Ethernet avb что это

Обновлено: 05.07.2024

Передача потокового аудио по компьютерным сетям Ethernet широко применяется в аудио-видео инсталляциях, звукоусилении и вещании. Зачастую термин Audio over Ethernet сокращают до AoE, а затем путают это сокращение с другими компьютерными аббревиатурами. В нашем случае AoE — это все виды сетевой дистрибуции, то есть – раздачи многоканального цифрового аудио в реальном времени.

Ожидалось, что решения на основе АоЕ позволят:
– избежать массивных, дорогих и длинных аналоговых мультикабелей на большое число каналов, их закладки, обслуживания и сопутствующих потерь;
– избежать ухудшения качества сигналов, снизить рост стоимости передачи и дистрибуции в зависимости от дальности и/или числа потребителей/источников аудио;

– задействовать имеющееся в зданиях и на площадках цифровое сетевое хозяйство, т.е. использовать стандартные компьютерные сети в качестве скелета для специфических аудиоприложений – крупномасштабного разветвленного звукоусиления для стадионов, аэропортов, единых комплексов с множеством студий либо сцен.

В отличие от VoIP в AoE изначально к качеству сигнала и отсутствию задержек при передаче и распределении отнеслись серьезно, и сжатие аудио не применялось. Как следствие, для АоЕ нужны высокопроизводительные сети, как локальные LAN, так и виртуальные VLAN, а также дополнительное/избыточное резервирование с особыми требованиями к ширине полосы, количеству и исправлению ошибок, пропускной способности, задержке прохождения сигналов, внутрисетевому джиттеру, качеству обслуживания трафика QoS и т.д.

При современных стандартах цифрового звука 24 бит, частотах дискретизации 48, 96 и 192 кГц и задержке менее 10 мс типовой битрейт в сетях АоЕ превышает 1 Мбит на канал (1.15 Мбит/сек для 48 кГц, для 192 кГц нужно 4.6 Мбит/с на канал). Свыше 60 каналов в обе стороны для AoE не было много даже на раннем этапе.

Изначально цифровые потоковые сетевые решения для обеспечения необходимого приоритета обработки аудио были проприетарными. Сейчас они таковые лишь на высших уровнях. Реализована совместимость на трех уровнях OSI (Open Systems Interconnection Basic reference Model) из семи.

Приведенный выше порядок роста ожиданий от раздачи цифрового аудио по сетям прослеживается в последовательности реализации совместимости Ethernet-версий протоколов типовой Сетевой модели или OSI — эталонной модели взаимодействия открытых систем. Протоколы модели OSI взаимодействуют с протоколами своего уровня либо с соседними протоколами.

Взаимодействия с протоколами своего уровня — горизонтальные, с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальные. Существует OSI-специфичный принцип недублирования функционала уровней — любой протокол модели OSI может выполнять только функции своего уровня и не может выполнять функции другого уровня.

OSI-совместимость — большой шаг в концепции современных цифровых аудиосетей. Данная эталонная модель еще до TCP|IP популяризовала идею общей модели протоколов, расположенных на различных уровнях и определяющих взаимодействие между сетевыми устройствами и программным обеспечением.

Не будь ее, вполне возможно, пришлось бы иметь дело с интернетовским TCP|IP в качестве основы, что мало подходит для аудио профессионального качества. В большинстве традиционных компьютерных приложений OSI из-за кажущейся сложности уже не используется, потоковое аудио без сжатия является здесь позитивным исключением.

Привлекательность AoE очевидна. АоЕ предлагает большие максимальные расстояния и передачу цифровых аудиосигналов без искажений и промежуточного усиления на

100 м по медным проводам и

2000 м по оптоволокну. Задержка прохождения менее 6 мс становится еще меньше с применением специализированных DSP.

Маршрутизация и разделение сигналов обходится практически бесплатно и не требует перекоммутации вручную, аудио и управляющие данные передаются по одним и тем же проводам. Цифровые сети можно администрировать удаленно, безопасность сети для АоЕ реализуется почти так же, как безопасность любой другой сети.

Ethernet-провода обходятся дешевле, и они легче аналоговых, ведь метр 64-канального симметричного мультикора весит около полутора килограмм.

Во многих АоЕ-форматах пакеты и фреймы последовательно передаются напрямую на канальном уровне Ethernet для уменьшения потерь в скорости прохождения, вычислительной мощности и памяти на дополнительную обработку. Параллельно тактирование и wordclock-синхронизация осуществляются безадресными пакетами, передаваемыми одновременно всем устройствам в сети с так называемой широковещательной адресацией.

«Скоростные» аппетиты АоЕ росли быстро и стабильно. 100 Мбит/с в 1995 году, 1000 Мбит/с в 1999-м, 10 Гбит/с в 2002-м. До запуска AVB AoE требовалось уже 40/100 Гбит/с. Сейчас выпущен Yamaha Nuage Dante Accelerator Card – аппаратный ускоритель на PCI Express плате для Windows и Mac OSX с аппаратной поддержкой AVB,

гигабитным Ethernet-интерфейсом, обеспечивающий передачу до 256 каналов несжатого цифрового аудио, поддержку 24-битного аудио на частотах 44.1/48/88.2/96/192 кГц и сверхмалую задержку прохождения сигналов – около 150 мкс при передаче 256 каналов в обе стороны 24/96-аудио.

Layer 1, или первый уровень протокола, физический, прикладной. На нем определены стандарты, предъявляемые независимыми производителями к типам коммутации при коммуникации: тип передающей среды (медный кабель, оптоволокно, беспроводная передача и тд.), способ модуляции сигнала, сигнальные уровни логических дискретных состояний (нуля и единицы).

Известны открытые стандарты с реализацией совместимости по протоколу Layer 1: AES50 и его вариант SuperMAC и MaGIC от Gibson, а также полностью проприетарные A-net от Aviom, знаменитая RockNet от Riedel Communication, ZIPI от Zeta Instruments, принадлежащий Center for New Music and Audio Technologies (CNMAT) в Беркли и Hydra2 от Calrec.

В целом решения для передачи многоканального цифрового звука по Ethernet существуют уже свыше 20 лет. Первоначально при реализации совместимости с уровнем 1 сетевой модели создавались решения только для соединений типа точка-точка. Системы передачи многоканального цифрового аудио типа точка-точка TDIF, MADI, AES3, ADAT слабо интегрированы с Ethernet и требуют выделенного соединения.

Поэтому через некоторое время предпочтения были отданы развитию решений с дальнейшей интеграцией с Ethernet с целью передачи аудио в реальном времени посредством существующих IP-инфраструктур за счет реализации OSI-совместимости уровня 2 и уровня 3.

