La transición del broadcasting hacía los nuevos estándares abiertos en IP está en pleno desarrollo. Todavía queda mucho trabajo en camino y el siguiente reto es la interoperabilidad.
Carlos Pantsios Markhauser*
El estándar Serial Digital Interface (SDI) ha servido por muchos años en forma impecable en las producciones en TV en el mundo, utilizando video no comprimido dentro de las instalaciones de broadcasting. Este estándar hizo posible que cualquier tipo de equipo pudiese ser conectado a otro equipo que también soporta este estándar, sin importar el fabricante. Sin embargo, consideraciones como la agilización y simplificación de los actuales flujos de trabajo en producción, así como sus asignaciones e implementaciones de cualquier tipo ha impulsado a considerar seriamente los beneficios que ofrecería una infraestructura de broadcasting basada en IP.
El despliegue de un nuevo proceso de producción en el dominio IP es, básicamente, una operación de control de tablas de enrutamiento y de ubicación de recursos de procesamiento de señal, en vez del tradicional recableado de dispositivos. De esta forma, será posible preparar y asignar dispositivos de procesamiento de señal en el tiempo, contenidos en un data center, en tan sólo cuestión de minutos.
Configuraciones previamente establecidas para estudios, galerías y recursos de procesamiento de señal pueden ser preparados con antelación para cumplir en forma dinámica con requerimientos de producción individuales y de formatos de programas. Dispositivos conectados a la red podrán servir de pool de recursos, pudiendo ser compartidos eficientemente, por ejemplo, permitiendo la interconexión de estudios y galerías independientemente de su ubicación. Esta nueva flexibilidad abre la puerta a la adaptación continua y a mejoras en los flujos de trabajo existentes o futuros.
Sin embargo, este nuevo mundo no viene gratis. Los principios de broadcasting, con sistema de control separado y señales fuente enviadas a los destinos, cambiarán fundamentalmente en el dominio IP, donde el destino es responsable de anotarse al flujo de trabajo que está disponible en ese momento en la red.
La transición de la industria de medios y del broadcasting del SDI al Protocolo de Internet (IP), como medio fundamental para mover señales entre instalaciones y a través de ellas, ya es una realidad hoy en día. Ella viene acompañada con la promesa de una mayor agilidad y escalabilidad del sistema que puede ayudar a los broadcasters a desarrollar nuevos modelos de negocios y permanecer competitivo.
A pesar de que ya no hay preguntas sobre si ésta transición es o no necesaria, existen opiniones muy variadas sobre el momento y el nivel de prioridad que los broadcasters deben darle a ésta transición. Sin embargo, un impedimento clave del impulso de la industria hacía adelante es el hecho de que múltiples aproximaciones a la transición, que están en competencia entre sí, fueron introducidas en el mercado recientemente complicando aún más una decisión ya de por sí difícil de tomar.
La Alliance for IP Media Solution (AFMS), una importante asociación industrial, insiste fuertemente en que la industria del broadcasting debe conservar esta aproximación de utilizar una señal, una interface estándar para la transmisión del video, a medida que se efectúa la transición del SDI al IP, para lograr que continúe la ampliamente desplegada interoperabilidad en el transporte de señal.
IP es un protocolo inherentemente flexible, pero esta misma flexibilidad crea riesgos si los suplidores de tecnología no están completamente alineados. La lógica para estándares comunes es obvia: soluciones interoperables basadas en estándares ampliamente aceptados y abiertos han impulsado el crecimiento de la industria y su enorme éxito por décadas, al acomodar necesidades corrientes de los broadcasters, logrando su preparación para avances futuros.
Una infraestructura tecnológica en IP, basada en estándares abiertos, ofrece a los broadcasters máxima agilidad y flexibilidad para ajustar sus modelos de negocio, capitalizar nuevas oportunidades de ingresos, y añadir nuevas capacidades y servicios, sin tener que reconstruir continuamente sus flujos de trabajo -mientras gozan de la libertad de construir el mejor de las redes posible.
