Dante協(xié)議在Xilica中的應用

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         ~想知道在Xilica中應用的Dante協(xié)議是怎么回事？

         ~沒問題！

         ~還想“貨比三家”？想知道Dante與EtherSound，或者是CobraNet的性能比較？

         ~更沒問題！

          本帖通過解疑的方式，詳解了你想之所想的關于Dante協(xié)議以及Dante協(xié)議在Xilica中應用的有關內(nèi)容，讓你的問號通通拋到腦后。歡迎技術宅們跟帖回復哦~。

              1、什么是Dante？

           2、Dante有什么優(yōu)勢？

           3、Dante協(xié)議支持多少個音頻通道？

           4、使用Dante時，網(wǎng)絡中的兩個音頻節(jié)點的最低延遲是多少？

           5、在使用Dante設備時，是使用HUB還是Switch？

           6、Dante與EtherSound的性能比較

           7、Dante與CobraNet的性能比較

           8、Dante與AVB的理解

           9、XILICA音頻網(wǎng)絡媒體矩陣系統(tǒng)

    10、簡易的Dante音頻傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)

    11、龐大的Dante音頻傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)

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1. 什么是Dante？
    Dante協(xié)議是一個在標準的IP網(wǎng)絡上運行的現(xiàn)代化高性能數(shù)字媒體傳輸系統(tǒng)，是Audinate公司在2006年研發(fā)的，和傳統(tǒng)的CobraNet技術一樣，也是一個集硬件、軟件和通信協(xié)議為一體的產(chǎn)品。

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  2.  Dante有什么優(yōu)勢？

         Dante技術允許在一條以太網(wǎng)線上同時發(fā)送和接收許多的音頻通道，并且避免了早先解決方案的復雜性和局限性。Dante的低延遲和嚴格的同步播放，可以滿足最苛刻的音響系統(tǒng)的要求，并且與現(xiàn)有的IT設備的兼容性非常好。和傳統(tǒng)的產(chǎn)品的不同之處是，Dante已經(jīng)跨越了二層網(wǎng)絡通信協(xié)議，完全采用更為先進和方便的IP三層通信協(xié)議（參考下文對于網(wǎng)絡OSI參考模型的介紹），并且可以通過對Firmware的升級，直接過渡到AVB（Audio Video Bridging）協(xié)議，這是非常重要的一步。

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  3.  Dante協(xié)議支持多少個音頻通道？

         千兆網(wǎng)：在單一的鏈接上支持512?512 48KHz/24Bit個音頻通道，也就是共1024個雙向通道。對于96KHz/24Bit的音頻數(shù)據(jù)流，信道容量減半。

        百兆網(wǎng)：在單一的鏈接上支持48?48 48KHz/24Bit個音頻通道，也就是共96個雙向通道。對于96KHz/24Bit的音頻數(shù)據(jù)流，信道容量減半。

    Dante協(xié)議支持48KHz和96KHz兩種音頻采樣率，不同的廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品支持的采樣率不盡相同。Xilica的A系列媒體矩陣采用48KHz的采樣率（CD的采樣率是44.1KHz），這樣在保證了音質(zhì)的同時，可以在相同網(wǎng)絡帶寬的情況下可以支持更多的通道，對于使用者以后的擴容和成本核算是非常有利的。

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  4.  使用Dante時，網(wǎng)絡中的兩個音頻節(jié)點的最低延遲是多少？
    原理上，兩個音頻接點之間直接使用千兆網(wǎng)連接，并且網(wǎng)絡是非常完美的情況下，一個單一的音頻數(shù)據(jù)被采集并且通過自己的IP數(shù)據(jù)包傳送，Dante已經(jīng)測得的延遲與千兆網(wǎng)的標準是一樣的，都是83.3μs。

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  5.  在使用Dante設備時，是使用HUB還是Switch？
    要弄清這個問題，首先必須要明白網(wǎng)絡傳輸設備在數(shù)據(jù)信號傳輸過程中的作用。這里講到的網(wǎng)絡交換設備一般指的是網(wǎng)絡集線器HUB、網(wǎng)絡交換機Switch等。我們知道在網(wǎng)絡中的設備進行相互通信的時候，數(shù)據(jù)要經(jīng)過操作系統(tǒng)、通信程序、網(wǎng)卡、網(wǎng)絡交換設備等各個環(huán)節(jié)，而為這些環(huán)節(jié)生產(chǎn)相應設備的廠家不計其數(shù)，如何能讓這些產(chǎn)品“相互溝通”和“相互協(xié)作”呢？那就必須有一套規(guī)則，只要大家都遵守這個通信規(guī)則，則無論買誰的產(chǎn)品都能保證通信的正常進行。由于網(wǎng)絡連接涉及到軟件和硬件以及通信協(xié)議的問題，所以國際標準化組織ISO專門為網(wǎng)絡傳輸定義了一個模型，讓大家共同遵守，這個模型稱為OSI(即Open System Interconnect Reference Model開放式系統(tǒng)互連參考模型)，該模型從下到上共分為七層，分別是物理層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，如圖：

