КобраНет
Профессиональное аудио в реальном времени через Ethernet LAN
КобраНет
Логотип CobraNet
Информация о производителе
ПроизводительЦиррус Логик
Дата разработки1996 ; 29 лет назад ( 1996 )
Совместимость с сетью
ПереключаемыйДа
МаршрутизируемыйНет
Скорость передачи данных EthernetБыстрый Ethernet
Характеристики аудио
Минимальная задержка1+1 ⁄ 3 мс [1]
Максимальное количество каналов на ссылку64
Максимальная частота дискретизации96 кГц [1]
Максимальная битовая глубина24 бита

CobraNet — это комбинация программного обеспечения, оборудования и сетевых протоколов, разработанных для доставки несжатого , многоканального, с низкой задержкой цифрового звука по стандартной сети Ethernet . Разработанная в 1990-х годах, CobraNet широко рассматривается как первая коммерчески успешная реализация аудио через Ethernet . [2] [3]

CobraNet был разработан и в основном используется в крупных коммерческих аудиоустановках, таких как конференц-центры, стадионы, аэропорты, тематические парки и концертные залы. Он имеет приложения, где большое количество аудиоканалов должно передаваться на большие расстояния или в несколько мест. [4]

CobraNet — это альтернатива аналоговому аудио , которое страдает от ухудшения сигнала на длинных кабельных трассах из-за электромагнитных помех , высокочастотного затухания и падения напряжения . Кроме того, использование цифрового мультиплексирования позволяет передавать аудио с использованием меньшего количества кабелей, чем аналоговое аудио. [5]

История

CobraNet была разработана в 1996 году компанией Peak Audio из Боулдера, штат Колорадо . Первоначальные демонстрации представляли собой систему точка-точка со скоростью 10 Мбит/с с ограниченной пропускной способностью канала. Первая постоянная установка CobraNet в этой ранней форме была предназначена для обеспечения фоновой музыки в тематическом парке Disney's Animal Kingdom . [6] Первое коммерческое использование CobraNet состоялось во время шоу в перерыве Суперкубка XXXI в 1997 году. [7]

CobraNet был впервые представлен как совместимый стандарт в сотрудничестве с производителем QSC Audio Products . QSC был первым, кто лицензировал технологию Peak Audio и продавал ее под брендом RAVE. К этому моменту CobraNet перешел на быстрый Ethernet и использовал уникальную технику предотвращения столкновений [8] для передачи до 64 каналов на домен столкновений Ethernet .

CobraNet впоследствии был улучшен для поддержки и в конечном итоге требования коммутируемой сети Ethernet . Агент SNMP был добавлен для удаленного управления и мониторинга. Поддержка более высоких частот дискретизации , увеличенных битовых разрешений и возможностей снижения задержки были позже введены в инкрементном и обратно совместимом виде.

В мае 2001 года Cirrus Logic объявила о приобретении активов Peak Audio. [9] [10] Используя технологию Cirrus DSP, была разработана и выведена на рынок недорогая реализация SoC CobraNet.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Используя CobraNet и быстрый Ethernet, 64 канала несжатого цифрового звука передаются по одному кабелю категории 5. Используя варианты гигабитного или оптоволоконного Ethernet, стоимость прокладки кабеля на аудиоканал снижается еще больше по сравнению с реализацией быстрого Ethernet. Данные CobraNet могут сосуществовать с трафиком данных по существующим сетям Ethernet, поэтому единая сетевая инфраструктура может обслуживать распределение звука и другие сетевые потребности. [11] [12]

Маршрутизацию звука можно изменить в любое время с помощью сетевых команд, и это не требует переподключения. [13]

Аудио передается в цифровой форме и обеспечивает пониженную восприимчивость к электромагнитным помехам , перекрестным помехам , окраске и затуханию из-за сопротивления кабеля . [14] [15]

Использование Ethernet компанией CobraNet предлагает множество функций высокой доступности , таких как протокол Spanning Tree , агрегация каналов и управление сетью . Для критически важных приложений устройства CobraNet могут быть подключены к сети с помощью резервных соединений. В этой конфигурации, если одно устройство CobraNet, кабель или коммутатор Ethernet выходят из строя, другое берет на себя управление практически немедленно. [16] [17]

Недостатки

Задержки в самой среде передачи CobraNet составляют не менее 1+1 ⁄ 3 миллисекунды [примечание 1] на сетевой обход. Для некоторых приложений эти задержки могут быть неприемлемыми – особенно в сочетании с дополнительными задержками, возникающими из-за времени распространения , цифровой обработки сигнала и преобразований между аналоговым и цифровым .

