音頻網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)史

遺留的財(cái)富

CobraNet (1996) 和 EtherSound (2001) 被廣泛認(rèn)為是第一代成功的商業(yè)音頻網(wǎng)絡(luò)。CobraNet最早使用10Mbit 以太網(wǎng)；使用100Mbit以太網(wǎng)連接的兩者都取得了顯著的成功。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者們對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，以此來(lái)建立包括會(huì)議中心、機(jī)場(chǎng)、主題公園、體育館和現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)會(huì)等系統(tǒng)在內(nèi)的大規(guī)模系統(tǒng)。

以太網(wǎng)的發(fā)展

在隨后的幾年里，對(duì)媒體網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)大幅提升，不斷完善。在這段時(shí)間，所有打算繼續(xù)開(kāi)發(fā)Dante的人都積極參與，為例如互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 (IETF) 這種標(biāo)準(zhǔn)組織撰寫(xiě)不同主題的文檔，尤其著重于零配置網(wǎng)絡(luò)、實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)、精確時(shí)間協(xié)議 (PTP) 以及服務(wù)質(zhì)量 (QoS)等類型的主題。

(Audinate, 2019)起初，Audinate 研發(fā)團(tuán)隊(duì)依據(jù)那些新興和成熟的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，利用自己的專業(yè)技能搭建 Dante。這為 Dante帶來(lái)前所未有的性能：

圖 1: 基于網(wǎng)絡(luò)解決方案組建音頻團(tuán)隊(duì)，以便最大化地發(fā)揮其能力。網(wǎng)絡(luò)“邊緣設(shè)備”通常使用模擬、AES3 或 MADI 來(lái)進(jìn)行團(tuán)隊(duì)間的音頻交換。在 AES67 之前，在一般網(wǎng)絡(luò)上，團(tuán)隊(duì)間交換音頻是不可能做到的。

緊密同步、低延時(shí)、可擴(kuò)展規(guī)模和適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)速度和技術(shù)的能力。

例如，早期網(wǎng)絡(luò)使用從數(shù)據(jù)包流中恢復(fù)時(shí)鐘的方法。而在Dante，Audinate引用了與PTP同步并生成所需的媒體時(shí)鐘這一方法。這一方法極大地放松了對(duì)QoS的要求。數(shù)千媒體數(shù)據(jù)包不再有嚴(yán)格的QoS要求，只有極個(gè)別同步數(shù)據(jù)包需要流量?jī)?yōu)先級(jí)。

由于CobraNet 和 EtherSound的使用早于這些標(biāo)準(zhǔn)，這些工程師必須開(kāi)發(fā)專門(mén)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的方法，而隨著以太網(wǎng)不斷成熟，帶寬更寬，這些方法卻未能相應(yīng)地自發(fā)成熟。因此，這些先進(jìn)的系統(tǒng)最終止步不前，成為遺留系統(tǒng)。

由于廣播音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始采用網(wǎng)絡(luò)解決方案，他們需要具有與傳統(tǒng)廣播基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性。所以，解決方案是放置一個(gè)轉(zhuǎn)接設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)邊緣，以便提供像模擬、AES3 和 MADI 接口那樣的傳統(tǒng)連接方式。(Harvey,2014)由于更多的制作團(tuán)隊(duì)開(kāi)始采用以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的解決方案，通常情況下是一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用的邊緣設(shè)備與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的邊緣設(shè)備進(jìn)行通迅。每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)都變成一座島，模擬、AES3和 MADI 則是系統(tǒng)間“檢查站”的通用語(yǔ)言。

Audinate 眼中的 AES67

起源：網(wǎng)絡(luò)解決方案之間互操作性的需求

早在 2009 年，來(lái)自音頻工程協(xié)會(huì)的技術(shù)委員會(huì)團(tuán)隊(duì)就撰寫(xiě)了名為《網(wǎng)絡(luò)音頻最佳實(shí)踐 (BestPractices inNetwork Audio)》的白皮書(shū)，開(kāi)始認(rèn)識(shí)到“島嶼間操作”這一情況。在此，他們觀察到了相似性和差異。

由于所有的音頻網(wǎng)絡(luò)都使用未壓縮的 PCM 數(shù)據(jù)，因此在編解碼器或數(shù)據(jù)壓縮等音頻數(shù)據(jù)中并沒(méi)有復(fù)雜的差異。當(dāng)時(shí)許多網(wǎng)絡(luò)使用不可合并的專有基帶通信，而 Dante 和 Livewire 則使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)架構(gòu)。“跨平臺(tái)”連接似乎是可能的。

