技術(shù)分享|音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化簡述及其管理探討

    一 概述

    隨著多媒體（包含音頻，視頻和數(shù)據(jù)）技術(shù)的日新月異和網(wǎng)絡(luò)、IT技術(shù)的飛速發(fā)展，原本基于專用線纜和接口傳輸?shù)亩嗝襟w系統(tǒng)，也逐步開始基于IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號的傳輸，即AV over IP（Audio/Video over IP），其中，音頻系統(tǒng)是率先踏上網(wǎng)絡(luò)化征程的，稱之為AoIP（Audio over IP）或音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，本文主要對音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的管理進(jìn)行初步的探討。

    本文對音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的定義如下：

    音頻系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備和組件，通過協(xié)議遵從，軟件適配和接口支持，或者通過嵌入或連接轉(zhuǎn)換模塊，使得音頻信號可以基于現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

    音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化之所以得到業(yè)界的青睞和持續(xù)的發(fā)展，是因為其相對于傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：

    極大地提升了音頻信號路由的靈活性和系統(tǒng)的易用性。

    極大地簡化了音頻系統(tǒng)的部署和擴(kuò)展。

    極大地降低了音頻系統(tǒng)的總體成本（包括采購，部署，管理和維護(hù)）。

    二 協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)簡介

    隨著音頻技術(shù)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的持續(xù)增加，音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的相關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)也一直在推陳出新，這些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)主要由相關(guān)廠商或行業(yè)聯(lián)盟制訂。盡管某些協(xié)議已經(jīng)退出市場，但研究其演進(jìn)的過程，仍會得到有益的啟發(fā)。

    這些協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)大體分為兩類，一類可以稱之為網(wǎng)絡(luò)解決方案，是以某個協(xié)議為核心構(gòu)建了完整的網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)；另一類可以稱之為互操作性標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)各音頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的互聯(lián)互通。下文將據(jù)此分類對AoIP發(fā)展歷程中的主要協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡介。

    構(gòu)建音頻網(wǎng)絡(luò)解決方案的協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)

    CobraNet

    CobraNet由Peakaudio公司于1996年推出，在一根CAT-5網(wǎng)線上傳輸多路音頻信號，是早期的音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)基本退出市場。

    Ethersound

    Ethersound由Digigram公司于2002年推出，是音頻系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的早期標(biāo)準(zhǔn)之一。

    值得一提的是，CobraNet和Ethersound都是AoIP領(lǐng)域的開創(chuàng)者，對AoIP的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，值得尊敬和借鑒。

    WheatNet-IP

    WheatNet-IP是一種音頻網(wǎng)絡(luò)解決方案，由wheatstone公司于2005年推出，可以跨越可伸縮的IP網(wǎng)絡(luò)將音頻流智能分發(fā)給音頻設(shè)備。

    Q-LAN

    Q-LAN由QSC公司于2009年推出，是一套開放的IT標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與解決方案的集合，Q-LAN使Q-SYS音頻系統(tǒng)（QSC公司的產(chǎn)品）更易于與現(xiàn)代IT網(wǎng)絡(luò)集成。Q-SYS采用Q-LAN協(xié)議族，用于音頻和視頻的分發(fā)以及設(shè)備發(fā)現(xiàn)、同步、控制及管理。

    Livewire+

    Livewire+ 是Livewire的第二代技術(shù)，是由Telos聯(lián)盟（Telos Alliance）發(fā)明的創(chuàng)新技術(shù)，用于在交換以太網(wǎng)上傳輸?shù)脱舆t，高可靠性的音頻流。Livewire于2003年推出，如今Livewire+已兼容AES67。

    RAVENNA

    RAVENNA是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸實時媒體的開放標(biāo)準(zhǔn)，由ALC NetworX公司于2010年推出，RAVENNA天生與AES67和SMPTE ST 2110完全兼容。

    AVB

    AVB由IEEE 802.1 AVB工作組（ Audio/Video Bridging Task Group，2012年已更名為Time-Sensitive Networking Task Group）制訂，對以太網(wǎng)進(jìn)行了功能擴(kuò)展，提供了一個適于傳輸音視頻流的低延遲，低抖動，低丟包的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

    Dante

    Dante是Audinate公司開發(fā)的AV系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的解決方案。Audinate公司通過Dante和音視頻廠商共同構(gòu)建了一個AV over IP的生態(tài)系統(tǒng)，音視頻廠商可以在其產(chǎn)品中嵌入Audinate提供的硬件模塊，芯片，參考設(shè)計和軟件。

    Dante是目前在商業(yè)上最成功的AoIP解決方案。

    Milan

    Milan是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的（standards-based）用于實時媒體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它在IEEE AVB/TSN開放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建，由Avnu 聯(lián)盟（Avnu Alliance）開發(fā)和維護(hù)（2018年發(fā)布）。經(jīng)過Milan認(rèn)證的設(shè)備，在一起工作時，可以確保最大的便利性，可靠性和功能性。

