AV over IP to nowoczesna technologia przesyłania dźwięku i obrazu przez standardowe sieci Ethernet. W porównaniu do starszych systemów opartych na dedykowanym okablowaniu, oferuje większą elastyczność, niższe koszty wdrożenia i łatwiejsze zarządzanie. Trzy główne protokoły – Dante, AVB/TSN i RAVENNA – różnią się pod względem wydajności, latencji i wymagań sprzętowych. Oto szybkie podsumowanie:
- Dante: Prosty w instalacji, minimalna latencja (150 μs), idealny dla biur i korporacji.
- AVB/TSN: Gwarantowana jakość usług, opóźnienia do 2 ms, wymaga certyfikowanych przełączników.
- RAVENNA: Otwarty standard, precyzja nanosekundowa, brak opłat licencyjnych, świetny dla studiów nadawczych.
Szybkie porównanie
| Protokół | Latencja min./max. | Wymagania sprzętowe | Przeznaczenie |
|---|---|---|---|
| Dante | 150 μs – 1 ms | Standardowe przełączniki | Biura, korporacje |
| AVB/TSN | 250 μs – 2 ms | Certyfikowane przełączniki | Systemy o minimalnej latencji |
| RAVENNA | 125 μs – 4 ms | Standardowe przełączniki | Studia nadawcze, produkcje live |
Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od potrzeb projektu, infrastruktury oraz budżetu. Technologia AV over IP zmierza w kierunku pełnej integracji z IT, oferując wysoką jakość dźwięku i łatwą skalowalność.
Best Audio Networking Protocol?
1. Protokół sieciowy Dante Audio
Dante umożliwia przesyłanie nieskompresowanego cyfrowego dźwięku przez Ethernet z minimalnymi opóźnieniami. Wykorzystuje standardowe sieci Ethernet, co czyni go wygodnym rozwiązaniem do transmisji audio.
Główne parametry techniczne
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Minimalne opóźnienie | 150 μs |
| Maksymalna liczba kanałów na łącze | 1024 (512×512) |
| Maksymalna częstotliwość próbkowania | 192 kHz |
| Maksymalna rozdzielczość bitowa | 32 bity |
| Przepustowość dla 64 kanałów (24 bit/48 kHz) | 74 Mbit/s |
Skalowalność i wydajność
Jeden port gigabitowy jest w stanie obsłużyć do 512 kanałów przy 24 bit/48 kHz. Synchronizacja urządzeń odbywa się poprzez wybór zegara głównego, co eliminuje problemy związane z jitterem.
"Dante zastępuje wszystkie połączenia audio i wideo siecią komputerową, bez wysiłku przesyłając wideo i setki kanałów audio przez smukłe kable Ethernet z perfekcyjną wiernością cyfrową." – Dante
Opóźnienia w zależności od wielkości sieci
| Rozmiar sieci | Opóźnienie |
|---|---|
| Bardzo mała (1 przełącznik) | 0,15 ms |
| Mała (3 przełączniki) | 0,25 ms |
| Średnia (5 przełączników) | 0,5 ms |
| Duża (10 przełączników) | 1 ms |
| Bardzo duża (ponad 10 przełączników) | 5 ms |
Do września 2023 roku technologia Dante została wdrożona w ponad 3800 produktach przez 550 licencjonowanych producentów.
Wskazówki techniczne
- Używaj kabli CAT5E lub CAT6.
- Stosuj przełączniki gigabitowe, zwłaszcza w sieciach obsługujących więcej niż 32 kanały.
- Wyłącz funkcję Green Ethernet na portach używanych przez Dante.
- Projektuj sieci w topologii gwiazdy.
Dante zapisuje konfigurację systemu w każdym urządzeniu, co pozwala na szybkie przywrócenie ustawień po awarii zasilania.
Teraz przyjrzymy się innym protokołom konkurującym z Dante, takim jak AVB/TSN i RAVENNA.
2. Standardy AVB/TSN
AVB (Audio Video Bridging) i jego rozwinięcie TSN (Time Sensitive Networking) to standardy IEEE stworzone do precyzyjnej synchronizacji i minimalizowania opóźnień w przesyłaniu dźwięku przez sieci Ethernet.
