Sincronización y Análisis…...Tipo de direccionamiento IP 11 Unicast (IP del equipo de destino)...

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Sincronización y Análisis… …de señales en entornos de producción IP Live. 1 [email protected]

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Sincronización y Análisis……de señales en entornos de producción IP Live.

1

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La televisión es síncrona.

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Las redes IP son…

….porta datagramas de la fuente al destino:

▪ No síncronas

▪ Orientado a no conexión▪ Los paquetes se tratan de forma independiente

▪ Cada paquetes puede seguir un camino distinto

▪ De manera no fiable. ▪ Los paquetes pueden perderse o desordenarse.

▪ No se garantiza su integridad.

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Ejemplo simplificado de sincronismo PTP vs. BB

4

PTP*

BB

*Los resultados pueden ser muy diferentes en función de la electrónica de red utilizada, su topología y configuración.

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Nuevas tecnologías, nuevos roles.

5

Ingeniero IT

✓ Flujos IP, Protocolos,

tráfico, configuraciones.

✓ Menos sensible al impacto

en la calidad de un error de

bit.

✓ Adaptándose al mundo del

video en tiempo real.

Ingeniero AV

✓ SDI, Analog, Audio

✓ Concienciado con la

calidad en la distribución

✓ Adaptándose al mundo IP

Necesitan aprender un lenguaje común para comunicarse.

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Modelo de capas

66

Modelo OSI

Host

Electrónica de Red

Medio Físico

Modelo IP En el hogarEquipos

Aplicaciones

Sistema Operativo

Router y Cableado

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Conjunto de protocolos IP

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ApplicationLayer (5,6,7)

Video Name System Host Config Email File Transfer Web

TransportLayer (4)

Internet Layer (3)

Link Layer(1,2)

DNS DHCP SMTP

POP

IMAP

FTP

TFTP

HTTP

UDP TCP

IP IGMP ICMP

ARP

RTP

RTCP

RTSP

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Verificación de fallos en Capa 1

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Verificación de fallos en Capa 2

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Conjunto de protocolos IP

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ApplicationLayer (5,6,7)

Video Name System Host Config Email File Transfer Web

TransportLayer (4)

Internet Layer (3)

Link Layer(1,2)

DNS DHCP SMTP

POP

IMAP

FTP

TFTP

HTTP

UDP TCP

IP IGMP ICMP

ARP

RTP

RTCP

RTSP

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Tipo de direccionamiento IP

11

▪Unicast (IP del equipo de destino)▪ Los paquetes se envían desde un

host a otro. (Ej.192.168.0.1)

▪ Broadcast (Última IP de la red)▪ Los paquetes se envían desde un

host a todos los demás. (Ej.255.255.255.255)

▪Multicast (Grupo IP multicast)▪ Los paquetes se envían desde un

host a un grupo de ellos. (239.0.0.1)

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Verificación de información de Capa 3

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Verificación de información de Capa 3

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Conjunto de protocolos IP

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ApplicationLayer (5,6,7)

Video Name System Host Config Email File Transfer Web

TransportLayer (4)

Internet Layer (3)

Link Layer(1,2)

DNS DHCP SMTP

POP

IMAP

FTP

TFTP

HTTP

UDP TCP

IP IGMP ICMP

ARP

RTP

RTCP

RTSP

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Verificación de información de Capa 4

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Real Time Protocol (RTP)

▪User Datagram Protocol (UDP):▪ Protocolo del nivel de transporte basado en el

intercambio de datagramas. ▪ Permite el envío de datagramas a través de la red sin

que se haya establecido previamente una conexión▪ Tampoco tiene confirmación ni control de flujo▪ No otorga garantías para la entrega de sus mensajes.

▪ Se utiliza cuando resulta más importante transmitir con velocidad que garantizar el hecho de que lleguen absolutamente todos los bytes.