然而，數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)相似，流格式卻不同，同步方案和 API 控制也是如此。 實(shí)際操作中，若沒(méi)有重大的新發(fā)展，這些系統(tǒng)是無(wú)法直接鏈接的。我們需要新的解決方案，使他們可以在網(wǎng)絡(luò)上直接兼容。

在接下來(lái)的時(shí)間里，AES67 開(kāi)始被制定。這一標(biāo)準(zhǔn)出版于 2013 年，并分別于 2015 年和 2018 年進(jìn)行了更新。在 2015 年 10 月的紐約 AES 展會(huì)上第一次正式對(duì)公眾進(jìn)行了展示。

“互操作性標(biāo)準(zhǔn)”的誕生

媒體網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟 (MNA) 是為提高行業(yè)對(duì) AES67的認(rèn)識(shí)而成立的行業(yè)組織。他們對(duì)AES67的描述如下：“AES67使網(wǎng)絡(luò)音頻解決方案，例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna和 WheatNet IP之間的網(wǎng)絡(luò)音頻流的互操作性成為可能。它不是一項(xiàng)新技術(shù)，而是通過(guò)橋接完成的兼容模式。”這里，我們可以看到 MNA 制定的 AES67 所扮演的角色與市場(chǎng)中其它網(wǎng)絡(luò)解決方案是不同的。那時(shí)還沒(méi)有能夠用來(lái)描述 AES67 的術(shù)語(yǔ)，這是個(gè)全新的概念。而在內(nèi)部，Audinate 給出了兩個(gè)定義：

互操作性標(biāo)準(zhǔn)： 例如.AES67, SMPTE ST 2110 音頻

意義：一個(gè)在相互競(jìng)爭(zhēng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案的產(chǎn)品間，通過(guò) IP 進(jìn)行的基本音頻或視頻傳輸?shù)乃{(lán)圖。互操作性標(biāo)準(zhǔn)通常缺乏控制和管理網(wǎng)絡(luò)流的管理工具，這仍需要手動(dòng)操作。

互操作性標(biāo)準(zhǔn)通常是由某個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)控制的。由于眾多公司同時(shí)重復(fù)開(kāi)發(fā)同一功能，集中進(jìn)行的產(chǎn)品間互操作性測(cè)試只能是極少數(shù)情況下才會(huì)出現(xiàn)，并且范圍有限。如果出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)有獨(dú)立的支持團(tuán)隊(duì)來(lái)解決。

網(wǎng)絡(luò)解決方案：例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna 和 WheatNet IP

意義：一套解決網(wǎng)絡(luò)音頻或網(wǎng)絡(luò)視頻聯(lián)網(wǎng)的完整方案，解決媒體傳輸問(wèn)題并提供控制管理系統(tǒng)的管理工具。使其在現(xiàn)實(shí)世界中更加便利。這些服務(wù)的特征包括發(fā)現(xiàn)探索、流控制和管理、性能測(cè)量、訪問(wèn)安全和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

博世一直支持在 Dante 平臺(tái)中包含開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。這是一個(gè)成功的解決方案，能保持在所有平臺(tái)的通用互操作性的同時(shí)提供高級(jí)功能，并持續(xù)創(chuàng)新。 當(dāng)有人問(wèn)我，他們是否應(yīng)該使用 Dante、AES67 或 ST2110，現(xiàn)在我可以簡(jiǎn)單的回答：“應(yīng)該。”

 伊森· 韋策爾（ E T H A N W E T Z E L L ） ， 博世通訊系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)解決方案通常是由私人團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)控制的，因此可以更好地控制組件、固件/軟件的開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程，提供一致的體驗(yàn)和更高的可靠性。而在Dante 系統(tǒng)中，互操作性測(cè)試是自動(dòng)進(jìn)行的，無(wú)需使用“互操作插件”或進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證。如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以向有專業(yè)人士的組織尋求幫助，專業(yè)人士可以確定問(wèn)題的性質(zhì)，并與制造商共同合作，解決問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)解決方案同樣能將應(yīng)一起使用的產(chǎn)品更好地集成起來(lái)。 堅(jiān)持一款網(wǎng)絡(luò)解決方案能夠使設(shè)計(jì)的整體效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于簡(jiǎn)單的部分之和。

