Áudio e vídeo em redes IP - AVoIP

 

A proposta deste artigo é fazer uma explicação simplificada da tecnologia de vídeo sobre IP, tomando como base os produtos do fabricante canadense MuxLab. Outros fabricantes também oferecem esse tipo de solução com basicamente os mesmos recursos.

A rede AVoIP opera em uma rede local Ethernet transportando pacotes dos sinais de áudio e vídeo encasulados no protocolo TCP/IP. É uma evolução dos transportes ponto-a-ponto pela rede Ethernet, onde cada fabricante cria seu protocolo de encapsulamento sobre IP. Em consequência, a solução de um fabricante não será compatível com a de outro.

Deve possuir um controlador que se comunica pela rede Ethernet, descobre automaticamente todos os dispositivos da rede AVoIP e permite que o usuário configure e controle os dispositivos por meio de uma interface Web.

Uma rede AVoIP funciona como uma matriz AV (equipamento convencional com N entradas x M saídas, utilizado nos projetos AV mais antigos e que permite conectar qualquer entrada com qualquer saída), roteando os fluxos de transmissores para os receptores desejados.

A rede AVoIP é uma matriz AV virtual. Possui maior flexibilidade que a matriz convencional e possui capacidade de expansão (apenas incluindo um transmissor ou um receptor AV na rede).

A questão agora é saber se a banda ocupada pelo sinal de vídeo consegue passar por uma rede IP que, normalmente possui switches Ethernet com taxa de 1 Gbps em cada porta. 

A tabela abaixo mostra as taxas de transmissão dos diversos formatos HDMI, sem compressão:

Algoritmos de compressão típicos:

• MJPEG (Motion JPEG) = sequência de imagens JPEG
• JPEG2000 = compressão de 30% além do MJPEG
• H.264 = compressão de 80% além do MJPEG
• H.265 = compressão de 50% além do H.264
• H.266 = compressão de 50% além do H.265

Como se vê, será preciso utilizar vídeos em formados comprimidos exemplificados na tabela abaixo:

A aplicação deve levar em consideração a latência do algoritmo de compressão utilizado

Vejamos alguns exemplos utilizando transmissores AVoIP da MuxLab (só os transmissores geram tráfego):

Cálculo do número de unidades TX suportadas em um nó de switch Ethernet

Um switch Ethernet 1 Gbps com uma porta 10 Gbps em fibra suporta:

• 250x unidades do modelo 500754-TX è 80 Mbps x 250 = 10 Gbps   (em cada direção)
•   40x unidades do modelo 500759-TX è 500 Mbps x 20 = 10 Gbps   (em cada direção)

A topologia clássica de uma rede AVoIP está no diagrama abaixo, com transmissores posicionados nas fontes de vídeo e receptores posicionados nas telas (displays). Note a possibilidade de alimentar um videowall.

Detalhe das conexões como o videowall:

A família de equipamentos AVoIP da MuxL é apresentada nas duas figuras seguintes:

Uma das vantagens de uma rede AVoIP é a possibilidade de enviar o mesmo vídeo (1 transmissor) para muitas telas (receptores), ou seja, operação ponto-multiponto e multiponto-multiponto,