从ProAV到广电的IP网络设计,我们到底需要什么样的功能?

百科   2024-10-10 10:44   广东  

看组播与QoS与PTP的网络支撑

ProAV的编解码技术,不管采用SDVoE、NDI还是DanteAV,都有着广泛的粉丝用户群体。这也是由于这些编解码技术各有特色。利益于此,我们在不同的项目与应用中有着多样化的选择,可以根据项目的特性来选择适合我们的编解码器。



也正是因此,ProAV的项目中,IP网络针对每一种编解码技术,都有着不同的技术支撑参数。其核心点,就是ProAV的项目看重延时与画质,所以我们要设计IP网络能够在极短的时间里快速传输视频流。于是,我们日常在各种项目上,关于IP网络的设计,最经常听到的词汇就是组播Multicast(或者有时用IGMP代指),以及质量服务QoS。


以组播为例,组播Multicast是为了节约音视频流的带宽,让音视频在发送和传输过程中,仅仅只发1路流(对的,你没有看错,仅发送一路流),仅当到了有多个接收端的交换机接口上时,组播交换机才将这一份数据流进行重制到相对应的端口上去。这是一个完全动态的过程,因此,整个组网的交换机设备中,既要保证数据流仅发送一份,不占用额外的带宽,又要保证在有终端申请(术语称之为订阅)音视频流的时候,会准确的复制过去以保障画面音频的显示与播放正常。这其中也包括保证当一个终端设备离开一个组播组时,整个系统能够及时停止这个离开终端链条中的数据流发送。


为了将整个系统设置成这个理想状态,达到既要节省带宽,又要准确复制,还要及时停止的要求,就需要对系统组播进行全方位的设定。这也是为何当前市场上很多交换机在单交换机网络中可以很简单实现组播的分发,而到了多交换机的组播设定时,就经常出现故障,实现不了既要又要还要,变成了要么泛洪要么禁止的两难抉择。


而NETGEAR针对这个既要节省带宽,又要准确复制,还要及时停止的要求,专门设计了一个名为IGMP Plus的功能。这个功能,仅仅是一个智能化的开关。一旦打开,整个系统,无论多少台交换机,它们的组播流转发将智能且严格地遵循“仅为需要的端口复制流量”的原则,不产生任何一路多余的组播数据流,更不用说组播泛洪,完全不会出现在IGMP Plus启用的网络中。



除此之外,QoS的设计本是一个简单的设定,无非就是为一路数据流(如Dante)指定它的优先级为高,好让网络中的所有交换机快速通行这种数据流。然而当我们把Dante、SDVoE、PTP、AES67等等的应用放到同一个网络中时,QoS就变成了恶梦——因为每一种音视频数据流都希望将自己设置为VIP。这时候,我们将面临的是头等舱爆满的QoS冲突。这也是为何市场上大部分交换机无法处理混合的音视频系统放在同一网络中的原因。


而NETGEAR针对这个功能,为所有我们合作的音视频技术流派的数据流,都进行了二次分配,相当于在QoS的基本上再进行了一次QoS,为高优先级再细分了多种优先级,最优先PTP之类的时钟类数据,再优先音频,再接着视频。通过与各个技术流派的深度合作,NETGEAR成为了当前市场上为数不多的能够同时融合多种复杂音视频业务的交换网络系统。


经过多年在IGMP Plus功能和QoS功能的优化,NETGEAR已经能够为ProAV中的大量应用提供融合的网络系统。随这些功能的完善,ProAV中的网络设计,与广播电视中的网络设计,边界也逐渐淡化。我们上文提及中的功能,在广电领域同样适用。唯一的不同点,可能在于,广电领域中,比起ProAV注重的延时和画质,广电更注重时钟的对齐。这跟广电的直播应用有着莫大的关系。为了保证采、传、播等环节的画面音频保持高度一致,时钟的对齐必不可少。而这正是广电中常用的AV over IP协议SMPTE 2110或者AES67内通系统的主要特性。


为了支持网络时钟对齐,不仅需要在软件上支持PTP时钟协议,更需要在硬件上,将时钟芯片放到交换机中,这样交换机才可以参与到整个PTP时钟协议的链条中去。为此,NETGEAR在M4350系列中,加入了时钟芯片,支持最佳主时钟算法(BMCA)。至此,从ProAV到广电的AV over IP网络都成为了同一个网络。从今往后,IP网络的设计理念,将同时涵盖ProAV与广电。


IP化的进程,是软件件的必经阶段,也是最重要的基础。未来必然是软件定义的音视频世界。软件的世界中,哪有什么ProAV与广电之分,有的只是不同的应用:体育场、手术室、直播间、车联网...IP网络作为这所有数据的基础架构,必然要能够支撑起所有不同类型的融合数据。再进一步,无论是软件定义AV,还是AI for AV,皆是IP。


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