Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из IEEE 1722 )
Перейти к навигации Перейти к поиску

AVB
Знак сертификации AVnu.jpg
Знак сертификации AVNU
Информация о производителе
ПроизводительIEEE , AVnu
Дата разработкиСентябрь 2011 г . ; 9 лет назад ( Сентябрь 2011 г. )
Сетевая совместимость
Переключаемыйда
МаршрутизируемыйНет
Скорость передачи данных EthernetFast Ethernet , Gigabit Ethernet , 5GBASE-T , 10 Gigabit Ethernet , 25 Gigabit Ethernet , 40 Gigabit Ethernet
Технические характеристики аудио
Минимальная задержка2  мс (максимум) [1]
Максимальное количество каналов на ссылку256
Максимальная частота дискретизации192 кГц [2]
Максимальная битовая глубина32-битная плавающая точка [2] : пункт 8.3.

Audio Video Bridging (AVB) - это общее название набора технических стандартов, которые обеспечивают улучшенную синхронизацию, малую задержку и надежность для коммутируемых сетей Ethernet . [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 мостов (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 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 (MAC) и виртуальных мостовых локальных сетей .

Первоначально AVB был разработан целевой группой Audio Video Bridging Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) комитета стандартов IEEE 802.1 . В ноябре 2012 года группа задач Audio Video Bridging была переименована в группу задач Time-Sensitive Networking, чтобы отразить расширенный объем ее работы, которая заключается в «предоставлении спецификаций, которые позволят синхронизированные по времени потоковые сервисы с низкой задержкой через сети IEEE 802 ». [5] Дальнейшие усилия по стандартизации продолжаются в целевой группе IEEE 802.1 TSN.

Чтобы обеспечить взаимодействие между устройствами, реализующими стандарты AVB и TSN, AVnu Alliance разрабатывает сертификацию устройств для автомобильного, потребительского и профессионального рынка аудио и видео. [6]

Фон [ править ]

Аналоговое аудио-видео (AV) оборудование исторически использовало односторонние одноцелевые соединения точка-точка. Даже цифровые стандарты AV, такие как S / PDIF для аудио и последовательный цифровой интерфейс (SDI) для видео, сохраняют эти свойства. Эта модель подключения приводит к появлению большого количества непонятных кабелей, особенно в профессиональных приложениях и высококачественном аудио. [7]

Электромонтаж коммутационного блока внешнего вещательного фургона

Попытки решить эти проблемы были основаны на многоточечных сетевых топологиях, таких как IEEE 1394 (FireWire), и включали адаптацию стандартных коммутируемых компьютерных сетевых технологий, таких как Audio over Ethernet и Audio over IP . К сожалению, профессиональные, домашние и автомобильные AV-решения стали использовать специализированные протоколы, которые не взаимодействуют между собой, или стандартные ИТ-протоколы, в то время как стандартные компьютерные сети не обеспечивали жесткого качества обслуживания со строгими временными параметрами и предсказуемой или ограниченной задержкой. [7]

Чтобы преодолеть эти ограничения, сети Audio Video Bridging передают несколько аудиовизуальных потоков через стандартные коммутаторы Ethernet (то есть 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]

Тесная синхронизация между несколькими AV-потоками необходима для синхронизации губ между видео и связанными аудиопотоками, чтобы поддерживать синхронизацию нескольких динамиков с цифровым подключением по фазе в профессиональной среде (что требует точности 1 мкс), а также для предотвращения опоздания аудио- или видеопакетов. конечная точка, что приводит к пропаданию кадра видео и нежелательным сбоям звука, таким как треск 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 результирующее действие воспринимались как происходящие мгновенно, и 2 мс для живого выступления или студийной работы. [7]

Резюме [ править ]

Рисунок 2 - Подключения AVB

Аудио / видео мосты реализованы в виде коммутируемой сети 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 тегов VLAN ( IEEE 802.1Q ), а также
  • Контроль доступа с помощью протокола резервирования потока (IEEE 802.1Qat).

IEEE 802.1BA является зонтичным стандартом для этих трех основных технологий, который определяет конфигурации для конкретных приложений и рабочие процедуры для устройств в коммутируемых аудио-видео сетях.

Новые протоколы конфигурации уровня 2 работают с обратно совместимыми расширениями формата кадра Ethernet 802.1; такие минимальные изменения позволяют устройствам AVB сосуществовать и обмениваться данными в стандартных ИТ-сетях, однако только коммутаторы с поддержкой AVB и конечная точка могут резервировать сетевые ресурсы с контролем доступа и синхронизировать местное время с главными часами, что требуется для чувствительного ко времени трафика с низкой задержкой .