Лицензирование технологии или приобретение необходимых интерфейсов CobraNet, которые кодируют и декодируют сигнал CobraNet, может оказаться дорогостоящим.

Передача инфекции

Простая блок-схема аудиосистемы, использующей технологию CobraNet. Красные линии обозначают аналоговые аудиосигналы , а зеленые линии обозначают стандартные сигналы Ethernet .

CobraNet передается с использованием стандартных пакетов Ethernet. Вместо использования пакетов TCP/IP , CobraNet передает данные с использованием пакетов канального уровня , которые быстро проходят через концентраторы , мосты и коммутаторы и не так восприимчивы к задержкам и проблемам QoS, обычно встречающимся в потоковых протоколах, использующих более высокий транспортный уровень . Однако, поскольку CobraNet не использует протокол IP , его пакеты не могут проходить через маршрутизаторы , и поэтому он ограничен использованием в локальной сети ; CobraNet не может использоваться через Интернет. Сеть, по которой передается CobraNet, должна иметь возможность работать на скорости не менее 100 Мбит/с . Все пакеты CobraNet идентифицируются уникальным идентификатором протокола Ethernet (0x8819), назначенным Cirrus Logic. [13]

CobraNet не предназначен для работы в беспроводных сетях. Проблемы с пропускной способностью и надежностью, связанные с типичными беспроводными сетями 802.11, как правило, вызывают частые отключения и ошибки. [18] Однако беспроводная передача данных CobraNet может быть надежно реализована с использованием лазеров. [19]

Каналы и пакеты

Данные CobraNet организованы в каналы и пакеты. Типичный сигнал CobraNet может содержать до 4 пакетов аудио, перемещающихся в каждом направлении, всего 8 пакетов на устройство. Каждый пакет содержит до 8 каналов 48 кГц , 20-битного звука, что в общей сложности составляет 64 канала. CobraNet в некоторой степени масштабируется, в том смысле, что емкость канала увеличивается при использовании 16-битного звука и уменьшается при использовании 24-битного звука. Количество каналов, разрешенных для пакета, ограничено 1500-байтовым Ethernet MTU . [13]

Существует три типа пакетов: многоадресный, одноадресный и частный: [13]

  • Многоадресные пакеты отправляются с одного устройства CobraNet на все остальные устройства CobraNet в сети с использованием многоадресной адресации Ethernet . Каждое устройство CobraNet индивидуально определяет, будет ли оно использовать пакет или отклонит его. Поэтому многоадресные пакеты требуют больше полосы пропускания, чем другие типы пакетов. Номера пакетов 1–255 зарезервированы для многоадресных пакетов.
  • Одноадресные пакеты отправляются с одного устройства CobraNet на любое другое устройство или устройства, настроенные на прием номера пакета. Одноадресные пакеты гораздо эффективнее, поскольку сетевые коммутаторы направляют их только на устройства, которые действительно хотят их получить. Несмотря на свое название, одноадресные пакеты по-прежнему могут отправляться на несколько устройств, либо путем передачи нескольких копий аудиоданных, либо с использованием многоадресной адресации. Номера пакетов 256–65279 зарезервированы для одноадресных пакетов.
  • Частные пакеты могут быть отправлены с одноадресной или многоадресной адресацией. Номера пакетов 65280–65535 зарезервированы для частных пакетов. Номера частных пакетов связаны с MAC-адресом устройства, которое их передает. Для получения частного пакета необходимо указать как номер пакета, так и MAC-адрес передатчика. Поскольку каждому передатчику доступно 256 частных пакетов, нет ограничений на общее количество частных пакетов в сети.