Некие промежуточные требования в профессиональном аудио стали таковы:
– передача аудио без потери качества вне зависимости от сжатия, пакетирования и т.д;
– максимальная задержка прохождения сигнала не больше 10 мс;

– затраты на провода и монтаж ниже традиционных аналоговых решений;
– возможность управления и гибкой маршрутизации сигналов;

– многоканальная передача с низкой интерференцией и взаимопроникновением каналов;
– возможность реализации синхронизации аудио.

После реализации совместимости Layer 2, второго уровня протокола или канального уровня, цифровое потоковое аудио уверенно шагнуло за пределы студий и упрочило свои позиции не только в pro audio и вещании, но и в SR-приложениях. На данном уровне определяется кадрирование и канализация данных. На этом уровне обеспечивается согласование сетей на физическом уровне и контроль ошибок, если они возникают.

Данные с физического уровня, представленные в битах, сейчас упаковываются в кадры, проверяются на целостность и при необходимости исправляются за счет формирования повторного запроса поврежденного кадра из буфера. Готовые кадры отправляются на сетевой уровень.

Канальный уровень может контролировать и управлять одним или несколькими физическими уровнями, осуществляя их взаимодействие. На этом уровне работают коммутаторы и хабы, использующие адресацию второго по номеру модели OSI уровня.

Все это применили к пакетированию аудио, что позволило использовать стандартные свитчи и другие устройства уровня 2 в совместимых выделенных локальных (LAN) аудиосетях либо (по меньшей мере) в виртуальных (VLAN) аудиосетях. Открытые форматы такого типа — AES51 (AES3 c несущей, как у AES47 или IEC 62365 для асинхронных или АТМ-сетей) и AVB с тактированием по IEEE802.1 AS и доставкой IEEE1394|IEC 61883 Ethernet-фреймами.

CobraNet — первая коммерческая система передачи аудио по витой паре реализована компанией Peak Audio по протоколу второго уровня в 1990 г. Интерфейс CobraNet использовали и встраивали многие производителями pro audio оборудования для средних и крупных инсталляций: конференц-залы, ситуационные центры, спортивные объекты, концертные площадки, крупные павильоны для прямого эфира и т.д.

В 2001 году технологию CobraNet приобретает Cirrus Logic и развивает рынок в сторону недорогих устройств, легко интегрирующихся с имеющимся производимым оборудованием. CobraNet использует стандартную инфраструктуру Ethernet по требованиям IEEE 802.3 для передачи аудиоданных по OSI Layer 2. Имеющиеся ASIC ограничены поддержкой 100 Мбит Ethernet (100BaseT). Отдельные сегменты сети могут работать на скорости свыше 1 Гбит.

Компания QSC использует собственную версию CobraNet, известную как RAVE.
EtherSound — OSI Layer 2 — протокол французской компании Digigram, представленный в 2001 году с реализацией «в железе» продуктов и инсталляций в 2003 году. В 2006 году расширена спецификация и функционал EtherSound. Версия ES-100 и более поздняя ES-Giga оказались несовместимы между собой.

В ТЗ на EtherSound сделан акцент на простоту коммуникации в приложениях для живых выступлений. По сравнению с CobraNet, протоколу EtherSound поставлены задачи предельно минимизировать задержки прохождения. EtherSound использует последовательную структуру c безадресной синхронизацией в отличие от адресной маршрутизации с большей задержкой.

Собственные форматы с совместимостью на втором уровне OSI, или форматы Layer 2 были разработаны во времена войны форматов многими скольнибудь крупными производителями. У Fostex есть NetCIRA, в Roland был разработан REAC, Waves Audio создала для своих продуктов SoundGrid.

С реализацией Layer 3, третьего, или сетевого уровня сетевой модели OSI, в цифровом аудио стали появляться новые форматы, перспективные не только с технической стороны, но и со стороны лицензирования и бюджетирования R & D производителей оборудования.

Говоря проще, за разработку новых форматов заплатили крупные производители, стимулируя мелкие фирмы-производители на поддержку платформы в целом Сетевой Layer 3 предназначен для определения путей передачи цифровых аудиоданных и отвечает за трансляцию логических адресов и имен к физическим адресатам, оптимизацию маршрутов прохождения (маршрутизацию) и коммутацию, контроль сбоев и синхронизацию работы сети.

Другими словами, протокол сетевого уровня направляет и проводит данные от источника к получателю без ошибок. Работающие на этом уровне устройства условно называют устройствами третьего уровня, или маршрутизаторами.

Открытые форматы 3 уровня – AES-67, ACoIP от EBU, RAVENNA от ALC Networx и NetJack для Jack Audio Connection kit.

Изложение всей увлекательной истории развития цифровых сетевых аудиоформатов заняло бы слишком много места. Отдельная задача – перечисление всех мелких проприетарных аудиорешений для Ethernet. Надо сказать, что еще год назад ведущими соперниками были AES67, Dante и AVB со значительным лидерством Dante.

По итогам Infocomm 2014 перспективы AVB весьма неплохи, Dante остается лидером. О последних событиях лучше поговорить подробно Dante — сетевой протокол передачи аудиосигналов совместно с управляющими. Работа инициирована и запатентована австралийской компанией Audinate в 2006 году.

Протокол основан на OSI Layer 3 и передаче данных в UDP-пакетах по 100 Мбит/1 Гбит Ethernet-сетям. Audinate активно распространяет лицензии Dante среди производителей pro audio-оборудования, известна поддержка Yamaha, Focusrite. Цель — минимизация начальной цены как препятствия для начала продаж стандартных компонентов.

Поэтому компьютерные аудиоинтерфейсы Dante реализуются на «железе» обычных сетевых карт и программных виртуальных аудиокарт Dante. Особенность Dante – возможность интеграции в сети из обычных коммутаторов (свичей, маршрутизаторов) определяется особенностями транспорта по IP. Также в Dante реализована технология нулевой конфигурации Zeroconf и полная поддержка plug&play.

AVB (Audio Video Bridging) – объеденный единым названием пакет технических и сетевых стандартов, разрабатываемый под руководством AVB Task Group (с 2012 г. Time-Sensitive Networking Task Group) в IEEE (the Institute of Electrical and Electronics Engineers Комитета IEEE 802.1 при поддержке компаний-участников AVnu

(альянс производителей профессионального оборудования). Этот протокол основан на OSI Ethernet Layer 2 и является единственной некоммерческой технологией, поддерживаемой производителями коммерческой продукции.

AVB впервые стандартизован группой IEEE 802.1 и описан как совокупность стандартов IEEE 802.1-AVB, состоящей из IEEE802.1BA (Audio Video Bridging Systems), IEEE 802.1AS (Точность синхронизации), IEEE 802.1Qat (Stream Reservation Protocol, 2010 г.) и IEEE 802.1Qav (Queuing and Forwarding Protocol, 2010 г.).

