Protocolos de contribución y distribución en entornos Broadcast
Una visión panorámica de los protocolos para contribución de señales de TV en entornos broadcast: ST2110, SRT, NDI y más.
Por Yeray Alfageme, Business Development Manager en Optiva Media an EPAM company
En el apasionante mundo del broadcast, donde la innovación y la tecnología avanzan a pasos agigantados, es fundamental mantenerse al día con los últimos avances en protocolos de contribución y distribución de señales. En este artículo exploraremos algunos de los más relevantes en entornos broadcast, como ST2110, SRT, NDI, DASH, HLS, RTMP y muchos más.
Estos protocolos desempeñan un papel fundamental en la transmisión y entrega de contenido audiovisual en tiempo real, ya sea para la televisión tradicional, la transmisión por Internet o los servicios de vídeo bajo demanda. Cada uno de ellos tiene sus propias características y beneficios, y es importante comprender cómo funcionan y cuándo es más apropiado utilizar cada uno de ellos.
Comenzaremos hablando sobre el estándar ST2110, que ha revolucionado la forma en que se manejan las señales de vídeo, audio y datos en los entornos de producción y distribución de televisión IP. Exploraremos su arquitectura y cómo permite la transmisión de múltiples flujos de media y alta calidad en tiempo real.
Seguidamente nos sumergiremos en el protocolo SRT (Secure Reliable Transport), que ha ganado popularidad debido a su capacidad para garantizar la entrega segura y confiable de señales de vídeo a través de Internet. Veremos cómo SRT utiliza técnicas de corrección de errores y retransmisión selectiva para asegurar una transmisión robusta y de baja latencia.
Continuaremos nuestro recorrido con NDI (Network Device Interface), un protocolo desarrollado por NewTek que permite la transmisión de vídeo y audio de alta calidad a través de una red de área local (LAN). Exploraremos sus aplicaciones en entornos de producción en vivo y cómo ha simplificado la conectividad y la interoperabilidad entre diferentes dispositivos.
Además, analizaremos los protocolos de distribución de contenido DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) y HLS (HTTP Live Streaming), utilizados ampliamente en la transmisión de vídeo a través de Internet. Veremos cómo funcionan estas tecnologías de transmisión adaptativa y cómo han mejorado la experiencia de visualización para los usuarios finales.
No podemos dejar de mencionar el popular protocolo RTMP (Real-Time Messaging Protocol), ampliamente utilizado para la transmisión en tiempo real de contenido multimedia a través de Internet. Exploraremos su arquitectura y su relevancia en el contexto actual de la transmisión de vídeo en vivo.
ST2110
El protocolo ST2110 ha desempeñado un papel revolucionario al cambiar la forma en que se gestionan las señales de vídeo, audio y datos en entornos de contribución y distribución broadcast basados en IP. El ST2110 es un estándar desarrollado por SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) que define un conjunto de especificaciones técnicas para el transporte de flujos de media en tiempo real sobre redes IP.
Una de sus principales características es su enfoque basado en flujos separados, lo que significa que el vídeo, el audio y los datos se transmiten como flujos independientes, a diferencia de los métodos tradicionales que encapsulaban todos los componentes en un solo flujo. Esto proporciona una mayor flexibilidad y escalabilidad, ya que cada elemento se puede manejar y procesar individualmente.
El estándar ST2110 utiliza el protocolo de transporte IP (Internet Protocol) para el enrutamiento y la transmisión de los streams. Esto permite la interconexión de equipos de diferentes fabricantes y la integración de sistemas en una infraestructura de red común. Además, el protocolo aprovecha las redes Ethernet estándar, lo que reduce los costos de implementación y facilita la migración hacia entornos IP.
En cuanto a la calidad de la señal, el ST2110 ofrece una excelente fidelidad y precisión sin compresión. El protocolo admite resoluciones de vídeo hasta 4K y más allá, así como audio de alta calidad, incluyendo herramientas para formatos inmersivos como el sonido envolvente. Además, el ST2110 proporciona baja latencia, lo que resulta fundamental en aplicaciones en tiempo real, como transmisiones en vivo o producciones interactivas.
