Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

CobraNet - это комбинация программного обеспечения, оборудования и сетевых протоколов, предназначенная для доставки несжатого , многоканального цифрового звука с малой задержкой по стандартной сети Ethernet . CobraNet, разработанная в 1990-х годах, широко считается первой коммерчески успешной реализацией аудио через Ethernet . [2] [3]

CobraNet была разработана и в основном используется в крупных коммерческих аудиоустановках, таких как конференц-центры, стадионы, аэропорты, тематические парки и концертные залы. У него есть приложения, в которых необходимо передавать большое количество аудиоканалов на большие расстояния или в разные места. [4]

CobraNet - это альтернатива аналоговому аудио , который страдает от ухудшения сигнала из-за длинных кабелей из-за электромагнитных помех , высокочастотного затухания и падения напряжения . Кроме того, использование цифрового мультиплексирования позволяет передавать звук с использованием меньшего количества кабелей, чем аналоговый звук. [5]

История [ править ]

CobraNet была разработана в 1996 году компанией Peak Audio из Боулдера, штат Колорадо . Первоначально демонстрировалась система точка-точка со скоростью 10 Мбит / с с ограниченной пропускной способностью канала. Первая постоянная установка CobraNet в этой ранней форме должна была обеспечить фоновую музыку по всему тематическому парку Disney's Animal Kingdom . [6] Первое коммерческое использование CobraNet было во время шоу в перерыве между перерывами на Суперкубке XXXI в 1997 году. [7]

CobraNet была впервые представлена ​​как совместимый стандарт в сотрудничестве с производителем QSC Audio Products . QSC был первым, кто лицензировал технологию Peak Audio и продавал ее под брендом RAVE. К этому моменту CobraNet перешла на Fast Ethernet и использовала уникальную технику предотвращения конфликтов [8] для передачи до 64 каналов на один домен конфликтов Ethernet .

Впоследствии CobraNet была расширена для поддержки и в конечном итоге потребовала коммутируемой сети Ethernet . Добавлен агент SNMP для удаленного управления и мониторинга. Поддержка более высоких частот дискретизации , увеличенного разрешения битов и возможностей уменьшения задержки были позже введены в инкрементальной и обратно совместимой манере.

В мае 2001 года Cirrus Logic объявила о приобретении активов Peak Audio. [9] [10] Используя технологию Cirrus DSP, была разработана и продана на рынок недорогая SoC- реализация CobraNet.

Преимущества и недостатки [ править ]

Преимущества [ править ]

Используя CobraNet и Fast Ethernet, 64 канала несжатого цифрового звука передаются по одному кабелю категории 5 . При использовании вариантов гигабитного или оптоволоконного Ethernet стоимость кабельной разводки на аудиоканал еще больше снижается по сравнению с реализацией Fast Ethernet. Данные CobraNet могут сосуществовать с трафиком данных в существующих сетях Ethernet, поэтому единая сетевая инфраструктура может обслуживать распределение звука и другие сетевые потребности. [11] [12]

Маршрутизация звука может быть изменена в любое время с помощью сетевых команд и не требует переподключения. [13]

Аудио передается в цифровой форме и снижает восприимчивость к электромагнитным помехам , перекрестным помехам , окраске и затуханию из-за сопротивления кабеля . [14] [15]

Использование Ethernet в CobraNet предлагает множество функций высокой доступности, таких как протокол связующего дерева , агрегация каналов и управление сетью . Для критически важных приложений устройства CobraNet могут быть подключены к сети с резервированием. В этой конфигурации, если одно устройство CobraNet, кабель или коммутатор Ethernet выходит из строя, другое почти сразу берет на себя ответственность. [16] [17]

Недостатки [ править ]

Задержки над средой передачи CobraNet сами по себе, по крайней мере , 1 13 миллисекунды [примечание 1] на обход сети. Для некоторых приложений эти задержки могут быть неприемлемыми - особенно в сочетании с дополнительными задержками, вызванными временем распространения , цифровой обработкой сигнала и преобразованием между аналоговым и цифровым . Кроме того, лицензирование технологии или покупка необходимых интерфейсов CobraNet, которые кодируют и декодируют сигнал CobraNet, может быть дорогостоящим.

