技术贴 — VENUE | S6L 的以太网AVB网络构架
2015-12-24 11:59:54VENUE | S6L 是一个模块化可扩展的系统，可自由配置以满足任何现场音效产品的要求。实现模块化特点的关键技术就是以太网AVB（又称AVB/TSN）—— 它是网络架构的基础，用于连接各个系统部件。在此，我们将近距离研究什么是以太网 AVB，探究 Avid 为什么选择它作为 S6L 的网络主干，看看 S6L 有哪些特殊的创新特点让系统性能得到最大化的延伸。
什么是以太网 AVB
音频视频桥接（Audio Video Bridging ，AVB）是这组技术标准的统称，AVB的研发者是电气与电子工程师协会（IEEE）——全球最大的技术人才协会及发布行业主导标准的组织之一。该机构著名的网络标准包括 IEEE 802.3 以太网标准及 IEEE 802.11 Wifi标准。
IEEE 802.1标准委员会的 AVB 工作组负责制定规范，来让时间同步的低延时数据流传输于整个 IEEE 802 网络。工作组还推出了一系列增强措施，虽然网络工程并不复杂，但是可提供可靠性高的低延时传送，同步的音频和视频。
与此同时，以太网 AVB的发展并没有停止。IEEE今日新增了一些增强功能，叫做时间敏感网络（Time Sensitive Networking，TSN），它们基于 AVB 特性，拓展了 AVB 标准的范围、功能和应用。
最后，AVnu Alliance，Avid 是其成员之一，它的一项任务就是从市场角度指导在新应用中 AVB/TSN 还需要哪些规范，并且帮助工程师和设计师在使用以太网 AVB 制作产品的过程中简化流程。为了确认实行 AVB 标准的设备间的互通性， AVnu Alliance 推出了针对自动化、消费领域、和专业音频和视频市场的设备认证，并且 AVnu Alliance 还积极参与到了以太网 AVB 在各个市场的推广。
Stage 64 I/O Rack 提供了 etherCON (铜质)和 SFP (纤维)端口（支持多模和单模的 SFP 收发器）
Ethernet AVB在视频和音频产品中具有多项优势：
提供精确计时，支持低抖动媒体时钟，让多种 A/V 数据流精确同步
通过有限延迟措施，保证了打包传输的时间精度
提供极高可靠性，包括冗余的 clock master 和冗余数据通信
为安全接入和传输提供了行业最优方法
无需或极低的网络设置要求，意味着任何人都可以配置可靠性高的网络 A/V 系统
拥有广泛的市场吸引力并被行业领导者采纳
让我们更加深入了解其中的优势
S6L-24D控制界面的背面——位于中心位置的是以太网 AVB端口
延迟限制和保留带宽保证了连通的可靠性
在传统的以太网中，媒体数据流传输是不确定的，其他干预流会延误媒体数据流的传输。由于不确定性，传统系统中的接受者会采用大型缓冲区，才能避免下溢。以太网 AVB 网络的一个最重要的特点就是预留数据流带宽，以及极限延迟，不仅保证了时间敏感的数据流到达，同时保证了它们到达的时间 IEEE 创造了数据流预留协议（Stream Reservation Protocol，SRP）作为 AVB 的一部分，因为在传统的预留协议中进行简单数据流预留处理时，在对于要求较高的的应用，如专业A/V，会捉襟见肘。为了避免网络拥挤导致的数据包丢失或传输延迟，SRP 配置了一个网络途径，来提供所需的宽带，自动启动相连的硬件队列，数据包转递和 VLAN 配置。
通过数据流和队列的控制——实际上，整理寄送时间，避免frame的“扎堆”——以太网 AVB 系统可以在传递时保证延迟性尽可能低，并且当你增加流量时不会损失数据流。正因为这个原因，AVB 终端站（比如现场声音控制台）不需要大型缓冲区来解决可导致数据包遗失和传送延迟的拥挤问题。
时间信息的分发，保证你所有的设备保持同步
以太网 AVB 的一个主要优势在于同步网络设备，该功能实现基于 gPTP（广义精确时间协议PTP）。由 AVB 开发团队提出的 gPTP 标准（IEEE 802.1AS）提供了一个通用的时间基准，应用于专业音频和视频的时间同步，也应用于其他时间敏感数据流应用，例如工业机器人控制（所有gPTP 节点误差+/- 500纳秒）
基于 gPTP（例如AVTP）协议可同步说话者与倾听者的媒体时间并且不影响专业质量，该同步水平是实现此功能的基础。因为计时信息被分配在各个节点（终端设备和开关），导致以太网 AVB 的计时是有弹性的，也就是说如果第一个主时钟丢失，它会自动分配另外一个主时钟来进行工作。