ST2110 está diseñado para entorno de producción. Debido a su orientación a entornos sin compresión, donde se requieren grandes anchos de banda, por ejemplo más de 1 Gbps en señales HD-SDR, es prácticamente inviable para distribución de contenido. La práctica totalidad de entorno de producción en IP trabaja con este protocolo y es cierto que, sobre todo en grandes eventos y producciones, se puede usar para contribuir entre centro de producción sobre redes privadas de gran ancho de banda, pero no es lo más recomendable o al menos apropiado.
Además, el ST2110 se integra de manera efectiva con otros protocolos y estándares comunes en la industria como son el SMPTE ST2022-6 para la transmisión sobre redes IP y el AES67 para la interoperabilidad de audio sobre IP. Esto fomenta la compatibilidad y la colaboración entre diferentes sistemas y garantiza la flexibilidad en la elección de equipos y tecnologías siempre dentro de un entorno de red controlado y de alta capacidad, como puede ser una unidad móvil o centro de producción.
SRT (Secure Reliable Transport)
El SRT es un protocolo de transporte de código abierto desarrollado por Haivision, diseñado específicamente para superar los desafíos de la transmisión de vídeo a través de Internet. Con su combinación de técnicas de corrección de errores y retransmisión selectiva, consigue una entrega segura y confiable de señales de vídeo, incluso en entornos con pérdida de paquetes, alta latencia o fluctuaciones en el ancho de banda.
Una de sus características destacadas es la capacidad para adaptarse dinámicamente a las condiciones de red en tiempo real. Utilizando algoritmos inteligentes de control de flujo y control de congestión, el protocolo puede ajustar automáticamente la velocidad de transmisión y la cantidad de corrección de errores según las condiciones de la red. Esto asegura una óptima calidad de transmisión y minimiza los efectos de la pérdida de paquetes.
Otra ventaja importante es su enfoque en la seguridad. El protocolo utiliza cifrado de extremo a extremo para proteger la confidencialidad e integridad de los datos transmitidos, lo que garantiza la privacidad y evita posibles ataques o manipulaciones de la señal. Además, el SRT incluye mecanismos de autenticación y control de acceso, lo que permite verificar la identidad de los participantes en la transmisión y controlar quién puede acceder a ella.
SRT se utiliza sobre todo en distribución de contenido o en contribuciones entre centros de producción distantes en las que la conectividad se realice a través de Internet. En estos entornos el SRT facilita la entrega de contenido broadcast a múltiples destinos como estaciones de televisión, proveedores de servicios de transmisión por Internet o plataformas de vídeo bajo demanda. El protocolo se integra con facilidad en sistemas de distribución existentes y se adapta a diferentes requisitos de ancho de banda y latencia, lo que lo hace ideal para entornos de transmisión en vivo o eventos deportivos.
Además, el SRT se ha convertido en un estándar ampliamente adoptado por la industria, con el respaldo de numerosos fabricantes de equipos y proveedores de servicios. Esto garantiza la interoperabilidad y la compatibilidad entre diferentes soluciones y asegura la flexibilidad en la elección de equipos y tecnologías.
NDI (Network Device Interface)
Desarrollado por NewTek, ahora Vizrt, el NDI es un protocolo que permite la transmisión de vídeo y audio de alta calidad, así como datos auxiliares, a través de una red IP en su más amplio sentido. NDI está diseñado, al igual que ST2110, para entornos de producción pero, debido a la compresión que realiza sobre la señal, se puede usar para distribuir señales en ciertos entornos controlados aunque, como hemos comentado, su objetivo principal es simplificar la conectividad entre diferentes dispositivos en un entorno de producción en vivo y facilitar la interoperabilidad entre ellos.
Una de las principales ventajas del NDI es su enfoque basado en software, lo que significa que se puede implementar en sistemas existentes sin la necesidad de hardware adicional. Gracias al NDI, cualquier dispositivo o aplicación compatible puede convertirse en una fuente o destino de vídeo/audio en la red, lo que brinda una gran flexibilidad y facilidad de uso.
Además, está pensado para usarse en redes Ethernet estándar, debido a su adaptación a los anchos de banda existente y sus características técnicas. Una funcionalidad que ejemplifica este hecho es que una señal HD-SDR ocupa menos de 1 Gbps de ancho de banda, lo que permite usar una única conexión Ethernet entre el equipo y la red.