Cuando el video de contribución en IP hizo su aparición, se acordaron estándares para el transporte de la señal en SDI sobre IP y muy especialmente el estándar SMPTE 2022 para transporte y protección, y la familia de estándares JPEG y MPEG para la compresión. Como resultado, las redes IP de contribución pueden operar con una variedad de equipos procedentes de diferentes fabricantes.
A medida que IP haga importantes incursiones en los estudios, se hace imperativo para la industria acordar estándares que podrán proveer la misma flexibilidad y evitar atascarse con vendedores particulares. No solamente esto, pero desde que el IP se ha colocado para no distinguir entre estudios, campuses y ubicaciones remotas, el estándar que se ha propuesto para el transporte dentro de las instalaciones también querrá llegar a ser el estándar de de-facto para la producción remota y de contribución.
Actualmente, la industria del broadcasting cuenta con una sólida hoja de ruta IP, capaz de entregar el mismo nivel de interoperabilidad que el SDI. Los 74 miembros que conforman el Video Service Forum (VSF), con el apoyo de organizaciones como la SMPTE y la EBU, han desarrollado una serie de recomendaciones para lograr una aproximación basada en estándares IP. La aproximación del VSF ha sido probada, validada y soportada por más de 30 suplidores de equipos de broadcasting y por broadcasters que se unieron para encontrar una solución que conduzca a una verdadera interoperabilidad.
La hoja de ruta establecida por la SMPTE/VSF representa un buen camino que las compañías de medios pueden seguir para la adopción de la tecnología IP.
Los estándares propuestos no fueron desarrollados por ningún vendedor en particular, y son el resultado de la unión de diversas experiencias de muchos especialistas y conocedores de la industria de medios.
Las recomendaciones de la VSF ofrecen una ruta progresiva para la adopción de estándares por parte de la industria del broadcasting. Estas recomendaciones se resumen como sigue:
SMPTE 2022-6
En primera instancia, el VSF recomienda el uso del SMPTE 2022-6, que hace posible que las señales SDI sean transportadas sobre IP usando el Real-time Transport Protocol (RTP).
El uso de estándar se encuentra ampliamente desplegado en las redes IP de contribución y es adoptado como la línea base para la interoperabilidad. Además, viene soportado por numerosos vendedores importantes de la industria en el mundo. Como SMPTE 2022-6 puede transportar cualquier grupo de señales SDI, él puede ser utilizado tanto para señales multiplexadas (ej., múltiples videos y audios) como para señales de video individuales.
Como la carga (payload) del SMPTE 2022 es idéntica a la del SDI, se ve como una forma efectiva crear sistemas IP/SDI híbridos, que seguirán sirviendo este propósito para el futuro visible.
VSF TR-04
La TR-04, que también forma la base del SMPTE 2110 (particularmente el 2110-50), es una recomendación técnica para el uso del SMPTE 2022-6 para video con audio embutido y AES67 para corrientes de audio separadas, esté último siendo un estándar que viene soportado por muchos vendedores. Se trata aquí de un primer paso hacía el transporte de la esencia (señales individuales) en vez del medio compuesto. AES67 opera efectivamente como el "audio discreto" equivalente en IP. Esto hace que el TR-04 sea una solución ideal para sistemas que requieren tanto de la compatibilidad con el SMPTE 2022-6 como de la flexibilidad del audio discreto.
VSF TR-03
La TR-03 es una recomendación técnica que tiene una aproximación basada en la real esencia (donde cada tipo de señal es transportada en forma individual pero con información de sincronización). Esta aproximación se adapta mejor para un ambiente de producción que para una aproximación compuesta como, por ej., ella hace que el procesamiento del audio sea más sencillo, ya que no requiere des-embutir y re-embutir la señal.
