Аудио-видео мост
| АВБ | |
|---|---|
 Сертификационный знак AVnu | |
| Информация о производителе | |
| Производитель | IEEE , АВну |
| Дата разработки | сентябрь 2011 г |
| Сетевая совместимость | |
| Переключаемый | Да |
| Маршрутизируемый | Нет |
| Ethernet Скорость передачи данных | агностик |
| Характеристики звука | |
| Минимальная задержка | 2 мс (максимум) [ 1 ] |
| Максимальное количество каналов на ссылку | 256 |
| Максимальная частота дискретизации | 192 кГц [ 2 ] |
| Максимальная разрядность | 32-битная с плавающей запятой [ 2 ] : пункт 8.3 |
Audio Video Bridging (AVB) — это общее название набора технических стандартов , которые обеспечивают улучшенную синхронизацию, низкую задержку и надежность для коммутируемых Ethernet . сетей [ 3 ] AVB воплощает в себе следующие технологии и стандарты:
- IEEE 802.1AS -2011: Синхронизация и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени (gPTP);
- IEEE 802.1Qav -2009: пересылка и организация очереди для чувствительных ко времени потоков (FQTSS);
- IEEE 802.1Qat -2010: протокол резервирования потока (SRP);
- IEEE 802.1BA-2011 : [ 4 ] Системы аудио-видео моста (AVB);
- IEEE 1722-2011 Транспортный протокол уровня 2 для чувствительных ко времени приложений (транспортный протокол AV, AVTP); и
- IEEE 1722.1-2013 Протокол обнаружения, перечисления, управления соединениями и контроля устройств (AVDECC).
Поправки IEEE 802.1Qat и 802.1Qav были включены в базовый документ IEEE 802.1Q -2011, который определяет работу мостов управления доступом к среде передачи (MAC) и виртуальных мостовых локальных сетей .
Первоначально AVB был разработан целевой группой по мостовому соединению аудио и видео Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) комитета по стандарту IEEE 802.1 . В ноябре 2012 года целевая группа по мостам аудио-видео была переименована в целевую группу «Сети, чувствительные к времени» , чтобы отразить расширенный объем ее работы, которая заключается в «предоставлении спецификаций, которые позволят синхронизировать потоковые услуги с низкой задержкой через сети IEEE 802 ». [ 5 ] Дальнейшие усилия по стандартизации продолжаются в целевой группе IEEE 802.1 TSN.
Чтобы обеспечить совместимость между устройствами, реализующими стандарты AVB и TSN, AVnu Alliance разрабатывает сертификацию устройств для автомобильного, потребительского и профессионального рынков аудио и видео. [ 6 ]
Фон
[ редактировать ]Аналоговое аудио-видео (AV) оборудование исторически использовало односторонние одноцелевые соединения «точка-точка». Даже цифровые AV-стандарты, такие как S/PDIF для аудио и последовательный цифровой интерфейс (SDI) для видео, сохраняют эти свойства. Такая модель подключения приводит к использованию большого количества кабелей, особенно в профессиональных приложениях и высококачественном аудио. [ 7 ]
Попытки решить эти проблемы основывались на топологиях многоточечных сетей, таких как IEEE 1394 (FireWire), и включали адаптацию стандартных технологий коммутируемых компьютерных сетей, таких как Audio over Ethernet и Audio over IP . Профессиональные, домашние и автомобильные AV-решения стали использовать специализированные протоколы, которые не взаимодействуют друг с другом, или стандартные ИТ-протоколы, в то время как стандартные компьютерные сети не обеспечивали строгое качество обслуживания со строгим соблюдением сроков и предсказуемой или ограниченной задержкой. [ 7 ]
Чтобы преодолеть эти ограничения, сети аудио-видео мостов передают несколько аудиовизуальных потоков через стандартные коммутаторы Ethernet (т.е. мосты MAC ), соединенные в топологии иерархического дерева . AVB включает протоколы уровня 2 для резервирования полосы пропускания соединения и определения приоритетов сетевого трафика, что гарантирует точную синхронизацию и низкую задержку передачи для каждого потока. [ 7 ]
