CAT5電纜：及時可靠的長距離音頻傳輸

能否以最小的延遲和 99.999% 的可靠性長距離地傳輸高碼率的數字音頻信號？是否采用普通以太網機制就能滿足您的要求，或者您需要一種為音頻優(yōu)化的變種？
　　要點
　　傳輸音頻的 CAT5（5 類）電纜配置進入 TCP/IP 不敢涉足的應用場合；
　　Cirrus Logic公司宣稱除了得到主要半導體廠商的支持外, CobraNet 還有與一般以太網傳輸之間的兼容性；
　　MaGIC（加速媒體全球信息載體）的發(fā)展速度有所下降，制造商在把它的某些思想納入業(yè)界標準委員會的活動中；
　　EtherSound 提供精確的容錯以及極小的延遲，付出的代價是以太網兼容性。
　　AudioRail 選擇了一種不同于競爭者的成本優(yōu)化路徑。
　　下次你去聽音樂會時，注意一下那些將舞臺設備連接至觀眾席中間混音臺的電纜。你可能會發(fā)現一至多條“蛇形”粗電纜，里面有多根電線，每根電線都會傳送某種模擬信號。你會想，這么沉重、龐大的電纜，一定會產生很大EMI輻射吧？對外界噪聲也會很敏感？沒錯

。所有這些問題（還不止這些）都阻礙著傳統的模擬互連機制發(fā)展。那么，為什么很多錄音室和其它音響設備環(huán)境（如教堂、辦公室和學校禮堂）仍然在使用這種古老的方案？
　　商業(yè)、工業(yè)和專業(yè)音頻領域里進步的車輪總是轉得很緩慢。音響設備的設計注意了在惡劣條件下的長期使用壽命，所以新設備的預算就沒有存在空間了，更換與升級的機會變得微乎其微。即使有了這種機會，潛在客戶也會迷失于各類不兼容方案中，因為供應商總是試圖把他們約束在單一來源的設備套件上。模擬向數字的轉換還在進行中，市場領導推動的事實標準和行業(yè)標準團體的幫助引起的爭論均會削弱選項的多樣性。 
　　如果你是要在互聯網上聽流媒體音頻，或者將服務器里的音樂庫傳送給家庭或辦公室局域網連接的各種音響設備，那么“選項的多樣性”要求可能會難到你。在CAT5(5類)電纜上進行方便、實用而廉價的 TCP/IP 以太網傳輸能確保 100m 傳輸距離嗎？還是會更長？無需電纜的 Wi-Fi（無線保真）技術怎么樣？（見附文“電纜傳輸的選擇”。）在某些情況下（隨著技術的進步會越來越多），答案是肯定的。但是在高要求的音頻環(huán)境下，固有的時間不敏感性和批量文件傳輸特性卻阻礙著它的應用。
　　當你按下帶 LAN 或 WAN 連接音頻接收機上的“播放”鍵后，會有幾秒鐘的延遲，因為數據先要裝滿本地的緩存區(qū)。緩存區(qū)用于補償協議開銷，以及由于數據包路由延遲而產生不可避免的數據包接收順序混亂，還有更糟糕的網絡擁塞、沖突，以及其它導致數據包丟失、強制重發(fā)或誤碼隱藏等問題。大多數家庭網絡在現在任何時候幾乎都是輕載的，但這種狀況在視頻流時代正在快速改變。然而，你不能對商用、工業(yè)和專用網絡作同樣的假定，特別是那些承擔多通道高分辨率音頻，以及用于控制數據和進行普通數據傳送的網絡。
　　可覺察的延遲是現場演出所不能容忍的，大多數錄音環(huán)境下也不接受。那么什么是“可覺察的”？根據 Gibson公司 的主席兼首席執(zhí)行官 Henry Juszkiewicz 的說法，鑒于“學院派”們聲稱人類的耳朵、眼睛、肌肉和大腦可以聯合作用，探測出皮秒級的延遲，所以音頻技術人員應該爭取使通過網絡每個“跳躍”的延遲為半毫秒。專業(yè)音樂家能夠覺察到 2 ms 級的總延遲（也包括模數和數模轉換、模擬音頻處理和數字音頻處理算法，以及其它延遲），但對一般聆聽者來說，低于 5 ms 的延遲很難察覺到的。

　　CobraNet 的攻擊
　　雖然基于普通 TCP/IP的 CAT5電 纜傳輸可能不能滿足音頻應用的要求，但對軟、硬件供應商來說，大批量、低成本的 CAT5 電纜仍具有吸引力。Cirrus Logic 公司的 CobraNet 技術是該公司 2001年年中收購 Peak Audio公司 的成果，它是 CAT5 音頻寶座的最有力競爭者和市場份額領先者。CobraNet技術 還因為能夠與其它以太網數據流在同一個網絡資源上共存而知名（圖 1）。然而，它的能力也并非完全不受約束，現在 Broadcom公司 的網絡架構師、前蘋果公司 FireWire 首席架構師 Michael Johas Teener 就注意到，CobraNet 采用了一種“有限拓撲”概念，以確保能夠實現自己聲稱的能力。據他分析， “一次附加的交換，或者合法但‘非 CobraNet’配置”，質量就會變差（見附文“其它協議”，以及參考文獻 1）。
　　CobraNet 協議把一條或多條音頻通道結合為一個以太數據包，并帶有識別數據，如采樣大小和速率。你還可以通過以太網橋接  RS-232 數據或包括用戶定義控制數據的普通以太網數據包發(fā)送控制信息。第一代的 CobraNet 收發(fā)器模塊采用 FPGA 封裝的數字邏輯、Motorola（現在的 Freescale）DSP 以及模擬電路。第二代模塊在一片 CS1810xx ASIC 中包括了數字和模擬電路，以及 Cirrus Logic 的 DSP。（現有2