AVB сосредоточен на конвергенции в реальном времени мультимедийных данных посредством сетевых технологий высокого качества.

IEEE 802.1BA – функциональные требования к устройствам различных типов, их опрос для определения наличия у них технических характеристик, таких, как определение максимальной задержки прохождения сигнала от источника до получателя, составляет 2 мс для соединений А-класса.

IEEE 802.1Qat Stream Reservation Protocol – протокол раздачи приоритетов и резервирования ресурсов сети. Ethernet не предусматривает детерминированность и приоритет потоков, критичных к временной шкале. Гарантии своевременности реализуются предоставлением для аудио и видео сквозной полосы пропускания из SRP-протокола.

Изначально PTP — это упрощенный IEEE 1588. Разница между ними в том, что PTP не IP-протокол, а протокол Layer 2 OSI. Как и IEEE 1588, PTP определяет автоматический выбор «лучших» мастер-часов сети BMCA (best master clock algorithm).

IEEE 802.1Qav Forwarding and Queuing Enhancements определяет поведение различных элементов сети Ethernet. Этот стандарт позволяет мостам гарантировать передачу чувствительного ко времени и потерям аудио- или видеопотока в режиме реального времени. Он устанавливает приоритетность входных потоков и очередность обработки критических ко времени данных, а также отвечает за восстановление приоритетов. Этот стандарт использует ту же шкалу времени, что и IEEE 802.1AS.

Указанные протоколы были реализованы в специализированных чипсетах сетевых продуктов различных производителей еще до окончательного принятия стандартов. Многие производители конечных продуктов уже реализовали аппаратную поддержку AVB, то есть установили нужные чипы, но задержки с выпуском работающих AVB- решений на рынок мешают их применению.

Компании BSS, BIAMP, DBX, JBL, Meyer Sound и некоторые другие уже выпустили в коммерческую продажу AVB совместимые устройства. Кто бы мог подумать, что будут источники сигналов и их приемники, компьютеры на входе и компьютеры на выходе, но не будет нужных свитчей, чтобы все это соединить.

Рынка медиасетей очевидно «хватит» только на одну общую, конвергентную технологию и, вероятно, это будет Ethernet. Множество групп разработчиков занимаются активным усовершенствованием инфраструктурных решений для Ethernet, в том числе проводных и беспроводных устройств физического слоя,

МАС-контроллеров, коммутаторов, схем резервирования, систем диагностики и т.д. Рабочие группы IEEE уже занимаются расширением стандартов AVB на беспроводные сети. Что касается специфичных аудиорынков пока заметнее альтернативные системы.

Будучи впервые представлен в деморежиме на Infocomm 2009 в Вегасе, AVB дорабатывался довольно долго. На вопросы о запуске готового решения интересующиеся 4 года получали ответы об ожидании того или иного ключевого компонента – требовались даже особые коммутаторы с поддержкой AVB, при том что Cisco, соучредитель альянса AVnu, не собралась реализовать поддержку формата даже в своем монументальном Cisco 800.

И вот в июне 2013 года мир увидел окончательный вариант AVB в ряде материальных продуктов. Еще недавно только один AVB-сертифицированный коммутатор присутствовал на рынке. За четыре года доведения AVB проприетарный Dante практически захватил рынок решений для «живых» аудиоприложений.

На Infocomm 2012 компания Yamaha заявила о Dante, как об основном формате для своих новых консолей. Несмотря на повсеместные заявления о поддержке AVB, все меньше реальных игроков ожидает серьезных изменений ситуации и после выпуска необходимых коммутаторов с поддержкой AVB.

Аудиосеть становится все более важной частью концертных и студийных мероприятий. Но в чем разница между всеми сетевыми форматами? Вы знаете свой Dante или AVB? И какой сетевой формат выбрать? Возьмите кофе и позвольте нам провести вас через лабиринт сетевых аудио протоколов.

Что такое аудиосеть?

С появлением цифрового звука теперь можно отправлять многоканальный звук по одному кабелю Ethernet. Вы даже можете распределить эти каналы на несколько источников в зависимости от формата. Важно отметить, что это означает отсутствие более дорогих, громоздких многоядерных змей, отсутствие потери качества звука на расстоянии и большую гибкость в маршрутизации.

Звучит здорово? Что ж, существует несколько сетевых аудиоформатов и, что еще хуже, они несовместимы друг с другом! Итак, что вы выберете и на что следует обратить внимание при покупке следующего цифрового микшерного пульта? Мы подумали, что пришло время провести быстрый обзор наиболее распространенных сетевых аудиоформатов. У всех есть свои плюсы и минусы, но важно, чтобы вы выбрали формат, соответствующий вашим требованиям… и бюджету!

Dante

Focusrite Red 8Line с разъемом Dante

Плюсы

Работает по стандартной сети Ethernet
Наибольшая поддержка любых сетевых аудиоформатов
Лучшие перспективы для долгосрочной поддержки
«Промышленный стандарт» для профессионального звука среднего и высокого класса

Минусы

Оборудование с Dante стоит дорого из-за затрат на лицензирование
Программное обеспечение Dante Control не простое в использовании, оно требует многих этапов «сертификации» для тех, кто хочет овладеть этой технологией.

Разработчики AVB определили проблему с отправкой чувствительной к задержке информации, такой как аудио и видео, по Ethernet. Поскольку данные отправляются в виде пакетов, иногда они могут «задерживаться» в очереди данных. AVB использует концепцию чувствительной ко времени сети, что означает, что ваши аудио- или видеоданные имеют специальные флажки приоритета для уменьшения задержки. (NB: с момента публикации этой статьи выяснилось, что типичная задержка Dante может составлять всего 125u секунд, что на самом деле меньше, чем 2 мс AVB)

Одна из самых больших проблем с AVB заключается в том, что для этого требуется оборудование Ethernet, сертифицированное AVB. Хотя это оборудование на 100% обратно совместимо с обычным Ethernet, оно увеличивает стоимость, сложность и несовместимость. С другой стороны, поскольку AVB является открытым исходным кодом, оборудование, как правило, более доступно, поскольку нет затрат на лицензирование.

К сожалению, промышленное внедрение AVB было минимальным, и, возможно, только Presonus и MOTU создали свое сетевое аудиоустройство на основе AVB. На момент написания статьи будущее AVB в профессиональном аудио неопределенное. Многие производители, которые изначально выступали за AVB, теперь предлагают решения интерфейса Dante для многих из имеющихся у них линейки продуктов, оснащенных AVB.