Передача [ править ]

Простая блок-схема аудиосистемы, использующей технологию CobraNet. Красные линии показывают аналоговые звуковые сигналы , а зеленые линии обозначают стандартные Ethernet сигналов.

CobraNet передается с использованием стандартных пакетов Ethernet. Вместо использования пакетов TCP / IP CobraNet передает данные с помощью пакетов канального уровня , которые быстро проходят через концентраторы , мосты и коммутаторы и не так подвержены задержкам и проблемам QoS, которые обычно встречаются в протоколах потоковой передачи с использованием более высокого транспортного уровня . Однако, поскольку CobraNet не использует протокол IP , его пакеты не могут проходить через маршрутизаторы , и поэтому его можно использовать только в локальной сети.; CobraNet нельзя использовать через Интернет. Сеть, по которой передается CobraNet, должна работать со скоростью не менее 100 Мбит / с . Все пакеты CobraNet идентифицируются уникальным идентификатором протокола Ethernet (0x8819), присвоенным Cirrus Logic. [13]

CobraNet не предназначен для работы в беспроводных сетях. Проблемы с полосой пропускания и надежности, связанные с типичными беспроводными сетями 802.11, как правило, приводят к частым отключениям и ошибкам. [18] Однако беспроводную передачу данных CobraNet можно надежно осуществить с помощью лазеров. [19]

Каналы и пакеты [ править ]

Данные CobraNet организованы в каналы и пакеты. Типичный сигнал CobraNet может содержать до 4 пакетов аудио, перемещающихся в каждом направлении, всего 8 пакетов на устройство. Каждый комплект содержит до 8 каналов с частотой 48 кГц , 20-битного звука, что в сумме составляет 64 канала. CobraNet в некоторой степени масштабируема, так как пропускная способность канала увеличивается при использовании 16-битного звука, а пропускная способность канала уменьшается при использовании 24-битного звука. Количество каналов, разрешенных для каждого пакета, ограничено 1500-байтовым MTU Ethernet . [13]

Есть три типа пакетов: многоадресная, одноадресная и частная: [13]

  • Пакеты многоадресной рассылки отправляются с одного устройства CobraNet на все другие устройства CobraNet в сети с использованием многоадресной адресации Ethernet . Каждое устройство CobraNet индивидуально определяет, будет ли оно использовать комплект или отказаться от него. Следовательно, пакеты многоадресной рассылки потребляют больше полосы пропускания, чем пакеты других типов. Номера пакетов 1–255 зарезервированы для пакетов многоадресной рассылки.
  • Пакеты одноадресной рассылки отправляются с одного устройства CobraNet на любое другое устройство или устройства, настроенные для получения номера пакета. Пакеты одноадресной рассылки намного более эффективны, поскольку сетевые коммутаторы направляют их только к устройствам, которые действительно хотят их получать. Несмотря на свое название, пакеты одноадресной рассылки по-прежнему могут быть отправлены на несколько устройств либо путем передачи нескольких копий аудиоданных, либо с использованием многоадресной адресации. Номера пакетов 256–65279 зарезервированы для пакетов одноадресной рассылки.
  • Частные пакеты могут быть отправлены с одноадресной или многоадресной адресацией. Номера пакетов 65280–65535 зарезервированы для частных пакетов. Номера частных пакетов связаны с MAC-адресом устройства, которое их передает. Чтобы получить частный пакет, необходимо указать номер пакета и MAC-адрес передатчика. Поскольку для каждого передатчика доступно 256 частных пакетов, нет ограничений на общее количество частных пакетов в сети.

