Projeto Vídeo IP by Paulo Silveira

SDH

I N

X.25 Frame Relay ATM Telefo Televisã Redes IP n – Convergência das Mídias Radio o IN DWD Internet M

REQUERIMENTOS DO MERCADO BROADCAST

•Digital •Transmissão multimídia •Jogos •Vídeo sobre demanda

Cliente

Email Web hosting Vídeo sobre IP Download software Acesso a Internet Voz sobre IP

• Teleconferência • Transferência arquivo • VPNs • Intranets • E-commerce

Negócio

REQUERIMENTOS DO MERCADO BROADCAST

Usuário – Serviços Centralizados

Redes – Aplicação para o cliente Aplicação – Redes Gerenciáveis

Aplicação – Redes Inteligentes

“O protocolo de vídeo sobre IP já é a principal tecnologia de redes de transmissão, nas áreas de Broadcast e Internet.”

A CONVERGÊNCIA DAS REDES A convergência das Redes

A avaliação do negócio de redes

IP Ethernet

IP/Ethernet em todos os lugares

Um progresso a cada tempo

Muitas Redes

Redes e convergência de segurança Sempre-conectado ao mundo Conv. dispositivos e barramento aplicativos Consolidação de vendas automáticas

Vídeo

Data Voz

WAN

Convergência de ligações c/ fio e s/fio Convergência de Voz, Vídeo e Dados WAN

Convergência de Voz e Dados LAN

LAN

2003

2005

2007

2009

A CONVERGÊNCIA DAS REDES Hoje

•Múltiplos acessos-Rede de serviço •Alto custo.

Serviços

Amanhã

•Único acesso-Rede de serviço •Eficiente – Baixo Custo • Com protocolo IP

Conteúdo Servidores

Comunicação Cabo/Broadcasting

Internet

Fixo

Móvel

Transporte de acesso & Redes chaveadas

Controle

Backbone - Rede Acesso S/ Fio

Acesso C/ Fio

Clientes

CARACTERÍSTICAS DAS REDES IP  Infraestrutura da rede

• Transmite voz, dados, e vídeo • Usa banda larga e tecnologias de transporte de alta qualidade • Redução de custo pelo controle de serviço integrado e operação .

CARACTERÍSTICAS DAS REDES IP  Simplicidade & Em qualquer lugar

• IP sobre tudo, tudo sobre IP

• IP esta disponível em qualquer lugar suprindo qualquer necessidade de negócio que aconteça.  Eficiência

• Livre das limitações dos sistemas ou dispositivos proprietários que sejam conectados a rede

• Plataforma de gerenciamento de rede única. • Redução de custo. Outras tecnologias transmissão

Redes IP

DESENVOLVIMENTO DAS REDES IP

B-ISDN

IP sobre ATM

IP sobre SONET/SDH

IP sobre Ótico

Multiplexação, Proteção, e Gerenciamento para cada camada IP ATM

SONET/SDH

ATM

SONET/SDH

Optical

Baixo Custo, Complexidade, and Overhead

IP COMO TECNOLOGIA Interface de dados de baixo custo

A mais popular interface para tráfego

Padrão aberto Globalmente • • • • •

Velocidades mais rápidas Utilização Switch Ethernet Operação duplex Dedicada seleção largura de banda Seletivas transmissões (vídeo, áudio, dados) • Interfaces de taxas adaptativas • Longo alcance

Disponível em todos os lugares

Simples, “plug & play”

REQUERIMENTO DAS REDES IP LAN

MAN/WAN Ethernet e Ótico

• Simples • Rápido • Confiável Velocidade de serviço – Flexibilidade – Qualidade de serviço – Integração Largura de banda ajustável – Faturamento flexível & Baixo custo de reconfiguração – Codecs com interface IP de baixo custo e alta qualidade Mínima perda de pacotes – Preservar a modificação do atraso de vídeo e a possibilidade de variação.