圖2: 相比 AES67 這樣的互操作性標(biāo)準(zhǔn)，Dante 這樣的網(wǎng)絡(luò)解決方案能提供更多功能。AES67 允許在網(wǎng)絡(luò)解決方案之間使用通用格式，這一基本性質(zhì)是它的優(yōu)勢(shì)。

圖 2 清楚地將網(wǎng)絡(luò)解決方案與開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)中各自相對(duì)應(yīng)的能力進(jìn)行了對(duì)比。相比開(kāi)放標(biāo)注，網(wǎng)絡(luò)解決方案能夠應(yīng)對(duì)更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)管理和安全問(wèn)題。然而，這一圖表掩蓋了不同網(wǎng)絡(luò)解決方案之間的差異，這些差異很有可能是巨大的。

當(dāng)然，不同網(wǎng)絡(luò)解決方案背后的各組織會(huì)對(duì)他們以自己的方式進(jìn)行的這些設(shè)計(jì)有著十分堅(jiān)定的信念。因此，AES67 中高級(jí)別功能的缺乏不應(yīng)該算作技術(shù)委員會(huì)的失誤。相反，技術(shù)委員會(huì)避免這些辯論的做法是明智的。在有限范圍內(nèi)保持務(wù)實(shí)的態(tài)度 - 僅關(guān)注傳輸部件 - AES67 既不會(huì)由于過(guò)于重要而難以在不同的解決方案中達(dá)成一致，也不會(huì)由于過(guò)于復(fù)雜而難以實(shí)施。

雖然作為獨(dú)立技術(shù)，AES67 自行部署的能力是毋庸置疑的，但如果想將其用作網(wǎng)絡(luò)解決方案，它就會(huì)顯得既繁瑣又受到限制。任何使用過(guò)類似Dante 這樣的網(wǎng)絡(luò)解決方案的人都會(huì)立刻意識(shí)到，若使用 AES67 需要進(jìn)行額外工作，而像 Dante 這樣的網(wǎng)絡(luò)解決方案則會(huì)大大改善使用體驗(yàn)。

在最好的情況下，AES67 通常需要技術(shù)人員手動(dòng)設(shè)置時(shí)鐘結(jié)構(gòu)。 然后，要建立訂閱，他們需要手動(dòng)在每個(gè)設(shè)備“使用物理方式（U盤(pán)等）”建立會(huì)話描述協(xié)議 (SDP) 文件。毫無(wú)疑問(wèn)，這一過(guò)程需要技術(shù)人員安裝并管理幾個(gè)實(shí)用程序和 網(wǎng)頁(yè)瀏覽器選項(xiàng)卡，其組合將隨著被連接的產(chǎn)品而產(chǎn)生改變。但是 AES67 能將來(lái)自不同音頻網(wǎng)絡(luò)解決方案的產(chǎn)品連接在一起。這種為了在不同網(wǎng)絡(luò)解決方案之間獲得音頻的折衷方案直接犧牲了重要功能。

圖3 制作團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)解決方案上構(gòu)建他們的系統(tǒng)。 當(dāng)需要將流媒體傳給另外平臺(tái)上的另一個(gè)團(tuán)隊(duì)時(shí), AES67 （和 ST 2110）是可行的選擇。

根據(jù)工作選擇正確的工具

在為工程或制作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，將團(tuán)隊(duì)所需要用到的設(shè)備先列一個(gè)清單，再將它們都放到同一網(wǎng)絡(luò)解決方案中會(huì)是一個(gè)明智的選擇。這將極大地減少所需的應(yīng)用程序數(shù)量，提供產(chǎn)品之間更深層次的控制集成以及系統(tǒng)診斷和監(jiān)視的通用方法。產(chǎn)品系列的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。目前很少有基于網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，但是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中選擇產(chǎn)品線或品牌是很常見(jiàn)的。優(yōu)勢(shì)都是一樣的：更加一致、更加集成。

這不僅僅只是一個(gè)用戶友好的界面。Dante 這樣的網(wǎng)絡(luò)解決方案更加穩(wěn)健。需要手動(dòng)設(shè)置的系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)也需要手動(dòng)恢復(fù)；而可以自動(dòng)設(shè)置的系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)則可以自動(dòng)恢復(fù)，甚至是無(wú)縫恢復(fù)。

