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AES67和ST2110-30有哪些不同

2022-05-16 依馬獅視聽工場


AES67和ST2110-30是當下最重要的兩個AoIP標準,前者是AoIP系統的通用標準,后者則是視音頻一體化IP系統中不可缺少的互通標準。

簡單說,就是AES67主要用于純音頻系統,而ST2110-30更適用于視音頻一體化系統。當然,在純音頻系統中使用ST2110-30也是完全沒有問題。

AES67和ST2110-30都是源自開源的AoIP互通標準Ravenna,而ST2110-30更是參照AES67制定,二者都使用RTP協議和UDP協議進行音頻的實時傳輸,都使用無壓縮的PCM編碼,以及PTPv2精確時鐘協議進行同步,僅是在一些參數細節上有所不同。

 

音頻流設置的區別

AES67從2013年發布第一版之后,又在2015、2017、2018年分別做出修訂,目前的版本支持1ms、1/3ms、1/4ms、1/8ms四種數據包時間,也就是每個數據包可設定為裝載1ms、1/3ms、1/4ms、1/8ms的音頻數據。

AES67和ST2110-30有哪些不同

AES67-2018支持以下幾種音頻流:

(這里只討論48kHz采樣率)

•1ms,1-10通道

•1/3ms,1-30通道

•1/4ms,1-40通道

•1/8ms,1-80通道

ST2110-30的音頻流格式則更加簡單:

•Level A:1ms,1-8通道

•Level B:1/8ms,1-8通道

•Level C:1/8ms,1-64通道

對比可見,ST2110-30是不支持1/3ms和1/4ms兩種數據包時間的,這也就意味著使用這兩種音頻流設置,ST2110-30設備可能無法接收。

但同時也可以看到,1ms、1-8通道音頻流和1/8ms、1-64通道音頻流是可以同時被AES67和ST2110-30設備兼容的,所以通常建議使用1/8ms、1-64通道的音頻流格式,便可以同時兼容AES67和ST2110-30兩個標準。

 

音視頻融合帶來區別

廣播電視系統向IP架構的演進,很大程度上是源自4K的推動。基于SDI的基帶系統已無法滿足大規模4K制作的需求,4倍的線纜數量和4倍的視頻矩陣規模使系統不堪負重。

AES67和ST2110-30有哪些不同

基于ST2110標準的IP架構系統以相對較低的成本實現了超大規模的視音頻路由能力,可支持上千路4K信號和數萬條音頻流的路由,將一個廣播電視臺所有的本地信號和外來信號放在一個路由系統中自由調度。

在純音頻系統中,AES67已能夠提供接近完美的傳輸性能。而在視音頻一體系統,例如電視轉播車或演播室,大量的音頻信號源來自攝像機機頭話筒、視頻播放器與IPG板卡(外來信號),這些信號以ST2110-30音頻流傳送至主備調音臺進行混音,便可代替音分與解嵌板卡,并大量減少AES端口和線纜數量,使系統更高效,信號共享更便利,再加上ST2022-7主備網絡無縫切換冗余,安全性也更高。

所以若從應用端出發,AES67與ST2110-30的區別正是與視頻系統的融合能力。

那么為何視頻系統不直接使用AES67標準呢?

ST2110是一個涵蓋了視頻、音頻、輔助數據和同步、傳輸的標準集合,ST2110-30只是其中音頻的傳輸的一個標準,它必然會根據大規模視頻系統的需要進行一些必要的適應性修改,并且盡量的精簡,從音頻流格式的規定便可見一斑。