TOPOLOGIA DA REDE DA BRASILTELECOM Pipe

Redes óticas Conexão através de SDH Multiplexer SDH Switch ATM para SDH Ethernet para roteador ATM

Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet LAN • Custos dedicados para o sistema. • Circuitos de backup. • Custos de portas adicionais • Rede subutilizada

TOPOLOGIA DA REDE DA COPEL Pipe virtual

IP + MPLS

Redes óticas Conexão através de SDH Multiplexer SDH Switch ATM para SDH

Ethernet para roteador ATM Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet LAN • Mais flexibilidade para introduzir e desenvolver novos serviços. • Rede totalmente utilizada. • Melhoria no preço e performance do roteamento • Melhoria da escalabilidade do roteamento

O PROTOCOLO MPLS – VANTAGENS NA REDE IP Pacote de Roteamento

ATM

MPLS+IP

IP 1. 2. 3. 4. 5.

Circuito Chaveamento

Híbrido

Escalabilidade Rico em atributos Facilidade de estender Barato Dinâmico & Adaptativo

Pacote IP 32-bit Cabeçalho MPLS

1. Performance 2. Conexão orientada 3. Engenharia de trafego 4. Roteamento explicito 5. QoS

Pacote IP é encapsulado No cabeçalho do MPLS

O PROTOCOLO MPLS – VANTAGENS NA REDE IP

MPLS / IP

MPLS/IP/SDH Backbone

Melhora a performance do hardware de ATM existente. • Transferência ultra rápida. • Planejamento do trafego IP(roteamento baseado na otimização) • Redes virtuais privadas (mecanismo controlável do túnel). • Vídeo /Áudio sobre IP (modificação do delay+otimização QoS) • Qualquer cidade pode ter ponto de acesso ao backbone. •

A CONVERGÊNCIA DAS REDES IP Aplicações de Convergência IP (vídeo, áudio, dados) Acesso a Rede (HDSL, Fibra Ótica) MPLS baseado IP Backbone Rede de Fibra Ótica SDH / ATM

Acesso

A CONVERGÊNCIA DAS REDES IP Convergência de voz, dados, vídeo e Internet dentro de uma •única rede de comunicação baseada em IP, sem nenhuma outra conexão de rede. Adotando IP como plataforma comum, pode-se ligar uma •variedade ilimitada de aplicações e serviços por um custo efetivo. Permite uma ampla escolha de dispositivos para serviços ao •cliente, determinada por uma plataforma comum. Deixa disponível o conteúdo (voz, dados, vídeo, texto, •comércio, etc.) de modo que elas possa fluir dentro dessas aplicações, sem nenhuma outra conexão.

Mais serviços = Mais rendimento

REQUERIMENTOS DE QoS DA REDE IP • Adequada largura de banda em cada conjunto do vídeo dentro do pacote IP, para transmissão com qualidade broadcast. • Altamente sensível quando houver congestionamento da rede. • Consumo da rede é altamente variável. • É recomendado que o trafego de áudio e vídeo não ocupe mais do que 33% da capacidade da conexão na medição padrão. IP/SDH Broadcast Carrier MPEG-2

MPEG

Canais Unicast Multicast IP

MPEG

MPEG -2

MPEG

Largura de banda de áudio

MPEG

• Taxa de bit variável • Latência fixa • Pacotes variáveis

• Taxa de bit constante • Baixa latência • Pacotes pequenos

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL  A integração das Empresas de Telecomunicações e os serviços de Broadcasting

• Cobertura regional.

• Dedicada ao conteúdo de vídeo. • Redes privadas virtuais.

• Arquitetura de hardware e software aberta, baseada nos padrões internacionais.

• Qualidade broadcast em tempo real – alta largura de banda. • Segurança nos direitos de transmissão. • Mobilidade horizontal: serviços sem interligação dentro das

UNIVERSITY

tecnologias de acesso.

• Baixo custo de serviços. • Baixo custo de instalação e integração.

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL  A implementação pelas Empresas de Telecom da infraestrutura de transporte de vídeo sobre IP em banda larga.

• Infraestrutura de rede unificada.