Плюсы

Теоретически меньшая задержка, чем у Dante, благодаря чувствительной ко времени сети
Более низкая стоимость как формат с открытым исходным кодом
Аппаратное обеспечение AVB, совместимое с существующими кабелями и архитектурой Ethernet

Минусы

Требуются сертифицированные AVB коммутаторы Ethernet и оборудование
Низкое проникновение в отрасль и неопределенное будущее профессионального аудио

AES50

Мы включаем сюда AES50, поскольку это один из наиболее распространенных способов подключения многоканального аудиооборудования по кабелю CAT5. AES50 также широко используется Midas и Behringer с такими консолями, как X32, M32 и Wing, предлагающими сетевые решения Dante. В результате повсеместного распространения этой консоли вы, вероятно, встретите AES50 в большинстве современных концертных площадок и проектных студий.

Принятие и включение AES50 в Music Group обеспечило ей прочное место в индустрии живого звука. Мы ожидаем, что этот формат с открытым исходным кодом останется в качестве соединения по умолчанию, например, для соединения консолей и сценических блоков.

Плюсы

Чрезвычайно низкая (практически нулевая) задержка в работе
Низкая стоимость в формате с открытым исходным кодом
Вездесущность благодаря принятию Music Group (X32, M32, Wing)
Может иметь интерфейс и сеть с Dante через стороннее оборудование

Минусы

Не поддерживает работу в сети
Требуется специализированное оборудование для создания аудиосети

Другие форматы

Возможно, вы читаете это и кричите на экран: «Но мой микшерный пульт не использует ни один из этих сетевых форматов!» Да, существуют сетевые аудиоформаты, помимо уже упомянутых. Заслуживают внимания GigaACE от Allen & Heath и Waves Sound Grid, которые вы найдете на столах DigiCo, Yamaha и даже Allen & Heath! Существуют также некоторые более старые устаревшие форматы, такие как CobraNet, который является дедушкой сетевых аудиоформатов.

Мы не вдавались в подробности этих форматов, потому что, на наш взгляд, будущее вещей кажется довольно ясным. Allen & Heath, DigiCo и Yamaha предлагают сетевые карты Dante для профессиональных микшерных консолей. Если это не признание того, что Dante становится доминирующим отраслевым стандартом, мы не знаем, что это такое! Тем не менее, неплохо было бы ознакомиться с этими другими форматами, хотя бы для того, чтобы знать, какое оборудование будет без проблем работать вместе.

Какой сетевой формат мне выбрать?

В конечном итоге ваш выбор сетевого формата будет зависеть от бюджета, области применения и, в некоторой степени, от микшерного пульта, с которым вы чувствуете себя наиболее комфортно. Dante предлагает единственный сетевой формат, который может поддерживать кроссплатформенность. Кажется, что почти каждый производитель предлагает в настоящее время сменные карты Dante или встроенную поддержку Dante, что делает его «перспективным» решением.

С учетом вышесказанного, если все, что вам нужно, это простое двухточечное соединение от пульта к stage box, AES50 прост и доступен по цене и вполне может быть всем, что требуется вашему приложению. Сеть AVB предлагает многое на бумаге, но ее требования к выделенным коммутаторам и отсутствие широкого применения в отрасли означают, что это вполне может быть «Betamax» аудиосети.

Что вы используете в повседневной работе? Вы уже окунулись в воду аудиосетей? Напишите нам комментарий и сообщите, какой формат вы используете!

Речь в сегодняшней заметке пойдет о принципиально новой технологии передачи профессионального цифрового AV — “Audio Video Bridging”.

В настоящее время все остальные технологии (CobraNET, EtherSound и др. ) являются проприетарными (читать- платными) или вообще связанными с Ethernet очень отдаленно.

AVB – это семейство протоколов разрабатываемых IEEE (тем же институтом что и стандартизовал сам Ethernet), т.е. не требующих никаких авторских отчислений.

Для тех кому лень читать, можно просто просмотреть презентацию, тем кому интересны детали и комментарии прошу под кат.

В современном мире ProAV до сих пор преобладают аналоговые подключения. Которые в свою очередь могут передать один поток по одному кабелю.
Такой подход приводит к тому что кабельная инфраструктура становиться избыточной и очень дорогостоящей, как на этапе инсталляции, так и в дальнейшем обслуживании.
А существующие проприетарные решения цифровизации (CobraNET, EtherSound и др.), не позволяют решить проблему кардинально (масштабирование, совместимость, …).

Но интерес рождает спрос, и такие гиганты ИТ индустрии как Broadcom, Cisco, Harman, Intel, Xilinx основали AVNU Alliance, в который уже сейчас входит 50 компаний.
Эта некоммерческая организация занимается развитием, продвижением, сертификацией на совместимость продуктов AVB.

Так как стандартизацией занимается IEEE 802.1, то неудивительно что принцип работы AVB, и DCB (Data Center Bridging) очень похож (разрабатывают соседние команды одной рабочей группы).

Семейство протоколов AVB включает в себя:

1. 802.1AS (Timing and Synchronization (gPTP) — Позволяет синхронизировать потоки с точностью до 0,5 мкс в пределах 7 хопов. Идея работы протокола взята из стандарта IEEE 1588v2

Для работы данного протокола необходима аппартная поддержка, так как на порту должны проставляться “time-stamp”,
Поэтому оборудование некоторых производителей использующих собственные ASICs не будут поддерживать AVBдаже после обновления софта.

2. 802.1Qav (Traffic Shaping) — Профилирование трафика, позволяет обеспечить работу в пределах максимальной задержки для пакетов “class А” (профи системы), и “class B” (пользовательские) — 2 и 50 мс соответственно, а также сглаживание трафика для устранения возможных потерь.

3. 802.1Qat (Stream Reservation Protocol (SRP) – Динамическое резервирование до 75 % ресурса линка для передачи потока. Используются два верхних профиля QoS

4. 802.1BA (Audio Video Bridging (AVB) Systems) — Определение устройств AVB и их идентификации в сети (скорость и дуплекс работы линка, поддержка 802.1 AS, вычисление задержки, подтверждение резервации ресурсов)

Остальные протоколы является не менее важными дополнениями для полноценной работы AVB систем

IEEE 1722, 1733 — Протоколы описывающие транспорт для сетей AVB
IEEE 1722.1* — Протокол для обнаружения, контроля, нумерации, устройств работающих по 1722

При этом только последний пока является Draft версией, остальные стандарты приняты.

Целостная система AVB состоит из следующий частей:

• Endpoint – являются по сути “AVB – gateway” которые осуществляют АЦП и ЦАП преобразования с необходимым форматированием, могут быть
a. Talker (микрофон, камера, микшер, …)
b. Listener (колонки, монитор, пульт, . )
c. Both (микшер, пульт, …)

• AVB Bridge – коммутатор поддерживающий AVB

• Controller – устройство или софт с помощью которого происходит обнаружение всех “Endpoint” и их потоков, отображение их оператору для принятия решения о их коммутации.

