Selenio SNP este un echipament cu procesare nativa in IP ce prelucreaza semnale video si audio necompresate in conformitate cu standardele SMPTE 2110. SNP poate fi utilizat pentru conversia semnalelor video SDI de rezolutie HD si UHD la semnale IP 2110 cu procesare A/V avansata si conversie HDR.

Standardul SMPTE 2110 pentru semnale video necompresate a devenit un standard de facto pentru infrastructurile de televiziune prezente si viitoare care permite nativ utilizarea de semnale video pana la rezolutii de 32K.
In acest context este din ce in ce mai necesara migrarea semnalelor video din banda de baza (SDI) in ecosisteme SMPTE 2110. Selenio SNP este o platforma compacta de 1 RU care se adreaseaza acestui tip de  aplicatii.


Descriere
Datorita utilizarii tehnologiei FPGA, Selenio SNP este un echipament programabil si flexibil care permite implementarea usoara de noi functionalitati in viitor. In prezent, Selenio Network Processor are urmatoarele caracteristici si functionalitati:

- gateway SMPTE 2110 pentru semnale UHD-1 sau HD
- interfata IP redundanta 2 x 100GbE (QSFP 28) conforma cu standardul SMPTE 2022-7 (Seamless switching). Un singur port 100GbE poate suporta tot traficul IP necesar
- 32 de conversii  simultane  3G-SDI ↔  SMPTE 2110 sau 8 conversii simultane UHD-1 ↔ SMPTE 2110. Se pot realiza configuratii mixte HD si UHD. Capacitate maxima de procesare: 8 x UHD-1 sau 32 x HD. Intrarile/iesirile SDI pentru semnale UHD folosec standardele Qual Link (SqD si 2SI)
- intrarile pot fi SDI sau SMPTE 2110; iesirile pot fi SDI si/sau SMPTE 2110
- sincronizare a semnalelor UHD, up/down conversie, procesare video si audio, conversie de spatiu colorimetric
- conversie automata de spatiu colorimetric in cazul opeartiilor de up/down conversie HD/UHD (BT2020, Rec709)
- posibilitate conversie SDR → HDR pentru semnalele de rezolutie HD
- conversie SDR →HDR pentru semnalele HD care sunt up-convertite la UHD (standarde suportate: PQ, HLG, Slog3)
- conversie HDR →SDR pentru semnalele UHD care sunt down-convertite la HD
- generarea unui semnal video “proxy” (de rezolutie HD 1920 x 1080) pentru fiecare semnal UHD pe care il prelucreaza. Acestea sunt destinate monitorizarii pe multiviewer-e IP, reducandu-se astfel necesarul de banda destinat monitorizarii
- sincronizare precisa audio si video utilizand referinta PTP (obligatoriu pentru semnale SMPTE 2110)
- remapare semnale UHD din formatul 2SI in SqD si invers
- comutare “Clean Switch” pentru surse SDI si IP (atat UHD cat si HD)
- 32 de operatii de procesare nativa IP ↔  IP cu functionalitate NAT, inclusiv remapare canale audio pentru stream-uri SMPTE 2110-30. Fiecare canal de conversie suporta un numar de 16 canale audio
- interfata redundanta de control 2 x 1GbE
- posibilitate integrare in aplicatii de router virtual (Magellan SDNO)
- alimentare redundanta
- interfata centralizata pentru controlul si administrarea simultana a mai multor unitati SNP

Mod de functionare si operare
SNP dispune de 4 blocuri de procesare independente care permit flexibilitate si usurinta in adaugarea de noi functii (prin activarea de licente).