Vídeo

Voz

• IP traz escalabilidade e segurança. • IP esta em todos os lugares.

• Baixo custo dos dispositivos proprietários.

• Aplicações de conteúdo e serviço. • Curva performance / custo otimizada. • Interoperabilidade (capacidade de dois

dispositivos diferentes se comunicarem).

SDH Ótico

Dados

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL  A infraestrura (camadas) de rede das Empresas de Telecom.

Camada

Gerenciamento

•Controle do Cliente •Monitoração de performance •Alarmes •Relatórios

Camada

Centro do Sistema

Camada

SDH / IP / MPEG-2

Transmissão

SDH

IP / MPEG-2

Site A Camada

IP / MPEG-2

Site B

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL  A infraestrura (camadas) de rede das Empresas de Telecom.

Transmissão SDH Vídeo/Áudio Nodo IP / MPEG-2

Vídeo Programa Entrada

unicast/multicast transporte stream

Site A

Vídeo/áudio Nodo IP / MPEG-2

Site B

Vídeo Programa Saída

DESENVOLVIMENTO DAS REDES VÍDEO DIGITAL  Desde que os dados e os serviços de telecomunicações estão sendo desenvolvidos usando IP/Ethernet, as Emissoras de Televisão perceberam os benefícios com gastos de capitais em termos operacionais, usando uma tecnologia de transporte tão simples, dentro de uma rede separada fisicamente.  A mesma estrutura física pode ser usada para transmitir áudio/vídeo nos principais serviços de telefonia IP existentes. Neste cenário o custo marginal de adicionar suporte e a capacidade de vídeo de sair por um backbone IP é muito baixa.

SISTEMA DE TRANSPORTE DE Vﾃ好EO SOBRE IP Vﾃｭdeo Analﾃｳgico/Digital

Site A

Site B

Backbone

Codec

Roteador

Codec

Roteador

SISTEMA DE TRANSPORTE DE VÍDEO SOBRE IP Os principais sinais de televisão sempre foram transmitidos sobre satélites, cabos e redes terrestres. Esta tendência começou a mudar em 2001 por causa da evolução em qualidade de serviço, chaveamento e escalabilidade, transformando as redes IP confiáveis o suficiente para tornarem-se uma alternativa comercial viável para as tradicionais redes de contribuição de vídeo.

• Gerenciamento de Serviço • Gerenciamento Largura de Banda • QoS

SISTEMA DE TRANSPORTE DE VÍDEO SOBRE IP  As redes de televisão beneficiaram-se dos últimos avanços do mundo IP e MPEG-2 migrando as sua redes de transmissão analógicas para as redes digitais das empresas de Telecom, fazendo uso do backbone IP como uma rede de contribuição para as afiliadas. Essa mudança não acarretou perda de confiabilidade e eficiência, mas implementou melhoria nos custos, na acessibilidade e na customização da programação.

Anel Fibra (contribuição) Fibra Geradoras Retransmissoras Backbone Head End

SISTEMA DE TRANSPORTE DE VÍDEO SOBRE IP  A emissora Head End da rede, encapsula a totalidade do fluxo de transporte MPEG-2 em um fluxo multicast, o que permite direcionar o conteúdo do fluxo para todas as afiliadas, permitindo que a largura de banda contratada da Empresa de Telecomunicações seja configurada de qualquer ponto dentro da VPN e se ajuste as necessidades da banda de transmissão (broadcast, unicast ou ftp). Essa característica permite flexibilizar o custo do transporte para os pontos interligados da rede, de acordo com os resultados do mercado, as tendências de audiência e as prioridades do Jornalismo (geração matérias)

Afiliada 1 SDH/IP

Host

Multicast

Head End

Roteador

Afiliada 2 Unicast / FTP

Afiliada 3

SISTEMA DE TRANSPORTE DE VÍDEO SOBRE IP  Em uma Rede de Televisão que tem uma amplitude de transmissão por diversas regiões geográficas (Rede Privada Virtual – VPN) uma otimização junto a operadora de Telecom que forneça a infra-estrutura, possibilita prover duas classes de serviço: • Uma de alto valor para o trafego do fluxo com demanda total. • Outra de baixo valor com trafego de fluxo flexível (sobre demanda) Afiliada 1

