Wie regel­matig naar de Formule 1 kijkt of Champions League-wedstrijden volgt, reali­seert zich vaak niet hoeveel IT daar bij komt kijken. Gerard Phillips van Arista Networks heeft van het ontwik­kelen en imple­men­teren van de compute, storage en networ­king die nodig is voor dit soort events echter zijn levens­werk gemaakt. DCpedia sprak met hem aan de vooravond van de IBC 2023-beurs in de RAI in Amsterdam. Maar, zo zegt hij, simpelweg meer compute of storage gebruiken om de almaar groei­ende hoeveel­heid data te kunnen verwerken is niet genoeg. We moeten vooral slimmer gaan werken, vindt hij, en met dat advies kunnen datacen­ters die steeds meer AI en ML te maken krijgen hun voordeel mee doen.

De eisen die gesteld worden aan de digitale infra­struc­tuur van een live tv-show of een strea­ming-bedrijf worden weleens verge­leken met de techni­sche uitda­gingen waarvoor we in de ruimte­vaart staan. Realtime AV-omgevingen vragen vaak zo extreem veel van de capaci­teit, beschik­baar­heid, latency en bevei­li­ging van de netwer­k­in­fra­struc­tuur, dat zeer geavan­ceerde techno­lo­gieën nodig zijn. Ideeën die vervol­gens na enige tijd doordringen tot de meer klassieke netwerkomgevingen.

Gerard Phillips: “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 netwerks­wit­ches 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 router­o­pe­ra­ties behouden blijven”, legt Gerard Phillips, Systems Engineer bij Arista Networks, uit.

Enorme groei

Tot voor kort werd de via lokale facili­ties gerea­li­seerde route­ring van TV-uitzend­sig­nalen bereikt met behulp van baseband-schakel­ma­trices 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 router­ma­trix van 256x256 nog als groot beschouwd”, vertelt Phillips. “Rond het jaar 2000 kwam de behoefte aan 1,5Gbps HD-SDI-route­ring naar voren om digitale televisie te onder­steunen. Hier zijn aanzien­lijk grotere netwerk­fa­ci­li­teiten voor nodig. Dit zorgde voor de behoefte aan router­ma­trices 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 1,5Gbps HD-SDI wordt verdub­beld tot de 3Gbps-standaard van 3G-SDI. Uitzend­fa­ci­li­teiten vereisen nu een 75-ohm coaxkabel om 3Gbps te dragen, ofwel 10x meer bits dan de origi­nele SDI op 270Mbps, 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.

Adoptie van IP-technologie

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 router­sys­temen 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 270Mbps coax naar 3Gbps 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/​100Gbps, 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 12Gbps en hoger. “Het is simpelweg onprak­tisch, of zelfs onmoge­lijk, om dit te bereiken met tradi­ti­o­nele uitzend SDI-router­ont­werpen”, 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.

Mediaspecifieke oplossingen

Om op deze ontwik­ke­lingen in te spelen, heeft Arista Networks 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 live productie 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 live productie SDN Orches­tra­tion layer voor effici­ënte netwerkorchestratie.

4. Een set aan 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.

EOS onder­steunt al lang industrie­stan­daard PTP (Preci­sion Time Protocol) kwali­teit, schaal en betrouw­baar­heid voor op de ST2110-standaard gebaseerde live produc­tie­sys­temen. Het is beschik­baar op vrijwel ieder Arista-switch­plat­form. 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 nodig

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 even belang­rijk als alle techni­sche ontwik­ke­lingen, meent hij. “De samen­wer­king met een partij als Provi­dius voor systeem­brede zicht­baar­heid is een voorbeeld van hoe Arista’s geïnte­greerde monito­ring­tools een oplos­sing bieden voor het automa­ti­seren van signaal­af­le­ve­ring zonder impact op het productienetwerk.”

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, 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.

Verge­lijk­baar met innova­ties die de grens­ver­leg­gende ruimte­vaart voor andere markten oplevert, resul­teren Arista’s oplos­singen voor de enter­tain­ment- en media­markt ook in spin-off voor andere markten. Switch- en router­plat­formen met een vrijwel zero latency en nog betere security dragen er namelijk ook aan bij dat de verwer­kings­ca­pa­ci­teit van datacen­ters waar meer tradi­ti­o­nele toepas­singen draaien toeneemt. Volgens Faust zijn er dan ook behoor­lijk wat overeen­kom­sten tussen de finan­ciële sector en de enter­tain­ment- en media­markt. Denk alleen al aan de gevraagde perfor­mance, de minimale vertra­ging die geaccep­teerd wordt en de zeer hoge eisen die aan bevei­li­ging worden gesteld. Daarom kunnen die markten veel van elkaar leren met betrek­king tot de gebruikte oplossingen.

Een andere les die te leren is van de enter­tain­ment- en media­markt is het mogelijke voordeel van meer samen­werken. Net als de toene­mende inter­ac­ties tussen alle ISO-lagen bij het uitzenden van audio- en video-content is het verstandig dat de IT‑, security- en business­teams van bedrijven meer met elkaar gaan samen­werken. Samen kunnen zij namelijk beter bestaande silo’s doorbreken en zowel het aanbod van online services en content optima­li­seren, als het opera­ti­o­nele beheer en de bevei­li­ging van de netwer­k­in­fra­struc­tuur vereenvoudigen.