Пока многоадресные пакеты используются экономно, практически невозможно превысить пропускную способность сети в 100 Мбит с данными CobraNet. Однако существуют ограничения на максимальное количество пакетов, которые могут быть отправлены по сети, поскольку проводник должен включать данные в свои пакеты битов для каждого пакета в сети, а пакет битов ограничен 1500 байтами. Если каждое устройство передает один пакет, одновременно может быть активным до 184 передатчиков (всего 184 пакета). Если каждое устройство передает четыре пакета, то активными могут быть только 105 передатчиков, хотя они будут производить в общей сложности 421 активный пакет. Использование частных пакетов не требует никаких дополнительных данных в пакете битов, поэтому эти сетевые ограничения можно обойти, используя частные пакеты. [20]

Синхронизация

Сеть CobraNet синхронизирована с одним устройством CobraNet, называемым проводником . Приоритет проводника может быть настроен для влияния на выбор проводника. Среди устройств с одинаковым приоритетом проводника, первое, что установило себя в сети, становится выбранным проводником. Все остальные устройства называются исполнителями . В случае отказа проводника, другое устройство CobraNet будет выбрано, чтобы стать проводником в течение миллисекунд. CobraNet не может функционировать без проводника. [21]

Пакеты

При передаче и синхронизации CobraNet используются четыре основных типа пакетов: [13]

  • Пакеты битов  – проводник выводит пакет битов всем остальным устройствам CobraNet в сети со скоростью 750 пакетов в секунду. Все остальные устройства CobraNet в сети синхронизируют свои аудиочасы и передачи данных с пакетом битов. Пакет битов содержит параметры работы сети, данные часов и разрешения на передачу для многоадресных и одноадресных пакетов.
  • Аудиопакеты  – также известные как изохронные пакеты данных , эти пакеты отправляются всеми устройствами CobraNet после получения пакета битов. При стандартных настройках задержки отправляется один аудиопакет для каждого полученного пакета битов, и каждый аудиопакет включает 64 образца аудиоданных на канал. При более низких настройках задержки аудиопакеты могут отправляться дважды или четыре раза для каждого полученного пакета битов. Пакеты не разделяют пакеты; отдельные пакеты отправляются последовательно для каждого пакета, переданного с одного и того же устройства.
  • Пакеты резервирования  – эти пакеты передаются по мере необходимости или обычно один раз в секунду как минимум. Их функция – контролировать распределение полосы пропускания, инициировать соединения между устройствами CobraNet и контролировать состояние устройств CobraNet.
  • Пакеты последовательного моста  – асинхронные последовательные данные могут быть отправлены между устройствами CobraNet в одной сети. Поддерживаются многие стандартные асинхронные последовательные форматы, включая RS-232 , RS-422 , RS-485 и MIDI .

Задержка

Буферизация и передача аудиоданных в пакетах Ethernet обычно вызывает задержку в 256 выборок или 5+1 ⁄ 3  миллисекунды. Дополнительные задержки вводятся посредством аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования . Задержку можно уменьшить, отправляя более мелкие пакеты чаще. В большинстве случаев программист может выбрать желаемую задержку CobraNet для конкретного устройства CobraNet ( 5+1 ⁄ 3 , 2+2 ⁄ 3 или 1+1 ⁄ 3  миллисекунды). [13] Однако уменьшение задержки звука имеет следующие последствия:

  • Сокращение задержки требует большей обработки интерфейсом CobraNet и может привести к снижению пропускной способности канала.
  • Сокращение задержки предъявляет дополнительные требования к производительности сети и может оказаться невозможным в некоторых конфигурациях сети, если задержка пересылки слишком велика.
  • Поскольку уменьшение задержки означает более частую отправку меньших пакетов, аудиоканалы с более высоким разрешением (т. е. 96 кГц, 24 бита) могут отправляться в пакете, не превышая предел полезной нагрузки в 1500 байт для пакетов Ethernet. [13]
ЗадержкаКаналов в пакете
16 бит, 48 кГц20 бит, 48 кГц24 бит, 48 кГц16 бит, 96 кГц20 бит, 96 кГц24 бит, 96 кГц
5+1 ⁄ 3 мс887543
2+2 ⁄ 3 мс888887
1+1 ⁄ 3 мс888888

