1. Home
2. Informations
3. La transition vers SMPTE ST 2110 : Vision détaillée du protocole

La transition vers SMPTE ST 2110 : Vision détaillée du protocole

Introduction et Environnement Commercial

POURQUOI LE SMPTE ST 2110 ?

L'adoption grandissante de la norme ST 2110 dans la production audiovisuelle en direct, les systèmes de playout et les systèmes de contribution est motivée par plusieurs facteurs clés :

• Évolutivité : Comparé au câblage SDI, il est bien plus simple d'ajouter des canaux et des appareils dans un réseau IP.
• Flexibilité : Un seul câble Ethernet peut acheminer simultanément plusieurs flux vidéo et audio.
• Désagrégation : Le son, la vidéo et les données sont traités indépendamment pour faciliter le mixage, l'encodage ou la distribution.
• Efficacité de la bande passante : Optimise l'utilisation de la bande passante IP.
• Réduction des coûts d'équipement IP : Tels que les commutateurs, les câbles réseau, etc.
• Interopérabilité : S'intègre mieux aux systèmes de communication, aux services de streaming et aux plateformes médias modernes.
• Compatibilité avec d'autres protocoles : ST 2110 peut coexister avec NDI, SRT, RTMP et d'autres solutions de transport sur IP.

LA VISION DE PROMAX : ACCOMPAGNER LA TRANSITION AVEC DES OUTILS DE PRECISION

Au cœur de la transition vers l'IP, PROMAX est pleinement conscient des enjeux majeurs auxquels font face les professionnels du broadcast. Les technologies émergentes, bien que porteuses d'opportunités considérables, introduisent également un niveau de complexité accru. Il est impératif d'aborder avec la plus grande précision l'intégrité du signal, la synchronisation du réseau et le diagnostic, afin de garantir la continuité des opérations les plus critiques.

Pour relever ce défi, nous proposons l'ATLAS NG : Un mesureur de champ ultra-performant, idéal pour les systèmes hybrides et entièrement IP. Cette plateforme assure une prise en charge complète de l'analyse du signal ST 2110, avec des outils de monitoring en temps réel. Il combine des capacités de test avancées à une utilisation intuitive, le rendant idéal pour les ingénieurs travaillant dans les centres de production, les unités mobiles et les centres d'opérations réseau. Ils peuvent ainsi déployer et maintenir des infrastructures IP en toute sécurité, sans sacrifier le contrôle ou la fiabilité.

Généralités techniques sur le SMPTE ST 2110

LE TRANSPORT DES SIGNAUX DE RADIODIFFUSION REINVENTE : DES SIGNAUX INTEGRES AUX FLUX EN CONTINU

Historiquement, les systèmes de diffusion s'appuient fortement sur l'interface SDI (Serial Digital Interface) pour acheminer l'audio, la vidéo et les métadonnées sur un câble unique. Bien que robuste, cette approche présente des contraintes notables en matière de flexibilité d'acheminement, d'évolutivité et de coût de l'infrastructure. La norme SMPTE ST 2110 constitue une avancée majeure : elle autorise le transport de médias audiovisuels professionnels en tant que flux de données (streams) distincts et synchronisés sur des réseaux IP standards. Cela permet aux ingénieurs de manipuler, de surveiller et de rediriger chaque type de contenu de manière individuelle, favorisant un écosystème de diffusion plus souple.

À des fins de clarification, il est important de garder à l'esprit la terminologie utilisée dans la norme ST 2110, en particulier en ce qui concerne les termes « essence » et « flow ». Il faut considérer l'essence comme le contenu audiovisuel (vidéo, audio, métadonnées, etc.) et le flow (flux réseau) comme le conduit qui le transporte. Plusieurs conduits (flows) peuvent transporter différentes classes de contenus audiovisuels (essence).