Ниже представлена блок-схема включений работающего стенда

Преимуществ от использования систем AVB очень много:

— никакого vendor-lock
— совместное использование AVB, и non-AVB устройств в одной сети
— увеличенная пропускная способность
— гибкое масштабирование
— стандартная СКС
— упрощенная инсталляция и траблшутинг
— использование РоЕ
— а также многое другое

В качестве обратной стороны медали, наверное стоит упомянуть то что для работы AVB-системы все потоки постоянно должны транслироваться в сеть.
Но учитывая низкую стоимость Ethernet транспорта, это не является большой проблемой. Особенно если учесть математику для пропускной способности одного линка:

Емкость потока одного канала (24 bit 48 kHz Audio) =

6 MB / stream
1000 MB (1GB) * 0.75 /

125 streams (реально 122)

– Each stereo / AES3 channel stream =

8 MB / stream
1000 MB * 0.75 /

94 streams (реально 97)

Так как актуальность данной темы не вызывает сомнения, то многие участники AVNU альянса уже выпустили коммерческие образцы AVB продуктов, количество реализованных проектов постоянно растет несмотря на молодость технологии.

Если коснутся сетевой части, то в данный момент на рынке доступны коммутаторы с поддержкой AVB от LABx, BSS/Netgear и Extreme Networks (наиболее полная линейка). Поэтому выбирая коммутаторы Extreme Networks вы инвестируете в будущее сети своей компании!

Audio Video Bridging позволяет устранить потенциальные проблемы при переводе профессионального АВ-контента в сеть Ethernet.

Процесс перехода на компьютерные технологии затронул практически весь медиарынок. За последние несколько десятилетий от традиционной телефонии почти ничего не осталось. Лишь в некоторых домах еще сохранилась проводка в виде «лапши», но на всех магистральных каналах провайдеры если не перешли, то активно осуществляют переход на VoIP. Аналогичный процесс наблюдается и в сфере телевидения — все чаще эта услуга предоставляется как IP-TV через Интернет, по сетям Ethernet и IP, что открывает доступ к более разнообразному контенту.

То же происходит и с видеонаблюдением. Прежде для этого строились отдельные сети и инфраструктура. Теперь повсеместно используются IP-видеокамеры, а сигнал от них передается по компьютерной сети на записывающее и воспроизводящее устройство. Почему же столь популярен переход с проприетарных, закрытых технологий на Ethеrnet? Причина в унификации. А что дает унификация? Ответ прост — экономию.

Одна перспективная область, где переход на использование компьютерной сети еще не состоялся, — это профессиональные аудиовидеосистемы. В них применяются достаточно закрытые технологии, собственные протоколы и, естественно, специализированная инфраструктура. Помимо студий звукозаписи, эти системы развертываются на больших объектах, где необходимо установить оборудование для звукового оповещения, доставки контента, показа видео. Речь идет о стадионах, концертных комплексах, конференц-залах, парках, отелях, аэропортах и студиях вещания.

Профессиональные аудиовидеосистемы — это совершенно особый мир. Мало кто из специалистов по ИТ разбирается в АВ настолько же хорошо, как, например, в сетях. У этих решений достаточно много нюансов. Первый и самый главный — качество доставки аудио- и видеоконтента. Технология Audio Video Bridging (AVB) позволяет устранить потенциальные проблемы, которые возникают при переводе профессионального АВ-контента в сеть Ethernet: обеспечить синхронизацию, резервирование полосы, равномерный поток данных и т. д. По оценкам аналитиков, у этого рынка большой потенциал — около 2 млрд долларов (при текущем объеме 100 млн долларов).

ОСОБЕННОСТИ АУДИО-ВИДЕО

Профессиональные аудиовидеосистемы (Audio Video System, AVS) должны обеспечивать студийное качество звука и видео, при этом они предъявляют высокие требования к уровню задержки, которая не должна превышать 2 мс. Чаще всего используется кодек без сжатия, для каждого канала выделяется отдельный кабель, соединение организуется по принципу «точка — точка», связь односторонняя, полудуплексная. При этом процесс коммутации подключений достаточно трудоемок, потому что каждый производитель реализует в выпускаемом им оборудовании свои разъемы и свои стандарты передачи (SDI для видео и S/PDIF для звука).

В результате при построении систем AVS на базе традиционных технологий приходится использовать большое количество устройств. Все они связаны между собой множеством кабелей, а для коммутации требуется весьма сложное и дорогостоящее оборудование. Причем это постоянная коммутация, то есть с одного и того же микрофона звук выводится на те же самые колонки — оборудование нельзя настраивать динамически.

Как изменится картина при использовании сети Ethernet? Количество необходимых кабелей и оборудования резко сократится. Так что же мешает перевести АВ-сигнал в сеть IP? Ведь давно уже существуют технологии передачи аудиовидеоконтента по сети: VoIP, IP-TV, различные методы кодирования, оцифровки и разбиения на кадры. Однако нельзя просто взять Ethernet-коммутаторы и поставить их в сеть АВ: стандартная технология Ethernet не позволяет обеспечить ни допустимую (не более 2 мс) задержку при прохождении сигнала через всю сеть, ни синхронизацию по времени и равномерный поток данных, ни гарантированную пропускную способность и автоматическое обнаружение устройств. Именно для решения этих проблем, без чего невозможно перевести весь АВ-трафик на Ethernet, и был разработан стандарт AVB.

ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ И ТЕРМИНЫ

На самом деле AVB — это целая группа стандартов IEEE:

802.1BA описывает общую архитектуру системы AVB, в том числе автоматическое обнаружение и задание параметров устройств;
802.1AS отвечает за синхронизацию;
801.Qav расширяет 802.1Q в части обслуживания чувствительных ко времени потоков;
801.Qat дополняет 802.1Q протоколом резервирования потоков.

Для начала познакомимся с используемыми терминами. Все конечные устройства подразделяются на Talker, Listener и Endpoint. Talker, или говорящее устройство, передает контент в сеть. Listener, или слушатель, этот контент получает, или слушает. Endpoint, или собственно конечная точка, представляет собой любое устройство, которое может принимать и/или передавать трафик AVB. Таким образом, конечная точка может быть как передатчиком, так и приемником или обоими одновременно. Помимо этого, вводится понятие потока, под которым подразумевается поток медиаданных от передатчика и к приемнику. Стандарт AVB предусматривает возможность вещания с одного микрофона на несколько воспроизводящих устройств.