El protocolo NDI también ofrece una baja latencia, lo que es crucial para la producción en vivo y la colaboración en tiempo real. Esto significa que los cambios y ajustes realizados en una fuente de vídeo o audio se reflejan rápidamente en los destinos, sin retrasos perceptibles. Esta característica es especialmente valiosa en entornos de producción donde la sincronización y la respuesta en tiempo real son fundamentales.
Como hemos señalado el protocolo NDI está orientado a contribución, más concretamente a entornos de producción. No es tan común su uso en entornos de distribución, aunque puede usarse, ya que no dispone de mecanismos tan avanzados de corrección de errores o adaptación a anchos de banda variables como el SRT u otros.
La compatibilidad del NDI con una amplia gama de dispositivos y software ha contribuido a su creciente popularidad en la industria broadcast. Numerosos fabricantes de equipos y desarrolladores de software han adoptado el protocolo NDI en sus productos, lo que garantiza la interoperabilidad y la compatibilidad entre diferentes soluciones.
RIST (Reliable Internet Stream Transport)
Desarrollado por la Iniciativa RIST, que reúne a múltiples actores de la industria, el RIST es un protocolo de transporte que utiliza Internet para la contribución y distribución de señales multimedia en tiempo real. Su objetivo principal es superar los desafíos asociados a la transmisión sobre Internet garantizando una entrega fiable y de baja latencia.
Una de sus características fundamentales es el enfoque en la fiabilidad de la transmisión. El protocolo utiliza técnicas de corrección de errores como la retransmisión selectiva y la recuperación de paquetes perdidos, para garantizar la integridad de los datos transmitidos. Esto permite una transmisión robusta incluso en redes con pérdida de paquetes, latencia variable o congestión, algo muy común en la red de redes.
Además, el estándar RIST implementa mecanismos de control de flujo y control de congestión para garantizar una transmisión eficiente y adaptativa. Estos mecanismos monitorean y regulan la cantidad de datos transmitidos en función de las condiciones de la red, evitando la saturación y el cuello de botella. Esto asegura un uso óptimo del ancho de banda disponible y minimiza los efectos de la congestión de la red.
La seguridad es otra preocupación importante en la transmisión broadcast y el RIST también aborda este aspecto. El protocolo ofrece opciones de cifrado de extremo a extremo para proteger la confidencialidad de los datos transmitidos. Además, incluye mecanismos de autenticación y control de acceso, lo que permite verificar la identidad de los participantes en la transmisión y protegerla contra ataques maliciosos.
Como su propio nombre indica, RIST está orientado 100% a la distribución de contenido a través de Internet. Por supuesto puede usarse en entornos de contribución y producción, pero no está desarrollado para ello. Este protocolo es especialmente fiable, quizá con una mayor latencia que protocolos de distribución similares, pero con un extra de seguridad y robustez.
Hay que mencionar que RIST, aunque bastante extendido y por ello lo incluimos aquí, no está tan extendido como protocolos más modernos como SRT o más sencillos como RTMP o DASH.
Zixi
El protocolo ZIXI surgió como una solución avanzada para la contribución y distribución de contenido en entornos broadcast a través de Internet. Desarrollado por ZIXI, este protocolo se centra en garantizar una entrega fiable y de baja latencia sin comprometer la calidad del contenido transmitido adaptándose para ello a la situación de la red en cada momento.
Una de las características clave del ZIXI es su capacidad de gestión del ancho de banda. Utilizando algoritmos inteligentes, el protocolo puede adaptar dinámicamente la velocidad de transmisión y la compresión del flujo de vídeo en función de las condiciones de la red. Esto asegura una óptima utilización del ancho de banda disponible y permite una transmisión de alta calidad incluso en entornos con fluctuaciones en el ancho de banda.
Además, incorpora mecanismos avanzados de corrección de errores y retransmisión selectiva para garantizar la integridad de los datos transmitidos. Esto permite que el protocolo recupere paquetes perdidos o dañados en tiempo real, minimizando los efectos de la pérdida de paquetes en la calidad y la coherencia del contenido transmitido.