▪ Real Time Protocol (RTP):▪ Añade funcionalidades UDP

▪ Identificación del contenido▪ Numeración de paquetes▪ Marcas de tiempo▪ Corrección de errores FEC opcional

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Conjunto de protocolos IP

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ApplicationLayer (5,6,7)

Video Name System Host Config Email File Transfer Web

TransportLayer (4)

Internet Layer (3)

Link Layer(1,2)

DNS DHCP SMTP

POP

IMAP

FTP

TFTP

HTTP

UDP TCP

IP IGMP ICMP

ARP

RTP

RTCP

RTSP

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Verificación de información de Capa 5

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Verificación de información de Capa 5

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Estándares Live IP

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101000100100

ST 2022-6 SDI Encapsulation over IP

AES 67 - AES audio Encapsulation over IP

VSF TR-04

ST 2110 -10, 20, 30, 40

IEEE1588 > ST 2059 PTP Precision Time Protocol

Image Data

Meta Data

RFC4175

VSF TR-03

IETFRTP ANC

IS-04IS-05

AMWANMOS

ST 2022-7

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Medidas sobre la sesión de vídeo

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Medidas sobre la sesión de vídeo

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Medidas sobre la sesión de vídeo

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Medidas sobre la sesión de vídeo

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Medidas sobre la sesión de vídeo

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NMOS

▪ IS-04 Discovery and Registrations Specification▪ Process to announce device on

the network via HTTP message.

▪ Registration Server collates information on registered devices

▪ IS-05 Device Connection and Management Proposed Specification

▪ Allows configuration of connections between Senders and Receivers.

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NMOS

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Sistemas de sincronismos IP

▪ Network Time Protocol (NTP). ▪ Sincronización horaria entre máquinas y su

resolución llega hasta los milisegundos.

▪ Precise Time Protocol (PTP)▪ V1:

▪ Se desarrolló en 2002 como IEEE1588▪ Precisión de 10 us. ▪ Sólo multicast (lo que lo inutiliza para redes públicas)

▪ V2:▪ Aparece en 2008▪ Resolución de unos 30 ns.▪ Soporte Unicast y Multicast▪ Es que es capaz de saltarse las colas de

enrutado/conmutación si se dispone de electrónica de red compatible con PTP.

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Algunas definiciones▪ Grandmaster Clock

▪ Ultimate source of time for clock synchronization using PTP

▪ Master Clock▪ A clock that is the source of time to which all other

clocks on that path are synchronized.

▪ Slave Clock▪ A clock that may synchronize to another clock

▪ PTP Domain▪ Logical grouping of clock that synchronize to each other

using PTP, but may not synchronized to other clocks in another domain

▪ BMCA

▪ Algoritmo que evalúa de forma constante y dinámicacuál es el major reloj de referencia.

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Sistemas de sincronismos SDI/PTP

▪ SMPTE 2059-2▪ A finales de 2014 se aprobó SMPTE 2059-2 que se trata de un perfil de IEEE1588 con

las opciones necesarias para trabajar con vídeo sin comprimir.

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Sistemas de sincronismos IP

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Sistemas de sincronismos IP

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Tipos de mensajes PTP utilizados para la sincronización:▪ Announce

▪ Used to establish the synchronisation hierarchy▪ Provides the clock status and clock criteria used to

determine which clock becomes the Grandmaster

▪ Sync and Follow Up▪ Transmitted by the Grandmaster and used by the

Slaves to derive the time

▪ Delay Request▪ Request for timing information sent from Slave to

the Grandmaster in order to determine the propagation delay between the Slave and the Grandmaster

▪ Delay Response▪ Time of receipt of the Delay Request message

sent by the Grandmaster back to the Slave

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Sistemas de sincronismos IP

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Tipos de reloj PTP:

▪ Ordinary Clock

▪ End Device on a network (not a switch or router)

• Slave only Clock (never acts as a Master)

• Preferred Grandmaster (never acts as a Slave)