Из таблицы Задержка против каналов на пакет может показаться , что больше информации можно отправить с меньшей задержкой. Однако это не так. Больше каналов можно отправить на пакет, но меньше пакетов может обрабатываться одновременно одним устройством. Таким образом, в то время как восемь 24-битных 96 кГц каналов могут быть отправлены в одном пакете со скоростью 1+Задержка 1 ⁄ 3 мс, из-за ограничений обработки устройство CobraNet может быть способно отправлять и получать только один пакет вместо обычных четырех. Емкость пакета устройств CobraNet уникальна для конкретного устройства и не всегда одинакова. Таблица «Каналы на пакет против задержек тестовых случаев» иллюстрирует емкость пакета для устройства Biamp AudiaFLEX-CM DSP. Столбцы Rx и Tx указывают абсолютное максимальное количество каналов, которые могут быть приняты или переданы. Столбец Rx/Tx представляет максимальное количество каналов, которые могут быть приняты и переданы одновременно. [22]

Каналов в пакете1+Задержка 1 ⁄ 3 мс2+Задержка 2 ⁄ 3 мс5+Задержка 1 ⁄ 3 мс
РецептТексПрием/передачаРецептТексПрием/передачаРецептТексПрием/передача
8323232/32323232/32323216/16
7323232/32323229/29283214/15
6323232/32323229/29243212/13
5323232/32323225/27213212/13
4323232/32323224/24202812/12
3323232/32323220/2115249/11
2323228/29273216/1612186/7
1161616/1616169/107104/4

Аппаратное и программное обеспечение

Сетевые карты CobraNet

Интерфейсы CobraNet бывают нескольких разновидностей, некоторые из которых могут поддерживать больше каналов, чем другие. Кроме того, интерфейсы CobraNet имеют два порта Ethernet, обозначенные как «первичный» и «вторичный». Необходимо подключить только первичный порт Ethernet, но если подключены оба порта, последний действует как отказоустойчивый . Тщательное проектирование сети и топология, использующие эту функцию, могут обеспечить чрезвычайно высокую надежность в критических приложениях. [16] [17]

Типичные интерфейсы CobraNet, предоставляемые Cirrus Logic, — это CM-1 и CM-2: [23]

  • CM-1  – стандартная карта CobraNet, обеспечивает 32 входных и 32 выходных аудиоканала.
  • CM-2  – компактная, маломощная, недорогая конструкция, обеспечивающая 8 или 16 аудиоканалов.

Обе карты предназначены для добавления производителем в аудиопродукцию.

Программное обеспечение

Cirrus Logic предоставляет программное приложение, известное как CobraCAD, которое помогает в проектировании сети, в которой будет работать система CobraNet. Оно помогает определить, слишком ли много маршрутизаторов между двумя устройствами CobraNet, возможна ли определенная задержка с учетом конфигурации сети и других задач. Однако Cirrus Logic не предоставляет программное обеспечение для управления своим оборудованием. Фактически, в простейших случаях конечному пользователю не требуется никакого программного обеспечения. Например, простой коммутационный блок , который преобразует сигнал CobraNet в восемь аналоговых аудиосигналов, потребует небольшой или нулевой настройки со стороны конечного пользователя, за исключением возможного выбора номера пакета. [24] Если требуется настройка (например, в блоке DSP с интегрированным вводом/выводом CobraNet), то производитель устройства обычно предоставляет фирменное программное обеспечение для этой цели. [ требуется цитата ]