Пока пакеты многоадресной рассылки используются экономно, практически невозможно превысить пропускную способность 100-мегабитной сети с данными CobraNet. Однако существуют ограничения на максимальное количество пакетов, которые могут быть отправлены в сети, поскольку проводник должен включать данные в свои пакеты такта для каждого пакета в сети, а размер пакета ограничен 1500 байтами. Если каждое устройство передает один пакет, одновременно может быть активным до 184 передатчиков (всего 184 пакета). Если каждое устройство передает четыре пакета, то активными могут быть только 105 передатчиков, хотя они будут производить в общей сложности 421 активный пакет. Использование частных пакетов не требует каких-либо дополнительных данных в бит-пакете, поэтому эти сетевые ограничения можно обойти, используя частные пакеты.[20]

Синхронизация [ править ]

Сеть CobraNet синхронизируется с одним устройством CobraNet, известным как проводник . Приоритет проводника может быть сконфигурирован , чтобы влиять на выбор проводника. Среди устройств с одинаковым приоритетом проводника первым в сети становится выбранный проводник. Все остальные устройства называются исполнителями . В случае отказа проводника в течение миллисекунд будет выбрано другое устройство CobraNet, которое станет проводником. CobraNet не может функционировать без проводника. [21]

Пакеты [ править ]

При передаче и синхронизации CobraNet используются четыре основных типа пакетов: [13]

  • Битовые пакеты  - проводник выводит битовый пакет на все другие устройства CobraNet в сети со скоростью 750 пакетов в секунду. Все другие устройства CobraNet в сети синхронизируют свои звуковые часы и передачу данных с пакетом битов. Пакет битов содержит параметры работы сети, данные часов и разрешения на передачу для групп многоадресной и одноадресной рассылки.
  • Аудиопакеты  - также известные как изохронные пакеты данных , эти пакеты отправляются всеми устройствами CobraNet после того, как они получают битовый пакет. При стандартных настройках задержки для каждого принятого пакета битов отправляется один аудиопакет, и каждый аудиопакет включает 64 образца аудиоданных на канал. При более низких настройках задержки аудиопакеты могут отправляться дважды или четыре раза для каждого принятого пакета битов. Связки не разделяют пакеты; отдельные пакеты отправляются последовательно для каждого пакета, передаваемого с одного и того же устройства.
  • Пакеты резервирования  - эти пакеты передаются по мере необходимости или обычно один раз в секунду, как минимум. Их функция - управлять распределением полосы пропускания, инициировать соединения между устройствами CobraNet и отслеживать состояние устройств CobraNet.
  • Пакеты последовательного моста  - асинхронные последовательные данные могут передаваться между устройствами CobraNet в одной сети. Поддерживаются многие стандартные асинхронные последовательные форматы, включая RS-232 , RS-422 , RS-485 и MIDI .

Задержка [ править ]

Буферизация и передача звуковых данных в пакетах Ethernet , как правило , влечет за собой задержку 256 выборок или 5 13  миллисекунды. Дополнительные задержки вводятся посредством аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования . Задержку можно уменьшить, посылая более мелкие пакеты чаще. В большинстве случаев, программист может выбрать нужную задержку CobraNet для конкретного устройства CobraNet ( 5 1 / 3 , 2 2 / 3 , или 1 13  миллисекунды). [13] Однако уменьшение задержки звука имеет следующие последствия:

  • Уменьшение задержки требует большей обработки со стороны интерфейса CobraNet и может снизить пропускную способность канала.
  • Уменьшение задержки предъявляет дополнительные требования к производительности сети и может оказаться невозможным в некоторых сетевых конфигурациях, если задержка пересылки слишком велика.
  • Поскольку уменьшение задержки означает более частую отправку пакетов меньшего размера, аудиоканалы с более высоким разрешением (например, 96 кГц, 24 бита) могут отправляться в каждом пакете без превышения предела полезной нагрузки в 1500 байт для пакетов Ethernet. [13]

Из таблицы « Задержка по сравнению с количеством каналов на комплект» может показаться, что больше информации можно отправить с меньшей задержкой. Однако это не так. На один пакет может быть отправлено больше каналов, но меньшее количество пакетов может обрабатываться одновременно одним устройством. Таким образом, в то время как восемь 24-бит, 96 кГц Каналы могут быть отправлены в одном пучке по 1 1 / 3 мс латентности, изза обработки ограничений, то CobraNet устройство может только бытьсостоянии передавать и принимать один пучок вместо обычных четырех. Емкость связки устройств CobraNet уникальна для конкретного устройства и не всегда одинакова. Таблица «Количество каналов на комплект и таблица задержек в тестовом примере» иллюстрирует емкость комплекта для устройства Biamp AudiaFLEX-CM DSP. Столбцы Rx и Tx указывают абсолютное максимальное количество каналов, которые могут быть приняты или переданы. Столбец Rx / Tx представляет максимальное количество каналов, которые могут приниматься и передаваться одновременно. [22]