La baja latencia es otro aspecto crucial en la transmisión broadcast en tiempo real y el ZIXI aborda esta preocupación de manera efectiva. El protocolo ha sido diseñado para minimizar la latencia en la transmisión de vídeo y audio, lo que permite una colaboración y una interacción en tiempo real entre los diferentes puntos de contribución y distribución. Esto es especialmente valioso en eventos en vivo, donde la sincronización precisa es esencial.
Ofrece también una solución completa para la seguridad de la transmisión. El protocolo soporta encriptación de extremo a extremo, lo que garantiza la confidencialidad e integridad de los datos transmitidos. Además, incluye mecanismos de autenticación y control de acceso para proteger contra accesos no autorizados y asegurar la autenticidad de los participantes en la transmisión.
Por su naturaleza, ZIXI es usado principalmente en entornos de distribución o como contribución entre eventos en directo y centros de producción. De hecho, hay muchos fabricantes que han implementado sus propios protocolos basados en ZIXI, ya que este permite servir como base a otras implementaciones más avanzadas. Paulatinamente ha ido siendo sustituido por protocolos más modernos como SRT pero aún hay muchos entornos en los que ZIXI es un protocolo fundamental.
Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH)
El protocolo DASH se basa en el estándar HTTP y utiliza técnicas de streaming adaptativo para entregar contenido multimedia de manera eficiente. En lugar de transmitir un único flujo de vídeo, DASH divide el contenido en segmentos más pequeños y los entrega al dispositivo receptor a través de conexiones HTTP estándar. Estos segmentos pueden tener diferentes resoluciones, tasas de bits y formatos de compresión.
Una de las principales ventajas del DASH es su capacidad de adaptación dinámica. El protocolo monitorea constantemente las condiciones de la red y las capacidades del dispositivo receptor, ajustando la calidad del vídeo en tiempo real para garantizar una reproducción suave y sin interrupciones. Así, el contenido se adapta automáticamente a la conexión de red y a las capacidades del dispositivo, optimizando la experiencia de visualización para cada usuario.
Otra característica clave del DASH es su compatibilidad con múltiples formatos de vídeo, como MPEG-DASH, HLS y Smooth Streaming. Esto permite a los proveedores de contenido adaptar sus transmisiones a diferentes dispositivos y plataformas, asegurando una amplia accesibilidad y una experiencia de usuario consistente en una variedad de dispositivos, desde televisores inteligentes hasta teléfonos móviles.
Por supuesto está 100% orientado a distribución de contenido a usuarios finales a través de Internet. Evidentemente también puede usarse en redes IPTV más controladas, pero su potencial se desarrolla por completo cuando hay que llevar el contenido a millones de usuarios finales con diferentes dispositivos cada uno. Evidentemente DASH se basa en redes CDN para dicha distribución.
Además, este estándar ofrece ventajas significativas en términos de almacenamiento y escalabilidad. Los segmentos de contenido se almacenan en caché en el lado del cliente, lo que reduce la carga en los servidores de transmisión y facilita la entrega eficiente a un gran número de usuarios simultáneos. Esto hace que el estándar DASH sea una opción rentable para la distribución masiva de contenido en línea.
El protocolo DASH también permite a los usuarios pausar, adelantar o retrasar el contenido sin problemas. Gracias a la entrega basada en segmentos, los usuarios pueden saltar a cualquier punto del contenido sin la necesidad de descargar todo el archivo de vídeo siempre que el origen de la CDN lo permita. Esto proporciona una mayor flexibilidad y comodidad para los espectadores, mejorando su experiencia de visualización.
HTTP Live Streaming (HLS)
El estándar HLS utiliza el protocolo HTTP para transmitir contenido multimedia en segmentos pequeños y adaptativos, similar a DASH. El contenido se divide en segmentos de duración fija; estos se almacenan en servidores de origen y se entregan a los dispositivos receptores a través de conexiones HTTP estándar mediante redes CDN. Estos segmentos pueden tener diferentes resoluciones, tasas de bits y formatos de compresión, lo que permite una adaptación dinámica según las condiciones de la red y las capacidades del dispositivo.
Una de las ventajas clave del HLS es su compatibilidad con una amplia gama de dispositivos y plataformas. El protocolo es compatible con navegadores web, sistemas operativos móviles y dispositivos de transmisión, lo que garantiza que los usuarios puedan acceder al contenido sin problemas desde una variedad de dispositivos, ya sean teléfonos móviles, tablets, televisores inteligentes o computadoras.
