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AoIP网络的一致度

2022-02-18 依马狮视听工场


AoIP网络的一致度

为什么要一致?

不同的技术设备在一起工作总是不可避免的。随着时间的推移和技术的发展,这一要求迎来的是更错综复杂性和更统一性。在音频中,当一切都是模拟时,事情相对简单。那时的主要难题是找到合适的连接器或适配器(如果有必要的话)。 

快进到今天,利用IP网络传输音频(AoIP)的技术正在成为标准。这些系统包括Livewire、Dante和RAVENNA,它们使用相同或相似的底层网络技术和标准,但最初彼此不兼容。这并不妨碍AoIP的采用,但根本的不兼容性限制了各自的格式只能在独立环境中工作。  

虽然这样做也有好处(为满足不同情况的要求,每个专有系统都提供了调整操作值的范围),但用户和标准组织都认识到,一个统一的解决方案可以满足不同类型和大小设施的需求, 并且促进普及。

其结果就是AES67互操作性标准(2013年推出),它提供更大的互联性,并使不同的、不兼容的AoIP格式能够一起工作,从而加速了AoIP 的不断普及。AES67还构成了SMPTE ST 2110-30(通过IP网络传送数字媒体标准的音频传输部分)的基础。  

在设计系统时,具有完全互连和互操作系统所带来的灵活性和可选性是一大优势。然而,这也带来了一个新问题,标准规模越大,制造商实施起来就越复杂。这就是AES67和ST 2110-30的一致性要求发挥作用的地方。

 

遵循标准

AES67并没有在所有兼容系统上强制执行复杂的条款,而是提供了基本的互操作性。这是有用的,因为尽管这是一个最低限度,但它实际上通过创建一个有用的、基本水平的和有保证的互操作性,最大限度提高了设备之间的兼容性。不过,这并不妨碍制造商进一步利用此平台支持更多的“边缘情况”值,如果他们能够做到的话。

当通过IP网络传输数字音频时,需要考虑几个因素。关键因素包括音频如何被分解成包(声道数量和传输的音频长度)以及音频的格式(采样率和位深)。在AES67和ST 2110-30标准中,提供了设备容纳这些参数一个以上数值的能力,最大限度地支持不同的安装要求。 

包时间是指媒体数据包含在一个媒体包中的实时持续时间。它详细说明了在打包和传输之前捕获了多少音频。包时间越短,音频传输越快,因此端到端延迟越低。然而,因为需要更多的包,更短的包时间会增加网络上的负荷,所以需要达到一个平衡。应该明确的是,尽管包时间对延迟有影响,但它与延迟并不相同。

通道数确定一个码流中单声音频通道的数量。根据来自特定设备的音频通道的相互关系,将单声音频通道组合为一个流是有用的。对接收设备来说,管理一个包含所有必需通道的码流会更高效,操作上也更简单。不过,如果设备只需要码流内一小部分音频通道,那么将包含全部音频通道的一个大码流发送给所有设备是浪费的。为高效设计系统,码流内通道数量必须灵活。 

采样率和位深也必须像任何数字音频系统一样确定,尽管与包时间和通道数相比,它们的变化要小。在广播音频中,它们通常为48kHz 24位。

 

一致度

标准措辞严谨地定义了要求的基本水平的功能,并清楚地描述了其它推荐的和可选的功能。AES67和ST 2110-30之间的一个关键区别在于,对于确保互操作和高效联网的4个固有技术构件的每一个,如何给出建议支持的值。  

AES67提供了一个基本一致度,ST 2110-30即以此为基础。遵循AES67的设备必须支持的强制性配置包括1到8个通道的流通道数、1ms的包时间、48kHz的采样率和16或24位音频。这些可以被描述为“中间路线”值,它满足了广泛的应用要求。

ST 2110-30在有效载荷和数据包时间方面有6级一致度。只有A级是强制性的;它指定48kHz、16或24位数据流的1到8个音频通道,以1ms包时间传输。B级支持相同的码流和通道数,但包时间较短,为125μs。C级增加了对每个码流最多64个音频通道的支持及较短的125μs包时间。其余的等级(AX、BX和CX),提供96kHz采样率支持,而各自的音频通道数减半(4、4和33)。

ST 2110-30 A级符合AES67的强制一致度要求。这意味着AES67设备通常也将遵循ST 2110-30,尽管这没有保证。B级和C级分别提供了对较短包时间和较高通道数的支持,适合端到端延迟很关键或需要传输较大音频通道组的环境。这使之成为64通道MADI或16通道SDI连接的直接替代。将以前以高通道数、点对点连接方式分发的传输信号分解成较小的码流仍然是有益的,特别是当一些接收设备不需要访问所有通道时。

许多广播音频设备能够支持ST 2110-30 A、B和C级,这给了系统设计师在建立基于IP的广播设施的音频网络时很大程度的灵活性。这包括ST 2110-30兼容的Dante和RAVENNA设备,以及来自很多制造商的原生ST 2110-30设备。ST 2110-30规定的多级别对各方都有好处,既使制造商的重点更明确,又拓宽了使用设备的人的使用范围。AES67通过IP解决方案,实现了以前截然不同的音频格式之间某种程度的一致性目标 ,ST 2110-30在此基础上确保了更广泛的适用性。 

 

快速恢复能力

当涉及到现场制作时,快速恢复能力始终是一个关键考虑因素,对于基于IP的设施来说也是如此。在SDI设施中,冗余路径依赖作为切换功能一部分的帧同步。在IP域,无缝切换基于数据包。ST 2022-7标准中规定了使用多个冗余的RTP(实时传输协议)包码流创建一个具有无缝保护的重建输出流的要求。两个携带相同数据的码流通常沿着不同的路由发送到目的地。万一任意一条路径上丢包,原始码流将被重建,在不影响输出的情况下在这两个码流之间进行切换。

与ST 2110-30方式类似,ST 2022-7包括不同级别的一致度规定,称为A、B、C和D级。这些规定针对接收设备,并详细说明收到两个码流的最大时间差,以保证无缝切换。D级要求支持最高150μs,适合现场制作和具有最小延迟的环境。A级、B级和C级涉及较大的值(分别为10、50和450ms),这使得包括更长距离网络在内的更广泛应用成为可能。

与ST 2110-30一样,在设计能够快速恢复的基于IP的广播网络时,可用设备必须能够满足制作的快速恢复要求。

 

结论

满足不同的技术要求有不同的一致度。在设计设施时,应考虑构成一致度的参数。

这些参数在ST 2110-30和ST 2022-7标准内简化为一组明确的指定级别,有助于制造商、系统集成商和广播公司等提供最佳的产品和解决方案。与任何大型广播设施一样,为确保系统设计兼容性,必须规划在先,而通过技术标准提供的基础性工作使这一目标得以实现。 

TSL AoIP 网络传输

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