Точная синхронизация между несколькими AV-потоками необходима для синхронизации губ между видео и связанными аудиопотоками, для поддержания синхронизации нескольких динамиков, подключенных по цифровому каналу, в профессиональной среде (что требует точности 1 мкс), а также для предотвращения позднего прибытия аудио- или видеопакетов к конечной точки, что приводит к пропаданию кадра видео и нежелательным сбоям звука, таким как хлопок или тишина. Задержка в наихудшем случае, включая буферизацию источника и назначения, должна быть низкой и детерминированной: задержка пользовательского интерфейса должна составлять около 50 мс, чтобы нажатие кнопки и последующее действие воспринимались как происходящие мгновенно, и 2 мс. для живого выступления или студийной работы. [ 7 ]
Краткое содержание
[ редактировать ]
Аудио-видео мост реализован как коммутируемая сеть Ethernet, которая работает, резервируя часть доступного Ethernet для AV-трафика. Архитектура AVB имеет три основных отличия:
- Точная синхронизация с использованием профиля Generalized Precision Time Protocol (gPTP) ( IEEE 802.1AS ),
- Формирование трафика для AV-потоков с использованием приоритетов кадров ( IEEE 802.1Qav ) и VLAN тегов ( IEEE 802.1Q ) и
- Контроль доступа с помощью протокола резервирования потока (IEEE 802.1Qat).
IEEE 802.1BA является общим стандартом для этих трех основных технологий, который определяет конфигурации и процедуры работы для конкретных приложений для устройств в коммутируемых аудио-видеосетях.
Новые протоколы конфигурации уровня 2 работают с обратно совместимыми расширениями формата кадров Ethernet 802.1; такие минимальные изменения позволяют устройствам AVB сосуществовать и взаимодействовать в стандартных ИТ-сетях, однако только коммутаторы и конечные точки с поддержкой AVB могут резервировать сетевые ресурсы с контролем доступа и синхронизировать местное время с главными часами, что необходимо для чувствительного ко времени трафика с малой задержкой. .
Трафик AVB реплицируется многоадресным способом с одним говорящим (инициатором потока) и несколькими слушателями. Пакеты AVB отправляются через регулярные промежутки времени в выделенных временных интервалах, предотвращая конфликты AV-трафика. AVB гарантирует задержку 2 мс для трафика класса A и 50 мс для трафика класса B на протяжении максимум 7 переходов с периодом передачи 125 мкс для трафика класса A и 250 мкс для трафика класса B.
Сетевой домен синхронизации IEEE 802.1AS включает в себя все устройства, которые обмениваются данными с использованием протокола gPTP. Гроссмейстер — устройство, выбранное в качестве эталонных часов; Спецификация 802.1BA требует, чтобы каждый говорящий абонент и сетевой мост были гроссмейстерскими.
Протоколы управления каналом 802.3 и протоколы измерения задержки канала 802.1AS рассчитывают двустороннюю задержку до конечной точки AVB; это должно быть лучше, чем наихудшая задержка проводной связи из алгоритма задержки узла 802.1AS.
Протоколы более высокого уровня могут использовать информацию о часах 802.1AS для установки точного времени представления для каждого AV-потока.
AV-транспорт и настройка
[ редактировать ]
IEEE 1722 АВТП
[ редактировать ]Стандарт IEEE 1722-2011. [ 8 ] для протокола передачи аудио-видео уровня 2 (AVTP) определяет детали передачи потоков IEEE 1394 / IEC 61883 и других AV-форматов, устанавливает время представления для каждого AV-потока и управляет задержками на основе задержки в худшем случае, рассчитываемой протоколом gPTP.
IEEE 1722.1 AVDECC
[ редактировать ]Стандарт IEEE 1722.1-2013. [ 9 ] — это стандарт, который обеспечивает обнаружение, перечисление, управление соединениями и контроль AVB (AVDECC) устройств с использованием стандарта IEEE Std 1722-2011. AVDECC определяет операции по обнаружению добавления и удаления устройств, получению модели объекта устройства, подключению и отключению потоков, управлению устройством и состоянием соединения, а также устройствам удаленного управления.
Совместимость
[ редактировать ]Службы более высокого уровня могут улучшить синхронизацию и задержку передачи мультимедиа, сопоставляя идентификатор потока AVB с внутренними идентификаторами потока и основывая внутренние метки времени на главных часах gPTP.
ИЭЭЭ 1733
[ редактировать ]Стандарт IEEE 1733-2011. [ 10 ] определяет профиль протокола уровня 3 для приложений транспортного протокола реального времени (RTP) с форматом полезной нагрузки RTCP , который присваивает идентификатор потока из SRP идентификатору источника синхронизации RTP (SSRC) и сопоставляет временные метки RTP для времени представления с 802.1AS gPTP. главные часы.
AES67
[ редактировать ]AES67 основан на стандарте RTP через UDP/IP IEEE 1588 и протоколе точного времени (PTPv2) для синхронизации; Взаимодействие с AVB/TSN может быть достигнуто путем связывания информации синхронизации IEEE 802.1AS с данными полезной нагрузки AES67 PTPv2. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
Реализация AES67 с совместимостью AVB была продемонстрирована на InfoComm 2016. [ 15 ] [ 16 ]
Милан
[ редактировать ]В 2018 году Avnu Alliance объявил о миланской инициативе по обеспечению совместимости устройств AVB и обеспечению сертификации и тестирования продукции. [ 17 ]
Спецификация требует синхронизации мультимедиа на основе AVTP CRF (опорный формат синхронизации) и частоты дискретизации 48 кГц (опционально 96 и 192 кГц); Формат аудиопотока основан на 32-битном стандартном аудиоформате AAF AVTP IEC 61883-6 с от 1 до 8 аудиоканалов на поток (опционально 24- и 32-битный формат высокой емкости с 56 и 64 каналами). Резервирование обеспечивается двумя независимыми логическими сетями для каждой конечной точки и механизмом плавного переключения. [ 17 ]
ДетНет
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( август 2019 г. ) |
Рабочая группа IETF по детерминированным сетям (DetNet) работает над определением детерминированных путей передачи данных с ограничениями на задержку, потери и изменение задержки пакетов (дрожание), а также с высокой надежностью. DetNet будет работать как через мостовые сегменты уровня 2, так и через маршрутизируемые сегменты уровня 3, полагаясь, когда это возможно, на совместимость с коммутаторами AVB/TSN. [ 18 ]
Одним из возможных применений DetNet являются профессиональные аудио/видео системы, например, для производства музыки и фильмов, вещания, кино, живого звука и для больших площадок (стадионы, холлы, конференц-центры, тематические парки, аэропорты, вокзалы и т. д.). для публичных выступлений, потоковой передачи мультимедиа и оповещения о чрезвычайных ситуациях. Заявленная цель состоит в том, чтобы обеспечить географически распределенную, кампусную или корпоративную интрасеть для доставки контента с ограниченной низкой задержкой (10-15 мс). Одна сеть должна обрабатывать как A/V, так и ИТ-трафик с маршрутизацией уровня 3 поверх сетей QoS AVB, чтобы обеспечить совместное использование контента между сегментами AVB уровня 2 и обеспечивать IntServ и DiffServ интеграцию с AVB, где это возможно. Неиспользованная зарезервированная полоса пропускания должна быть освобождена для трафика с максимальной эффективностью. Стек протоколов должен иметь возможности Plug-and-play сверху донизу, чтобы уменьшить необходимость ручной настройки и администрирования, обеспечить возможность быстрого изменения сетевых устройств и топологии сети. [ 19 ]
Крупномасштабные сети AVB, подобные тем, которые используются вещательным центром ESPN SportsCenter «Digital Center 2», в котором размещено несколько отдельных студий, проложены многими милями оптоволокна и имеют полосу пропускания в десять Тбит/с для одновременной передачи сотен тысяч сигналов; при отсутствии стандартизированного решения для соединения отдельных сегментов AVB специальный программно-определяемый сетевой маршрутизатор. требуется [ 20 ] [ 21 ]
Стандартизация
[ редактировать ]Работа над потоковой передачей аудио/видео началась в исследовательской группе IEEE 802.3re «Жилой Ethernet » в июле 2004 года. [ 22 ] В ноябре 2005 года он был передан в комитет IEEE 802.1, отвечающий за стандарты межсетевого моста . [ 23 ]
| Стандартный | Заголовок | Статус | Дата публикации |
|---|---|---|---|
| Характеристики аудио-видео моста (AVB) | |||
| ИЭЭЭ 802.1БА-2011 | Системы аудио-видео моста (AVB) | Заменен IEEE 802.1BA-2021. | 30 сентября 2011 г. |
| IEEE 802.1Qav-2009 | Улучшения пересылки и организации очередей для чувствительных ко времени потоков (FQTSS) | Включено в IEEE 802.1Q-2011, пункт 34. | 5 января 2010 г. |
| IEEE 802.1Кат-2010 | Протокол резервирования потока (SRP) | Включено в IEEE 802.1Q-2011, пункт 35. | 30 сентября 2010 г. |
| IEEE 802.1Q -2011 | Мосты управления доступом к среде передачи (MAC) и локальные сети с виртуальным мостом (включает поправки к IEEE 802.1Qav и 802.1Qat) | Заменен IEEE 802.1Q-2014/2018/2022. | 31 августа 2011 г. |
| ИЭЭЭ 802.1АС-2011 | Синхронизация и синхронизация для чувствительных ко времени приложений в мостовых локальных сетях ( gPTP ) | Заменен IEEE 802.1AS-2020. | 30 марта 2011 г. |
| Спецификации чувствительных к времени сетей (TSN) | |||
| IEEE 802.1AS-2020 | Синхронизация и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени ( gPTP ) | Текущий, [ 24 ] [ 25 ] с поправками 802.1AS-2020/Cor1-2021 [ 26 ] | 30 января 2020 г. |
| IEEE 802.1BA-2021 | Профиль TSN для систем аудио-видео моста (AVB) | Текущий [ 27 ] | 12 декабря 2021 г. |
| IEEE 802.1Q -2022 | Мосты и мостовые сети | Текущий [ 28 ] | 22 декабря 2022 г. |
| Спецификации протокола передачи аудио-видео (AVTP) и AVDECC | |||
| ИЭЭЭ 1733-2011 | Транспортный протокол уровня 3 для чувствительных ко времени приложений в локальных сетях (RTP) | Текущий | 25 апреля 2011 г. |
| ИЭЭЭ 1722-2011 | Транспортный протокол уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в мостовой локальной сети (AVTP) | Заменен IEEE 1722-2016. | 6 мая 2011 г. |
| ИЭЭЭ 1722-2016 | Транспортный протокол уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в мостовой локальной сети (AVTP) | Текущий | 16 декабря 2016 г. |
| ИЭЭЭ P1722b | AVTP – Поправка: новые и расширенные форматы потоковой передачи | подготовка | - |
| ИЭЭЭ 1722.1-2013 | Протокол обнаружения, перечисления, управления соединениями и контроля устройств (AVDECC) | Текущий | 23 августа 2013 г. |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Введение в сеть AVB» . ПреСонус . Проверено 2 декабря 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б МЭК 61883-6
- ^ Крайфельдт, Рик (30 июля 2009 г.). «AVB для профессионального использования аудио/видео» (PDF) . Официальный документ Альянса AVnu .
- ^ «IEEE 802.1: 802.1BA — системы аудио-видео моста (AVB)» . www.ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ «Целевая группа по созданию AV-моста IEEE 802.1» . ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ «АВНу Альянс» . Официальный сайт . Проверено 27 сентября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Майкл Йохас Тинер; и др. «Аудио/видео сеть без оправданий: технология AVnu» (PDF) . Авну Альянс. Архивировано из оригинала (PDF) 5 апреля 2014 г.
- ^ «IEEE 1722-2011 — Стандарт IEEE для транспортного протокола уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в локальной сети с мостовым соединением» . ИИЭЭ . Проверено 21 октября 2019 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ «IEEE 1722.1-2013 — Стандарт IEEE для обнаружения устройств, управления соединениями и протокола управления для устройств на базе IEEE 1722(TM)» . ИИЭЭ . Проверено 21 октября 2019 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ «IEEE 1733-2011 — Стандарт IEEE для транспортного протокола уровня 3 для чувствительных ко времени приложений в локальных сетях» . ИИЭЭ . Архивировано из оригинала 7 мая 2019 года . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ AES67-2018 - Приложение D (информативное) - Взаимодействие с тактовыми доменами IEEE 802.1AS
- ^ AES67-2018 - Приложение C (информативное) - сетевой транспорт AVB
- ^ Джеффри М. Гарнер, Мишель Уэллетт и Майкл Йохас Тинер (27 сентября 2012 г.). «Использование сети IEEE 802.1AS в качестве распределенной граничной, обычной или прозрачной синхронизации IEEE 1588» . Международный симпозиум IEEE 2010 г. по точной синхронизации часов для управления измерениями и связью (ISPCS) (IEEE)
- ^ Амайя, Нестор (март 2016 г.). «AES67 ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АУДИО: ПРЕДПОСЫЛКИ, ПРИМЕНЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ» (PDF) . smpte.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ Жоау Мартинш (16 июня 2016 г.). «Импульс AVB/TSN и гармония AES67/AVB на выставке InfoComm 2016» . Проверено 8 декабря 2016 г.
- ^ «Сетевые аудиомодули, микросхемы и программное обеспечение BACH ST2110 AES67 | Решения OEM-разработчиков» . Росс Видео . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Милан | Управляемый пользователем сетевой протокол для профессиональных медиа» . avnu.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ «Детерминированная сеть (detnet) — Документы» . datatracker.ietf.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ Гроссман, Итан (11 ноября 2018 г.). «Обзор вариантов использования DetNet» (PDF) . ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ «Пример использования AVB цифрового центра ESPN Ethernet: Часть 1» . Корпорация цифрового дизайна . 10.11.2017 . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ Дэйли, Дэн (10 июня 2014 г.). «DC2 ESPN масштабирует AVB Large» . Группа спортивного видео . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ Ричард Брэнд; и др. (14 июля 2004 г.). «Домашний Ethernet: IEEE 802.3 требует интереса» (PDF) . Комитет по стандартизации IEEE 802.3 . Проверено 27 сентября 2011 г.
- ^ «Группа по изучению жилого Ethernet IEEE 802.3» . Официальный веб-сайт . Комитет по стандартизации IEEE 802.3. 10 января 2006 года . Проверено 27 сентября 2011 г.
- ^ IEEE 802.1AS-2020 — Стандарт IEEE для локальных и городских сетей — синхронизация и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени , IEEE , заархивировано из оригинала 16 марта 2020 г. , получено 26 января 2021 г.
- ^ «P802.1AS-2020 — Синхронизация и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени» . 1.ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 г.
- ^ «Локальные и городские сети IEEE 802.1AS-2020 — синхронизация и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени — исправление 1: технические и редакционные исправления» . ИИЭЭ . Архивировано из оригинала 16 марта 2020 года.
- ^ «IEEE 802.1BA-2021 — стандарт IEEE для локальных и городских сетей — системы аудио-видео мостов (AVB)» . [ мертвая ссылка ]
- ^ IEEE 802.1Q-2022 — Стандарт IEEE для локальных и городских сетей — мосты и мостовые сети , IEEE , получено 26 января 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Группа задач «Сети, чувствительные ко времени»
- Группа задач по мостовому соединению аудио/видео 802.1 (в архиве)
- Рабочая группа транспортного протокола IEEE 1722 уровня 2 для чувствительных ко времени потоков
- Рабочая группа IEEE 1722.1 для обнаружения, перечисления, управления соединениями и протокола управления устройствами для устройств на базе P1722
- Рабочая группа по транспорту IEEE 1733 AVB уровня 3
- Сеть и совместимость устройств с поддержкой AVB, Уильям Гравелл, UNH-IOL.
- AV-мосты и Ethernet AV – обзорная презентация AVB
- Форум для обсуждения AVB