圖4 支持 AES67 和/或 ST 2110 的 Dante 設(shè)備可以同時(shí)發(fā)送和接收Dante 和互操作性標(biāo)準(zhǔn)。操作人員不必選擇一種格式，他們也可以為每個(gè)流選擇正確的工具。

當(dāng)混合音軌、音樂(lè)重放和內(nèi)通對(duì)講需要在不同網(wǎng)絡(luò)解決方案的團(tuán)隊(duì)之間傳輸時(shí)，AES67 會(huì)是一個(gè)可行的選擇。 Dante 設(shè)備可以同時(shí)發(fā)送和接收Dante 和 AES67。 您可以在擁有 AES67 互操作性以備不時(shí)之需的同時(shí)，擁有功能先進(jìn)、強(qiáng)大的Dante 網(wǎng)絡(luò)解決方案。

Audinate 眼中的 SMPTE ST 2110

SMPTE ST 2110 是一套標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。盡管它主要關(guān)注的是視頻傳輸，但它也能解決流中音頻元素的問(wèn)題。因?yàn)?ST 2110 同時(shí)針對(duì)音頻和視頻，有些人會(huì)很自然地認(rèn)為這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)給二者帶來(lái)了同樣的好處。然而 ST 2110對(duì)音頻方面來(lái)說(shuō)很有趣，但采用它的原因是完全不同的，理解這一點(diǎn)對(duì)于更有效地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

視頻方面: 針對(duì) SDI 的革命性替換

視頻制作一直受到帶寬的挑戰(zhàn)。在任何制作數(shù)字視頻的最初階段，都要先決定用什么分辨率進(jìn)行拍攝，以及是否使用視頻壓縮和/或限制色度抽樣。

ST 2110 的創(chuàng)始愿景是非常大膽的。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)想了一個(gè) 100Gbit 交換機(jī)更加普及的世界，認(rèn)識(shí)到這將使 8K無(wú)壓縮視頻成為現(xiàn)實(shí)（隨著網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，視頻甚至更高清）。以前壓縮視頻所消耗的能量可以重新加以利用，用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

但相比 SDI，ST 2110 不僅增加了帶寬，也更加高效靈活。當(dāng) SDI 將音頻、視頻和輔助數(shù)據(jù)封裝到一個(gè)串行管道中時(shí)，ST 2110 則是將這些元素分離為獨(dú)立的流。比如，僅消隱區(qū)域就占據(jù)了 HD-SDI 帶寬的 16%-38%。

通過(guò)分離音頻、視頻和輔助數(shù)據(jù)流，ST 2110為參與設(shè)備提供實(shí)質(zhì)性的帶寬緩解，完成了對(duì) SDI的改進(jìn)。參與視頻制作的所有設(shè)備提供商都很贊賞這一改進(jìn)。

對(duì)于視頻專業(yè)人士來(lái)說(shuō)，將如 SDI 這樣的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)解決方案中的承諾無(wú)疑是一種解放。即便沒(méi)有自動(dòng)配接和管理工具，ST 2110依然代表著從 SDI 視頻向前邁出的一大步。

圖5 2018 年，EBU 總結(jié)了 JT-NM 路線圖在實(shí)現(xiàn)“最低用戶要求”方面取得的進(jìn)展。2019 年11月，此幻燈片繼續(xù)顯示 JT-NM 路線圖網(wǎng)頁(yè)上的進(jìn)展。金字塔的綠色尖端 - 媒體運(yùn)輸 - 是唯一被認(rèn)為可以廣泛利用的。[i]所有其它元素都還處于截然不同的發(fā)展階段。

音頻方面: AES67 的漸進(jìn)式提升

在 SMPTE ST 2110 的音頻方面，這些變化與其說(shuō)是革命，不如說(shuō)是演變。ST 2110 音頻流本質(zhì)上是 AES67 的復(fù)制品，唯一的區(qū)別是僅有的幾個(gè)參數(shù)收緊。 這并不是意外導(dǎo)致的。為了防止在同行業(yè)中出現(xiàn)相互競(jìng)爭(zhēng)的通用橋接模式，開(kāi)發(fā) AES67的 AES 技術(shù)委員會(huì)代表與 ST 2110 技術(shù)委員會(huì)代表展開(kāi)了合作。 因此，關(guān)于AES67 任務(wù)的所有內(nèi)容都適用于 ST 2110，至少作為一個(gè)起點(diǎn)來(lái)說(shuō)均是如此。

