Technologie – AV sur IP : latence et bande passante

Video Streaming as Technology Concept with Lady Watching

Les solutions « AV sur IP » procurent de nombreux avantages aux intégrateurs comme à leurs clients. Mais pour en tirer tous les bénéfices, il faut en acquérir une totale maîtrise basée sur des compétences nouvelles.

De la souplesse… Le mot revient souvent quand on cherche à exprimer la première qualité de l’AV sur IP, autrement dit la distribution d’un signal audiovisuel sur un réseau IP. Il peut être remplacé par « adaptabilité » ou « évolutivité », traduction approximative de l’anglais « scalability », qui n’a pas vraiment d’équivalent dans la langue française. Quelle que soit la terminologie choisie, la signification est identique : une architecture AV sur IP s’adapte à l’unité près aux besoins de l’installation et à ses évolutions, alors qu’une matrice HDMI ou HDBaseT dispose d’un nombre d’entrées/sorties figé, parfois sous-dimensionné, parfois sur-dimensionné par rapport à la quantité de sources AV et de diffuseurs présente dans l’installation.

Une source ou un écran s’ajoute au réseau AV sur IP existant ? Il suffit de lui adjoindre son encodeur ou son décodeur respectif pour l’inclure dans le dispositif. Il n’y a plus besoin de matrice qui fait office d’aiguilleur entre la source et sa destination, ni d’un câblage et d’une infrastructure dédiés. Le signal est « streamé » via une infrastructure IP standard, qui abolit les distances, est redirigé par des commutateurs réseau de type L3 (dotés de fonctions de routage), et est dupliqué via la technique du « multicast ». « Chaque source d’image, telle un PC, est disponible aussitôt en tout point du réseau IP, explique Jean-Luc Perrier, directeur technique chez Sidev, distributeur d’équipements audiovisuels. D’autre part, on s’affranchit des contraintes liées au format d’origine du signal d’entrée ou propres au HDMI, comme l’EDID (données d’identification d’un écran, NDLR).»

Compromis entre qualité et compression

Mais l’AV sur IP induit d’autres problématiques, comme la compression et la latence, qui n’affectent pas – ou peu – les infrastructures dédiées. En effet, un signal non compressé conforme à la norme HDMI 2.0 véhicule 18 gigabits de données par seconde (et la norme HDMI 2.1, finalisée il y a quelques mois, promet 48 Gbits/s). C’est une bande passante hors de portée de l’immense majorité des réseaux d’entreprise, dont l’épine dorsale varie entre 1 et 10 Gbits/s. Or, l’un des principaux arguments en faveur de l’AV sur IP est l’utilisation de l’infrastructure existante, même si ce n’est pas toujours le cas en pratique. D’où la nécessité de compresser ledit signal en fonction de la bande passante disponible sur le réseau IP.

Pour schématiser, deux grandes catégories de techniques de compression coexistent : la compression intra-image et la compression inter-image. Le JPEG 2000 et le VC-2 (ou Dirac Pro) font partie de la première, le H264 et le H265 appartiennent à la seconde. La compression intra-image, qui repère les redondances spatiales à l’intérieur de chaque image pour réduire la taille qu’elles occupent, produit le meilleur résultat qualitatif, au prix d’un débit élevé. La compression inter-image, qui exploite en supplément les redondances temporelles dans une série d’images, diminue le besoin en bande passante mais la qualité de l’image peut en pâtir. Ces opérations de compression et de décompression introduisent inévitablement un temps de latence, proportionnel à l’intensité de ces deux opérations.

Jean-Luc Perrier, directeur technique chez Sidev, distributeur d’équipements audiovisuels. Photo : PG

L’arbitrage entre qualité d’image, débit et latence dépend des cas-métiers. « Notre solution NVX basée sur JPEG 2000, qui produit une image 4K à 60 Hz avec un échantillonnage 4:4:4, est expérimentée dans le bloc opératoire d’un hôpital public, confie Stéphane Maujean, du service commercial de Crestron. L’affichage dédié au retour vidéo doit reproduire avec exactitude l’image filmée pendant l’opération, dans le cas d’une célioscopie notamment. On ne peut pas tolérer le moindre écart chromatique. Nos autres solutions employant le H264 conviennent plutôt à la diffusion d’un cours, par exemple, mais n’atteignent pas le niveau d’exigence requis par un bureau d’étude. » Dans le cas du bloc-opératoire, la latence de 30 millisecondes, équivalente à celle d’une matrice classique, est en outre adaptée à ce type d’application, où le décalage temporel entre la source et la destination doit être minimal. Elle n’a aucune importance, en revanche, quand il s’agit de distribuer de la vidéo à la demande, sans interaction.

Le multicast peut fragiliser tout un réseau

JToutes ces variables sont injectées dans une équation que le bureau d’étude ou l’intégrateur devra résoudre pour répondre aux attentes du client, en tenant compte d’autres impératifs : le budget et les capacités de l’infrastructure IP existante. « La première réflexion porte sur l’architecture du réseau, commente Stéphane Maujean. Quand des commutateurs à 10 Gbits sont nécessaires à la réalisation du projet, le budget explose. Notre technologie fonctionne sur un réseau et des commutateurs à 1 Gbit, c’est-à-dire des standards du marché. Il en résulte de grosses économies pour le client. De manière générale, les coûts matériels d’une installation HDBaseT et d’une installation AV sur IP sont comparables. Mais le coût de l’infrastructure IP est bien inférieur. »  Un seul réseau suffit-il cependant à tout convoyer, les données audiovisuelles y compris ? Jean-Luc Perrier n’est pas convaincu : « La propagation d’un flux multicast à travers de multiples commutateurs réseau est très compliquée à contrôler, surtout si ce même réseau transmet d’autres types de données. Un flux audiovisuel à 600 Mbits/s peut être relayé par tous les ports d’un commutateur et embouteiller le réseau instantanément si le paramétrage n’est pas correct. La plupart du temps, un réseau parallèle et autonome est recommandé avec, si possible, un commutateur dédié dont les prises seront brassées à destination des points de diffusion. »…

La suite de cet article, qui fait partie de notre dossier « AV over IP  : le défi du débit », est réservée aux abonnés. Profitez-en, abonnez-vous! A lire dans le n°27  de SMART INTEGRATIONS MAG à paraître début février 2018.

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