下一代網(wǎng)絡(luò)音視頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)：Ethernet AVB

摘要：以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)（Ethernet Audio/Video Bridging，以下簡稱Ethernet AVB）是一項(xiàng)新的IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)，其在傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過保障帶寬（Bandwidth），限制延遲（Latency）和精確時(shí)鐘同步（Time synchronization），提供完美的服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service， 簡稱QoS），以支持各種基于音頻、視頻的網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用。Ethernet AVB關(guān)注于增強(qiáng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)音視頻性能，同時(shí)又保持了100%向后兼容傳統(tǒng)以太網(wǎng)，是極具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/網(wǎng)絡(luò)">網(wǎng)絡(luò)音視頻實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)。

　　近十幾年來，消費(fèi)者對(duì)于以太網(wǎng)上的多媒體應(yīng)用的需求日益劇增，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬及服務(wù)質(zhì)量都提出了更高的要求。不過，由于以太網(wǎng)原本只設(shè)計(jì)用于處理純粹的靜態(tài)非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和保證其可靠性，至于順序和包延遲等并非作為重要的考慮因素。盡管傳統(tǒng)二層網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引入了優(yōu)先級(jí)（Priority）機(jī)制，三層網(wǎng)絡(luò)也已內(nèi)置了服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制，但由于多媒體實(shí)時(shí)流量與普通異步TCP流量存在著資源競爭，導(dǎo)致了過多的時(shí)延（Delay）和抖動(dòng)（Jitter），使得傳統(tǒng)的以太網(wǎng)無法從根本上滿足語音、多媒體及其它動(dòng)態(tài)內(nèi)容等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸需要。

　　IEEE 802.1 AVB工作組正致力于制定一系列的新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)現(xiàn)有的以太網(wǎng)進(jìn)行功能擴(kuò)展，通過建立高質(zhì)量、低延遲、時(shí)間同步的音視頻以太網(wǎng)絡(luò)，為家庭或企業(yè)提供各種普通數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)音視頻流的局域網(wǎng)配套解決方案。

　　Ethernet AVB網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

　　為了在以太網(wǎng)上提供同步化低延遲的實(shí)時(shí)流媒體服務(wù)，需要建立AVB網(wǎng)絡(luò)，稱之為AVB“云”（Cloud）。AVB“云”的建立需要至少速度在 100Mbps以上的全雙工（Full-duplex）以太鏈路，這就需要能保障傳輸延遲的AVB交換機(jī)（Switch）和終端設(shè)備（End Point），以及邏輯鏈路發(fā)現(xiàn)協(xié)議（IEEE 802.1AB - LLDP），用于設(shè)備之間交換支持AVB的協(xié)議信息。

　　如圖1 所示，在AVB“云”內(nèi)，由于延遲和服務(wù)質(zhì)量得到保障，能夠高質(zhì)量地提供實(shí)時(shí)的流媒體服務(wù)。同時(shí)，AVB網(wǎng)絡(luò)保持與傳統(tǒng)以太網(wǎng)的兼容，也能夠連接到傳統(tǒng)的交換機(jī)、集線器和終端設(shè)備。但由于集線器的半雙工（Half-duplex）特性，以及傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)不具有AVB功能，無法完全保障其流媒體服務(wù)的實(shí)時(shí)性，因此在AVB“云”外，只保障普通的最大交付功能（Best Effort）并與AVB網(wǎng)絡(luò)相連。

　　Ethernet AVB解決的問題

　　流媒體服務(wù)在如今的以太網(wǎng)上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。雖然通過緩沖（Buffer）及自適應(yīng)時(shí)鐘恢復(fù)技術(shù)（Adaptive Clock Recovery）能夠在一定程度上解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和抖動(dòng)帶來的問題，但這本身又會(huì)引入更多的延遲，而超過AV應(yīng)用本身所允許的誤差范圍，并且恢復(fù)的時(shí)鐘也沒有足夠的精度對(duì)不同位置的AV信號(hào)進(jìn)行同步。為此，AVB定義了高精度的時(shí)鐘同步協(xié)議（IEEE 802.1AS），為以太網(wǎng)提供完美的低延遲、低抖動(dòng)的時(shí)鐘。