Аппаратное и программное обеспечение [ править ]

Сетевые карты CobraNet [ править ]

Интерфейсы CobraNet бывают нескольких разновидностей, некоторые из которых могут поддерживать больше каналов, чем другие. Кроме того, интерфейсы CobraNet имеют два порта Ethernet, помеченных как «первичный» и «вторичный». Необходимо подключить только основной порт Ethernet, но если подключены оба порта, последний действует как отказоустойчивый . Тщательный дизайн сети и топология, использующая эту функцию, могут обеспечить чрезвычайно высокую надежность в критически важных приложениях. [16] [17]

Типичными интерфейсами CobraNet, предоставляемыми Cirrus Logic, являются CM-1 и CM-2: [23]

  • CM-1  - стандартная карта CobraNet, обеспечивает 32 входных и 32 выходных аудиоканала.
  • CM-2  - компактный, маломощный, недорогой дизайн, обеспечивающий 8 или 16 аудиоканалов.

Обе карты предназначены для добавления производителем в аудиопродукцию.

Программное обеспечение [ править ]

Cirrus Logic предоставляет программное приложение, известное как CobraCAD, которое помогает в проектировании сети, в которой будет работать система CobraNet. Это помогает определить, слишком ли много маршрутизаторов между двумя устройствами CobraNet, возможна ли определенная задержка с учетом конфигурации сети и других задач. Однако Cirrus Logic не предоставляет программное обеспечение для управления их оборудованием. Фактически, в простейших случаях конечному пользователю не требуется никакого программного обеспечения. Например, простой коммутационный блок, который преобразует сигнал CobraNet в восемь аналоговых аудиосигналов, потребует небольшой или никакой настройки со стороны конечного пользователя, кроме возможного выбора номера пакета. [24] Если требуется конфигурация (например, в блоке DSP со встроенным вводом / выводом CobraNet), то производитель устройства обычно предоставляет для этой цели собственное программное обеспечение. [ необходима цитата ]

Устройства [ править ]

Одним из типов устройств, объединяющих CobraNet, является аудио DSP . Поскольку динамики с автономным питанием стали более распространенными, Cobranet часто использовался для распределения аудиосигнала от DSP. [25] Эти устройства обычно получают звук от CobraNet (а часто и от других цифровых или аналоговых источников одновременно) и обрабатывают звук с помощью цифровых фильтров и эффектов (например, регулировки громкости, эквалайзера , сжатия , задержки , кроссоверов и т. Д.) И затем выведите звук через CobraNet (или другие цифровые или аналоговые выходы). [26] Некоторые DSP даже имеют встроенный телефонный гибрид и могут включать CobraNet и другие источники вприложение для телеконференцсвязи . [27]

Усилители со встроенной CobraNet помогают сохранить цифровую цепь сигнала на более длительный срок. Усилители с входами CobraNet также могут иметь ограниченные возможности DSP и мониторинга сети. [28]

Громкоговорители со встроенной CobraNet помогают сохранить цифровую сигнальную цепочку еще на более длительный срок. В типичном случае использования динамика без электропитания усилитель будет размещен далеко от динамика, а длинный кабель динамика (аналоговый) будет проложен между динамиком и усилителем. Кабель динамика будет подвержен помехам и потере сигнала из-за электрического сопротивления. Однако активный динамик , питаемый от электрического кабеля и оснащенный встроенными входами CobraNet, устраняет кабель динамика и заменяет его сетевым кабелем. [14] [15]Поскольку динамик будет использовать только один аудиоканал из комплекта, многие динамики с CobraNet также будут иметь несколько аналоговых выходов для остальных каналов в комплекте, что полезно в приложениях кластера динамиков. [ оригинальное исследование? ]