El HLS también ofrece una experiencia de visualización optimizada mediante la transmisión adaptativa. El protocolo monitorea continuamente las condiciones de la red y las capacidades del dispositivo receptor, seleccionando automáticamente la calidad de vídeo más adecuada para garantizar una reproducción fluida y sin interrupciones. Esto significa que los usuarios experimentarán una calidad de vídeo óptima en función de su conexión de red y las capacidades de su dispositivo.
Otra ventaja importante del HLS es su capacidad para manejar interrupciones y fluctuaciones en la conexión de red. Si se produce una interrupción momentánea o una disminución en la calidad de la red, este estándar puede cambiar sin problemas a una calidad de vídeo más baja para evitar interrupciones en la reproducción. Esto asegura que los espectadores puedan disfrutar del contenido sin problemas, incluso en redes con limitaciones de ancho de banda.
De la misma manera que DASH, HLS está orientado por completo a la distribución de contenido sobre Internet, entornos OTT e IPTV. Junto con DASH son los protocolos más extendidos y, me atrevería a decir que, debido a su altísima compatibilidad casi con cualquier dispositivo, HLS es el protocolo más usado en Internet para la distribución de contenido en streaming.
Además, el HLS ofrece ventajas en términos de almacenamiento y transmisión de contenido bajo demanda. Los segmentos de contenido se almacenan en caché en el lado del cliente, lo que reduce la carga en los servidores de transmisión y facilita la entrega a un gran número de usuarios simultáneos. Esto hace que el HLS sea una opción escalable y rentable para la distribución masiva de contenido en línea.
Real-Time Messaging Protocol (RTMP)
El RTMP fue desarrollado por Macromedia (ahora Adobe) y se ha convertido en un estándar de facto para la transmisión en vivo y la interacción en tiempo real en Internet. El protocolo utiliza una conexión persistente entre el servidor de transmisión y el cliente receptor, lo que permite una transmisión continua y confiable del contenido multimedia.
Una de las ventajas principales del RTMP es su baja latencia. El protocolo ha sido diseñado para minimizar la demora entre la transmisión y la reproducción del contenido, lo que lo hace ideal para aplicaciones en vivo donde la sincronización precisa es esencial. Esto permite a los espectadores disfrutar de eventos en tiempo real, como transmisiones deportivas o conciertos, sin retrasos significativos.
Además, el estándar RTMP ofrece una alta calidad de transmisión de medios. El protocolo permite la entrega de contenido en diferentes formatos y tasas de bits, lo que garantiza una reproducción fluida y una calidad de vídeo y audio óptima. Esto es especialmente importante en entornos broadcast, donde la calidad del contenido es fundamental.
El RTMP también es conocido por su capacidad de adaptación a las condiciones de la red. Puede ajustar dinámicamente la calidad de transmisión en función del ancho de banda disponible y las fluctuaciones en la conexión. Esto asegura una transmisión estable y sin interrupciones, incluso en redes con limitaciones de ancho de banda o enlaces no confiables.
En términos de aplicación en entornos de contribución y distribución broadcast, ofrece flexibilidad y compatibilidad con una variedad de dispositivos y plataformas. Los proveedores de contenido pueden utilizar RTMP para transmitir señales de vídeo y audio desde diferentes fuentes como cámaras de estudio, unidades móviles de producción o aplicaciones de transmisión en vivo, hacia servidores de transmisión y distribución.
El protocolo RTMP también se utiliza ampliamente en la distribución broadcast a través de plataformas en línea y servicios de streaming. Permite a los proveedores de contenido entregar transmisiones en vivo o contenido pregrabado a una amplia audiencia, brindando una experiencia de visualización interactiva y en tiempo real.
Aunque el RTMP ha sido ampliamente utilizado en el pasado, es importante mencionar que su popularidad ha disminuido en los últimos años debido al surgimiento de protocolos más modernos y eficientes, como el HLS y el DASH. Sin embargo, sigue siendo relevante en ciertos casos de uso y entornos específicos que requieren baja latencia y transmisión en tiempo real.