Head End

Fluxo total

Fluxo sobre demanda

Afiliada 2 Afiliada 3

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC

Escolha do Codec Custo Operacional Baixo

Transmissão Segura

Convergência das Redes

Critérios Performance

Requerimentos da Rede

Implantação uma Rede Experimental

Infra-Estrutura da Rede

Fácil Monitoração e Gerenciamento

Resultados

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Infra-estrutura da rede • Deve ser implementado sobre uma VPN para assegurar QoS e gerenciamento da rede. • Redundância e flexibilidade do backbone para assegurar que sempre haja um caminho para transmitir o trafego de vídeo/áudio através de uma topologia de rede em anel, o que possibilita excelente capacidade de recuperação via chaveamento de proteção.

Anel

TV Paranaense

Roteador SDH

IP/VPN

IP Network Rede

Roteador

Afiliada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Infra-estrutura da rede • Redundância na ultima milha, utilizando como meio físico fibra ótica para uma melhor performance da rede. • Alta escalabilidade o que permite que a rede possa ter um fácil crescimento sobre a totalidade da rede. •A escalabilidade da a garantia de interfaces padronizadas, ficando livre do problema de conexões entre equipamentos de fabricantes diferentes, o que facilita o upgrade. VPN Backbone IP

TV Paranaense

Afiliada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Critérios de Performance • Qualidade de serviço (QoS): a rede devera ser capaz de sustentar a quantidade de dados que é requisitada pelo vídeo. • Baixa taxa de jitter (abaixo de 1ms) • Prioridade dos dados em tempo real (baixa latência). • Baixa taxa de erros ( nenhuma perda de pacotes). • Uso do procolo MPLS para assegurar priorização de roteamento de serviços com requerimento da mais alta qualidade (categorização do trafego baseado na fonte e no destino do endereçamento do pacote IP). O equipamento terminal avalia o byte de serviço IP a ser controlado.

header

payload

Fixed length packet = cell

Audio

Duplex

Dados Vídeo

Roteador

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Custo Operacional Baixo • Como o transporte de vídeo é implementado sobre uma rede VPN independente, neste cenário é possível gerenciar a rede de qualquer ponto do backbone.

Afiliada 1

Afiliada 2 VPN Backbone IP

TV Paranaense

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC Facilidade de Monitoração e Gerenciamento • Através do software de gerenciamento do Codec é possível gerenciar falhas, performance, configurações (alocação de taxa de banda, ajustes de vídeo/áudio, qualidade do vídeo, tamanho do quadro, tamanho do pacote, tamanho do payload,etc.) de qualquer ponto da rede. • A provedora do serviço de transporte de vídeo deve possuir um sistema de gerenciamento de falhas, que colete, analise e faça manobras para o restabelecimento automático da rede, sinalizando através de um alarme a falha de algum dispositivo, o qual pode ser monitorado nos status do sistema, o que`agiliza a solução do problema.

Afiliada 2

Afiliada 1 Gerenciamento RPC

VPN Backbone IP

TV Paranaense Gerenciamento Telecom

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Transmissão Segura • O gerenciamento da rede devera ser capaz de controlar a transmissão e como requerimento ter um sistema de proteção os quais são instalados nos roteadores, como um atributo para proteção do conteúdo transmitido ou enviado via ftp. • Controle de acesso a rede também devem ser implementados, tal como existe no gerenciamento da rede das empresas Telecom.

