Provocarile tehnologiilor IP: cloud, virtualizare, tehnologii de incapsulare.
Se pot utiliza tehnologiile IP prezente pentru industria de broadcast?
Modul in care se utilizeaza in momentul de fata tehnologiile de virtualizare si cloud nu au un numitor comun si nu au fost gandite pentru utilizare in industria de broadcast.
Industria de televiziune lucreaza cu semnalele deterministice si in timp real, ceea ce industria IP nu ofera in momentul actual. Este deci necesara implementarea in IP a unor sisteme care sa se comporte din punct de vedere operational si functional in aceeasi maniera ca infrastructura de broadcast.
 Tranzitia industriei de broadcast catre IP si cloud este in mare parte alimentata de modul in care publicul doreste sa aiba acces la programele de media si televiziune. Daca inainte de anul 2014 industria de broadcast utiliza majoritar televiziunea liniara pentru livrarea de programe catre consumatori, dezvoltarea exploziva a tehnologiilor mobile si wireless din ultimii ani au permis consumatorilor sa dicteze ritmul si dinamica schimbarilor tehnologiei de broadcast: se doreste acces si disponibilitate a materialelor video oriunde, oricand si cu vizualizare pe orice dispozitiv. |
Avantajele tehnologiilor IP – cloud, virtualizare, tehnologii de incapsulare. Cum poate ajuta industria de broadcast?
- un factor important care favorizeaza migrarea tehnologiei de broadcast catre infrastructuri IP si cloud este scaderea continua a costurilor echipamentelor IT comerciale (COTS = Commercial Of The Shelf) cu largime de banda de 10/40/100GBE permitand dezvoltarea si maturizarea de noi infrastructuri in “cloud” atat in mediul public cat si in cel privat. “Costul per port” la tranzitia in IP este mai mic comparat cu vechiul model de implementare al infrastructurii de broadcast utilizand semnale in banda de baza. Reducerea costurilor si flexibilitatea determina o migrare accelerata a tehnologiilor video catre IP.
- un alt factor important care favorizeaza migrarea tehnologiei de broadcast catre infrastructuri IP este cresterea spectaculoasa a vitezei retelelor de date concomitent cu scaderea continua a costurilor de utilizare.
Zenium – platforma software conceputa pentru broadcast
La baza implementarii platformei Zenium a existat de la inceput un set de cerinte stricte:
- sa fie un sistem proiectat pentru broadcast cu acces direct asupra resurselor fizice (hardware)
- sa contina o colectie/librarie de tehnologii de broadcast (care poarta denumirea de “Repository”)
- sa fie o tehnologie de virtualiuzare media-centrica (video/audio/metadata)
- sa aiba abilitatea de a controla modul de utilizare a resurselor intr-o maniera granulara, detaliata si exacta (daca pe o platforma hardware se executa simultan mai multe procese, sa existe posibilitatea de a alege care proces are prioritatea cea mai mare in raport cu celelalte, iar acest lucru sa fie efectuat foarte exact)
- toate resursele sa fie native in cloud, fapt deosebit de important pentru mentinerea si operarea unei infrastructuri virtuale. Acest concept difera de modul traditional de implementare a unei solutii de virtualizare in cloud la care daca se doreste schimbarea solutiei tehnice/implementarii este necesara trimiterea imaginii sistemului de operare in retea pentru reinstalare (o imagine de sistem de operare putand avea uzual 10-30GB), lucru care limiteaza in mod dramatic exploatarea si intretinerea unei infrastructuri – fapt inacceptabil in industria de broadcast.