Fiecare din cele 4 blocuri de procesare (A, B, C, D) sunt impartite la randul lor in doua sectiuni. Fiecare sectiune poate prelucra un semnal UHD sau 4 semnale HD sau poate efectua conversie UHD→HD sau HD→UHD. Cele 2 sectiuni ale unui bloc pot fi setate independent. Rezulta deci ca fiecare din cele 4 blocuri de procesare poate prelucra 8 semnale HD sau 2 semnale UHD (SDI→IP sau IP→SDI).
Cele 4 blocuri de procesare (A, B, C, D) pot fi setate independent in 3 moduri de operare (sau “personalitati”):
- mod de lucru “Synchronizer”. Acest mod de lucru faciliteaza conversia SDI→IP sau IP→SDI pastrand acelasi standard video de la intrare. (acest tip de conversie inlude si functia de Frame synchronizer)
- mod de lucru “Conversion”. Faciliteaza conversiile de format (up/down conversie UHD/HD), procesare avansata video si audio, conversie de spatiu colorimetric, conversii HDR↔SDR
- mod de lucru “Remap”. Acest mod de lucru permite remaparea semnalului UHD din formatul SqD in formatul 2SI si invers

De cele mai multe ori, semnalele ce trebuie convertite nu sunt toate supuse la acelasi tip de operatii de procesare inainte de conversie la IP (ex. conversie de spatiu colorimetric, conversie de format). De aceea posibilitatea de a alege moduri de operare diferite pentru fiecare din cele 4 blocuri de procesare optimizeaza la maxim puterea de prelucrare a intregului echipament si ii sporeste flexibilitatea in utilizare.

Din punct de vedere hardware, panoul frontal include un display OLED, tastele de navigare in meniu si LED-uri indicatoare a starii echipamentului (stare generala hardware, stare interfete IP de date si control, stare sincronizare, alarme active). Panoul frontal ofera acces la toate setarile aparatului, insa este mai facila utilizarea software-ului de control si administrare SNP Manager care poate gestiona resursele a numeroare unitati de SNP, putandu-se implementa si operatii de redundanta.

Spatele aparatului include:
- doua intari de alimentare 220V AC, echipamentrul fiind echipat cu 2 surse pentru asigurarea redundantei. Sursele pot fi inlocuite pe rand in timpul functionarii echipamentului
- doua sloturi QSFP28 pentru interfetele primara si secundara cu viteza de 100Gbps fiecare, destinate retelei de date redundante pentru semnalele video IP necompresate SMPTE 2110. Interfetele sunt in conformitate cu standardul SMPTE 2022-7 (Seamless switching). Un singur port 100GbE poate suporta tot traficul IP necesar
- patru sloturi SFP+ care pot acomoda SFP-uri optice pentru utilizare de semnale SDI via fibra optica ca intrari/iesiri
- interfata GPIO/RS-232
- doua porturi gigabit (primar si secundar) pentru controlul aparatului
- o intrare de referinta analogica Black Burst si o iesire analogica de referinta derivata din semnalul de referinta PTP
 - intrarile si iesirile SDI (conectori HD-BNC). Cei 32 de conectori sunt organizati in 8 grupuri a cate 4 conectori. Cate un BNC din fiecare grup (per total 8 pentru tot echipamentrul) este compatibil cu semnale de intrare 12G-SDI. Cei 32 de conectori HD-BNC pot fi configurabili ca intrari sau iesiri in functie de aplicatie.

Arhitectura interna  si utilizarea blocurilor de procesare
Implementarea hardware utilizand tehnologia FPGA pentru Selenio SNP ofera avantaje majore:
- posibilitatea de adaugare de noi functionalitati prin update-uri de firmware
- posibilitarea utilizarii la maxim a resurselor hardware de procesare. Gestionarea eficienta a resurselor hardware poate fi facuta numai de catre o aplicatie software. O implementare exclusiv in hardware nu nu este flexibila si ramane in scurt timp in urma din punct de vedere tehnologic (lucru  care se poate intampla intr-un interval de timp foarte scurt, chiar si in decursul unui an)

Modul in care Selenio SNP este alcatuit din 4 blocuri de procesare (A, B, C, D fiecare la randul sau divizat in doua sectiuni) nu este intamplatoare. Acest tip de arhitectura a fost ales pentru a folosi la maxim puterea de procesare a platformei bazata pe FPGA.

Alocarea BNC-urilor pentru intrarile/iesirile SDI este precis stabilita, astfel ca fiecare grup de 4 BNC-uri este alocat unei sectiuni de bloc de procesare (fiecare grup 4 x BNC este marcat alternant cu fundal alb si fundal negru conform figurii de mai jos). Rezulta astfel un total de 8 grupuri de BNC-uri pentru cele 8 sectiuni de blocuri de procesare. Asignarea lor ca intrari sau iesiri SDI depinde de sensul ales pentru conversie (SDI →IP sau IP →SDI).