Многие цифровые микшерные пульты доступны с дополнительными интерфейсами CobraNet для увеличения пропускной способности канала и уменьшения количества кабелей. [ необходима цитата ]

Производители [ править ]

Производители, желающие интегрировать подключение CobraNet в свои устройства, либо лицензируют технологию, либо покупают интерфейсные модули или микросхемы CobraNet у Cirrus Logic. [29] [30] [31] [32] Многие производители звукового оборудования включают CobraNet в свои продукты. Ниже приведен неполный список: [33] [34]

  • Системы Biamp [9]
  • Корпорация Bose [35]
  • dbx
  • Crest Audio
  • Корона Интернэшнл
  • D&R Electronica
  • Dolby Laboratories [36]
  • EAW
  • Электро-Голос
  • JBL
  • Lab.gruppen
  • Маки
  • Консоли Midas
  • Peavey MediaMatrix
  • Аудиопродукция QSC [37] [38] [39]
  • Рейн [34]
  • Ренкус-Хайнц
  • Soundcraft
  • Symetrix
  • Корпорация Yamaha

См. Также [ править ]

  • Передача аудио по IP
  • EtherSound
  • Данте

Заметки [ править ]

  1. ^ CobraNet поддерживает три режима задержки: 1 1 / 3 , 2 2 / 3 и 5 13  мс. См.Подробности вразделе « Задержка» .