Zenium introduce un concept de virtualizare complet nou (prezentat in tabelul comparativ de mai jos):
| Solutii traditionale de virtualizare (utilizate in prezent) | Solutia de virtualizare Zenium | ||||
 |
 |
||||
Pe echipamentul fizic (hardware) se instaleaza un Hyper-Vizor (software de virtualizare). Softul de virtualizare gazduieste sistemele de operare si aplicatiile asociate acestora. - Hyper-Vizor - ul are rolul de a separa sistemul fizic de serviciile (aplicatiile) care se ruleaza pe masina respectiva si este nevoit sa gestioneze toate resursele (CPU, memorie, NIC) pentru a deservi toate aplicatiile virtualizate - sistemele de operare instalate impart resursele hardware - Hyper-Vizor - ul nu are nici o informatie despre sistemele de operare si aplicatiile instalate pe acesta (daca sunt aplicatii de broadcast sau nu) - aplicatiile broadcast (care ruleaza procese deterministe si in timp real) sufera in acest model de implementare - Hyper-Vizor - ul creeaza o bariera intre aplicatii si sistemul fizic, fapt care nu face decat sa complice instalarea si implementarea in cloud - acest model a fost initial creat pentru aplicatii si servicii web – unde este prioritara certitudinea efectuarii unui anumit proces si nu este importanta efectuarea sa in timp real (principiu ce poarta denumirea de “best effort computing”) - la acest model clasic de virtualizare updatarea masinilor virtuale implica trimiterea imaginii sistemului de operare si a aplicatiilor aferente prin retea (cantitate mare de informatie care va fi instalata in timp indelungat) - acest model traditional nu permite utilizarea in procent de 100% a resurselor hardware (intotdeauna masinile virtuale instalate vor consuma un mimim de resurse chiar daca sunt in stare de asteptare si nu executa nici un proces) |
Pentru a gestiona eficient resursele pentru mai multe procese care se executa simultan, Zenium utilizeaza un alt fel de abordare: - Hyper-Vizor – ul este optional (poate lipsi complet) - pe sistemul fizic se instaleaza direct un singur sistem de operare - se introduce notiunea de agent – un software care se instaleaza direct pe sistemul de operare - agentul permite lansarea de multiple aplicatii Zenium si gestionarea foarte eficienta si exacta a resurselor hardware, lucru imposibil de realizat in cazul utilizarii Hyper-Vizor - ului - aplicatiile/componentele Zenium sunt native in raport cu agentul Zenium si vor fi instalate numai atunci cand acestea sunt necesare - pot fi monitorizate toate procesele si se poate alege care proces are prioritatea cea mai mare in raport cu celelalte intr-o maniera granulara, detaliata si exacta - acest model permite utilizarea resurselor hardware in procent de 100% - instalarea componentelor Zenium implica trimiterea unui fisier .xml (denumit si “blueprint”) catre agentul Zenium care va prelua procesul de instalare a aplicatiei din libraria de tehnologii (Repository) aflata in retea - Zenium este nativ pentru lucrul in cloud deoarece nu trimite ca in cazul clasic de virtualizare un intreg sistem de operare impreuna cu aplicatiile sale catre sistemul hardware, ci trimite numai o cantitate mica de informatie (fisierul “blueprint”) catre agentul Zenium care construieste componentele Zenium aproape in timp real (“on-the-fly”) - updatarea componentelor Zenium se face foarte rapid si fara trimiterea de cantitati mari de informatie |
Etape in construirea unui sistem virtualizat in cloud bazat pe platforma Zenium
La baza acestui sistem stau componentele Zenium. Acestea sunt virtualizari ale majoritatii echipamentelor fizice utilizate de industria broadcast in prezent (cum ar fi encoder, decoder, procesare video/procamp, etc). Pana in momentul de fata Imagine Communications a dezvoltat peste 700 de componente care alcatuiesc un catalog virtual (Zenium Repository).
Pentru a lucra cu aceste componente si a le organiza intr-un workflow se utilizeaza aplicatia grafica Zenium designer .
| Etape: | |
 |
Alegerea componentelor ce urmeaza a fi utilizate pentru crearea procesului (lantului de procese) necesar. In exemplul de fata sunt alese componentele: sursa de material video, procesare video/procamp, encoder), file output (fisierul video obtinut la iesire). Aceste componente se apeleaza printr-o simpla operatie de “drag-and-drop”. |
 |
Aranjarea topologica a componentelor astfel incat sa formeze un proces (aplicatie specifica utilizata in televiziune) – in exemplul de fata transformarea unei surse video live intr-un fisier de iesire compresat. Aceste procese poarta si denumirea de “micro-services”. Se poate defini astfel orice proces dorit in mediul virtual. Pentru alcatuirea unui astfel de proces nu este necesara scrierea de linii de cod intr-un software, totul se alcatuieste grafic in interfata Zenium Designer. |
 |
La orice moment de timp, daca este necesar, se poate modifica procesul prin inlocuirea unei componente (printr-o simpla operatie de “drag-and-drop”). In exemplul de fata, daca se constata ca sistemul fizic pe care se va implementa procesul dispune de resurse hardware de tip GPU (unitate de procesare grafica), atunci in lantul construit anterior putem inlocui componenta CPU cu GPU, optimizand procesul prin utilizarea mai eficienta a resurselor hardware disponibile. Avantajul consta din nou in faptul ca nu este necesara scrierea de linii de cod intr-un software. Schimband o singura componenta putem modifica complet functionalitatea procesului pe care l-am creat - spre exemplu daca am construit initial un proces de transcodare live-to-file in putem transforma intr-un proces de transcodare file-to-file prin simpla inlocuire a componentei de la intrarea procesului (sursa video live inlocuita cu fisier video). |