В качестве примера рассмотрим простую сеть (см. Рисунок 1), к которой подключено два источника звука (гитара и барабаны) и два потребителя звука (2 колонки). Любые музыкальные устройства — и гитара, и барабаны — издают аналоговые сигналы. Чтобы аналоговый сигнал попал в сеть, его нужно перевести в цифровой вид. А для передачи оцифрованного сигнала по сети специальные устройства — экспандеры и конвертеры — должны инкапсулировать его в протокол AVB. Соответственно, каждое аналоговое устройство снабжено экспандером, который как раз и конвертирует звук в цифровой вид. На выходе установлены другие два экспандера, конвертирующие цифровой звук обратно в аналоговый формат.

Рисунок 1. Обнаружение и настройка AV-устройств.

Чтобы экспандеры «знали», на какое конечное устройство направлять сигнал, необходим сервер управления, в данном примере это BIAMP Tesira. С его помощью оператор системы АВ производит настройку подключенных к сети устройств. Кроме того, система управления отвечает за обнаружение в сети подключенных устройств.

СИНХРОНИЗАЦИЯ

В большом помещении, например в концертном зале, колонки, воспроизводящие звук, находятся в разных его частях, и поэтому возникает проблема синхронизации. Необходимо сделать так, чтобы звук в эти колонки поступал в одно и то же время, иначе та, что находится ближе к источнику, будет воспроизводить его раньше, чем расположенная, скажем, за тремя коммутаторами, каждый из которых вносит определенную задержку при прохождении сигнала. Одновременность воспроизведения обеспечивает протокол синхронизации.

Как он работает? Во-первых, все устройства обмениваются определенными пакетами, проверяя, что каждое из них поддерживает протокол 802.1AS (это касается всех устройств, сертифицированных по стандарту AVB). Дальше, автоматически или путем настройки вручную, в сети выбирается так называемый гранд-мастер, который становится единственным и самым главным эталоном времени в сети. Это может быть любое сетевое устройство, в данном случае мы выбрали Biamp Tesira. Оно может «брать» время как из сети (с любого сетевого устройства по протоколу NTP), так и от какого-то внешнего источника (например, от установленных рядом атомных часов).

Этот гранд-мастер сообщает всем остальным устройствам, сколько сейчас времени, при этом протокол учитывает, что пакеты, идущие до конкретного экспандера, передаются по конкретному пути. Каждое устройство AVB на пути прохождения пакета записывает в пакете 802.1AS вносимую им задержку: условно говоря, коммутатор указывает, что на входящем интерфейсе 100 Мбит/с такая-то задержка, при прохождении трафика между двумя его портами задержка такая-то, на исходящем гигабитном интерфейсе, соответственно, задержка такая-то. Все задержки суммируются и отражаются в пакете 802.1AS. Таким образом, в поступившем на конечное устройство пакете содержится фактическая задержка при передаче по сети.

Как видим, устройства не только синхронизируют часы и получают информацию о точном времени, но и определяют задержку, вносимую любыми сетевыми узлами. Зная точное время и величину задержки на каждом этапе, можно рассчитать так называемое презентационное время, когда должен быть воспроизведен сигнал на всех получателях. Оно определяется исходя из самого худшего варианта прохождения сигнала от источника к устройству воспроизведения. Соответственно, звук с гитары отправляется на дальнюю колонку раньше, чем на ближнюю, поэтому на обе колонки он приходит одновременно.

Это одно из самых главных достижений группы стандартов AVB: обеспечение синхронизации по времени в сети Ethernet при предсказуемых задержках, благодаря чему достигается синхронное воспроизведение звука и видео.

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ПОТОКОВ

Что происходит после определения задержек в сети? Когда оператор АВ-системы указывает, что звук от гитары и барабанов должен поступать на обе колонки, сервер управления информирует соответствующие экспандеры о том, что им нужно передавать звук такому-то и такому-то конечному оборудованию (его экспандерам). Затем в действие вступает протокол резервирования потоков (Stream Reservation Protoсol, SRP).

Это одно из самых важных добавлений в стандарт, так как оно позволяет гарантировать полосу для трафика. Причем речь идет не о гарантии средствами QoS, а о жестком выделении требуемой пропускной способности. До 75% пропускной способности интерфейса может быть отдано под AVB, а 25% оставлено для другого трафика, чтобы AVB не занимал весь канал.

В данном примере аудиопотоки идут напрямую от источников к устройствам воспроизведения, но на практике они, скорее всего, будут проходить через систему микширования.

СТОЛКНОВЕНИЕ ПРИОРИТЕТОВ

Если какой-нибудь пользователь начинает загружать из Интернета файл большого объема и скачивание занимает значительную пропускную способность какого-либо интерфейса, то полосу, выделенную для потоков AVB, этот трафик не сможет использовать. Однако при просмотре, например, потокового видео или в случае проведения ресурсоемкой телеконференции конкурирующий за полосу трафик тоже имеет высокий приоритет (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. Стандарт FQTSS распределяет пакеты по времени, обеспечивая равномерный, плавный поток пакетов AVB.

Он обеспечивает своего рода формирование трафика (shaping), но не совсем обычное — на основе кредитных буферов. FQTSS распределяет пакеты по времени, то есть обеспечивает равномерный, плавный поток пакетов AVB, что исключает возникновение разницы в задержке, позволяя избежать джиттера.

НАСТРОЙКА AVB НА КОММУТАТОРАХ

AVB изначально создавался таким образом, чтобы для его поддержки требовалось внести лишь минимальные изменения в стандарт Ethernet, в устройства, участвующие в организации сети Ethernet, и в настройки оборудования.

Формально, для того чтобы настроить AVB на коммутаторах, необходимо выполнить настройки следующих компонентов:

VLAN;
протокола резервирования полосы;
шейпинга;
синхронизации и т. д.

На первый взгляд, это сложно, но на коммутаторах Extreme Networks протокол AVB настраивается одной командой enable AVB ports all, за которой скрывается много внутренних команд, то есть это некая автонастройка, позволяющая коммутатору самостоятельно осуществлять синхронизацию, резервирование пропускной способности и другие действия.

Чтобы коммутатор Ethernet мог поддерживать AVB, в нем должна быть реализована аппаратная и программная поддержка. В коммутаторах Extreme аппаратная поддержка обеспечивается установленными в них чип-сетами, а программная — операционной системой. В настоящее время Extreme Networks — единственная компания, выпускающая коммутаторы корпоративного уровня с поддержкой AVB и одновременно POE и POE+. Для использования AVB никаких дополнительных лицензий приобретать не нужно.