OSI參考模型

         上圖中的第一層完全是針對網(wǎng)絡硬件設備提出的，層數(shù)越高越向軟件方面發(fā)展，到第七層已經(jīng)完全是高級應用軟件了，例如我們熟悉的Windows Office軟件，從上圖我們也能看出網(wǎng)絡集線器HUB 是工作在最底層，也就是物理層的，它是直接和物理傳輸硬件如光纖、同軸電纜定義在一起的，并且HUB是一種過時的網(wǎng)絡中繼設備。而第二層數(shù)據(jù)層則是定義網(wǎng)卡通信的，網(wǎng)絡交換機也是工作在這一層，所以網(wǎng)卡和網(wǎng)絡交換機是可以相互通信的，這就是Switch和HUB的本質(zhì)區(qū)別。在應用上HUB只是一個網(wǎng)絡信號的“放大器”，它是不能識別信號的“來龍去脈”的，當信號從任一端口進入HUB以后，HUB則將這個信號進行放大后傳輸?shù)剿�有的端口，也就是從Port1進入的數(shù)據(jù)，HUB 是不關心它要去哪里的，只是將信號傳輸?shù)狡渌�所有的端口就完成任務了。從帶寬上看，HUB只有10Mb/s和100Mb/s兩種規(guī)格，這樣對于一臺100M的HUB，某一時刻整個網(wǎng)絡只有一個信號在傳輸，并且，這個端口只要是在接收數(shù)據(jù)的時候就不能發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是我們常說的半雙工共享100M帶寬。這就意味著所有的端口一起在發(fā)送和接收端共享這100M的帶寬，由于以太網(wǎng)本身沒有優(yōu)先級別的傳輸控制，所以HUB上的各個端口依靠“競爭”才能進入到發(fā)送/接收，這種競爭就是CSMA/CD。通過競爭進入到網(wǎng)絡中的信號可能要經(jīng)歷過多次退出以后才能成功發(fā)送一次，這種不確定性會引起網(wǎng)絡較長的延遲，從而造成數(shù)據(jù)溢出甚至不同步的嚴重后果。使用HUB的網(wǎng)絡也不能支持標準的時鐘信號，所以HUB網(wǎng)絡不支持Dante。

         而Switch就不同，Switch是當今網(wǎng)絡的主流產(chǎn)品，可以將它理解為“智能化的集線器”。因為Switch內(nèi)部有CPU和內(nèi)存，存儲器中有邏輯列表單元（LUL），列表中保存著所有和這臺交換機相連的網(wǎng)絡設備的MAC地址，當某個數(shù)據(jù)包進入設備時，CPU會打開這個數(shù)據(jù)包的第一層，確認這個數(shù)據(jù)包的去向，然后按照目的地的MAC地址將這個數(shù)據(jù)包送到指定的端口，這樣Switch就具備了智能的條件，它只是將需要相互溝通的兩個端口之間建立了數(shù)據(jù)連接，而其他的通道的數(shù)據(jù)傳輸也在同步進行而不交叉。所以交換機的端口是全雙工獨享帶寬工作的�？傊�，Dante協(xié)議對于網(wǎng)絡交換機的最基本要求就是100Mb/s的全雙工。Xilica的A系列產(chǎn)品的采樣率是48KHz，在滿足最基本要求的情況時可以同時雙向傳輸96個通道的音頻數(shù)據(jù)流。在千兆網(wǎng)時可以傳輸1024個雙向通道。

         并且，Xilica的A系列設備可以提供兩個Dante端口，一個是主用端口，一個是備用端口，備用端口的作用是在主用端口的網(wǎng)絡鏈路發(fā)生故障時，無縫切換到備用端口網(wǎng)絡。所以建議，主用端口的網(wǎng)絡鏈路使用一個交換機，備用端口的網(wǎng)絡鏈路使用另外一個交換機。

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6. Dante與EtherSound的性能比較
    Dante沒有拓撲的限制和安裝的復雜性；Dante協(xié)議采樣率最高支持192KHz，單一鏈路上最多支持1024個通道的雙向傳輸，最低延遲可以達到83.3μs，而EtherSound協(xié)議的采樣率最高只支持到96KHz，單一鏈路上最多支持512個通道，并且音頻數(shù)據(jù)流只能單向通過HUB或Switch，最低延遲是125μs，所以Dante在性能上超過EtherSound。而且Dante可以提供故障備份，這對于現(xiàn)場活動來講，是一個非常明顯的優(yōu)勢。

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7. Dante與CobraNet的性能比較

         CobraNet協(xié)議是美國PeakAudio公司在1996年開發(fā)的網(wǎng)絡化音頻傳輸技術。迄今為止，CobraNet被廣泛公認為所有網(wǎng)絡化音頻技術的“始祖”，它被視為有效的音頻協(xié)議，并將繼續(xù)很好的為行業(yè)服務。雖然受到50多家CobraNet產(chǎn)品制造商的擁護，但是CobraNet仍未成為行業(yè)標準。