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Лучшие практики сетевого аудио» (PDF) . Аудио инженерное общество. 2009 . Проверено 5 мая 2010 .
  2. ^ Karagosian, Майкл (2004), После цепи Digital Audio , извлекаются 2007-03-19
  3. ^ Задняя часть сети , ProAudio-Центральный, 2 августа 2010 года в архиве с оригинала на 2012-02-26 , извлекаться 2010-08-17
  4. Глен Баллоу (5 марта 2015 г.). Справочник звукооператора . CRC Press. п. 1421. ISBN 978-1-135-01666-1.
  5. ^ Фриц Э. Фрёлих; Аллен Кент (28 марта 1995 г.). Энциклопедия телекоммуникаций Фрёлиха / Кента: Том 10 - Введение в компьютерные сети и методы проектирования удобства использования при проектировании оборудования . CRC Press. п. 300. ISBN 978-0-8247-2908-0.
  6. ^ Karagosian, Майкл (2006), как тематические парки Работа (Часть 3: Сети) , извлекаются 2007-03-19
  7. ^ Audio Networking (2009), AARC-NET, Audio Networking Made Simple , заархивировано из оригинала 07.07.2011.
  8. ^ Патент США 5761430 , «контроль доступа к среде для изохронных пакетов данных в несущих и множестве систем доступа» 
  9. ^ a b Doering, Christian (2001), Fiber in the Whole (House): Cirrus Logic Buys Peak Audio , заархивировано из оригинала 03.01.2008 , получено 30.11.2009
  10. ^ "ФОРМА 10-Q ЗА КВАРТАЛ, ЗАКОНЧИВШИЙСЯ 29 СЕНТЯБРЯ 2001 ГОДА" . Комиссия по ценным бумагам и биржам . Правительство США . Проверено 26 декабря 2015 года .
  11. ^ Cirrus Logic, Обзор Ethernet , получено 1 декабря 2009 г.
  12. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 12 , получено 1 декабря 2009 г.
  13. ^ Б с д е е г Cirrus Logic, Inc. (февраль 2006 г.). «Справочник программиста CobraNet» (PDF) . 2.5: 7–27 . Проверено 30 ноября 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  14. ^ a b Гросс, Кевин. «Системы распространения цифрового звука» . Проверено 1 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  15. ^ a b Renkus Heinz, Inc. "Renkus-Heinz ST Series" (PDF) : 4. Архивировано из оригинала (PDF) на 2011-07-15 . Проверено 1 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  16. ^ a b Системные решения Yamaha (2006 г.). «Введение в сетевое аудио» (PDF) : 7. Архивировано из оригинала (PDF) 03.10.2011 . Проверено 1 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  17. ^ a b Системные решения Yamaha (2006 г.). «Проектирование сетевой аудиосистемы с CobraNet» (PDF) : 4 . Проверено 1 декабря 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  18. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 13 , получено 30 ноября 2009 г.
  19. ^ "Whirlwind E-Beam Laser" . Проверено 18 сентября 2010 .
  20. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 28 , получено 30 ноября 2009 г.
  21. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 24 , получено 30 ноября 2009 г.
  22. ^ Biamp Systems (2007-02-14). "Руководство по эксплуатации Audia" : 128. Архивировано из оригинального (PDF) 7 июля 2011 года . Проверено 30 ноября 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  23. ^ Cirrus Logic, CobraNet Networked Digital Audio , заархивировано из оригинала 05.02.2007 , получено 19.03.2007
  24. ^ Вихрь. «Руководство пользователя CI8M» (PDF) : 1 . Проверено 18 сентября 2010 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  25. ^ Джаррелл, Уилл (2012-06-08). «АУДИОСЕТИ: ПОСЛЕДНИЕ РАЗВИТИЯ» . Церковная продукция . Продакшн Медиа, Инк . Проверено 28 декабря 2015 .
  26. Перейти ↑ Sigismondi, Gino (2003). Выбор и работа процессоров аудиосигналов (PDF) . SHURE. п. 6 . Проверено 5 января 2016 .
  27. ^ "BIAMP SYSTEMS ПРЕДСТАВЛЯЕТ AUDIAVOIP" (пресс-релиз). Системы Biamp. 2012-06-13 . Проверено 28 декабря 2015 .
  28. ^ Liles, Bennett (2007-03-01). «Витрина технологий: сетевые усилители мощности» . Звуко и видео подрядчик . НьюБей Медиа, ООО . Проверено 28 декабря 2015 .
  29. ^ "Подключитесь к CobraNet" . cobranet.info . Cirrus Logic . Проверено 28 декабря 2015 .
  30. ^ «Производители профессионального аудио продолжают лицензировать переход на CobraNet» . tvtechnology.com . НьюБей Медиа, ООО. 2007-01-25 . Проверено 28 декабря 2015 .
  31. Энди Бейли (2001). Сетевые технологии для цифрового звука . Тейлор и Фрэнсис. п. 156. ISBN. 978-0-240-51588-5.
  32. ^ «Renkus-Heinz применяет микросхемы Cirrus Logic CS4961XX CobraNet для управления новыми сериями активных громкоговорителей» (пресс-релиз). Деловой провод. 2007-03-15 . Проверено 28 декабря 2015 .
  33. ^ Cirrus Logic, Сообщество CobraNet , получено 30 ноября 2009 г.
  34. ^ a b Джоди Ван Метер (май 2002 г.). «Аудиосистемы - это уже не просто динамики и провода» . Funworld . Международная ассоциация парков развлечений и аттракционов . 18 . Проверено 17 декабря 2015 года . В 1996 году Peavey Electronics, QSC Audio Products Inc. и Rane Corporation стали первыми лицензиатами CobraNet. С тех пор многие другие производители по всему миру начали предлагать оборудование, совместимое с CobraNet (полный список производителей CobraNet см. На сайте www.peakaudio.com/CobraNet/index.htm).
  35. ^ "Карта PowerMatch CobraNet" . Корпорация Bose . Архивировано из оригинала на 2013-01-18 . Проверено 1 июля 2012 .
  36. ^ "Руководство по системе процессора Dolby® Lake®" (PDF) . Dolby Laboratories, Inc. стр. 38 . Проверено 22 декабря 2015 .
  37. ^ QSC представляет цифровой процессор расширения DXP на CinemaCon , 24 апреля 2012 г. , получено 01 июля 2012 г.
  38. ^ Q-Sys CCN32 CobraNet Audio I / O Card теперь доступна , март 2012 , получено 2012-07-01
  39. ^ QSC валиками Q-SYS С РЕГУЛЯТОР И I / O CARD , InAVate, 2011-09-14, архивируются с оригинала на 2015-12-08 , извлекаться 2012-07-01

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный веб-сайт
  • Обзор CobraNet, использование и часто задаваемые вопросы