Live-sport en entertainment vraagt steeds slimmere compute- en networking-aanpak

High value enter­tain­ment zoals live-events en grote sport­wed­strijden vereisen steeds meer inves­te­ringen in IT. Almaar meer compute‑, storage- en networ­king-capa­ci­teit instal­leren, is echter niet genoeg. We moeten vooral veel slimmer gaan werken, vertelt Gerard Phillips, Systems Engineer bij Arista Networks. Auto­ma­tion speelt hierbij een belang­rijke rol.

De tradi­ti­o­nele broadcast-infra­struc­tuur van omroepen en produc­tie­maat­schap­pijen werd in het verleden vrijwel altijd opgebouwd met SDI-baseband-routers, coax­ka­bels en BNC-connec­toren. “We zien inmiddels de overgang naar Ethernet met gebruik van standaard netwerk-switches en Software Defined Networ­king (SDN). De toene­mende snelheden onder­steund door Ethernet-switches en de bijbe­ho­rende verbe­te­ring in samen­ge­stelde non-blocking switch- en netwerk­door­voer heeft de weg vrij­ge­maakt voor het gebruik van IP/​Ethernet voor het transport van uitzend­toe­pas­singen op een kosten­ef­fec­tieve manier, terwijl dezelfde robuust­heid en stabi­li­teit van legacy SDI en MADI router-operaties behouden blijven”, legt Gerard Phillips, Systems Engineer bij Arista Networks, uit.

Enorme groei

Tot voor kort werd de via lokale faci­li­teiten gere­a­li­seerde routering van TV-uitzend­sig­nalen bereikt met behulp van baseband-scha­kel­ma­trixes die een speci­fieke invoer met een speci­fieke uitvoer verbinden via hand­ma­tige operator-selecties of via auto­ma­ti­se­ring. De router was oorspron­ke­lijk analoog. Analoog migreerde naar digitaal toen NTSC/​PAL werd gecodeerd met behulp van SDI (Serial Digital Interface) op 270 Mbps. 

“Op dat moment werd een router-matrix van 256x256 nog als groot beschouwd”, vertelt Phillips. “Rond het jaar 2000 kwam de behoefte aan 1,5 Gbps HD-SDI-routering naar voren om digitale televisie te onder­steunen. Hier zijn aanzien­lijk grotere netwerk­fa­ci­li­teiten voor nodig. Dit zorgde voor de behoefte aan router-matrices die opschalen naar 1152x1152. Een van de aanjagers van deze trend is natuur­lijk de enorme vraag naar live sportuitzendingen.” 

Meer recen­te­lijk kwam de televisie-industrie overeen dat 1080p50/​60 1080i moet vervangen in sommige acqui­sitie- en productie-omge­vingen. Dat vereist dat 1,5 Gbps HD-SDI wordt verdub­beld tot de 3 Gbps-standaard van 3G-SDI. Uitzend­fa­ci­li­teiten vereisen nu een 75-ohm coaxkabel om 3 Gbps te dragen, ofwel 10x meer bits dan de originele SDI op 270 Mbps, waardoor de interne scha­kel­ma­trix­ont­werpen erg duur zijn om te produ­ceren. De televisie-industrie heeft nieuwe geavan­ceerde tech­no­logie nodig om aan deze prestatie-eisen te voldoen, terwijl de deter­mi­nis­ti­sche betrouw­baar­heid van de huidige infra­struc­tuur behouden blijft.

Omarmen van IP

Phillips: “De profes­si­o­nele televisie-industrie heeft inmiddels op vele gebieden IP-tech­no­logie omarmd, waaronder video punt-tot-punt transport en draadloze HD-ENG backhaul. Maar tv-speci­fieke profes­si­o­nele coax-geba­seerde strea­ming­for­maten (SDI, HD-SDI, 3G-SDI), die tv-speci­fieke digitale router-systemen vereisen, werden geacht toege­wijde punt-tot-punt-tech­no­lo­gieën te vereisen en commer­ciële IP-geba­seerde data­cen­ter­net­werken werden niet geïm­ple­men­teerd in de uitzend­in­stal­latie. Terwijl de tv-uitzend­in­du­strie druk bezig was met het over­scha­kelen van 270 Mbps coax naar 3 Gbps coax, was de markt voor high-speed data­center switches echter druk bezig met het volgen van de Wet van Moore bij het creëren en imple­men­teren van 10/​25/​40/​50/​100 en 400 Gbps, kosten­ef­fec­tieve IP-netwerken en gere­la­teerde apparaten.”

De televisie-industrie wordt momenteel gecon­fron­teerd met de behoefte aan enorme hoeveel­heden content­dis­tri­butie en onder­steu­ning voor nieuwe 4K-UHD-formaten die het schakelen van onge­com­pri­meerde video vereisen met bitrates van 12 Gbps en hoger. “Het is simpelweg onprak­tisch, of zelfs onmo­ge­lijk, om dit te bereiken met tradi­ti­o­nele schaal­bare router-ontwerpen”, zegt Phillips. “Omroepen en produc­tie­maat­schap­pijen zijn daarom begonnen met het omarmen van commer­ciële ‘data­center grade’ IP-netwerken (COTS) om de effi­ci­ëntie van de uitzend­in­stal­latie te verbeteren.”

Belang­rijker is nog dat de flexi­bi­li­teit die wordt geboden door packet-based archi­tec­turen de nieuwe realiteit van flexibele productie en veel­zij­dige distri­bu­tie­stra­te­gieën effectief onder­steunt, met het extra voordeel van Ethernet-economie in plaats van dure en op maat gemaakte uitzend­in­fra­struc­turen. Deze overgang van legacy uitzend­sys­temen naar IP/​Ethernet voldoet aan zowel de korte als lange termijn­eisen van productie, bijdrage, distri­butie en contentlevering.

