é um método para distribuir o tempo em uma rede, com um único mestre que fornece a fonte de tempo, para sincronizar um ou mais slaves. Em um mundo ideal, o atraso da rede poderia ser programado em cada slave, que poderia então ser deslocado para o tempo no pacote recebido para derivar o tempo correto. Tal simetria só pode ser invocada em links IP ponto-a-ponto. Infelizmente, o atraso nas redes IP comutadas / encaminhadas é tanto variável como assimétricas, pelo que os dispositivos slaves devem enviar periodicamente mensagens de pedido de atraso ao grandmaster. O grandmaster corretamente carimba essas mensagens no recebimento e o tempo de recebimento é enviado de volta para o slave em uma mensagem de resposta de atraso.

Conforme ilustrado na Fig. 1, o slave é agora capaz de calcular a diferença entre seu próprio relógio e o do mestre usando o atraso de pacote de sincronização de mestre a slave (T2-T1) e o atraso de pacote de solicitação de atraso de slave ao mestre (T4-T3 ). O offset (tempo slave – tempo mestre) = [(T2-T1) – (T4-T3)] / 2 e o retardo de uma via = [(T2-T1) + (T4-T3)] / 2. Para que o tempo de slave esteja agora correto, o atraso de propagação em ambas as direções deve ser igual.

Se o atraso de propagação em ambas as direções for de fato diferente, então o slave é deslocado para “correto”, ajustando seu relógio para um valor de metade da assimetria. O loop de controle do relógio ajusta o tempo de slave para fazer com que os atrasos de propagação de mestre-slave e slave-mestre pareçam iguais. Ou seja, o loop de controle ajusta o tempo de slave tal que T2-T1 = T4-T3.

 

TIPOS DE RELÓGIOS PTP

É vital que os comutadores e roteadores em qualquer rede de vídeo IP que dependa da PTP para sincronização estejam “cientes da PTP” e capazes de ter em conta o seu próprio atraso na fila para garantir a precisão de sincronização a jusante. Isso pode ser conseguido de duas maneiras. O primeiro é pelo switch que atua como um relógio transparente que hardware tempo carimbar sincronização e mensagens de pedido de atraso na chegada e partida e adiciona a diferença para um campo de correção na mensagem.

A segunda maneira para que um switch ou roteador conta para seu próprio atraso de fila é agir como um clock de limite, que recebe tempo de um mestre em uma porta slave  e fornece uma ou mais portas mestre (não grandmaster) para slaves downstream em um PTP Domínio e, ao fazê-lo, remove o efeito de sua própria fila.

 

PLANEJANDO À FRENTE

Para aplicações de difusão IP / SDI híbridas, é essencial que o PTM grandmaster forneça suporte para perfis PTP de vídeo e áudio específicos de aplicativos, como SMPTE 2059 e AES67, bem como recursos SPG tradicionais, incluindo black burst, tri-level e SDI out. Todos os protocolos acima devem ser referenciados ao mesmo relógio GPS, ou uma rede híbrida IP / SDI seria inoperável.

 

Por Paul Robinson