РОЕ и РОЕ+ нужны для питания экспандеров, потому что колонки, микрофоны и другие системы могут располагаться где угодно. В огромном концертном зале колонка может находиться достаточно далеко от розетки, и ее подключение к сети Ethernet через экспандер требует подведения к нему электричества. Чтобы упростить инфраструктуру, в том числе электрическую, для питания таких устройств лучше задействовать РОЕ.

ПЛАНИРОВАНИЕ СЕТИ

Что входит в состав готового решения? Прежде всего нужны коммутаторы с поддержкой AVB и устройства для конвертации звука (для цифрового или аналогового форматов) в Ethernet с поддержкой AVB. При этом протоколы AVB должны поддерживаться каждым задействованным устройством, то есть нужна сквозная поддержка AVB. В любом случае требуется грамотное планирование всей сети.

В зависимости от решаемых задач необходимо рассчитать количество потоков и необходимую пропускную способность. Так, на один звуковой канал (моно) требуется около 6 Мбит/с, если это несжатый звук. Зная количество потоков, можно определить, какие соединения потребуются (100 Мбит/с, 1, 10, 40 Гбит/с).

Если, например, в сети имеется 100 устройств, на которых необходимо воспроизводить один и тот же контент, и на каждое устройство направлять отдельный поток, то эти потоки займут всю доступную емкость. Однако, задействовав многоадресную рассылку, можно на один поток подключить даже 500 устройств.

Кроме того, сеть Ethernet налагает ограничение на дальность передачи. В случае медной проводки она составляет 100 м, а чтобы задержка не превышала 2 мс, в сети не должно быть более 7 транзитных узлов (для каналов 100 Мбит/с). Когда в сети используются гигабитные соединения, при тех же 7 транзитных узлах задержка будет составлять менее 1 мс.

Кирилл Жуков — системный инженер Extreme Networks.

В статье описаны протоколы передачи аудио- и видеопотоков по линиям Ethernet.

Разработка стандарта IEEE 802.1 по реализации мостов для аудио- и видеопотоков (ABV — audio/video bridging) близится к завершению. Протоколы IEEE 802.1 базируются на технологии Ethernet, но отличаются рядом усовершенствований, позволяющих передавать синхронизованные по времени потоковые данные с малыми задержками. Сети Ethernet используются повсеместно, поэтому их удобно использовать для передачи аудио- и видеосигналов в режиме реального времени.

Транспортный протокол IEEE 1722 (AVBTP — AVB Transport Protocol), предназначенный для сетей Ethernet AVB, основан на стандарте IEEE 1394 и поддерживает полный набор медиаформатов и механизмов шифрования и синхронизации, определенных в IEEE 1394.

Устройства, поддерживающие интерфейсы AVB и AVBTP, в настоящее время активно выходят на рынок.

Стандарты IEEE 802.1

Рассмотрим более подробно основные стандарты IEEE 802.1 AVB.

Изначально протокол PTP создавался как упрощенная версия IEEE 1588. Принципиальная разница между ними заключается в том, что протокол PTP относится к уровню 2 модели OSI, это не IP-протокол. Как и IEEE 1588, PTP определяет автоматический метод ведения переговоров главных часов сети и алгоритм выбора лучших ведущих часов (BMCA — best master clock algorithm). По качеству тактирования узлам PTP можно назначить один из восьми уровней приоритетности. Алгоритм BMCA определяет основные механизмы переговоров, в процессе которых выявляется эталонное синхронизующее устройство сети — AVB LAN Grandmaster. Как только оно будет выбрано, процесс синхронизации начнется автоматически.

Таким образом, все PTP-узлы синхронизованы с эталонными часами (Wall Clock, «настенные часы») с точностью 1 мкс на отрезке, содержащем не более семи сегментов сети.

Протоколы SRP могут резервировать и защищать до 75% имеющихся ресурсов выбранного канала сети в т.н. защитном облаке (Defended Cloud).

IEEE 802.1Qav Queuing and Forwarding Protocol (Qav) — протокол установки очередности. Он следит за тем, чтобы наследственный асинхронный трафик не попадал в потоковые данные AVB. Большая часть протокола реализуется внутри коммутаторов Ethernet, но некоторые требования предъявляются и к источникам медиаданных.

Для наглядности рассмотрим устройство, посылающее аудиопоток в сеть. В процессе обработки (захват, оцифровка и отправка в сеть) аналоговый звуковой сигнал делится на изохронные блоки. Такие сигналы удовлетворяют всем требованиям стандарта 802.1Qav и подходят для передачи по сети AVB.

Проблемы возникают при работе с неизохронными потоками. Например, по каналу Gigabit Ethernet невозможно осуществлять передачу со скоростью, превышающей 1 Гбит/с. В связи с этим в сетях AVB гарантируется пересылка потоков со скоростью до 750 Мбит/с, а оставшиеся 250 Мбит/с предназначены для асинхронных данных. Протокол 802.1Qav определяет соотношение, в котором должен быть поделен канал между потоковыми и асинхронными данными, а также приоритетность каждого типа данных в коммутаторах Ethernet AVB. Ранее это выполнялось с помощью буферов для сглаживания скачков трафика, однако это очень затратный путь. Стандарты AVB снижают стоимость сети как раз за счет отказа от буферной памяти, гарантируя задержку не более 2 мс на участке в семь сегментов сети.

Более строгое определение стандарта 802.1Qav дано на сайте организации IEEE: «Этот стандарт позволяет мостам гарантировать передачу чувствительного ко времени и потерям аудио- или видеопотока в режиме реального времени. Он устанавливает приоритетность входных потоков и очередность обработки критических ко времени данных, а также отвечает за восстановление приоритетов. Этот стандарт использует ту же шкалу времени, что и IEEE 802.1AS. Для разделения управляемых и неуправляемых очередей используются метки VLAN, содержащие значение приоритета. Это позволяет одновременно работать как с аудио- и видеотрафиком, так и создавать мосты для других типов данных по проводным или беспроводным каналам».

Протоколы AVBTP

Назначение протоколов AVBTP — обеспечить логическое соединение, пусть и с задержкой, физически удаленных друг от друга кодеков. В более широком смысле стандарт AVBTP разделяет каналы передачи, чтобы создать виртуальное соединение распределенных аудио- и видеокодеков по каналам Ethernet.

Рассмотрим стек AVBTP. Как показано на рисунке 1, протоколы AVBTP находятся между стандартом IEEE 802.1 AVB и уровнем приложений. Они выступают в качестве посредника между MAC-устройствами Ethernet и потоковыми приложениями.

Набор поддерживаемых медиаформатов включает в себя как необработанные, так и сжатые аудио- и видеоданные, в т.ч. I2S, IEC 60958 SPDIF, MPEG2/4, H.264, Bt.601/656 (несжатый) и т.д. По сути, с помощью протоколов AVBTP медиапотоки преобразуются в пакеты IEEE 1722 Ethernet и обратно.