STRUCTURE DE LA NORME ST 2110

Le standard SMPTE ST 2110 n'est pas un document unique, mais plutôt une famille de spécifications coordonnées, chacune ciblant un aspect particulier des médias en temps réel sur IP. Nous mettons en lumière les plus pertinentes :

• ST 2110-10 – Horloge système : Il s'agit de la spécification de l'architecture fondamentale qui établit les principes de synchronisation des flux de données via des méthodes de synchronisation de haute précision. Tous les équipements du réseau s'appuient sur cette référence commune pour assurer une parfaite synchronisation.
• ST 2110-20 – Transport vidéo : Définition du conditionnement et de l'acheminement de la vidéo non compressée sur IP.
• ST 2110-21 – Mise en forme du trafic : Définit des règles concernant l'espacement temporel des paquets afin de garantir une transmission sans accroc et une bonne interopérabilité des mémoires tampons entre les équipements.
• ST 2110-30 – Acheminement audio : Normalise le transport d'audio linéaire professionnel (typiquement du PCM à 48 kHz) via le même réseau.
• ST 2110-31 – Audio compressé : Prise en charge des flows audio compressés, conformément à l'AES3.
• ST 2110-40 – Données auxiliaires : Permet le transport de métadonnées telles que les sous-titres, les codes temporels et les signaux de contrôle, qui étaient auparavant intégrées dans le SDI.
• ST 2110-22 – Vidéo compressée (émergent) : Conçu pour prendre en charge les formats vidéo qui utilisent efficacement la bande passante lorsque le transport sans compression est irréalisable, comme dans les lieux de production à distance.

Grâce à sa conception modulaire, ce système offre aux radiodiffuseurs la possibilité de n'intégrer que les composants essentiels à leur flux de travail, assurant une grande souplesse de mise en œuvre et une évolutivité adaptée aux besoins futurs.

SYNCHRONISATION ET HORLOGE : LE RÔLE DU PTP

Une synchronisation impeccable des équipements est une condition sine qua non de la norme ST 2110. Pour ce faire, on utilise le protocole PTP (Precision Time Protocol), qui permet à tous les points d'extrémité du réseau de s'ajuster à une référence de temps maître avec une précision supérieure à la microseconde. Un horodatage précis assure que l'audio et la vidéo demeurent synchronisés entre plusieurs dispositifs, même lorsqu'ils sont routés de manière indépendante. Cette référence temporelle est produite par une ou plusieurs horloges PTP.

Afin de soutenir des installations complexes, l'infrastructure réseau pourrait intégrer des horloges périphériques ou transparentes. Celles-ci garantissent une distribution efficace et précise des informations temporelles. Sans une telle coordination, des décalages audio ou des désalignements de trames vidéo risqueraient de compromettre sérieusement l'intégrité de la production. De ce fait, le ST 2110 permet la production décentralisée et le travail collaboratif à distance, sans compromettre l'intégrité et l'exactitude du signal, indispensables dans le secteur de la radiodiffusion professionnelle.

En matière de transport, le ST 2110 s'appuie sur le protocole UDP (User Datagram Protocol), un choix crucial pour le streaming en temps réel, car la faible latence y est prioritaire et les retransmissions de paquets (à l'inverse du TCP) sont généralement indésirables. En synthèse : L'encapsulation des paquets vidéo et sonores s'effectue couramment au sein de paquets RTP sur UDP. Le RTP apporte des informations de temporalité (timestamps) et des numéros de séquence, cruciaux pour assurer la synchronisation et identifier les pertes de paquets en temps réel au sein des flow média. Chaque "essence" (telle que la vidéo ou l'audio non compressé) est acheminée via son propre flux RTP (constituant des flux distincts).

INTEROPERABILITE ET INTEGRATION DANS L'ECOSYSTEME

L'un des avantages les plus puissants du SMPTE ST 2110 réside dans sa capacité à permettre une véritable interopérabilité entre les équipements de différents fabricants au sein d'une infrastructure de broadcast sur IP. Contrairement aux systèmes SDI traditionnels dans lesquels les dispositifs interagissaient par le biais d'interfaces matérielles rigoureusement établies, le ST 2110 s'appuie sur des protocoles IP standardisés. Il en résulte un environnement ouvert et souple permettant à des équipements de divers fournisseurs de cohabiter, de dialoguer et de fonctionner au sein d'un même processus.

Au cœur de cette interopérabilité réside l'approche de ST 2110 qui privilégie le réseau. Chaque flux, qu'il s'agisse de vidéo non compressée, d'audio multicanal ou de métadonnées complémentaires, est encapsulé dans des paquets RTP (Real-time Transport Protocol) et diffusé en utilisant l'adressage IP multicast. Étant donné que RTP et le multicast sont des technologies matures largement prises en charge par les équipements de télécommunications et de diffusion, les appareils conformes aux spécifications de la ST 2110 peuvent participer à une infrastructure multimédia partagée sans être liés par des limitations propriétaires.

Les streams ST 2110 peuvent être gérés à l'aide de routeurs et switches IP standards supportant les protocoles IGMP (Internet Group Management Protocol) et QoS (Quality of Service), et dont la fonctionnalité est compatible avec le PTP. Les diffuseurs peuvent ainsi exploiter l'infrastructure réseau COTS (Commercial Off-The-Shelf), ce qui diminue les coûts et facilite la gestion de leurs mises à jour.

Bien que le ST 2110 définisse comment les essence de médias (vidéo, audio, métadonnées) sont transportés sur IP, il ne précise pas comment les appareils se découvrent mutuellement, ni comment leurs connexions sont établies et gérées. Le NMOS (Networked Media Open Specifications) de l'AMWA joue ici un rôle clé : il simplifie la découverte, l'enregistrement, la connexion et le contrôle des équipements et des flux sur un réseau ST 2110, garantissant une approche cohérente et transparente, quel que soit le fabricant.

L'analyseur ATLAS NG est compatible avec NMOS et Ember+, permettant la communication avec la plateforme de gestion centrale sur le réseau (l'orchestrateur).

De plus, l'ATLAS NGpeut également être configuré via une plateforme de gestion hors bande, de manière non intrusive, afin que les flows ST 2110 puissent être surveillés et analysés sans accéder à l'orchestrateur.

L’ANALYSEUR POUR DÉTECTER PROBLÈMES SUR RÉSEAUX ST 2110 ›

BENEFICES POUR LES WORKFLOWS DE BROADCAST

Les caractéristiques techniques d'interopérabilité de la norme ST 2110 se traduisent par une série d'avantages opérationnels très significatifs :

• Déploiement accéléré de systèmes intégrant des équipements de multiples fabricants.
• Diminution de la dépendance aux protocoles de contrôle propriétaires.
• Localisation des pannes simplifiée grâce à des outils de surveillance réseau standards.
• Meilleure évolutivité pour les flux de travail de production à distance et virtualisés.

L'adoption d'un écosystème ST 2110 permet aux radiodiffuseurs de faire évoluer leurs systèmes, passant d'architectures matérielles et propriétaires à des solutions modulaires définies par logiciel. Au-delà des réductions de coûts, cette approche favorise l'automatisation, la centralisation du contrôle et l'implémentation de modèles de production hybrides et cloud-based.

Ici, des équipements de mesure comme l'ATLAS NG de PROMAX sont cruciaux pour assurer que l'interopérabilité, loin de rester théorique, devienne pleinement opérationnelle. Grâce à sa capacité à valider la conformité des streams, le synchronisme des PTP et le comportement du réseau en temps réel, l'ATLAS NGest un actif indispensable pour assurer un environnement de diffusion IP en parfaite condition et bien intégré.

Considérations de déploiement et Exemples concrets

LA MIGRATION VERS L'IP : UNE MUTATION OPERATIONNELLE PROFONDE AUX REPERCUSSIONS OPERATIONNELLES

Dans un environnement broadcast, migrer du SDI à l'IP est une décision qui implique des considérations techniques et opérationnelles. Bien que ce changement promette une plus grande évolutivité, flexibilité et efficacité à long terme, la transition exige une planification et une validation minutieuses. Contrairement aux liaisons coaxiales point à point, les infrastructures IP s'appuient sur des composants réseau administrés, des horloges synchronisées et du profilage du trafic en temps réel pour assurer la livraison des flux de contenu audiovisuel.

Un déploiement fructueux d'un flux de travail ST 2110 exige une connaissance approfondie des formats de médias audiovisuels et du comportement du réseau. La perte de paquets, la gigue (jitter) et un manque de synchronisation sont autant de problèmes qui peuvent nuire à l'alignement des segments audio et vidéo, ou même entraîner une interruption totale du flux de signal. Il est impératif d'atténuer ces risques dès l'étape de la conception, en s'appuyant sur des outils de validation et une surveillance continue.

