下一代網絡音視頻實時傳輸技術:Ethernet AVB
摘要:以太網音視頻橋接技術(Ethernet Audio/Video Bridging,以下簡稱Ethernet AVB)是一項新的IEEE 802標準,其在傳統以太網絡的基礎上,通過保障帶寬(Bandwidth),限制延遲(Latency)和精確時鐘同步(Time synchronization),提供完美的服務質量(Quality of Service, 簡稱QoS),以支持各種基于音頻、視頻的網絡多媒體應用。Ethernet AVB關注于增強傳統以太網的實時音視頻性能,同時又保持了100%向后兼容傳統以太網,是極具發展潛力的下一代網絡音視頻實時傳輸技術。
近十幾年來,消費者對于以太網上的多媒體應用的需求日益劇增,這對網絡的帶寬及服務質量都提出了更高的要求。不過,由于以太網原本只設計用于處理純粹的靜態非實時數據和保證其可靠性,至于順序和包延遲等并非作為重要的考慮因素。盡管傳統二層網絡已經引入了優先級(Priority)機制,三層網絡也已內置了服務質量(QoS)機制,但由于多媒體實時流量與普通異步TCP流量存在著資源競爭,導致了過多的時延(Delay)和抖動(Jitter),使得傳統的以太網無法從根本上滿足語音、多媒體及其它動態內容等實時數據的傳輸需要。
IEEE 802.1 AVB工作組正致力于制定一系列的新標準,對現有的以太網進行功能擴展,通過建立高質量、低延遲、時間同步的音視頻以太網絡,為家庭或企業提供各種普通數據及實時音視頻流的局域網配套解決方案。
Ethernet AVB網絡的構成
為了在以太網上提供同步化低延遲的實時流媒體服務,需要建立AVB網絡,稱之為AVB“云”(Cloud)。AVB“云”的建立需要至少速度在 100Mbps以上的全雙工(Full-duplex)以太鏈路,這就需要能保障傳輸延遲的AVB交換機(Switch)和終端設備(End Point),以及邏輯鏈路發現協議(IEEE 802.1AB - LLDP),用于設備之間交換支持AVB的協議信息。
如圖1 所示,在AVB“云”內,由于延遲和服務質量得到保障,能夠高質量地提供實時的流媒體服務。同時,AVB網絡保持與傳統以太網的兼容,也能夠連接到傳統的交換機、集線器和終端設備。但由于集線器的半雙工(Half-duplex)特性,以及傳統以太網交換機不具有AVB功能,無法完全保障其流媒體服務的實時性,因此在AVB“云”外,只保障普通的最大交付功能(Best Effort)并與AVB網絡相連。
Ethernet AVB解決的問題
流媒體服務在如今的以太網上已經得到廣泛應用。雖然通過緩沖(Buffer)及自適應時鐘恢復技術(Adaptive Clock Recovery)能夠在一定程度上解決網絡時延和抖動帶來的問題,但這本身又會引入更多的延遲,而超過AV應用本身所允許的誤差范圍,并且恢復的時鐘也沒有足夠的精度對不同位置的AV信號進行同步。為此,AVB定義了高精度的時鐘同步協議(IEEE 802.1AS),為以太網提供完美的低延遲、低抖動的時鐘。
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