Трафик AVB реплицируется в многоадресном режиме с одним говорящим (инициатором потока) и несколькими слушателями. Пакеты AVB отправляются через равные промежутки времени в выделенных временных интервалах, предотвращая конфликты для AV-трафика. AVB гарантирует задержку 2 мс для трафика класса A и 50 мс для трафика класса B в течение максимум 7 переходов с периодом передачи 125 мкс для трафика класса A и 250 мкс для трафика класса B.

Сетевой временной домен IEEE 802.1AS включает все устройства, которые обмениваются данными с использованием протокола gPTP. Гроссмейстер - это устройство, выбранное в качестве эталонных часов; спецификация 802.1BA требует, чтобы каждый говорящий и сетевой мост был совместим с грандмастером.

Протоколы управления каналом 802.3 и протоколы измерения задержки канала 802.1AS вычисляют двустороннюю задержку до конечной точки AVB; это должно быть лучше, чем задержка в наихудшем случае из алгоритма одноранговой задержки 802.1AS.

Протоколы более высокого уровня могут использовать информацию часов 802.1AS для установки точного времени представления для каждого AV-потока.

AV-транспорт и конфигурация [ править ]

IEEE 1722 AVTP [ править ]

См. Также: Аудио через Ethernet

IEEE Std 1722-2011 [8] для транспортного протокола аудио-видео уровня 2 (AVTP) определяет детали для передачи потоков IEEE 1394 / IEC 61883 и других AV-форматов, установки времени представления для каждого AV-потока и управления задержками в худшем случае. рассчитывается по протоколу gPTP.

IEEE 1722.1 AVDECC [ править ]

IEEE Std 1722.1-2013 [9] - это стандарт, который позволяет обнаружение, перечисление, управление подключением и контроль AVB (AVDECC) устройств с использованием IEEE Std 1722-2011. AVDECC определяет операции по обнаружению добавления и удаления устройств, извлечению модели объекта устройства, подключению и отключению потоков, управлению устройством и статусом подключения, а также устройствам удаленного управления.

Совместимость [ править ]

Службы более высокого уровня могут улучшить синхронизацию и задержку передачи мультимедиа, сопоставив идентификатор потока AVB с идентификаторами внутреннего потока и основывая внутренние временные метки на основных часах gPTP.

IEEE 1733 [ править ]

IEEE Std 1733-2011 [10] определяет профиль протокола уровня 3 для приложений транспортного протокола реального времени (RTP) с форматом полезной нагрузки RTCP , который назначает идентификатор потока из SRP идентификатору источника синхронизации (SSRC) RTP и коррелирует RTP. отметки времени для времени представления с главными часами 802.1AS gPTP.

AES67 [ править ]

AES67 основан на стандартном RTP через UDP / IP и протоколе точного времени IEEE 1588 (PTPv2) для синхронизации; совместимость с AVB / TSN может быть достигнута путем связывания информации синхронизации IEEE 802.1AS с данными полезной нагрузки AES67 PTPv2. [11] [12] [13] [14]

Реализация AES67 с функциональной совместимостью AVB была продемонстрирована на InfoComm 2016. [15] [16]

Милан [ править ]

В 2018 году Avnu Alliance объявил о миланской инициативе по продвижению совместимости устройств AVB, а также по сертификации и тестированию продуктов. [17]

Согласно спецификации требуется синхронизация носителя на основе AVTP CRF (эталонный формат тактовой частоты) и частота дискретизации 48 кГц (опционально 96 и 192 кГц); Формат аудиопотока основан на 32-битном стандартном аудиоформате AAF AVTP IEC 61883 -6 с 8 каналами 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]

DetNet [ править ]

Рабочая группа IETF по детерминированным сетям (DetNet) работает над определением детерминированных трактов данных с границами задержки, потерь и вариаций задержки пакетов (джиттер), а также высокой надежностью. DetNet должна работать как над сегментами моста уровня 2, так и над сегментами с маршрутизацией уровня 3, полагаясь, когда это возможно, на взаимодействие с коммутаторами AVB / TSN. [18]

Одно из возможных применений DetNet - профессиональные аудио / видео системы, такие как производство музыки и фильмов, вещание, кино, живой звук и системы для больших площадок (стадионы, залы, конференц-центры, тематические парки, аэропорты, вокзалы и т. Д.). для публичного обращения, потоковой передачи мультимедиа и оповещения о чрезвычайных ситуациях. Заявленная цель состоит в том, чтобы обеспечить географически распределенную интранет на территории кампуса / предприятия для доставки контента с ограниченной низкой задержкой (10-15 мс). Единая сеть должна обрабатывать как аудио / видео, так и ИТ-трафик, с маршрутизацией уровня 3 поверх сетей QoS AVB, чтобы обеспечить совместное использование контента между сегментами AVB уровня 2 и обеспечить IntServ и DiffServ.интеграция с AVB, где это возможно. Неиспользованная зарезервированная полоса пропускания должна быть освобождена для трафика максимального усилия. Стек протоколов должен иметь возможность Plug-and-play сверху вниз, чтобы уменьшить ручную настройку и администрирование, позволять быстро изменять сетевые устройства и топологию сети. [19]