Najważniejsze parametry techniczne
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Maksymalne opóźnienie (Class A) | 2 ms |
| Maksymalna liczba kanałów (1 GbE) | 384 |
| Zarezerwowana przepustowość | do 75% |
| Precyzja synchronizacji | 1 μs |
| Okres transmisji Class A | 125 μs |
| Okres transmisji Class B | 250 μs |
Synchronizacja w praktyce
Protokoły AVB/TSN korzystają z gPTP (Generalized Precision Time Protocol), aby zapewnić dokładną synchronizację czasową między urządzeniami. Priorytety ramek i znaczniki VLAN zarządzają ruchem w sieci, a protokół SRP (Stream Reservation Protocol) odpowiada za rezerwację zasobów. Synchronizacja jest kluczowym elementem, który umożliwia spełnienie wymagań sprzętowych w systemach AVB/TSN.
Gdzie znajduje zastosowanie?
Systemy AVB/TSN świetnie sprawdzają się w aplikacjach wymagających dużej przepustowości i niskich opóźnień.
Zalecenia sprzętowe
Aby osiągnąć najlepszą wydajność w sieciach AVB/TSN, warto:
- Korzystać z przełączników certyfikowanych przez Avnu.
- Wyłączyć protokół RSTP w sieciach bez pełnej redundancji.
- Zadbać o odpowiednią przepustowość sieci.
Profil Milan
Milan to specjalna implementacja standardów AVB/TSN, zaprojektowana z myślą o systemach audio na żywo. Umożliwia redundancję sieciową i kablową, co zwiększa niezawodność.
Protokoły AVB/TSN stanowią fundament nowoczesnych systemów audio w sieciach Ethernet dzięki przewidywalnym parametrom i otwartej architekturze. W kolejnej części omówimy protokół RAVENNA i jego rolę w świecie audio IP.
sbb-itb-cc88143
3. Protokół RAVENNA IP
RAVENNA to otwarty standard przeznaczony do przesyłania dźwięku w czasie rzeczywistym. Bazuje na standardowej infrastrukturze sieciowej i może być stosowany zarówno w nowych, jak i już istniejących instalacjach.
Kluczowe parametry techniczne
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Obsługiwane częstotliwości próbkowania | 44,1 – 384 kHz |
| Minimalna latencja | 1 próbka na pakiet |
| Synchronizacja | Do poziomu nanosekund |
| Warstwa OSI | Layer 3 (IP) |
| Maksymalna liczba strumieni | Kilkaset/tysiące |
Zgodność ze standardami
RAVENNA wyróżnia się:
- Kompatybilnością z AES67,
- Zgodnością z SMPTE ST 2110-30,
- Współpracą z IPMX,
- Możliwością wykorzystania zegara GPS w operacjach globalnych.
Najważniejsze zalety
W porównaniu z innymi rozwiązaniami, RAVENNA oferuje:
- Możliwość precyzyjnego dostosowania latencji dla każdego strumienia,
- Brak potrzeby stosowania specjalistycznych przełączników sieciowych,
- Brak ograniczeń w liczbie profili,
- Dostępność bez opłat licencyjnych.
Praktyczne zastosowania
Protokół znajduje zastosowanie w studiach nadawczych, podczas produkcji na żywo oraz w systemach routingu audio.
Synchronizacja i jakość
RAVENNA wykorzystuje protokół IEEE 1588-2008 (PTPv2) do dokładnej synchronizacji strumieni audio i urządzeń. Połączenie z GPS pozwala osiągnąć precyzję na poziomie nanosekund, co zapewnia niezawodną transmisję audio-wideo w sieciach o dowolnej skali. Dzięki temu protokół jest gotowy do obsługi zaawansowanych zastosowań.
Integracja z infrastrukturą
RAVENNA została zaprojektowana z myślą o łatwej integracji z istniejącymi sieciami. Funkcja automatycznego wykrywania urządzeń ułatwia konfigurację i zarządzanie, a wsparcie dla redundancji i wysokiej dostępności sprawia, że protokół doskonale sprawdza się w profesjonalnych środowiskach .
Porównanie technologii
Poniżej przedstawiamy porównanie kluczowych parametrów technicznych protokołów AV over IP w zakresie latencji, skalowalności, jakości usług i łatwości wdrożenia.