Configurarea retelelor de date ale Selenio SNP
Inainte de setarea echipamentului pentru efectuarea oricaror operatii de conversie sau procesare trebuie efectuate setarile de retea.
SNP dispune de doua tipuri de retele:
Reteaua de control – compusa din doua porturi 1GbE pentru asigurarea redundantei. In aceasta retea este conectat si PC-ul cu aplicatia SNP manager care poate gestiona un numar mare de unitati SNP si prin intermediul careia se pot implementa si aplicatii de redundanta
Reteaua de date - compusa din doua porturi 100GbE pentru asigurarea redundantei (un singur port 100GbE poate suporta tot traficul IP necesar). In afara asiguratii redundantei, un echipament de conversie la IP SMPTE 2110 nu ar fi complet daca nu ar avea si functionalitate NAT (Network Address Translation). De aceea SNP dispune de 4 WAN-uri (Wide Area Network). Fiecare din cele 4 WAN-uri poate fi configurat independent si include adrese IP primara si secundara (corespuzatoare interfetelor primara si secundara 100GbE)
Oricare din cele 4 blocuri de procesare (A, B, C, D) are acces la toate cele 4 WAN-uri si poate emite simultan pe 2 WAN-uri diferite.

Semnale de referinta necesare pentru ecosisteme SMPTE ST2110
Intr-o infrastructura nativa IP SMPTE 2110 prezenta unui semnal de referinta de tip PTP este obligatorie, echipamentele componente neputand functiona corect fara acest tip de referinta. PTP-ul are un rol important in alinierea si sincronizarea in timp real a stream-urilor independente video si audio care de cele mai multe ori urmeaza cai de procesare diferite. PTP este reglementat de standardul IEEE-1588.
In configuratiile cu redundanta este necesara prezenta unei surse duale (redundante) de PTP.
SNP are numeroase setari care permit interfatarea corecta cu sursa de PTP:  Network from Master/boundary Clock, PTP domain, OWD (One way Delay ) offset. Aceste setari sunt necesare deoarece stabilesc in mod deterministic cum se comporta intern switch-urile de date in cele 2 sensuri in raport cu sursa de PTP.
In cazul lui Selenio SNP, PTP poate avea acces prin toate cele 4 WAN-uri (4 adrese de IP primare si 4 adrese IP secundare).

 

In acesata descriere sunt prezentate aplicatii de conversie directa a semnalelor SDI la IP SMPTE 2110 si invers (in articolele urmatoare se vor descrie si alte aplicatii care realizeaza in plus procesare avansata A/V, conversii de format, conversii SDR↔HDR).

Aplicatia 1 – conversia semnalelor 3G-SDI la IP SMPTE 2110 fara procesare A/V sau conversie de format video
Se pot converti simultan maxim 32 semnale 3G-SDI la IP SMPTE 2110.

Setari SNP. Se vor exemplifica setarile efectuate pe blocul de procesare A al Selenio SNP (setarea celorlalte blocuri B, C, D facandu-se in mod similar). Un bloc de procesare efectueaza 8 din cele 32 de conversii SDI→IP SMPTE 2110
- pentru procesorul A se alege din meniu modul de lucru “Synchronizer”. Acesta face conversia SDI→IP sau IP→SDI pastrand acelasi standard video de la intrare
- pentru cele 2 sectiuni ale procesorului A (Sectiunea 1 si Sectiunea2) se alege tipul de semnale ce urmeaza a fi convertie (in exemplul de fata semnale HD). Odata cu efectuarea acestei selectii, vor aparea in meniu cate 4 canale de conversie in fiecare din sectiunile 1 si 2 ale procesorului, cu indicatie clara a numarului mufei BNC care severste ca intrare in canalul de conversie respectiv
- pentru cele 2 sectiuni ale procesorului A (Sectiunea 1 si Sectiunea2) se alege sensul de conversie SDI→IP prin selectarea in meniu a tipului de intrare (SDI).
- inaintea setarii transmitatoatelor (Tx) pentru semnalele de iesire SMPTE 2110 se fac setarile IP WAN pentru cele 2 interfete IP 100GbE. Procesorul A poate emite in IP utilizand oricare din WAN 1 – WAN 4.  Se pot alege pana la 2 WAN-uri pe care poate emite simultan. In setarile fiecarui WAN in parte se completeaza adresele IP primara si secundara
- se activeaza cele 4 transmitatoare IP SMPTE 2110 ale fiecarei sectiuni de procesor (in total 8 transmitatoare pentru procesorul A). Odata cu activarea lor se completeaza adresele IP multicast de transmisie, porturile si interfata/interfetele WAN prin care aceste stream-uri se vehiculeaza