 |
Inlantuirea mai multor procese simple (“micro-services”) pentru a forma un lant functional/workflow care poate include ramuri logice. Astfel se pot alcatui workflow-uri inteligente cu capacitati de decizie. |
 |
Testarea si validarea workflow-ului construit utilizand aplicatia Zemium designer. Utilizatorul are acum certitudinea ca proiectul costruit functioneaza corect si fara erori. |
 |
Generarea fisierului “blueprint (fisier manifest .xml) care reprezinta planul workflow-ului (ce include si servicile web necesare) – executata de Zenium in layer-ul de virtualizare. Operatia este invizibila utilizatorului. |
 |
Zenium publica fisierul “blueprint” in retea/cloud catre toate sistemele hardware care au instalate agentul Zenium. Prin intermediul “blueprint” -ului fiecare sistem gazda primeste in mod individual informatii despre ce echipament virtual trebuie sa devina (ex. transcoder) si cum trebuie sa se interconecteze cu celelalte echipamente virtuale. Agentul Zenium instalat pe fiecare sistem gazda apeleaza apoi libraria de componente Zenuim (Repository) aflata in retea si isi instaleaza independent componentele de care are nevoie. In acest fel, zeci de sisteme gazda se auto-configureaza simultan si independent conform blueprint-ului . Consecinta acestui fapt este crearea in retea/cloud de infrastructuri virtuale complexe in cateva zeci de minute. Acest tip de abordare poarta denumirea de “Continuous Deployment”. |
Avantajele modelului de virtualizare Zenium
- posibilitatea de creare si testare a worklow-urilor inainte de virtualizare in cloud. Utilizatorul poate verifica si valida singur workflow-ul pe care l-a creat si poate insera ferestre de test si vizualizare in diverse puncte ale lantului de procesare
- un catalog virtual unificat si centralizat de componente Zenium virtuale (Zenium repository) cu posibilitatea de utilizare simultana a mai multor versiuni ale aceleiasi componente. Catalogul virtual public (Public Repository) este verificat si validat permanent de catre Imagine Communications. Se pot folosi si cataloage private (Private Repository) administrate de catre utilizator.
- sistem transparent si deschis catre colaborare - partenerii care creeaza infrastructuri pot schimba intre ei “blueprint”-uri . De asemeni Zenium este o platforma deschisa pentru colaborare – mai mult de 60 de companii contribuie la imbogatirea catalogului virtual Zenium prin crearea de componente Zenium specifice acestor companii. Nu in ultimul rand, “blueprint”-urile alcatuite de un utilizator pot fi trimise la Imagine Communications pentru verificare si validare
- posibilitatea de a trata resursele din retea/cloud ca fiind uniforme. Acesta este diferit de modelul clasic de virtualizare in care este necesar sa existe masini virtuale pre-definite (care trebuie instalate trimitand o imagine cu sistemul de operare prin retea), iar apoi sa fie facute legaturile necesare intre aceste masini pentru a crea un anumit proces sau functionalitate
- sistem cu hiper-scalabilitate - abilitatea de a controla resursele hardware intr-o maniera granulara, detaliata si exacta. Astfel se pot utiliza resursele hardware in procent de 100% inainte de a fi necesara scalarea/extinderea sistemului
- timp scurt de implementare in raport cu solutiile traditionale de virtualizare. Zenium introduce conceptul de implementare dinamica si in timp real “Continuous Deployment” prin care un fisier “blueprint” este trimis in retea/cloud pentru a configura in acelasi timp zeci de sisteme gazda care au instalata aplicatia de agent Zenium. In urma instructiunilor continute in acest fisier, agentul apeleaza apoi libraria de componente Zenuim (Repository) aflata in retea si isi instaleaza independent componentele de care are nevoie.
Platforme implementate cu modelul de virtualizare Zenium
Pana in momentul de fata Imagine Communications a dezvoltat un catalog virtual cu peste 700 de componente Zenium (care reprezinta o virtualizare a peste 90% din echipamentele hardware produse de aceasta companie).
La aceasta data Imagine Communications are un portofoliu de 5 platforme majore construite pe tehnologia Zenium:
- Selenio Flex File - solutie de transcodare si procesare “file-to-file” care reprezinta “standardul de aur” in transcodarea de inalta calitate – primul produs dezvoltat pe platforma Zenium
- EPIC Multiviewer - multiviewer in timp real care poate afisa pana la 48 PIP-uri HD (care provin din stream-uri SMPTE 2022). EPIC MV extinde conceptul de multiviewer prin trimiterea inapoi in retea a stream-ului cu cele 48 PIP-uri care pot fi primite de orice alta platforma EPIC cu functie de multiviewer. Se poate astfel alcatui un sistem de monitorizare ierarhic si distribuit construit pe un numar nelimitat de console, fiecare fiind configurata intr-un mod complet diferit
- Selenio Flex Live - solutie de transcodare si procesare “live-to-file” destinata in special aplicatiilor OTT
- Selenio One - platforma inovatoare de compresie care furnizeaza servicii de transcodare si encodare de cea mai buna calitate. Realizeaza o compresie de calitate video cu 15% mai buna fata de solutiile existente care folosesc standardul de compresie H.264
- Versio – sistem de playout "channel in a box" cu functionare in cloud (care dispune de interoperabilitate cu platforma Microsoft Azure)
Alte companii care utilizeaza conceptul de virtualizare Zemium: Microsoft (pentru dezvoltarea de aplicatii software in viitor), Intel (platforma Intel Media SDK).