El TR-03, que forma la base del SMPTE ST 2110, recomienda el transporte de medios con corrientes elementales no comprimidas sobre IP.
TR-03 engloba un número de estándares existentes para el mapping de varias esencias sobre RTP, el protocolo estándar para el transporte en tiempo real sobre IP. Para el video, el estándar es RFC 4175, para audio es el AES67, y para la sincronización del reloj es SMPTE 2059, que se construye sobre el IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP)
RCF 4175 en particular trae el transporte del video a la era digital, al transportar solamente la parte visible del video (pixels activos) con lo que se reduce el volumen de datos a transportar.
VSF TR-03 es una mejora respecto al VSF-TR-04 al reemplazar el SMPTE 2022-6 del VSF TR-04 con un método mejorado de distribución de datos de video. Con el SMPTE 2022-6, toda la corriente de video debe ser primero desempacada y luego la señal de audio debe ser des-embutida de la corriente SDI. Cuando el procesamiento se ha completado, el audio debe volver a ser re-embutido en el SDI antes de que la señal SDI pueda ser nuevamente empaquetada. Usando TR-03, el video es empaquetado usando el RFC 4175, que comenzó desde el 2005 y es ampliamente utilizado hoy en día.
Para el audio VSF TR-03 se utiliza el AES67, el estándar aceptado por los suplidores de equipos de audio para alta calidad sobre IP. AES67 ofrece flexibilidad y capacidad más allá de los límites del audio embutido. Solamente los paquetes que contienen muestras de audio son requeridos para ser desempaquetados antes de ser procesados y luego re-empaquetados nuevamente en una corriente IP. No solo se evita, en este proceso, el embutimiento y el desembutimiento, sino también se reduce enormemente el volumen del tráfico de paquetes que requieren ser enrutados hacía el procesador de audio.
Igualmente, el VSF TR-03 provee una solución bien pensada para la temporización del sistema sobre IP. La recomendación VSF TR-03 especifica el uso del SMPTE 2059, que se construye sobre el IEEE 1588 Precision Time Protocol. Debido a ello, con el VSF TR-03, una solución completa en IP no requerirá una distribución separada de la referencia de black burst.
SMPTE 2110
SMPTE comenzó el trabajo en enero del 2016 para desarrollar un conjunto de estándares que especifican el transporte, sincronización, y descripción de corrientes separadas elementales de esencia sobre IP para el propósito de producción en vivo, basada en el VSF Technical Recommendations TR-03 y TR-04. El trabajo se encuentra documentado en SMPTE 2110.
Después de muy satisfactorias demostraciones de tecnología IP, con la participación de múltiples vendedores de equipos importantes, apareció un importante consenso sobre lo que el nuevo estándar para IP deberá ser. El nuevo estándar deberá representar un conjunto de reglas SMPTE interoperables para la producción en vivo basado en una corriente de paquetes IP y compatible con tecnología Ethernet comercial.
La filosofía en la que hubo acuerdo fue alejarse de las señales embutidas y retornar al uso de señales discretas para cada tipo de señal - video, audio, temporización y datos auxiliares. La conmutación fue segregada por tipo de señal. En este nuevo mundo, la meta fue mantener la segregación de señales en el dispositivo pero compartir el transporte.
En el siguiente diagrama se resumen los estándares para transporte de medios sobre IP en forma resumida.
Recientemente hubo muchos conceptos compitiendo en torno a ¿qué señales tradicionales y actuales deben ser consideradas? y ¿cómo debe trabajar esto?
Cuando la SMPTE introdujo por primera vez el ST 2022 parte 1 y 2, se le dio por simpatía el nombre de MPEGTS. MPEGTS operaba perfectamente en el mundo Ethernet LAN y WAN.