Latencja i synchronizacja
Porównanie parametrów latencji dla wybranych protokołów:
| Protokół | Minimalna latencja | Maksymalna latencja | Wymagania sprzętowe |
|---|---|---|---|
| Dante | 150 μs | 1 ms | Standardowe przełączniki sieciowe |
| AVB/TSN | 250 μs | 2 ms | Certyfikowane przełączniki AVB |
| RAVENNA | 125 μs | 4 ms | Standardowe przełączniki sieciowe |
Skalowalność i przepustowość
Każdy protokół oferuje różne możliwości rozbudowy systemów, co pozwala na dostosowanie ich do konkretnych potrzeb:
AVB/TSN:
- Obsługuje do 420 kanałów w SERVER-IO.
- Do 128 kanałów w urządzeniach TesiraFORTÉ AVB.
- Do 32 kanałów w wybranych wzmacniaczach.
Dante:
- Umożliwia do 10 przeskoków między przełącznikami, zachowując latencję na poziomie 1 ms.
RAVENNA:
- Kompatybilny z AES67 oraz SMPTE ST 2110-30, co ułatwia integrację z różnymi standardami.
Jakość usług (QoS)
Zapewnienie odpowiedniej jakości usług w sieci jest kluczowe w przesyłaniu mediów. Klasy priorytetów dla różnych typów ruchu w sieci:
| Typ ruchu | Klasa DiffServ | Priorytet |
|---|---|---|
| Zegar (IEEE 1588-2008) | EF | Najwyższy |
| Strumienie mediów | AF41 | Wysoki |
| Pozostały ruch | DF | Standardowy |
AVB/TSN zmienia sam protokół Ethernet, aby poprawić QoS. Dante i RAVENNA korzystają z istniejących mechanizmów QoS w sieciach IP, co sprawia, że są łatwiejsze do wdrożenia w standardowych środowiskach.
Złożoność wdrożenia
Łatwość wdrożenia różni się w zależności od protokołu:
- Dante: Oferuje konfigurację typu plug-and-play oraz automatyczne wykrywanie urządzeń, co znacznie przyspiesza i upraszcza proces integracji.
- AVB/TSN: Wymaga dokładnego planowania infrastruktury, ponieważ konieczne jest użycie certyfikowanych przełączników.
- RAVENNA: Dzięki wykorzystaniu standardowych protokołów sieciowych, może być łatwo zintegrowany z istniejącą infrastrukturą, co daje większą elastyczność.
W sieciach Gigabitowych AVB/TSN osiąga latencję na poziomie 250 mikrosekund, co stanowi zauważalną poprawę w stosunku do standardowych rozwiązań sieciowych.
Podsumowanie
Jak wskazano wcześniej, wybór protokołu AV over IP dla systemów audio w sieci zależy od specyficznych potrzeb projektu oraz dostępnej infrastruktury.
Rekomendacje dotyczące protokołów:
Dante:
- Odpowiedni dla systemów wymagających szybkiego wdrożenia.
- Idealny w środowiskach korporacyjnych z typową infrastrukturą.
- Sprawdza się w projektach wymagających szerokiej kompatybilności.
AVB/TSN:
- Zapewnia gwarantowaną jakość usług.
- Dedykowany do instalacji o minimalnej latencji.
- Wymaga dedykowanej infrastruktury.
RAVENNA:
- Przeznaczony dla środowisk broadcastowych.
- Obsługuje systemy zgodne z AES67/SMPTE.
- Bazuje na otwartych standardach.
Oprócz wyboru protokołu, warto zwrócić uwagę na koszty instalacji. Migracja na AV over IP może obniżyć wydatki nawet o 40% w porównaniu z tradycyjnymi technologiami HDBaseT. Obecnie sieci 1 Gb/s dominują na rynku, przewyższając sprzedaż przełączników 10 Gb/s w stosunku 20:1.
"AES67 specifies the method for carrying uncompressed 24-bit linear audio over layer 3 IP networks" – G.F. Shay i M.J. Dyster
Standaryzacja, jak w przypadku protokołu AES67, umożliwia współpracę między różnymi systemami.
Kluczowe aspekty wdrożenia:
- Ocena przepustowości sieci i możliwości jej rozbudowy.
- Sprawdzenie kompatybilności z istniejącym sprzętem AV.
- Zapewnienie odpowiednich zabezpieczeń i mechanizmów QoS.
- Uwzględnienie skalowalności rozwiązania.
Technologia AV over IP znajduje się obecnie w fazie wczesnej adopcji, ale prognozy wskazują na jej szerokie zastosowanie w ciągu najbliższych 5 lat. Przyszłość tej technologii zmierza w stronę pełnej integracji z infrastrukturą IT, z zachowaniem wysokiej jakości dźwięku i minimalnej latencji.