而從實踐出發,帶來較大變化的還是在同步時鐘的部分。

Slave Only選項

AES67和ST2110-30都使用PTPv2,即IEEE1588-2008精確時鐘協議進行同步,但在PTP的參數設定上有少許不同。

ST2110-30要求設備增加“Slave Only”選項,設定為True之后該設備無法成為系統的PTP主時鐘。

PTP采用競選機制,每一臺PTP設備都有機會成為PTP主時鐘,優先級數值最小和時鐘等級最高的設備會被自動選為系統的PTP主時鐘,即Grand Master。

而設置Slave Only為True之后,即使將PTP優先級設置為最高,該設備也不會成為PTP主時鐘。

AES67則沒有這項要求。

PTP參數設置的不同

AES67的PTP參數設置由附件A定義;ST2110則規定使用ST2059-2作為PTP時鐘的設置標準。

AES67和ST2110-30有哪些不同

這些設置的不同便可能在實際應用中帶來一些困擾,目前發現影響較大的是PTP時鐘域(PTP domain)一項。

AES67規定,PTP時鐘域默認為0,可設置為0-127。

ST2059-2則規定PTP時鐘域默認為127,可設置為0-127。

所以一臺AES67設備若需要在ST2110系統中使用,往往需要將PTP時鐘域設置為127。

但實際應用中發現一部分AES67設備不具備修改PTP時鐘域的能力,這便限制了其在ST2110系統中的使用,因為AES67文檔中有指明不接收不同PTP時鐘域和參考時鐘的設備發送的音頻流,這顯然會導致這種情況下部分AES67設備無法接收ST2110-30音頻流。

AES67和ST2110-30有哪些不同

 

其它區別(通常對系統影響不大)

AES67對PTP時鐘的要求更嚴格

ST2110允許設備使用基帶時鐘工作,此時其發送的音頻流的SDP中,時鐘的描述為“a=ts-refclk:localmac=<MAC adress>”,這可能會造成部分AES67設備無法接收該音頻流。

ST2110要求RTP clock和Media Clock的offset必須為0

ST2110不要求支持RTCP協議和SIP單播協議

AES67和ST2110均未規定必須使用何種方式進行音頻流的冗余,但ST2110有規定如果使用冗余,則應符合ST2022-7標準

綜上所述,ST2110-30與AES67采用了相同的傳輸協議、編碼方式與同步時鐘,只是在細節上有所差異,畢竟ST2110-30是參考AES67而制定的。而到了設備端,不同設備對于AES67和ST2110-30標稱兼容,但實際情況可能會略有千秋,還是需要經過實踐的檢驗。

AES67和ST2110-30有哪些不同

如何不再糾結于這些細節差異帶來的不便呢?選擇Ravenna標準的設備便是一條捷徑。

Ravenna是一個開源的AoIP標準,使用IPv4網絡、RTP協議、UDP協議、IGMP組播管理協議等進行傳輸,使用PCM和AM824音頻編碼(后者被應用于ST2110-31),使用PTP v2進行同步。這些都完全被AES67和ST2110所沿用。

Ravenna對于音頻流的數據包時間和通道數設置范圍寬泛,數據包時間可以在0.02ms到2.67ms之間任意設置(即Frame Size從1至128),音頻流通道數也支持1-128,對AES67和ST2110-30所有的音頻流格式都可以完全滿足。

Ravenna具備強大的PTP時鐘適應性,可修改PTP時鐘域,可接收不同PTP時鐘域的設備發送的音頻流(這是AES67不支持的),具備slave only選項。

Ravenna對于音頻流發送和接收的每一個參數都可以手動更改,例如UDP端口號、RTP載荷類型等,更可手動設置音頻流的組播地址,地址范圍不受任何限制。

Ravenna是當前對于AES67和ST2110兼容性最好的AoIP解決方案,為系統搭建與調試提供最大的便利。目前,LAWO所有音頻設備均采用Ravenna標準,打造高性能、高可靠性的AoIP系統。

2018年至今,國內已有超過40個4K轉播車和演播室項目使用了基于Ravenna標準的LAWO AoIP核心設備。我們愿用世界一流的產品、專業的技術服務和熱誠之心為中國廣播電視產業的發展助力。

Lawo 朗沃 AES67 ST2110-30 AoIP標準

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