在同一芯片組上同時(shí)提供Dante和ST 2110對(duì) SSL、我們的產(chǎn)品和我們的客戶來(lái)說(shuō)是重要優(yōu)勢(shì)。電視廣播系統(tǒng)從根本上說(shuō)是基于音頻和視頻的集成，ST2110在IP基礎(chǔ)設(shè)施上提供了此互操作性標(biāo)準(zhǔn)。作為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，Dante無(wú)需使用專有的TDM音頻路由器。SSL的 System T 控制臺(tái)使用Dante API，直接從控制臺(tái)軟件控制COTS網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的音頻路由。Dante API提供自動(dòng)流創(chuàng)建以及單播可能性。在處理視頻相關(guān)的音頻帶寬相對(duì)較低卻有高信道計(jì)數(shù)要求時(shí)，尤其是在考慮單聲道路由時(shí)，兩者都是有利的。

湯姆· 諾爾斯 （ T O M K N O W L E S ） , S O L I D S T A T E L O G I C

對(duì)音頻團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，SMPTE ST 2110 的吸引力主要在于與視頻領(lǐng)域的整合。過(guò)去，有時(shí)視頻團(tuán)隊(duì)使用與 AES3或 MADI 連接的音頻語(yǔ)言，有時(shí)音頻團(tuán)隊(duì)必須使用 SDI 嵌入/去嵌入設(shè)備的視頻語(yǔ)言。由于音頻團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而 ST 2110 與已為 AES67 完成的工作密切相關(guān)，因此對(duì)于視頻團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，采用 ST 2110 是簡(jiǎn)化鏈接的可控補(bǔ)充。

值得注意的是，各行業(yè)組織正試圖通過(guò)制定更相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)加強(qiáng) ST 2110。JT-NM 路線圖對(duì)將改善現(xiàn)有 AES67 或 ST 2110 標(biāo)準(zhǔn)體驗(yàn)的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。EBU 在上述“金字塔”圖表中總結(jié)了這一進(jìn)展，表明其中大多數(shù)仍在進(jìn)行中。傳輸元素和同步層已達(dá)到穩(wěn)定點(diǎn)。最近，被引用于冗余網(wǎng)絡(luò)配置的 SMPTE 2022-7 被視為穩(wěn)定運(yùn)行，并已包含在 Audinate 的 ST 2110 運(yùn)行中。而其它提出的功能遠(yuǎn)沒(méi)有那么成熟。當(dāng)前的JT-NM 路線圖顯示，NMOS 元素（IS-04 發(fā)現(xiàn)和IS-05 連接管理）在 2018 年第 3 季度至 2019 年第2 季度的時(shí)間段內(nèi)被廣泛應(yīng)用。當(dāng)然，這么說(shuō)似為時(shí)過(guò)早。

廣播公司仍在提出 NMOS 互操作性和穩(wěn)定性方面面臨的重大挑戰(zhàn)。鑒于這些困難，一些重大項(xiàng)目被迫使用AES67 和 SMPTE ST 2110 的手動(dòng)路由——至少目前是這樣。

Audinate 啟用 AES67和 SMPTE ST 2110

Audinate已公開(kāi)表達(dá)了想要支持AES67和SMPTE ST 2110的目標(biāo)。目前無(wú)法就采用NMOS方面給出官方評(píng)論，標(biāo)準(zhǔn)的演變和采用顯然是不可預(yù)測(cè)的。然而，在2019年Inter BEE展之后，雅馬哈和索尼證明了Dante Domain Manager是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵部分，如果有足夠的市場(chǎng)需求，就可以實(shí)現(xiàn)NMOS的啟用。

超越IS-04和IS-05后，金字塔的其余部分還沒(méi)有得到解決。未來(lái)，SMPTE ST 2110支持者希望解決系統(tǒng)配置和監(jiān)控，以及網(wǎng)絡(luò)安全功能等問(wèn)題。

本討論強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)解決方案與互操作性標(biāo)準(zhǔn)不同這一概念。今天，Dante與Dante DomainManage使用真正成熟的產(chǎn)品解決了JT-NM路線圖中的所有問(wèn)題。 此外，由于Audinate支持SMPTE ST 2110，Dante產(chǎn)品可以在網(wǎng)絡(luò)解決方案的強(qiáng)大功能和開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的互操作性這兩方面做到兩全其美。