Aplicatia 2 – conversia semnalelor IP SMPTE 2110 la semnale 3G-SDI fara procesare A/V sau conversie de format video
Operatiile de configurare sunt in mare parte similare cu cele de la aplicatia 1, in acest caz sensul de conversie fiind inversat (IP SMPTE 2110 →SDI). Se pot utiliza simultan tot 32 canale de conversie directa.

Etapele de configurare ale SNP sunt similare cu urmatoarele deosebiri (exemplificate tot pentru blocul de procesare A):
- pentru cele 2 sectiuni ale procesorului (Sectiunea 1 si Sectiunea2) se alege sensul de conversie IP→SDI prin selectarea in meniu a tipului de intrare (IP)
- se seteaza  receptoarele (Rx) pentru semnalele de intrare SMPTE 2110 si  se fac setarile IP WAN. In mod similar, procesorul a poate primi semnale IP de pe 2 WAN-uri diferite

Aplicatia 3 – conversia mixta IP SMPTE 2110 →3G-SDI si 3G-SDI →IP ST210 fara procesare A/V sau conversie de format video
Se pot efectua simultan conversii in ambele sensuri. Dat fiind faptul ca oricare din cele 8 sectiuni de procesor gestioneaza cate un grup de 4 BNC-uri (pentru care aloca simultan functie de intrare sau de iesire), conversiile SDI→IP sau IP→SDI sunt in multiplu de 4. Sunt posibile urmatoarele combinatii:
- 4 x SDI→IP si 28 x IP→SDI
- 8 x SDI→IP si 24 x IP→SDI
- 12 x SDI→IP si 20 x IP→SDI
- 16 x SDI→IP si 16 x IP→SDI
- 20 x SDI→IP si 12 x IP→SDI
- 24 x SDI→IP si 8 x IP→SDI
- 28 x SDI→IP si 4 x IP→SDI

 Selenio SNP inglobeaza tehnologie si know-how acumulat prin numeroasele instalari si a felului in care acesta a evoluat si s-a maturizat de la aparitia sa in 2016:
- arhitectura sa a fost conceputa de ingineri ai companiei Imagine Communications care au contribuit activ la elaborarea grupului de standarde SMPTE 2110
- SNP a fost utilizat pentru construitrea primului car UHD de mari dimensiuni cu infrastructura integrala in IP. Infrastructura carului cuprinde printre altele 44 de unitati Selenio SNP care sunt gestionate simultan
- la momentul actual este singurul echipament care poate face nativ procresare avansata A/V in IP (preia un semnal IP SMPTE 2110, efectueaza procesare A/V si scoate la iesire semnal IP SMPTE 2110 fara a face conversie intermediara in SDI)
- Selenio SNP este certificat de catre JT-NM (Joint Task Force on Network Media). Aceasta organizatie, administrata de EBU si IRT are ca scop testarea echipamentelor de la diversi producatori pentru asigurarea interoperabilitatii in IP SMPTE 2110. Astfel se garanteaza ca la utilizarea in ecosisteme IP SMPTE 2110, orice echipament de la un producator va fi perfect compatibil cu alte echipamente de la alti producatori

 

Pentru oferta sau intrebari va rugam sa ne scrieti pe Această adresă de email este protejată contra spambots. Trebuie să activați JavaScript pentru a o vedea.