    設(shè)備廠商只需在其產(chǎn)品中使用Milan認(rèn)證的音頻模塊，即可快速、簡單地組成Milan系統(tǒng)，從而獲得上述益處。

    SDVoE

    SDVoE 由SDVoE聯(lián)盟（SDVoE Alliance）開發(fā)，提供了一套全棧解決方案，用于在以太網(wǎng)上傳輸AV信號。SDVoE聯(lián)盟致力于圍繞SDVoE技術(shù)構(gòu)建一個生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件定義的AV應(yīng)用。

    作為互操作性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)

    AES67

    AES67是由國際音頻工程協(xié)會（AES，Audio Engineering Society）制訂的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)音頻的標(biāo)準(zhǔn)，用于實現(xiàn)采用不同協(xié)議（例如Dante, Livewire, Q-LAN , Ravenna）的網(wǎng)絡(luò)音頻產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通。

    AES67不是一項新技術(shù)，而是一種橋接遵從模式，任何兼容AES67的設(shè)備，只需將其置于互操作性模式，即可實現(xiàn)互通。AES67運行于以太網(wǎng)的第三層，是可路由和可伸縮的。

    SMPTE ST 2110

    由SMPTE協(xié)會開發(fā)的SMPTE ST 2110是一系列標(biāo)準(zhǔn)，用于實現(xiàn)視頻，音頻和相關(guān)數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)上的基礎(chǔ)傳輸。它支持高質(zhì)量和高分辨率的音視頻格式（高達(dá)8K）。

    IPMX

    IPMX (Internet Protocol Media Experience) 由AIMS (IP媒體解決方案聯(lián)盟)創(chuàng)建，是一套標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的集合，用于在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸壓縮的和非壓縮的視頻，音頻和數(shù)據(jù)，它包含了控制，拷貝保護(hù)，連接，管理和安全的相關(guān)條款。IPMX植根于SMPTE, AMWA和VSF的基礎(chǔ)工作之上。

    縱觀上述協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，雖各有特色，各領(lǐng)風(fēng)騷，但真正有強(qiáng)大生命力和廣闊市場前景的，依然是開放的，兼容并蓄的，可以構(gòu)建完整商業(yè)生態(tài)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。

    三 管理探討

    AV系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，離不開強(qiáng)大易用的管理平臺，網(wǎng)絡(luò)化的音頻系統(tǒng)當(dāng)然也不例外。音頻系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，使其借鑒IT管理理念成為可能，因此，對于網(wǎng)絡(luò)化音頻系統(tǒng)的管理，與傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)相比，有繼承，更有與時俱進(jìn)的創(chuàng)新。筆者認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)化音頻系統(tǒng)的管理模式主要有以下三種。

    基于中控系統(tǒng)

    中控系統(tǒng)是AV系統(tǒng)的控制中樞，主流中控廠商的產(chǎn)品仍然可以控制網(wǎng)絡(luò)音頻系統(tǒng)里的核心設(shè)備，但不會成為主要的管理模式，原因在于：

    中控的優(yōu)勢在于整合多種控制協(xié)議和接口，在基于標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)的AoIP系統(tǒng)里無法發(fā)揮其優(yōu)勢。

    中控主要實現(xiàn)控制功能，在管理方面的功能很少。

    基于廠商原生的管理軟件

    AoIP廠商通常都會提供專用管理軟件，此類軟件可以管理廠商自己的AoIP系統(tǒng)，其不足之處在于：

    對其它廠商AoIP系統(tǒng)的支持不完善。

    不支持針對客戶特定需求的定制開發(fā)。

    基于統(tǒng)一管理平臺

    為了兼容業(yè)內(nèi)各種AoIP系統(tǒng)，必須構(gòu)建一個統(tǒng)一的管理平臺，該平臺可以分別和各類AV相關(guān)系統(tǒng)（包括AoIP系統(tǒng)）進(jìn)行對接（基于API/SDK的底層對接），從而實現(xiàn)對AV系統(tǒng)全面、智能的統(tǒng)一管控。這種架構(gòu)的主要優(yōu)勢在于：

    擴(kuò)展性強(qiáng)

    管理平臺采用模塊化的架構(gòu)設(shè)計，使得平臺既可以讓不同的AV相關(guān)系統(tǒng)共存、協(xié)作，也可以快速、按需對接新的AV相關(guān)系統(tǒng)（包括新的AoIP系統(tǒng)）。

    提升體驗

    管理平臺支持二次開發(fā)，可以根據(jù)客戶的個性化需求進(jìn)行定制開發(fā)，增強(qiáng)了AoIP系統(tǒng)管理的高效性和易用性，從而提升了最終用戶的應(yīng)用體驗。

    IT融合

    管理平臺是一個通用的軟件平臺，可以通過接口開發(fā)和客戶的其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫融合，比如OA系統(tǒng)，資產(chǎn)管理系統(tǒng)，統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)等，使得AV系統(tǒng)的管理真正融入到企業(yè)的信息化管理工作當(dāng)中，讓企業(yè)的各項業(yè)務(wù)都能充分享有AV系統(tǒng)帶來的便利。