SMPTE ST 2110 - Und darüber hinaus Fortschritt der Implementierung von neuen Standards im Broadcastbereich des deutschsprachigen Raums Diplomarbeit Ausgeführt zum Zweck der Erlangung des akademischen Grades Dipl.-Ing. für technisch-wissenschaftliche Berufe am Masterstudiengang Digitale Medientechnologien an der Fachhochschule St. Pölten, Masterklasse TV- und Videoproduktion von: Christoph Ruckenstuhl, BSc dm171551 Betreuer/in und Erstbegutachter/in: FH-Prof. Dipl.-Ing. Lars Oertel Zweitbegutachter/in: Dipl.-Ing. Michael Bock, BSc Wien, 29.08.2020 Ehrenwörtliche Erklärung Ich versichere, dass - ich diese Arbeit selbständig verfasst, andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und mich auch sonst keiner unerlaubten Hilfe bedient habe. - ich dieses Thema bisher weder im Inland noch im Ausland einem Begutachter/einer Begutachterin zur Beurteilung oder in irgendeiner Form als Prüfungsarbeit vorgelegt habe. Diese Arbeit stimmt mit der vom Begutachter bzw. der Begutachterin beurteilten Arbeit überein. .................................................. ................................................ Ort, Datum Unterschrift II Kurzfassung Diese Diplomarbeit befasst sich mit den SMPTE ST 2110 Standards und deren Implementierungsstatutes in Broadcastunternehmen des deutschsprachigen Raums. Sie gibt einen Überblick über die Vor- und Nachteile sowie spezieller Eigenschaften dieser Standards und soll eine Entscheidungshilfe bei der Frage sein, ob und wann man von SDI- auf IP-Technologien umsteigt. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit den derzeit verwendeten SDI- Standards und den Grundlagen der Netzwerktechnik sowie diversen Spezifikation zu IP-Standards und Organisationen die diese unterstützen. Die Informationen zu diesem und dem darauf folgenden Abschnitt welcher sich im Detail mit den diversen ST 2110 Teilstandards und deren Funktionsweise beschäftigt, wurden durch eine Literaturrecherche zusammengetragen. Der darauf folgende empirische Teil beinhaltet Informationen, welche mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse aus Experteninterviews gewonnen werden konnten. Die Experten setzen sich aus erfahrenen leitenden Personen der Broadcastbranche zusammen, die zum größten Teil bereits praktische Erfahrungen mit den neuen IP-Standards sammeln konnten. Die Ergebnisse im letzten Teil der Arbeit zeigen die überwiegenden Vorteile und Möglichkeiten einer Umstellung auf eine ST 2110 Infrastruktur auf. Es werden jedoch auch Situationen dargestellt in denen es derzeit noch sinnvoll ist bei SDI- Technologie zu bleiben oder sich zumindest mit den Konsequenzen einer Umstellung auseinanderzusetzen. Darüber hinaus wird der aktuelle Stand der Implementierung von ST 2110 in vier Broadcastunternehmen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz vorgestellt. Diese Implementierung befindet sich derzeit bei den meisten Unternehmen im Anfangsstadium, jedoch werden in den nächsten Jahren viele Investitionen in diese Richtung geplant. III Abstract This master thesis deals with the SMPTE ST 2110 standards and their status of implementation in broadcast companies in German-speaking countries. It gives an overview of the advantages and disadvantages as well as special properties of these standards and is intended to be a decision-making aid when it comes to whether and when to switch from SDI to IP technologies. The first part of this thesis deals with the currently used SDI standards and the basics of network technology as well as various specifications for IP standards and organisations that support them. The information on this and the following section, which deals in detail with the various ST 2110 sub-standards and their functionality, was compiled through a literature research. The following empirical part contains information that has been obtained from expert interviews using a qualitative content analysis. The experts are made up of experienced executive employees from the broadcast industry, most of them have already gained practical experience with the new IP standards. The results in the last part of the thesis show the predominant advantages and possibilities of a changeover to an ST 2110 infrastructure. However, situations are also presented in which it currently still makes sense to stick with SDI technology or at least to deal with the consequences of a changeover. In addition, the current status of the implementation of ST 2110 in four broadcast companies from Germany, Austria and Switzerland will be presented. This implementation is currently in the early stages at most companies, but many investments will be made in this direction over the next few years. IV Inhaltsverzeichnis Ehrenwörtliche Erklärung II Kurzfassung III Abstract IV Inhaltsverzeichnis V 1 Einleitung 1 1.1 Thema und Fachbereich 1 1.2 