Dante協議在Xilica中的應用

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         ~想知道在Xilica中應用的Dante協議是怎么回事？

         ~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協議以及Dante協議在Xilica中應用的有關內容，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協議支持多少個音頻通道？

           4、使用Dante時，網絡中的兩個音頻節(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音頻網絡媒體矩陣系統(tǒng)

    10、簡易的Dante音頻傳輸網絡系統(tǒng)

    11、龐大的Dante音頻傳輸網絡系統(tǒng)

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1. 什么是Dante？
    Dante協議是一個在標準的IP網絡上運行的現代化高性能數字媒體傳輸系統(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、軟件和通信協議為一體的產品。

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  2.  Dante有什么優(yōu)勢？

         Dante技術允許在一條以太網線上同時發(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，并且與現有的IT設備的兼容性非常好。和傳統(tǒng)的產品的不同之處是，Dante已經跨越了二層網絡通信協議，完全采用更為先進和方便的IP三層通信協議（參考下文對于網絡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）協議，這是非常重要的一步。

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  3.  Dante協議支持多少個音頻通道？

         千兆網：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的音頻數據流，信道容量減半。

        百兆網：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的音頻數據流，信道容量減半。

    Dante協議支持48KHz和96KHz兩種音頻采樣率，不同的廠商生產的產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），這樣在保證了音質的同時，可以在相同網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連接，并且網絡是非常完美的情況下，一個單一的音頻數據被采集并且通過自己的IP數據包傳送，Dante已經測得的延遲與千兆網的標準是一樣的，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，首先必須要明白網絡傳輸設備在數據信號傳輸過程中的作用。這里講到的網絡交換設備一般指的是網絡集線器HUB、網絡交換機Switch等。我們知道在網絡中的設備進行相互通信的時候，數據要經過操作系統(tǒng)、通信程序、網卡、網絡交換設備等各個環(huán)節(jié)，而為這些環(huán)節(jié)生產相應設備的廠家不計其數，如何能讓這些產品“相互溝通”和“相互協作”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，則無論買誰的產品都能保證通信的正常進行。由于網絡連接涉及到軟件和硬件以及通信協議的問題，所以國際標準化組織ISO專門為網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、數據層、網絡層、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絡硬件設備提出的，層數越高越向軟件方面發(fā)展，到第七層已經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是一種過時的網絡中繼設備。而第二層數據層則是定義網卡通信的，網絡交換機也是工作在這一層，所以網卡和網絡交換機是可以相互通信的，這就是Switch和HUB的本質區(qū)別。在應用上HUB只是一個網絡信號的“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到所有的端口，也就是從Port1進入的數據，HUB 是不關心它要去哪里的，只是將信號傳輸到其他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，某一時刻整個網絡只有一個信號在傳輸，并且，這個端口只要是在接收數據的時候就不能發(fā)送數據，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。通過競爭進入到網絡中的信號可能要經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絡較長的延遲，從而造成數據溢出甚至不同步的嚴重后果。使用HUB的網絡也不能支持標準的時鐘信號，所以HUB網絡不支持Dante。

         而Switch就不同，Switch是當今網絡的主流產品，可以將它理解為“智能化的集線器”。因為Switch內部有CPU和內存，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絡設備的MAC地址，當某個數據包進入設備時，CPU會打開這個數據包的第一層，確認這個數據包的去向，然后按照目的地的MAC地址將這個數據包送到指定的端口，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據連接，而其他的通道的數據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協議對于網絡交換機的最基本要求就是100Mb/s的全雙工。Xilica的A系列產品的采樣率是48KHz，在滿足最基本要求的情況時可以同時雙向傳輸96個通道的音頻數據流。在千兆網時可以傳輸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絡鏈路發(fā)生故障時，無縫切換到備用端口網絡。所以建議，主用端口的網絡鏈路使用一個交換機，備用端口的網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，并且音頻數據流只能單向通過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協議是美國PeakAudio公司在1996年開發(fā)的網絡化音頻傳輸技術。迄今為止，CobraNet被廣泛公認為所有網絡化音頻技術的“始祖”，它被視為有效的音頻協議，并將繼續(xù)很好的為行業(yè)服務。雖然受到50多家CobraNet產品制造商的擁護，但是CobraNet仍未成為行業(yè)標準。

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

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  8.  Dante與AVB的理解

         由于CobraNet、EtherSound等通信協議都是各個廠家獨立建立的協議標準，盡管其中的一些遵循以太網的協議標準，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，通信協議百家爭鳴的現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，協同播放。

          AVB消除了網絡的緩沖延遲。IT網絡進行數據傳輸時，可靠性優(yōu)于時間，短時間的延遲在數據傳輸中可以接受，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。

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

          確定非AVB設備。AVB協議可以識別網絡中的非AVB設備。

          Dante協議的目前的Firmware版本雖然是一個過渡版本，但仍然是自成體系的傳輸協議。由于Dante的協議的架構完全符合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產品之一。

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9.  XILICA音頻網絡媒體矩陣系統(tǒng)

          Xilica的音頻網絡媒體矩陣使用Audinate的Dante網絡技術，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。上面已經陳述,由于AVB的標準是直接建立在Dante現有的已經使用的基礎上，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 模擬或網絡音頻信號輸入,輸出通道自由選擇配置。

         通過一根網線(Dante卡Primary接口)提供網絡音頻傳輸,而用另外一條網線進行熱備份(Dante卡Secondary接口),再用一個網絡作為控制的系統(tǒng)，而且還是最易于安裝和操作的系統(tǒng)。網絡的音頻傳輸及控制都是使用標準5類網線（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地址到局域網內每臺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工作現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數字音頻網絡，或者把Dante網絡中的數字信號接到XILICA A的模擬輸出，又或者把帶Dante協議的產品(如音源,數字調音臺,)網絡中的數字信號接入XILICA A數字音頻網絡媒體矩陣中，經過媒體矩陣內部的DSP功能模塊的處理后，再接回Dante數字音頻網絡中(帶Dante數字功放)。