Крупномасштабные сети AVB, подобные тем, которые используются в вещательном центре ESPN SportsCenter «Digital Center 2», в котором размещены несколько отдельных студий, проложены с использованием оптоволоконных кабелей в тысячу миль и имеют пропускную способность десять Тбит / с для сотни тысяч сигналов, передаваемых одновременно; при отсутствии стандартного решения для соединения отдельных сегментов AVB требуется настраиваемый программно-определяемый сетевой маршрутизатор. [20] [21]

Стандартизация [ править ]

Работа над потоковой передачей аудио / видео началась в исследовательской группе IEEE 802.3re «Residential Ethernet » в июле 2004 года. [22] В ноябре 2005 года она была передана комитету IEEE 802.1, ответственному за стандарты межсетевого моста . [23]

Набор стандартов Audio Video Bridging
СтандартЗаголовокПоложение делДата публикации
Технические характеристики моста аудио-видео (AVB)
IEEE 802.1BA-2011Аудио-видео мостовые (AVB) системыТекущий, с поправками, внесенными Cor1-2016 [24]30 сентября 2011 г.
IEEE 802.1Qav-2009Улучшения пересылки и организации очередей для чувствительных ко времени потоков (FQTSS)Включено в пункт 34 стандарта IEEE 802.1Q-2011.5 января 2010 г.
IEEE 802.1Qat-2010Протокол резервирования потока (SRP)Включено в пункт 35 стандарта IEEE 802.1Q-2011.30 сентября 2010 г.
IEEE 802.1Q- 2011Мосты управления доступом к среде (MAC) и виртуальные мостовые локальные сети (включает поправки IEEE 802.1Qav и 802.1Qat)Заменено IEEE 802.1Q-2014/201831 августа 2011 г.
IEEE 802.1AS-2011Время и синхронизация для чувствительных ко времени приложений в мостовых локальных сетях ( gPTP )Заменено IEEE 802.1AS-202030 марта 2011 г.
Характеристики чувствительной ко времени сети (TSN)
IEEE 802.1Q- 2018Мосты и мостовые сетиТекущее [25]6 июля 2018 г.
IEEE 802.1AB-2016Обнаружение подключения к станции и управлению доступом к среде ( протокол обнаружения канального уровня (LLDP))Текущее [26]11 марта 2016 г.
IEEE 802.1AS-2020Время и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени ( gPTP )Текущие [27] [28]30 января 2020 г.
IEEE 802.1Qcc-2018Улучшения протокола резервирования потока (SRP) и улучшения производительностиТекущий [29]31 октября 2018 г.
Audio Video Transport Protocol (AVTP) и спецификации AVDECC
IEEE 1733-2011Транспортный протокол уровня 3 для чувствительных ко времени приложений в локальных сетях (RTP)Текущий25 апреля 2011 г.
IEEE 1722-2011Транспортный протокол уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в мостовой локальной сети (AVTP)Заменено IEEE 1722-20166 мая 2011
IEEE 1722-2016Транспортный протокол уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в мостовой локальной сети (AVTP)Текущий16 декабря 2016 г.
IEEE 1722.1-2013Обнаружение устройств, перечисление, протокол управления и контроля подключений (AVDECC)Текущий23 августа 2013 г.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Введение в сеть AVB» . Presonus . Проверено 2 декабря 2020 года .
  2. ^ а б МЭК 61883-6
  3. ^ Kreifeldt, Рик (30 июля 2009). «AVB для профессионального использования аудио / видео» (PDF) . Белая книга AVnu Alliance .
  4. ^ «IEEE 802.1: 802.1BA - Системы аудио-видео мостов (AVB)» . www.ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 .
  5. ^ «IEEE 802.1 AV Bridging Task Group» . ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 .
  6. ^ "AVnu Alliance" . Официальный сайт . Проверено 27 сентября 2011 года .
  7. ^ a b c d Майкл Йохас Тинер; и другие. «Беспричинные аудио / видео сети: технология, лежащая в основе AVnu» (PDF) . Авну Альянс. Архивировано из оригинального (PDF) 05.04.2014.
  8. ^ «IEEE 1722-2011 - Стандарт IEEE для транспортного протокола уровня 2 для чувствительных ко времени приложений в мостовой локальной сети» . standard.ieee.org . Проверено 21 октября 2019 .
  9. ^ «IEEE 1722.1-2013 - Стандарт IEEE для обнаружения устройств, управления подключениями и протокола управления для устройств на основе IEEE 1722 (TM)» . standard.ieee.org . Проверено 21 октября 2019 .
