Aufbau einer zuverlässigen Broadcast-Infrastruktur

Die Cloud-Technologie wird nicht mehr nur in der Postproduktion und Distribution von Rundfunkprogrammen eingesetzt, sondern hält auch Einzug in die Live-Produktion und -Ausstrahlung. Trotz der zahlreichen Vorteile, die die Cloud in Bezug auf Flexibilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz bietet, ist eine vollständige Migration der Live-Produktion in die Cloud jedoch unwahrscheinlich. Stattdessen ermöglicht eine Mischung aus lokalen (Ground-) und Cloud-Produktionskonfigurationen Unternehmen, die Vorteile beider Lösungen zu nutzen. So eignen sich beispielsweise lokale Geräte eher für die tägliche Produktion, während Spitzenlasten in der Cloud bewältigt werden.

Diese hybride Produktion prägt die Zukunft des Rundfunks, sodass es nicht verwunderlich ist, dass der Transport von und zur Cloud (Ground Cloud Cloud Ground) derzeit viel Aufmerksamkeit erhält.

Komprimierungsarten und Anforderungen an niedrige Latenz

Da die Bandbreite zur bzw. von der Cloud oft begrenzt ist, muss eine Videokomprimierung, insbesondere mit niedriger Bitrate, verwendet werden. Die gängigsten Kodierungsformate sind JPEG XS, AVC (H.264) und HEVC (H.265).

Bei Verwendung von NDI vor Ort ist auch eine NDI-Codierung erforderlich. Die Wahl der besten Komprimierungstechnologie ist oft ein Kompromiss zwischen Qualität, Bandbreite und Latenz. Unternehmen müssen daher das Format wählen, das am besten zu ihren Abläufen passt, und in weniger kritischen Bereichen gegebenenfalls Abstriche machen.

Latenz ist ein wesentlicher Faktor im Zusammenhang mit der Medienübertragung, insbesondere bei Tier-1-Premiuminhalten. In Bezug auf Komprimierungstechnologien ist JPEG XS (VSF TR-07) ideal, da es die Latenz auf ein Minimum reduziert und gleichzeitig die Qualität auf dem höchstmöglichen Niveau hält. JPEG XS bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Synchronisation zwischen Video, Audio und ANC aufrechterhalten bleibt, ohne dass PTP auf den Cloud-Empfängern erforderlich ist.

JPEG XS ist jedoch ein leicht komprimierender Codec, was bedeutet, dass er eine relativ hohe Bandbreite benötigt, um effektiv zu funktionieren. So benötigt beispielsweise ein komprimierter 1080p-Videostream etwa 350 Mbit/s Bandbreite. Ein UHD-Stream erfordert eine deutlich höhere Bandbreite von etwa 1,2 Gbit/s. Dies stellt eine Herausforderung für die zuverlässige Übertragung von JPEG XS über das öffentliche Internet und andere nicht verwaltete Netzwerke dar. Daher werden dedizierte private Cloud-Verbindungen wie Google Cloud Interconnect, AWS Direct Connect und Azure ExpressRoute empfohlen. Diese Verbindungen bieten die erforderliche Zuverlässigkeit und geringere Latenz, die in einer Hybrid-Cloud-Umgebung benötigt werden, sodass JPEG XS verwendet werden kann.

HEVC wird jedoch zunehmend zum Codec der Wahl für GCCG, da es die über die Verbindung übertragenen Daten drastisch reduziert und sich somit hervorragend für die Übertragung über verwaltete und nicht verwaltete Netzwerke eignet.

Verlustfreie Streams und Überlegungen zur Cloud

Selbst dedizierte Verbindungen zwischen Ground und Cloud sind nicht vor Unterbrechungen gefeit. Für UDP-basiertes Video- und Audio-Streaming ist jedoch eine verlustfreie Übertragung unerlässlich. Um Paketverluste oder fehlerhafte Übermittlungen zu minimieren, wird für den GCCG-Transport häufig der Standard SMPTE ST 2022-7 verwendet. Dabei werden zwei identische Versionen desselben Pakets über zwei separate Verbindungen übertragen.

Die am weitesten verbreitete Schutzmethode für den GCCG-Transport ist jedoch ARQ (Automatic Repeat Request). Dabei werden verlorene oder beschädigte Pakete auf Anfrage des Empfängers erneut übertragen, um komprimierte Inhalte sowohl in verwalteten als auch in nicht verwalteten Netzwerken zu schützen. Einige der gängigen ARQ-Technologien sind ZIXI, RIST (VSF TR-06-Standard) und SRT, wobei SRT eine leicht zugängliche Open-Source-Option ist und derzeit mit Abstand am beliebtesten ist.

ARQ ist zwar sehr effektiv, kann jedoch die End-to-End-Latenz durch zusätzliche Pufferung sowohl auf der Sender- als auch auf der Empfängerseite erhöhen.

Die Inhalte werden in der Cloud von einem oder mehreren verschiedenen Software-Gateways empfangen. Diese können zahlreiche Funktionen bereitstellen, z. B. Überwachungsfunktionen zur Gewährleistung der Stream-Integrität und Verarbeitung zur Konvertierung von Inhalten in Formate wie NDI sowie die Konvertierung der Bildrate. Darüber hinaus ist die Protokollübersetzung von entscheidender Bedeutung, da sie den ARQ-Schutz vor dem Senden des Streams an den Empfänger übersetzt oder entfernt. Die Fan-Out-Verteilung dient dazu, den Stream zu vervielfachen und an mehrere Empfänger zu verteilen.

Es ist wichtig zu beachten, dass in Fällen, in denen die Konnektivität über ein nicht verwaltetes Netzwerk auf eine öffentliche Cloud erweitert wurde, die Sicherheit berücksichtigt werden muss. Unternehmen sollten bei der Übertragung von Inhalten die Stream-Verschlüsselungstechnologie von ARQ-Protokollen nutzen.

Die richtigen Grundlagen schaffen

Die Hybridproduktion entwickelt sich schnell zu einem Standardmodell für moderne Broadcaster. Durch die Zusammenführung lokaler Infrastruktur mit Cloud-basierten Funktionen können Broadcaster ein Gleichgewicht zwischen Kontrolle, Qualität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz herstellen.

Dieses Modell bringt jedoch technische Anforderungen mit sich, die frühzeitig berücksichtigt werden müssen, insbesondere im Hinblick auf den Medientransport.

Von der Auswahl der richtigen Komprimierungsformate bis hin zur Verwaltung von Latenz, Paketschutz und Protokollübersetzung hängt der Erfolg hybrider Workflows von einer zuverlässigen Übertragung zwischen Ground und Cloud ab. Die Gewährleistung der Signalintegrität und -sicherheit ist von entscheidender Bedeutung, sei es durch die Integration dedizierter privater Verbindungen oder durch sorgfältig ausgewählte ARQ-Technologien. Von den vielen Optionen, die Rundfunkveranstaltern zur Verfügung stehen, wird HEVC mit SRT zunehmend zur bevorzugten Wahl für GCCG. Wenn Broadcaster den richtigen Ansatz für den Medientransport finden, werden sich die Vorteile der Cloud-Orchestrierung von selbst ergeben.