Actualmente, la SMPTE sacó la familia de estándares 2110 compuesta por 6 miembros. Estos estándares armonizan perfectamente entre sí, y la familia SMPTE 2110 como tal es evolutiva. Todo nuevo estándar que se integra a la familia armoniza con todos sus miembros. Cada miembro de la familia se denomina actualmente esencia. Fundamentalmente, todos los dispositivos de producción podrán originar y procesar todas las esencias del 2110 (audio, video, temporización y datos auxiliares). Estas señales serán compatibles con equipos de enrutamiento y de switching en Ethernet IP, de tipo comercial.
SMPTE ST- 2110-10 es temporización y sincronismo, referencia de reloj maestro. Ella se llamó anteriormente SMPTE 2059 y que fue creada primeramente como IEEE 1588. Ella provee la exactitud de la referencia de tiempo de las tramas, requerido para la conmutación en vivo. Todos los dispositivos y redes querrán tener el ST2110-10 como parte de su complemento de señal.
SMPTE 2110-50 es el primer miembro de la familia. Se trata del SDI empaquetado como IP en SMPTE 2022 parte 6. El incluye solamente el video, sin audio embutido o datos auxiliares. Esto fue lo que VSF TR-04 estuvo promoviendo. Se trata aquí del tipo de señal que, por ej., se presentará a la salida de la cámara o a la entrada de un switcher de producción.
SMPTE ST 2110-30 es el audio que anteriormente se conoció como AES67. Ahora donde el audio ya no está embutido en el SDI o removido durante el proceso de codificación al ST 2022, la esencia del audio, AES67, es lo que dispositivos de producción en audio querrán generar y procesar.
SMPTE 2110-ST-40 es datos auxiliares. Se conoció anteriormente como SMPTE ST 291 o RTP (Real Time Protocol).
SMPTE ST 2110-20 es donde los estándares futuros se hacen interesantes. Cuando la esencia de video cambia de ST 2022 parte 6 a IETF RFC 4175, inclinándose hacía VSF y TR-03, se hace necesario preguntarse, ¿que significará esto para todos los dispositivos anteriores que se basaron en el ST 2110-50? ¿Querrá SMPTE 2110-20 ser compatible hacía atrás con SMPTE 2110-50? O ¿se trata aquí de una mejora abrupta del sistema? Los usuarios querrán saber si ir al ST 2110 requerirá de otra ronda de convertidores middleware o el gateway tan común.
SMPTE ST2110-21 es el conformador de paquete de video. Esta es una nueva y positiva añadidura. Medios moviéndose sobre redes ponen una fuerte carga sobre la red y añadiendo más ancho de banda no resuelve el problema. Conformación del tráfico u optimización de la red es una consideración crítica cuando se trata del diseño de una infraestructura en IP.
IS-04 no posee todavía una designación en SMPTE 2110. Aquí se trata del reconocimiento y registro de dispositivos de producción en el ecosistema IP. Ultimadamente esto facilitará el que las señales sepan a donde ir y el mejor trayecto a seguir para llegar allí. Cuando llegue el SDN real (Software Defined Networking) entonces es cuando el descubrimiento y registro será gestionado, pero todavía no estamos allí.
Todavía queda mucho trabajo de estandarización en camino y el siguiente reto es la interoperabilidad. Como se puede observar, se está trabajando intensamente en la transición suave y efectiva de la producción convencional hacía la producción en IP, que no tardará mucho en ser una realidad tecnológica en el mundo.
*Carlos Pantsios Markhauser es Ingeniero en Telecomunicaciones y Magister en Comunicaciones de la Universidad Simón Bolivar, con Especialización en Telecomunicaciones en satélite y redes The George Washington University - School of Engineering & Applied Science, Especialización en Telecomunicaciones Digitales University of Colorado Boulder. Se desempeña como profesor titular de postgrado en las escuelas de telecomunicaciones en la Universidades Simón Bolivar y Universidad Católica Andrés Bello. Además de consultor profesional en proyectos de TV y director técnico en Mediax Gente de Medios.
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