  10. ^ «IEEE 1733-2011 - Стандарт IEEE для транспортного протокола уровня 3 для чувствительных ко времени приложений в локальных сетях» . standard.ieee.org . Проверено 21 октября 2019 .
  11. ^ AES67-2018 - Приложение D (Информационное) - Взаимодействие с доменами часов IEEE 802.1AS
  12. ^ AES67-2018 - Приложение C (Информационное) - Сетевой транспорт AVB
  13. ^ Джеффри М. Гарнер, Мишель Ouellette и Майкл Johas подросток (2012-09-27). «Использование сети IEEE 802.1AS в качестве распределенных граничных, обычных или прозрачных часов IEEE 1588» . 2010 Международный симпозиум IEEE по точной тактовой синхронизации для управления измерениями и связи (ISPCS) (IEEE)
  14. ↑ Амайя, Нестор (март 2016 г.). «AES67 ДЛЯ АУДИО ПРОИЗВОДСТВА: ИСТОРИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОБЛЕМЫ» (PDF) . smpte.org . Проверено 21 октября 2019 .
  15. ^ Жоао Мартинс (2016-06-16). «AVB / TSN Momentum и AES67 / AVB Harmony на InfoComm 2016» . Проверено 8 декабря 2016 .
  16. ^ "BACH ST2110 AES67 Сетевые аудиомодули, микросхемы и программное обеспечение | OEM-решения для разработчиков" . Росс Видео . Проверено 21 октября 2019 .
  17. ^ a b «Милан | Пользовательский сетевой протокол для профессиональных медиа» . avnu.org . Проверено 21 октября 2019 .
  18. ^ «Детерминированная сеть (detnet) - Документы» . datatracker.ietf.org . Проверено 21 октября 2019 .
  19. Рианна Гроссман, Итан (11 ноября 2018 г.). «Обзор сценариев использования DetNet» (PDF) . ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 .
  20. ^ «ESPN Digital Center Ethernet AVB Case Study: Часть 1» . Корпорация цифрового дизайна . 2017-11-10 . Проверено 21 октября 2019 .
  21. ^ Редактор, Дэн Дейли, Аудио. "ESPN's DC2 Scales AVB Large" . Группа спортивного видео . Проверено 21 октября 2019 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  22. ^ Ричард Брэнд; и другие. (14 июля 2004 г.). «Домашний Ethernet: интерес к IEEE 802.3» (PDF) . Комитет по стандартам IEEE 802.3 . Проверено 27 сентября 2011 года .
  23. ^ «IEEE 802.3 Residential Ethernet Study Group» . Официальный сайт . Комитет по стандартам IEEE 802.3. 10 января 2006 . Проверено 27 сентября 2011 года .
  24. ^ IEEE 802.1BA-2011 - Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - Системы Audio Video Bridging (AVB) , IEEE , получено 2021-01-26
  25. ^ IEEE 802.1Q-2018 - Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - мосты и мостовые сети , IEEE , получено 2021-01-26
  26. ^ IEEE 802.1AB-2016 - Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - Обнаружение подключения к управлению доступом к станциям и средствам массовой информации , IEEE , получено 2021-01-26
  27. ^ IEEE 802.1AS-2020 - Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - Время и синхронизация для чувствительных ко времени приложений , IEEE , получено 2021-01-26
  28. ^ «P802.1AS-2020 - Время и синхронизация для приложений, чувствительных ко времени» . 1.ieee802.org . Проверено 21 октября 2019 .
  29. ^ «IEEE 802.1Qcc-2018 - Стандарт IEEE для локальных и городских сетей - Мосты и мостовые сети - Поправка 31: Улучшения протокола резервирования потока (SRP) и улучшения производительности» . standard.ieee.org . Проверено 21 октября 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Группа задач по организации сети, зависящей от времени
  • Группа задач 802.1 Audio / Video Bridging (в архиве)
  • Рабочая группа по транспортному протоколу IEEE 1722 уровня 2 для потоков, чувствительных ко времени
  • Рабочая группа IEEE 1722.1 по обнаружению устройств, перечислению, управлению соединениями и протоколу управления для устройств на базе P1722
  • Рабочая группа по транспорту IEEE 1733 AVB уровня 3
  • Сеть и взаимодействие в устройствах с поддержкой AVB, Уильям Гравелл, UNH-IOL
  • AV-мост и Ethernet AV - обзорная презентация AVB
  • Форум для обсуждения AVB