Устройства

Одним из типов устройств, интегрирующих CobraNet, является аудио DSP . Поскольку динамики с собственным питанием стали более распространенными, Cobranet часто использовался для распределения аудиосигнала от DSP. [25] Эти устройства обычно получают аудио из CobraNet (и часто из других цифровых или аналоговых источников одновременно) и обрабатывают аудио с помощью цифровых фильтров и эффектов (например, регулировка громкости, эквалайзер , компрессия , задержка , кроссоверы и т. д.), а затем выводят аудио через CobraNet (или другие цифровые или аналоговые выходы). [26] Некоторые DSP даже имеют встроенный телефонный гибрид и могут включать CobraNet и другие источники в приложение для телеконференций . [27]

Усилители с интегрированным CobraNet помогают поддерживать цепь сигнала цифровой в течение более длительного периода. Усилители с входами CobraNet также могут иметь ограниченные возможности DSP и сетевого мониторинга. [28]

Громкоговорители со встроенной CobraNet помогают поддерживать цепочку сигнала цифровой в течение еще большего промежутка времени. В типичном случае применения динамика без питания усилитель будет располагаться далеко от динамика, а между динамиком и усилителем будет проложен длинный кабель динамика (аналоговый). Кабель динамика будет подвержен помехам и потере сигнала из-за электрического сопротивления. Однако активный динамик , питаемый от электрического кабеля и оснащенный встроенными входами CobraNet, исключает кабель динамика и заменяет его сетевым кабелем. [14] [15] Поскольку динамик будет использовать только один аудиоканал из комплекта, многие динамики с CobraNet также будут иметь несколько аналоговых выходов для остальных каналов в комплекте, что полезно в приложениях с кластерами динамиков. [ оригинальное исследование? ]

Многие цифровые микшерные пульты доступны с дополнительными интерфейсами CobraNet для увеличения пропускной способности каналов и сокращения количества кабелей. [ необходима цитата ]

Производители

Производители, желающие интегрировать CobraNet-подключение в свои устройства, либо лицензируют технологию, либо покупают интерфейсные модули CobraNet или чипы у Cirrus Logic. [29] [30] [31] [32] Многие производители аудиооборудования включили CobraNet в свои продукты. Ниже приведен частичный список: [33] [34]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ CobraNet поддерживает три режима задержки: 1+1 ⁄ 3 , 2+2 ⁄ 3 и 5+1 ⁄ 3  мс. Подробности см. в разделе Задержка.