TV Paranaense

Backbone IP/VPN

Afiliada 1 Afiliada 2

Afiliada 3

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Convergência das redes • O transporte de conteúdo deve ser flexível, permitindo a sobreposição de novos e diferenciados serviços de comunicação integrados a rede, o que pode gerar novas fontes de receitas. • Possui a capacidade de criar múltiplas aplicações para o desenvolvimento e posicionamento estratégico da Rede. Rede IP

Vídeo Dados Voz

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Escolha do codec • Durante o mês de março foram feitos testes com dois fabricantes de codec e um fabricante de set-top box utilizando tanto a rede da Copel como a da BrasilTelecom, os quais foram escolhidos devido apresentarem o melhor custo/benefício. Nestes testes foram aferidos todos os parâmetros que regem a aceitação da qualidade do sinal de vídeo/áudio, bem como o QoS das redes de dados das Telecom citadas. O sinal foi até Londrina e retornou através de um loop, e os resultados foram excelentes. Encoder Scopus IP

TV Paranaense Decoder Scopus

Londrina

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Implantação de uma Rede Experimental na RPC • Para podermos avaliar a confiabilidade, a disponibilidade e o QoS de todo o sistema (redes de dados das empresas de Telecom e Codecs), será implantado uma rede piloto que interligara a TV Guairacá (Guarapuava) com a TV Esplanada (Ponta Grossa). Existira também uma outra rede para levar o sinal de programação da TV Esplanada para o centro de Ponta Grossa, onde será realocado o transmissor de VHF. Se os resultados forem positivos, o plano será implantar em uma segunda etapa, a rede IP em toda as rotas da RPC.

TV Guairacá

TV Esplanada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Proposta da topologia de rede projetada pela Copel • A Copel fornecera uma rede privada virtual(VPN) para o transporte de conteúdo de vídeo/áudio de uso exclusivo, segura e totalmente isolada dos outros serviços que ela prove. Nessa rede será aplicado a engenharia de trafego para o controle de banda e delay. • A VPN destinada ao transporte de vídeo/áudio sobre IP, será implementada pela Copel aos locais a serem interconectados, sendo disponibilizado uma interface Ethernet em 10 ou 100Mbps e na camada IP/MPLS é criada a VPN de classe de serviço adequada ao transporte, com resolução multicasting. Backbone Rede VPN

IP/MPLS

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Diagrama da Rede VPN formulada pela Copel TV Imagem

Geradoras Retransmissoras TV Cultura

TV Cataratas

TV Coroados

Bac kbone IP/VPN TV Paranaense

TV Oeste TVGuairacá

Ponta Grossa

TV Esplanada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Proposta comercial da Copel • O custo do transporte de vídeo/áudio é tarifado apenas, quando houver entrada do fluxo dentro do backbone da RPC, proveniente de qualquer geradora. • O custo pela contingência do transporte de vídeo/áudio para a ultima milha será de R$ 2.240,00 por geradora. • Trafego médio de 10Mbps, 24 hs da TV Esplanada a Torre. • Trafego médio de 10Mbps 1h/dia a partir da TV Guairacá

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Cataratas (preços Copel)

Medianeira

Foz Iguaçu Planalto

Enéas Marques Francisco Beltrão

Pato Branco

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Coroados (preços Copel)

Cornélio Procópio Arapongas

Apucarana

Londrina

Santo Antonio Da Platina

Jacarézinho

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Cultura (preços Copel)

Maringá

Campo Mourão Mamboré

Ivaiporã

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Imagem (preços Copel) Loanda

Terra Rica

Paranavai

Cidade Gaúcha Cianorte

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Guairacá (preços Copel)

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Oeste (preços Copel)

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Paranaense (preços Copel)

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo para a área de cobertura da TV Esplanada (preços Copel)

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Custo estipulado pela Copel p/ rede piloto(c/ Codec)

TV Guairacá

TV Esplanada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo transmissão p/toda Rede (Copel) TV Oeste

Geradoras Retransmissoras TV Cataratas

TV Guairacá

TV Coroados

Backbone IP/VPN TV Paranaense

TV Cultura TV Imagem

Ponta Grossa

TV Esplanada

PROJETO TRANSPORTE VÍDEO SOBRE IP - RPC  Simulação de custo de transmissão p/toda a Rede RPC (custo Copel) & Comparativo Copel-Embratel