При использовании устройств различных производителей необходимо удостовериться в их совместимости. Обычно сравнивается список поддерживаемых медиаформатов, а также структура размещения медиаданных в кадре AVBTP Ethernet.

Структура пакета

На рисунке 2 показан принцип записи несжатых аудиоданных IEC 61883-6 AM824 в кадр Ethernet. Поле Ethertype служит для уникальной идентификации кадра Ethernet AVBTP. По значению поля Payload Info определяется тип содержимого пакета.

Первоначальный вариант протокола поддерживает только стандарт IEC 61883, однако в AVBTP предусмотрена возможность расширения и поддержки других, в т.ч. пока не существующих стандартов.

Поддерживаемые типы медианосителей

Протоколы AVBTP используют форматы и механизмы синхронизации, указанные в стандарте IEC 61883 и предназначенные для устройств IEEE 1394 FireWire.

Перечислим форматы IEC 618837 (части 1—8):

– сжатое видео 61883-4 MPEG2-TS;

– несжатое аудио 61883-6;

– спутниковое ТВ MPEG 61883-7;

– видео 61883-8 Bt.601/656;

– несжатый формат для технической съемки IIDC.

Благодаря тому, что стандарт AVBTP основан IEC 61883, у него появляется значительное преимущество — легкость, с которой шлюзы FireWire встраиваются в сети АVВ.

Синхронизация

Процесс синхронизации в сети АVВ осуществляется с помощью протокола PTP, который отвечает за настройку хода всех локальных часов в соответствии с эталоном, но не за синхронизацию локальных часов между собой.

Важным преимуществом такого подхода является то, что в сети может одновременно существовать нескольких независимых временных доменов, а значит, и несвязанных аудио- и видеопотоков.

Временные метки

AVBTP предполагает, что локальные часы узлов тактируются самовозбуждающимися осцилляторами. Кроме того, предполагается, что внутренние часы идут в такт с эталонными. Внутренние часы узлов сети вставляют свои временные метки AVBTP Presentation Timestamps в пакет P1722 (см. рис. 2). На рисунке 3 показана взаимосвязь между эталонным временем PTP и временными метками.

Метки вставляются не во все пакеты. Частота генерации меток определяется значением поля DBC (счетчик блоков данных) в заголовке AVBTP. Обычно каждая восьмая выборка медиаданных преобразуется в 32-разрядное значение (в течение нескольких нс) и суммируется с нормированным значением задержки. Мы рассмотрим этот процесс позже.

Восстановление синхронизации

При восстановлении синхронизации используется та же процедура, но она выполняется в обратном порядке.

Значение поля DBC в заголовке пакета P1722 задает частоту, с какой подчиненные устройства AVB должны восстанавливать фронт синхроимпульса.

Механизм восстановления схематично показан на рисунке 4. Один из возможных способов реализации распределенной схемы синхронизации приведен на рисунке 5.

Норирование задержки

У временных меток помимо основного — восстановления синхронизации, есть и еще одно назначение. По ним приемники медиапотока определяют, когда (по системе времени PTP) они должны выслать полученные аудио- или видеоданные. Этот простой, но эффективный механизм позволяет производить синхронизацию медиапотоков между несколькими узлами.

Стандарт AVBTP устанавливает, что конечные точки AVB могут буферизовать до 2 мс медиаданных с целью нормирования задержки (см. рис. 6). При необходимости эта величина уменьшается на прикладном уровне.

Защищенное облако

Как мы уже говорили, качество передачи потоковых данных (QoS) гарантируется внутри т.н. «защищенного облака» — объединенной локальной медиасети с поддержкой основных протоколов AVB: IEEE 802.1AS Precision Time Protocol (PTP), IEEE 802.1Qat SRP и IEEE 802.1Qav.

Для установки защищенного облака сначала выбираются эталонные часы PTP. Далее с помощью протокола РТР производится синхронизация локальных часов AVB-устройств внутри облака. Вещающие устройства объявляют, какие аудио- и видеопотоки они могут передавать. В ответ принимающие устройства резервируют полосу. На этом этапе передача потоковых данных уже гарантирована. Для потокового трафика внутри облака может быть зарезервировано до 75% любого канала связи. По меньшей мере, пропускная способность сети остается свободной для наследственного трафика на 25%.

После установки и синхронизации (погрешность менее 1 мкс) защищенного облака гарантируется, что поток будет доставлен с задержкой менее 2 мс (на длине в семь сегментов сети).

Наследственные устройства могут обмениваться данными через защищенное облако по любому стандартному протоколу Ethernet, однако они всегда имеют самый низкий приоритет (см. рис.7). Доставка данных по таким протоколам как TCP/IP останется гарантированной, но, возможно, займет гораздо больше времени. Тем не менее сеть AVB будет на 100% обратно совместима с существующими сетями Ethernet.

Единая инфраструктура

По экономическим соображениям, в медиасетях будущего широкое распространение получит только одна технология, скорее всего Ethernet. Во всем мире тысячи разработчиков активно работают над усовершенствованием инфраструктуры Ethernet, в т.ч. над проводными и беспроводными устройствами физического слоя, контроллерами МАС, коммутаторами, схемами резервирования, системами диагностики и т.д. Рабочие группы IEEE уже активно трудятся над расширением стандартов AVB на беспроводные сети Ethernet.

Ведется работа по внедрению медиатехнологий Ethernet в потребительские, профессиональные и автомобильные аудио- и видеосети.

Для потребителей сети AVB позволят объединять медиаданные между всеми бытовыми устройствами в квартире или доме. Цифровые видеомагнитофоны (DVR), медиасерверы, сетевые устройства хранения (NAS), радиоприемники AM/FM-диапазонов, а также приемники спутниковых сигналов и т.д. будут располагаться централизованно в одном аппаратном блоке, обслуживающем все медиапотоки. Похожие системы уже довольно хорошо развиты (например, UPnP/DLNA). Использование в них транспортных протоколов AVB позволит расширить сферу применения и сделать их более доступными. Все устройства будут иметь один и тот же разъем RJ45.

Профессиональные аудио- и видеосистемы также выиграют от перехода на единую сеть, обслуживающую все три типа информации. Во-первых, существенно снизятся затраты на организацию и эксплуатацию сети. Кроме того, появится централизованное управление, схемы резервирования и диагностики.

В автомобильных системах применение Ethernet AVB позволило бы расширить пропускную способность и повысить гибкость. В настоящее время идет разработка автомобильных систем, совмещающих в себе развлекательные и информационные (помощники водителя и пр.) приложения с использованием стандарта.

Читайте также: