Професиональное Audio\Video по Ethernet, абсолютно новый подход

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 / ~6 MB # зарезервированные 75% линка
= ~125 streams (реально 122)

– Each stereo / AES3 channel stream = ~8 MB / stream
1000 MB * 0.75 / ~8 MB
= ~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!