• Master/Slave Clock (can be either)

▪ Transparent clock

▪ Accounts for queueing delays in switches or routers

▪ Hardware time stamps Sync and Delay Request messages on arrival and departure and adds the difference to a correction field in the message header

▪ Boundary Clock

▪ Receives time from a Master on one Slave port

▪ Provides Multiple Master (not Grandmaster) ports to downstream Slaves in a domain

▪ Removes the effect of its own queue

TypeTransport

VersionReserved

Length

Domain

Reserved

Flags

Correction Field

Reserved

Source Port

Sequence ID

Control

Log

Time Stamp

N.B. Switches/Routers in a PTP network must be PTP aware

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Ejemplo de cómo afecta la topología de red a la estabilidad de la sincronía:

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ La topología de la red también afecta a la carga de peticiones al GM.

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Ejemplos de algunos tipos de relojes PTP

Router – Transparent Clock

PTP Grand Master – Ordinary Clock

Device – Ordinary Clock (Slave)

PTP Master - Boundary Clock

Device – Ordinary Clock (Slave)

Sync Message

Sync Message (with correction)

Sync Message (with correction)

Sync Message

PTP Domain 1

PTP Domain 1

GM

M

S

S

S

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Ejemplo de sincronización audio/video en SMPTE 2110

PTP

Reference Clock

2110 Enabled Device

InternalClock

1 6 3 4 2 2 5 60 6 7 2 2 8 3 2

Zero Offset Zero Offset

Video Datagram Audio Datagram

0 6 7 2 2 8 3 2 RTP Timestamp 1 6 3 4 2 2 5 6

0 6 7 2 2 8 3 2 1 6 3 4 2 2 5 6

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Sistemas de sincronismos IP

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Ejemplo simplificado de topología de red para PTP

SlaveSlave

Backup

1G

1G

Transparent Switch

Boundary Switches

Primary

Slave

10G 10G 10G

10G 10G

1G

Grand Master Passive

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Sistemas de sincronismos IP

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▪ Ejemplo de topología de red audiovisual

40G/100G Network Leaf Spline

PTPNetwork

1G

AudioNetwork

1G

10G AV Network

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Tektronix Prism IP & 12G-SDI

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Tektronix Prism IP & 12G-SDI

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▪Nuevas funcionalidades HDR (f-Stops y NITS con LUT de conversión)

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Tektronix Prism IP & 12G-SDI

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▪ También están disponibles las medidas tradicionales y vista 4 instrumentos

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Otras soluciones sobre IP

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MPEG Analysis: Tektronix MTS4000• Transport Stream: MTS4SA• Elementary Stream: MTS4EA

Video Network Monitoring:• IPTV: Tektronix Sentry• OTT: Tektronix Sentry ABR• Agregadores de alarmas y accesos

• Tektronix Medius• Tektronix Consul

File Based:• Tektronix Aurora + Player Hydra

Picture Quality Analyser:• Tektronix PQA

Generador sincronismos SPG8000A:• Antena GPS• Salidas: PTP, NTP, LTC, BB …

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Conjunto de protocolos IP

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▪ ARP – Address Resolution Protocol

▪ IP – Internet Protocol

▪ IGMP - Internet Group Management Protocol

▪ ICMP – Internet Control Message Protocol

▪ UDP – User Datagram Protocol

▪ TCP – Transmission Control Protocol

▪ RTP– Real-time Transport Protocol

▪ RTSP – Real-time Streaming Protocol

▪ RTCP – Real-time Control Protocol

▪ DNS – Domain Name System

▪ DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol

▪ SMTP – Simple Mail Transfer Protocol

▪ POP – Post Office Protocol

▪ IMAP – Internet Message Access Protocol

▪ FTP – File Transfer Protocol

▪ TFTP – Trivial File Transfer Protocol

▪ HTTP – Hypertext Transfer Protocol

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