         CobraNet協(xié)議采樣率最高支持96KHz，單一鏈路上的音頻通道數(shù)量為128通道雙向傳輸，并且不支持路由，最低延遲是1/3ms，這些數(shù)據(jù)性能和Dante協(xié)議比起來還是遜色一些。并且CobraNet協(xié)議沒有故障備份。

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  8.  Dante與AVB的理解

         由于CobraNet、EtherSound等通信協(xié)議都是各個廠家獨立建立的協(xié)議標準，盡管其中的一些遵循以太網(wǎng)的協(xié)議標準，但是并不是真正的國際標準，所以對日后的通用性和兼容性的設定存在一定的障礙（例如CobraNet設備和EtherSound設備之間無法通信）。在這種情況下電氣和電子工程師學會IEEE的音頻視頻橋接工作組IEEE802.1標準委員會出臺了AVB（Audio Video Bridging）技術標準。AVB的出臺就是為了彌補這一領域的漏洞，并以ISO的標準規(guī)格發(fā)布出來，并提供給廠家免費使用。所以在AVB出臺以后，通信協(xié)議百家爭鳴的現(xiàn)象就應該逐步消失了，毫不夸張的說AVB的出臺堪稱音視頻行業(yè)的新時代。

          AVB允許多通道的不同采樣率的音頻流和視頻流在不同的網(wǎng)絡、不同的距離之間傳輸，并且支持標準的時序和時鐘信號，所有的AV設備參照統(tǒng)一的時間基礎，協(xié)同播放。

          AVB消除了網(wǎng)絡的緩沖延遲。IT網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸時，可靠性優(yōu)于時間，短時間的延遲在數(shù)據(jù)傳輸中可以接受，但是在音頻和視頻傳輸中延遲造成的音視頻不同步是不能接受的。

          隊列和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，確保不同的AV流按照指定的延遲通過網(wǎng)絡。

          確定非AVB設備。AVB協(xié)議可以識別網(wǎng)絡中的非AVB設備。

          Dante協(xié)議的目前的Firmware版本雖然是一個過渡版本，但仍然是自成體系的傳輸協(xié)議。由于Dante的協(xié)議的架構完全符合AVB規(guī)范，所以在系統(tǒng)升級時，Dante只需要更新所有網(wǎng)卡的Firmware版本即可以自動升級到AVB系統(tǒng)，而無需更改任何硬件設備，這也使的Dante成為目前能完全兼容AVB而投入商用領域的少數(shù)產(chǎn)品之一。

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9.  XILICA音頻網(wǎng)絡媒體矩陣系統(tǒng)

          Xilica的音頻網(wǎng)絡媒體矩陣使用Audinate的Dante網(wǎng)絡技術，支持開放式公共標準，提供完全的可互操作的系統(tǒng)。Xilica的音頻網(wǎng)絡媒體矩陣可兼容更先進的程序傳輸標準和更先進的系統(tǒng)控制標準。上面已經(jīng)陳述,由于AVB的標準是直接建立在Dante現(xiàn)有的已經(jīng)使用的基礎上，Dante可以直接的得到AVB正式支持。音頻設備制造商和解決方案供應商也會選擇Dante以確保平穩(wěn)過渡。Dante音頻傳輸技術可任由音頻信號在以太網(wǎng)中使用TCP/IP方式任意設置傳送路徑，且在整個過程中保持了音頻信號的精確還原和極微的延時。

　　XILICA的音頻網(wǎng)絡媒體矩陣A系列,采用開放式設計構架 ,音頻系統(tǒng)設計工程師可在A系列上靈活的自由設計選用DSP功能模塊.8*8，8*16, 16*8，16*16 模擬或網(wǎng)絡音頻信號輸入,輸出通道自由選擇配置。

         通過一根網(wǎng)線(Dante卡Primary接口)提供網(wǎng)絡音頻傳輸,而用另外一條網(wǎng)線進行熱備份(Dante卡Secondary接口),再用一個網(wǎng)絡作為控制的系統(tǒng)，而且還是最易于安裝和操作的系統(tǒng)。網(wǎng)絡的音頻傳輸及控制都是使用標準5類網(wǎng)線（CAT-5），通過快速有效的RJ-45端口連接，通過路由器DHCP的自動分配IP地址,自動分配IP地址到局域網(wǎng)內(nèi)每臺XILICA的音頻媒體矩陣上,你就像在家里設置家用電腦一樣簡單快捷.。

    音頻系統(tǒng)設計工程師可以根據(jù)工作現(xiàn)場情況進行特定的音頻走線的路由設置，選擇把輸入給XILICA A的模擬信號接入Dante數(shù)字音頻網(wǎng)絡，或者把Dante網(wǎng)絡中的數(shù)字信號接到XILICA A的模擬輸出，又或者把帶Dante協(xié)議的產(chǎn)品(如音源,數(shù)字調(diào)音臺,)網(wǎng)絡中的數(shù)字信號接入XILICA A數(shù)字音頻網(wǎng)絡媒體矩陣中，經(jīng)過媒體矩陣內(nèi)部的DSP功能模塊的處理后，再接回Dante數(shù)字音頻網(wǎng)絡中(帶Dante數(shù)字功放)。