Motivation 1 1.3 Forschungsfragen 2 1.4 Methoden 2 1.4.1 Literaturrecherche 2 1.4.2 Leitfadengestütztes Experteninterview 3 1.5 Vorgehensweise bei den Experteninterviews 3 1.5.1 Interviewleitfaden 3 1.5.2 Expertenauswahl 4 1.5.3 Planung und Durchführung der Interviews 5 1.5.4 Transkriptionsregeln 5 1.5.5 Inhaltlich strukturierende qualitative Inhaltsanalye 6 1.6 Anmerkung zu Formulierungen 10 2 Einführung 11 2.1 SDI 11 2.1.1 SDI Standards 11 2.1.2 Ancillary Data Space 13 2.1.3 Embedded Audio 15 2.1.4 Synchronisierung 16 2.2 Netzwerktechnik 17 2.2.1 Netzwerke 17 2.2.2 OSI-Referenzmodell 19 2.2.3 Verbindungsarten 21 2.2.4 Ethernet-Standards 22 2.2.5 Netzwerkprotokolle 23 2.3 IP Infrastruktur 27 2.3.1 Netzwerkarchitektur 27 2.3.2 Routing 29 V 2.3.3 Orchestrierung und Kontrolle 32 2.3.4 PTP – Precision Time Protocol 35 2.4 Allianzen 38 2.4.1 AIMS 38 2.4.2 AMWA 38 2.4.3 JT-NM 39 2.4.4 VSF 40 2.5 Spezifikationen, Richtlinien, Empfehlungen 41 2.5.1 AES67 41 2.5.2 VSF Technical Recommendations 42 2.5.3 NMOS 43 2.6 Weitere IP Standards 47 2.6.1 NDI 47 2.6.2 SMPTE ST 2022 48 3 SMPTE ST 2110 52 3.1 2110-10 – System Timing and Definitions 53 3.2 2110-20 – Uncompressed Active Video 54 3.3 2110-21 – Traffic Shaping and Delivery Timing for Video 56 3.4 2110-22 – Constant Bit-Rate Compressed Video 58 3.5 2110-30 – PCM Digital Audio 58 3.6 2110-31 – AES3 Transparent Transport 59 3.7 2110-40 – Transport of SMPTE Ancillary Data 59 4 Experteninterviews 61 4.1 Experten 61 4.1.1 Georg Kuntner 61 4.1.2 Matthias Barth 61 4.1.3 Philipp Beuchert 61 4.1.4 Sandro Furter 62 4.1.5 Stefan Kollinger 62 4.2 Ergebnisse 62 4.2.1 Vorteile von IP-Technologien 62 4.2.2 Nachteile von IP-Technologien 66 4.2.3 Vorteile von SDI-Technologien 69 4.2.4 Nachteile von SDI-Technologien 70 4.2.5 Gemeinsamkeiten 71 4.2.6 Herausforderungen 72 4.2.7 Möglichkeiten 78 4.2.8 Erfahrungen 79 4.2.9 Aktuelle Projekte 81 4.2.10 Umstiegs-Szenarien 83 4.2.11 Zukunftsaussichten 86 VI 5 Beantwortung der Forschungsfragen 89 5.1 Welche nennenswerten technischen und wirtschaftlichen Vor- bzw. Nachteile bietet eine Umstellung von SDI- auf IP-Technologien? 89 5.1.1 Vorteile gegenüber SDI 89 5.1.2 Nachteile gegenüber SDI 91 5.2 Auf welchem Stand der Entwicklung befindet sich die Implementierung der IP-Standards derzeit im deutschsprachigen Raum? 92 5.2.1 Deutschland – ProSiebenSat1 92 5.2.2 Österreich – ORF 93 5.2.3 Österreich – Puls4/ATV 93 5.2.4 Schweiz – TPC (SRF) 93 5.3 Inwieweit besteht derzeit aus technischer und wirtschaftlicher Sicht die Veranlassung von SDI- auf IP-Technologien umzusteigen? 94 6 Fazit 95 6.1 Ausblick auf weitere Forschung 96 Literaturverzeichnis 97 Abbildungsverzeichnis 104 Tabellenverzeichnis 106 Anhang 107 A. Interview Georg Kuntner 107 B. Interview Matthias Barth 116 C. Interview Philipp Beuchert 128 D. Interview Sandro Furter 135 E. Interview Stefan Kollinger 148 VII 1 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Thema und Fachbereich Der im September 2017 auf der IBC erstmals präsentierte SMPTE ST 2110 „Professional Media Over Managed IP Networks“ Standard ist im Broadcastbereich ein viel diskutiertes Thema. Er gilt als der nächste große Schritt in Richtung einer rein auf IP-Technologien basierenden Signalübertragung in der Studio- und Liveproduktion (Mailhot, 2017). Der Übergang von SDI-Technologien auf IP-Technologien stellt sich für viele Unternehmen als Herausforderung unterschiedlicher Art da. Organisationen wie AIMS versuchen seit dem Erscheinen von ST 2110, Broadcastunternehmen durch Herausgabe von unterstützenden Guidelines beim Umstieg behilflich zu sein (AIMS, 2017). Ob und wann eine Umstellung von SDI-Technologien auf IP- Technologien, bezogen auf diese Arbeit vor allem im deutschsprachigen Raum, von Vorteil sein kann, soll unter anderem im Folgenden bearbeitet werden. 1.2 Motivation Die Diskussion um die Vor- und Nachteile bei einem Umstieg dieser Größenordnung ist in Broadcastunternehmen seit mehreren Jahren im Gange. Allein aufgrund der Tatsache, dass technische Komponenten nicht ohne Weiteres von heute auf morgen ausgetauscht werden können, stellt sich für viele Unternehmen die Frage nach der Sinnhaftigkeit und Umsetzbarkeit der Umstellung. Mit dem Umstieg wird sich voraussichtlich nicht nur die Technologie im Hintergrund ändern, sondern auch die Arbeitsweise wie mit dieser umgegangen werden soll. Des Weiteren wird der neue Standard neue Möglichkeiten bieten Workflows effizienter oder vielleicht sogar auch günstiger darzustellen. Ergebnis dieser Arbeit soll eine Auseinandersetzung mit der Thematik und deren technischen Grundlagen sein, sowie einen Überblick über den Status Quo in Broadcastunternehmen des deutschsprachigen Raums bieten. 1 1 Einleitung 1.3 Forschungsfragen Im Rahmen dieser Arbeit sollen die folgenden Forschungsfragen durch Literaturrecherche