Nieuwe producten en APIs

Om op deze ontwik­ke­lingen in te spelen, heeft Arista Networks het aanbod van haar media­spe­ci­fieke oplos­singen steeds verder uitge­breid. Deze producten zijn bedoeld om netwerk­ope­ra­ties in live produc­tie­work­flows te vereen­vou­digen. Met de schaal en connec­ti­vi­teit die IP-tech­no­logie biedt, ontstaan steeds meer en bovendien zeer waar­de­volle nieuwe moge­lijk­heden voor crea­ti­vi­teit en flexi­bi­li­teit, vertelt Phillips, “Echter, deze voordelen komen met uitda­gingen die een slim beheer van compute- en netwerk­re­sources vereisen.”

Centraal in Arista’s aanbod staan drie pijlers: betrouw­baar­heid, pres­ta­ties en zicht­baar­heid. Deze zijn alledrie essen­tieel voor live­pro­ductie en media­work­flows. Het portfolio is gebouwd op een basis van geïn­te­greerde tools en diensten:

1. EOS: Een kwali­ta­tief hoog­waardig, perfor­mant bestu­rings­sys­teem dat op elke switch kan draaien, waardoor opera­ti­o­nele kosten en complexi­teit verminderen.

2. Cloud­Vi­sion: Een beheer­plat­form dat zowel geavan­ceerde confi­gu­ratie, wijzi­gings­be­heer als realtime zicht­baar­heid biedt.

3. MCS (Media Control Service): Een snelle live­pro­ductie SDN Orches­tra­tion layer voor effi­ci­ënte netwerkorchestratie.

4. Flexibele open API’s: een serie inter­faces die de inte­gratie met broadcast- en andere media­ge­re­la­teerde systemen mogelijk maken.

Arista’s Media Control Service (MCS) heeft zich in de praktijk al bewezen, met een snelle, betrouw­bare en band­breed­te­be­wuste multicast-orches­tratie. Een nieuwe feature, ‘main­tenance drain down’ geheten, vereen­vou­digt nu bovendien onder­houds­taken en zorgt voor continue network resi­lience tijdens onderhoudsprocedures.

SMPTE

EOS onder­steunt al lang indu­strie­stan­daard PTP (Precision Time Protocol) kwaliteit, schaal en betrouw­baar­heid voor op de SMPTE-standaard geba­seerde live produc­tie­sys­temen. Het is beschik­baar op vrijwel elk switch-platform van Arista. Dit is cruciaal voor systemen die blijven groeien in omvang, iets wat in de broadcast-wereld zeker geen uitzon­der­lijke situatie is.

In het tijdperk van snelle digitale trans­for­matie zijn tradi­ti­o­nele confi­gu­ra­tie­me­thoden onvol­doende. Phillips pleit daarom al geruime tijd voor auto­ma­ti­se­ring om mense­lijke fouten te vermijden en provi­si­o­ning van netwerken te versnellen. In de praktijk ziet hij dat dit pleidooi ook steeds meer gehoor krijgt. “Met Cloud­Vi­sion Studios bieden we nu een op een GUI geba­seerde aanpak voor auto­ma­ti­se­ring, terwijl Arista Validated Designs (AVD) een op scripts geba­seerde, Ansible-geori­ën­teerde workflow biedt voor complexere behoeften.”

Maximale zichtbaarheid

Maxi­ma­li­satie van zicht­baar­heid is eveneens cruciaal, meent Phillips. Cloud­Vi­sion is Arista’s Mana­ge­ment and Visi­bi­lity-platform. Het is beschik­baar voor gebruik vanuit een eigen IT-omgeving of As-a-Service. CVaaS trans­for­meert netwerk­data naar ‘events’, wat de rol van netwerk­be­heer­ders in een live-produc­tie­om­ge­ving verge­mak­ke­lijkt door hen te wijzen op netwerk­ac­ti­vi­teiten die hun aandacht vereisen.

De uitbrei­ding van het partner-ecosys­teem is minstens zo belang­rijk als alle tech­ni­sche ontwik­ke­lingen, meent hij. “Samen­werken met ervaren, op uitzen­dingen gerichte partners voor systeem­brede zicht­baar­heid is een voorbeeld van hoe Arista’s geïn­te­greerde moni­to­ring­stra­tegie een best of breed-aanpak omarmt. 

De migratie van de omroep­we­reld naar de IP-infra­struc­tuur is flink op gang gekomen, zoals wel blijkt uit de vroege adoptie in een aantal zeer grote en invloed­rijke tele­vi­sie­fa­ci­li­teiten die al gebruik maken van IP-netwerk­ar­chi­tec­turen. De intro­ductie van IP-video­rou­ters en IP-netwerken in de tele­vi­sie­sector in de komende jaren vereist echter substan­tiële inspan­ningen van omroepen en leve­ran­ciers van uitzend­ap­pa­ra­tuur. Dit is verge­lijk­baar met de inspan­ningen die we hebben gezien bij de trans­for­matie van analoge naar digitale televisie, die meer dan een decennium in beslag nam voordat deze volledig werd gere­a­li­seerd. Deze nieuwe migratie voegt de disci­plines ‘broadcast’ en ‘IT’ samen, wat cross-func­ti­o­nele vaar­dig­heden en kennis vereist die de industrie zeker de komende jaren bezig zullen houden.