POINTS PRATIQUES À CONSIDÉRER AVANT LE DÉPLOIEMENT

En règle générale, lorsqu'ils conçoivent un réseau audiovisuel basé sur la norme ST 2110, les ingénieurs se penchent sur plusieurs aspects essentiels :

• Topologie du réseau : Les systèmes doivent être conçus pour gérer un trafic à haute densité et à faible latence. La redondance, l'efficacité du multicast et la segmentation du trafic sont essentielles.
• Synchronisation : La fiabilité de l'ensemble du réseau dépend d'une synchronisation précise. Les appareils doivent être synchronisés avec une horloge commune en utilisant PTP, et le réseau doit transférer le signal d'horloge avec une dérive minimale.
• Gestion de la bande passante : Les streams vidéo non compressés peuvent consommer des quantités significatives de bande passante. Lors des calculs, il est impératif d'anticiper le pire des scénarios et d'ajuster les marges de sécurité pour chaque point du réseau.
• Latence et buffering : Pour une lecture fluide, la synchronisation entre la source et le récepteur doit être maintenue dans des tolérances strictes. Les outils de surveillance doivent veiller à ce que la vidéo et les pistes audio soient lues sans interruption.
• Interopérabilité : Il ne suffit pas de déclarer la conformité aux standards. Lors de la configuration, il est essentiel de vérifier que les équipements de différents fabricants gèrent de manière cohérente la synchronisation, la signalisation et le comportement des paquets.

L'analyseur broadcast ATLAS NG est conçu pour accompagner les ingénieurs à ces étapes, en offrant des métriques précises, claires et en temps réel sur la santé du signal, les conditions du réseau et la synchronisation PTP.

L’ANALYSEUR POUR DÉTECTER PROBLÈMES SUR RÉSEAUX ST 2110 ›

CAS DE MISE EN ŒUVRE CONCRETS

Grâce à sa modularité, le ST 2110 s'adapte à une multitude d'environnements de production. La liste ci-dessous détaille les contextes les plus fréquents dans lesquels les solutions PROMAX (et en particulier l'ATLAS NG) génèrent de la valeur :

• Production en direct depuis le studio : Actuellement, dans les salles de contrôle de production, les opérateurs sont amenés à commuter, router et surveiller divers feeds de vidéo haute résolution en temps réel. L'ATLAS NG assure la synchronie de ces streams et leur parfaite continuité tout au long du workflow.
• Unités mobiles et à distance : Les défis liés à l'espace, au câblage et aux délais d'opération sont fréquents pour les unités de production sur site. L'adoption de systèmes basés sur IP offre une solution en minimisant les contraintes physiques et en fluidifiant la connectivité. Grâce à l'ATLAS NG, les ingénieurs peuvent s'assurer de la bonne transmission et de la synchronisation du signal, même avec des fenêtres de temps très limitées et des réseaux fluctuants.
• Centres de contrôle centraux et Playout : Pour les infrastructures centralisées qui gèrent la diffusion finale des programmes, une disponibilité 24/7 est impérative. La surveillance continue des flux 2110, notamment pour identifier les paquets défectueux, est cruciale. L'ATLAS NG met à disposition des outils performants pour analyser la perte de paquets, la latence et les formats audio/vidéo, garantissant une opération ininterrompue et une détection rapide des anomalies.

Bancs d'essai et laboratoires R&D : Les ingénieurs en charge de la conception ou de l'intégration de nouveaux équipements doivent garantir la compatibilité avec la norme ST 2110. L'ATLAS NG facilite la réalisation des tests fonctionnels et la vérification de l'interopérabilité, accélérant ainsi les cycles de développement et leur mise sur le marché.

DÉPLOIEMENTS GARANTIS

Indépendamment de la taille ou de la complexité de l'installation, le passage au ST 2110 nécessite une stratégie de test exhaustive. Au-delà d'une simple analyse de surface, les outils de mesure se doivent de détecter les écarts de synchronisation, les schémas de jitter, les paquets désalignés ou les problèmes de configuration multicast.

L'ATLAS NG a été pensé pour les techniciens et ingénieurs broadcast, leur permettant de déployer, de vérifier et d'assurer la maintenance du transport de signaux IP en toute sérénité, aussi bien à l'installation qu'au jour le jour.

LIRE LA SUITE : LAS HERRAMIENTAS DE MEDIDA EN LOS FLUJOS DE TRABAJO SMPTE ST 2110 ›

PROMAX est une entreprise leader dans la fabrication de systèmes de test et mesure et d’équipements pour broadcast et distribution de signaux TV. Notre gamme de produits inclut des appareils de mesure pour réseaux câblés TV, télévision par satellite, broadcast, wireless et fibre optique. Des analyseurs FTTH et GPON, modulateurs DVB-T, streamers IP et convertisseurs IP (ASI, DVB-T) se trouvent parmi nos derniers développements.