什么是avb協(xié)議？AVB優(yōu)勢(shì)在哪里？

眾所周知，以太網(wǎng)創(chuàng)建于1980年，它是一種可以在互連設(shè)備之間相互傳送數(shù)據(jù)的技術(shù)。發(fā)展至今日，因它具有成本低、速率快、可靠性高等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用。我們可以通過(guò)以太網(wǎng)傳送Email、圖片、聲音、視頻等等。

以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)(Ethernet Audio/VideoBridging，又稱“EthernetAVB”，以下簡(jiǎn)稱AVB)是一項(xiàng)新的IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，其在傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)保障帶寬(Bandwidth)，限制延遲(Latency)和精確時(shí)鐘同步(TIme synchronizaTIon)，以支持各種基于音頻、視頻的網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用。AVB關(guān)注于增強(qiáng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)音視頻性能，同時(shí)又保持了100%向后兼容傳統(tǒng)以太網(wǎng)，是極具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮W(wǎng)絡(luò)音視頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)。

AVB優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的音視頻(AV)設(shè)備配置曾是單用途的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單向鏈接。這種專用的連接模式導(dǎo)致在難以管理和操作的專業(yè)與用戶應(yīng)用中需要大量的布線。解決這一問(wèn)題有多種經(jīng)認(rèn)可的機(jī)制。但是所有這些機(jī)制不是不標(biāo)準(zhǔn)，就是難以操作和配置，再不然就是不靈活且貴。遷移到以太網(wǎng)設(shè)施中是公認(rèn)的解決專業(yè)AV 設(shè)備需求的方法。但是，目前，配置機(jī)制缺乏靈活性與互操作性。為了加快能夠共同操作的基于以太網(wǎng)的AV配置投入使用的步伐，IEEE 開(kāi)發(fā)了 IEEE802.1 音視頻橋接(AVB)標(biāo)準(zhǔn)。

AVB 是一系列 IEEE 802.1 標(biāo)準(zhǔn)集合，由TIme-SensiTIve Networking Task Group開(kāi)發(fā)，主要用于提升信息交換的容量、行業(yè)支持和 AV 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。音視頻橋通常指交換機(jī)，其目的是為音頻和視頻數(shù)據(jù)提供時(shí)間同步的、低延遲的和保證帶寬預(yù)留的流媒體功能。

AVB 的目標(biāo)是使用能處理 AVB 流量，而不影響網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一整合的“智能”交換機(jī)傳輸音頻、視頻和其它數(shù)據(jù)形式。憑借 AVB，IT 管理人員能夠采用混合 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，相較于并行獨(dú)立系統(tǒng)更節(jié)省時(shí)間、更低本和更高效地履行以作為 AV 系統(tǒng)經(jīng)理的職責(zé)。將 AVB 技術(shù)集成到當(dāng)前的 IT 系統(tǒng)中是巨大的進(jìn)步，并將致使大多數(shù) IT 和 AV 管理員設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原則發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變。

VB傳送協(xié)議改進(jìn)了之前二層通訊協(xié)議(如CobraNet或EtherSound)的固有“先天性不足”。在控制能力大幅提升的前提下，借鑒了IEEE1394技術(shù)，在三層協(xié)議下傳輸同步的專業(yè)音/視頻信號(hào)，并將傳輸延時(shí)壓縮到微秒級(jí)。

AVB數(shù)據(jù)包類型

下面就單獨(dú)分析這個(gè)AVB荷載的結(jié)構(gòu)，這也是AVB技術(shù)和以前CobraNet及EtherSound技術(shù)完全不同的地方。AVB數(shù)據(jù)包按照包類型可以分為命令/控制數(shù)據(jù)包和流媒體數(shù)據(jù)包兩大類，下面我們分兩部分展開(kāi)來(lái)討論。

這種數(shù)據(jù)包包含了命令發(fā)布和控制信號(hào)、數(shù)據(jù)流預(yù)約等除流媒體信號(hào)以外的其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包，屬于第三層數(shù)據(jù)封裝包(路由器層次)。第一個(gè)bit數(shù)據(jù)位稱為CD數(shù)據(jù)位，只有兩種表示狀態(tài)，“0”表示流媒體數(shù)據(jù)，“1”表示控制型數(shù)據(jù)。4~11這8個(gè)字節(jié)的802.1Qat預(yù)約數(shù)據(jù)協(xié)議ID號(hào)碼，它相當(dāng)于TCP/IP協(xié)議集中的IP地址(比如192.168.0.1是4個(gè)字節(jié)“0xC0A8 0x0001”，表示的是目的地地址，后面緊接的192.168.0.1則是發(fā)送端地址，這樣一共是8個(gè)字節(jié)。在AVB協(xié)議中，由于發(fā)送端和接收端不再使用IP地址的命名方法，而是使用標(biāo)識(shí)ID來(lái)區(qū)別不同的設(shè)備，但是其作用和在數(shù)據(jù)包中的位置是與TCP/IP協(xié)議集類似的)。最后的1~3個(gè)字節(jié)的補(bǔ)足位是當(dāng)荷載數(shù)據(jù)較短的時(shí)候(即三層荷載不足34個(gè)字節(jié)的時(shí)候)，AVB控制設(shè)備自動(dòng)添加足夠的“0”來(lái)補(bǔ)足位數(shù)，稱為“Padding”，以防止超短幀的形成。超短幀是指以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包低于64字節(jié)(或者超過(guò)1518個(gè)字節(jié))的時(shí)候，以太網(wǎng)傳送機(jī)制CSMA/CD無(wú)法判斷相鄰接收幀的間距而形成網(wǎng)絡(luò)沖突，為避免這種沖突出現(xiàn)，以太網(wǎng)規(guī)定了每個(gè)數(shù)據(jù)包的最小和最大長(zhǎng)度。