VENUE | S6L 选择以太网 AVB
在开发 S6L 的初级阶段，我们的产品组研究了所有现有的连通性协议——开放的以及持有专利的——来判断哪个解决方案最适合本公司的需求，让综合的总体网络主干在多种产品中运行。评估每个方案的优缺点后，团队决定选择以太网 AVB 作为最理想的解决方案，原因如下：
它支持音频和视频解决方案最高要求所需的性能
它提供专业 A/V 应用所需的低延时性
它的周边可开发性非常高
它基于开放的（无专利）行业标准
并且它使用自由，所以可以用于所有产品
除此之外，以太网 AVB 可以帮助我们的团队在整个公司范围内、网络生态环境下开发新产品，从而可以在各种视频和音频产品线上使用的高端专业解决方案，如 S6L，一路向下到入门级解决方案。它本身还支持所有 Mac 产品，为客户提供免费录制解决方案，不需要任何额外的硬件或许可。
事实上，Ethernet AVB 基于专利行业标准，免受由于单一公司经济困难、制造问题及其他问题将来所带来的任何不确定性。当你调查过所有音频行业中已有和曾有的协议，你会发现只有开放性协议能够留存下来，例如 MIDI, MADI,和 AES/EBU。
这并不代表所有专利协议都注定是失败的，但是过去的确有很多协议被废除丢在一旁。与之形成鲜明对比的是以太网AVB，它在专业音频行业，乃至更广泛的行业内广泛使用，包括汽车和工业应用。实际上，如 Cisco, Intel, BMW, GE, General Motors 等其他行业巨头都采用 AVB 开发了许多产品，代表着该协议势头强劲，预示着它会在未来继续为人们所采用。
我们的秘密武器：AVB-192 Ethernet AVB Network Card
除了以太网 AVB 与生俱来的优势，我们的工程师又通过研发 AVB-192 Ethernet AVB Card，进一步优化了 VENUE | S6L 系统的性能，AVB-192 Ethernet AVB Card 现在用于所有三个系统部件内——S6L控制界面，E6L Engine 和 Stage 64 I/O rack。在控制界面和 Stage 64 中，有单独的 AVB-192 card 安装在内部，可提供两个独立的 Gigabit Ethernet 端口——铜质和光纤（通过SFP）
另一方面，E6L Engine 随机附带一个 AVB-192 card，但是你将很快就可以扩展至三个 AVB-192 cards 来获得更多数量的输入和输出。每个 AVB-192 card 都可以提供数百个运行在96kHz的音频通道——将来还可以提升到192kHz。
不仅 AVB-192 cards 可以作为系统的以太网 AVB 内不同部件连接点，而且每个卡都包含内嵌的7口交换机。除了让菊花链式链接变得更加简单，它还让你在各个系统部件间进行环形冗余，获得更高的可靠性，进行无缝隙、采样级别的精确转换——就算连线断开，信号也不会丢失。
这种板载交换机还有助于连接多种位于 E6L engine 的 AVB 域，来支持系统提供的高通道数，以及多 Stage 64 I/O racks 连通性，本地控制台面I/O，和外部用于录音和回放的 Pro Tools 工作站（支持100米长的Cat5e网线，以及更长距离传输时使用的500米或更长的光纤线）。
最后，虽然推荐的 AVB 延时大约在2毫秒，但是在团队在精心地调整下我们还是做到了单方向的网络延时低至1毫秒以内。全部往返，包括转换器，整体少于3毫秒。
有一点很重要需要指出，虽然以太网 AVB是VENUE | S6L 系统的主干，但是它并代表你能连接到更广阔的外部世界。Avid将提供除S6L 上的以太网 AVB 之外的一系列连接选项，来保障你可以将系统连接至任何现存的环境。例如，我们已经宣布 Audinate 正在为 S6L 开发 Dante card ，还有其他卡正在计划开发中，包括为 MADI和 Thunderbolt 设计的选项。
希望你现在对什么是以太网 AVB 以及为什么 Avid 选择这个强大、开放的标准作为新 S6L 的网络主干这两个问题有了更深刻的了解。正如你所见， AVB-192 Ethernet AVB Card 可以给这个极具开创性的实时系统带来强大的性能，并且给其他任何现场混音项目带来巨大的好处——尤其是您要求最高的项目。
*本文摘自爱维德微信网站-2015年