2、流媒體數(shù)據(jù)流包：

流媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)顯然比控制數(shù)據(jù)包復(fù)雜很多，但是基本含義沒(méi)有太多的復(fù)雜性。以前提過(guò)AVB傳輸?shù)拿襟w流數(shù)據(jù)可以是很多種類型，包含壓縮和不壓縮的音頻及視頻以及衛(wèi)星電視數(shù)據(jù)等不同種類，這些不同類型的數(shù)據(jù)在媒體流數(shù)據(jù)包中在7bit的協(xié)議類型中得以體現(xiàn)。

AVB傳送協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)流的三個(gè)主要定義：

1、多媒體格式及封裝方法。包括原始數(shù)據(jù)流和壓縮音、視頻流，以及附帶傳輸IEEE1394(IEEE1394接口是蘋(píng)果公司開(kāi)發(fā)的串行標(biāo)準(zhǔn)，俗稱火線接口(firewire)。同USB一樣，IEEE1394也支持外設(shè)熱插拔，可為外設(shè)提供電源，省去了外設(shè)自帶的電源，能連接多個(gè)不同設(shè)備，支持同步數(shù)據(jù)傳輸?；鹁€)的信號(hào)。

2、流媒體傳送的同步機(jī)制。包括基準(zhǔn)時(shí)鐘的同步和丟失重建，以及同步時(shí)鐘延時(shí)控制和優(yōu)化。

3、多播地址的分配。包括為AVB數(shù)據(jù)流分配ID以及媒體時(shí)鐘發(fā)生器的分配方式。

音頻視頻橋接(IEEE 802.1 AVB和IEEE1722/1733)跨過(guò)混合使用網(wǎng)絡(luò)為音視頻流提供高服務(wù)質(zhì)量的傳輸。

XMOS開(kāi)發(fā)了一種靈活的、純軟件配置的AVB音頻，該種AVB音頻可以被配置成支持超過(guò)100個(gè)音頻通道(借助以太網(wǎng))的單立體聲對(duì)。XMOS器件確定性的架構(gòu)完美地匹配了AVB的低延時(shí)和時(shí)序同步特性，同時(shí)XMOS器件也擁有了集成數(shù)字音頻接口、TCP/IP和DSP處理控制功能的能力。

AVB協(xié)議組基本上跨越了TCP/IP協(xié)議組的全部層次，而不僅僅是二層協(xié)議傳輸，且為可路由協(xié)議，這就從傳輸本質(zhì)上區(qū)別于二層的CobraNet和EtherSound協(xié)議。盡管AVB可以支持三層路由，但是并非意味著它可以發(fā)送到Internet公網(wǎng)中去，或者架構(gòu)在Internet架構(gòu)下的VPN上去。這是因?yàn)檫h(yuǎn)距離傳輸?shù)幕鶞?zhǔn)時(shí)鐘延時(shí)問(wèn)題沒(méi)有根本得到解決，網(wǎng)絡(luò)直徑依然無(wú)法超過(guò)7個(gè)hop。這么說(shuō)來(lái)，那這個(gè)三層協(xié)議好處在哪里呢?由于QoS的介入，使得數(shù)據(jù)管理和傳輸效率大大提高，更多的基于TCP/IP的硬件、管理軟件可以支持AVB。這使得AVB的各方面能力都是非常強(qiáng)大而靈活的。盡管剛才說(shuō)AVB協(xié)議集包含的數(shù)據(jù)包類型繁多，但是每種不同用途的AVB數(shù)據(jù)包的基本框架結(jié)構(gòu)是一樣的。

上述的AVB數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)只是它的二層結(jié)構(gòu)類型，也就是針對(duì)二層以太網(wǎng)傳送的協(xié)議結(jié)構(gòu)，而針對(duì)三層傳輸和控制協(xié)議則封裝在AVB以太網(wǎng)荷載(Payload)的46~1500字節(jié)當(dāng)中另外定義。如果不理解這句話的意思，可以查閱相關(guān)TCP/IP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)書(shū)籍，或者參考本連載之前的關(guān)于CobraNet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝的章節(jié)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包封裝就是一個(gè)“嵌套”結(jié)構(gòu)，二層底層是最外層封裝，三層結(jié)構(gòu)則被鑲嵌在內(nèi)等等。

AVB發(fā)送和接受數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)和之前的二層傳輸技術(shù)相比，主要區(qū)別在：

·系統(tǒng)的延時(shí)大大降低至2毫秒以下

·系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有QoS保證，包括軟件和硬件均支持

·AVB作為流媒體的一個(gè)載體，可以傳送包括壓縮和非壓縮等多種音視頻流媒體，并能保證同步傳輸，突破以往的瓶頸

·多達(dá)256種不同格式的音視頻數(shù)據(jù)流(包括采樣頻率)可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中共存?zhèn)鬏?，而互不干擾

·支持其它3層協(xié)議的高級(jí)功能