Ссылки

  1. ^ ab "Best Practices in Network Audio" (PDF) . Audio Engineering Society. 2009 . Получено 2010-05-05 .
  2. ^ Карагосян, Майкл (2004), Последующие за цифровой аудиоцепью , получено 2007-03-19
  3. ↑ The back of the net, ProAudio-Central, 2 августа 2010 г., архивировано из оригинала 26.02.2012 г. , извлечено 17.08.2010 г.
  4. ^ Глен Баллоу (5 марта 2015 г.). Справочник звукорежиссеров. CRC Press. стр. 1421. ISBN 978-1-135-01666-1.
  5. ^ Фриц Э. Фрёлих; Аллен Кент (28 марта 1995 г.). Энциклопедия телекоммуникаций Фрёлиха/Кента: Том 10 — Введение в компьютерные сети в методы проектирования удобства использования в проектировании оборудования. CRC Press. стр. 300. ISBN 978-0-8247-2908-0.
  6. ^ Карагосян, Майкл (2006), Как работают тематические парки (часть 3: сети) , получено 19.03.2007
  7. ^ Аудиосети (2009), AARC-NET, Аудиосети стали проще, архивировано из оригинала 2011-07-07
  8. ^ Патент США 5761430, «Управление доступом к среде для изохронных пакетов данных в системах множественного доступа с контролем несущей» 
  9. ^ ab Doering, Christian (2001), Fiber in the Whole (House): Cirrus Logic Buys Peak Audio, архивировано из оригинала 2008-01-03 , извлечено 2009-11-30
  10. ^ "ФОРМА 10-Q ЗА КВАРТАЛ, ЗАКОНЧИВШИЙСЯ 29 СЕНТЯБРЯ 2001 ГОДА". Комиссия по ценным бумагам и биржам . Правительство США . Получено 26 декабря 2015 г.
  11. ^ Cirrus Logic, Обзор Ethernet , получено 01.12.2009
  12. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, Вопрос 12 , получено 01.12.2009
  13. ^ abcdefg Cirrus Logic, Inc. (февраль 2006 г.). "CobraNet Programmer's Reference" (PDF) . 2.5 . стр.  7–27 . Получено 30 ноября 2009 г.
  14. ^ ab Gross, Kevin. "Цифровые системы распределения звука" . Получено 2009-12-01 .
  15. ^ ab Renkus Heinz, Inc. "Renkus-Heinz ST Series" (PDF) . стр. 4. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-15 . Получено 2009-12-01 .
  16. ^ ab Yamaha System Solutions (2006). "Введение в сетевое аудио" (PDF) . стр. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-10-03 . Получено 2009-12-01 .
  17. ^ ab Yamaha System Solutions (2006). "Проектирование сетевой аудиосистемы с CobraNet" (PDF) . стр. 4 . Получено 01.12.2009 .
  18. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, Вопрос 13 , получено 30.11.2009
  19. ^ "Whirlwind E-Beam Laser" . Получено 2010-09-18 .
  20. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, Вопрос 28 , получено 30.11.2009
  21. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, Вопрос 24 , получено 30.11.2009
  22. ^ Biamp Systems (2007-02-14). "Руководство по эксплуатации Audi". стр. 128. Архивировано из оригинала (PDF) 7 июля 2011 г. Получено 2009-11-30 .
  23. ^ Cirrus Logic, CobraNet Networked Digital Audio, архивировано из оригинала 2007-02-05 , извлечено 2007-03-19
  24. ^ Whirlwind. "Руководство пользователя CI8M" (PDF) . стр. 1. Получено 18.09.2010 .
  25. ^ Джаррелл, Уилл (2012-06-08). "АУДИОСЕТЬ: ПОСЛЕДНИЕ РАЗРАБОТКИ". Church Production . Production Media, Inc . Получено 28.12.2015 .
  26. ^ Сигизмонди, Джино (2003). Выбор и эксплуатация процессоров аудиосигналов (PDF) . SHURE. стр. 6 . Получено 05.01.2016 .
  27. ^ "BIAMP SYSTEMS ПРЕДСТАВЛЯЕТ AUDIAVOIP" (Пресс-релиз). Biamp Systems. 2012-06-13 . Получено 2015-12-28 .
  28. ^ Лайлс, Беннетт (2007-03-01). "Технологическая выставка: сетевые усилители мощности". Подрядчик по звуку и видео . NewBay Media, LLC . Получено 28.12.2015 .
  29. ^ "Подключайтесь к CobraNet". cobranet.info . Cirrus Logic . Получено 28.12.2015 .
  30. ^ "Производители профессионального аудио продолжают лицензирование миграции на CobraNet". tvtechnology.com . NewBay Media, LLC. 2007-01-25 . Получено 2015-12-28 .
  31. ^ Энди Бейли (2001). Сетевые технологии для цифрового звука. Тейлор и Фрэнсис. стр. 156. ISBN 978-0-240-51588-5.
  32. ^ "Renkus-Heinz использует микросхемы CS4961XX CobraNet от Cirrus Logic для управления новой серией активных громкоговорителей" (пресс-релиз). Business Wire. 2007-03-15 . Получено 2015-12-28 .
  33. ^ Cirrus Logic, CobraNet Community , получено 2009-11-30
  34. ^ ab Jody Van Meter (май 2002 г.). "Audio Systems—it's Not Just Speakers and Wires Anymore". Funworld . 18 . International Association of Amusement Parks and Attractions . Получено 17 декабря 2015 г. В 1996 г. Peavey Electronics, QSC Audio Products Inc. и Rane Corporation стали первыми лицензиатами CobraNet. С тех пор многие другие производители по всему миру начали предлагать оборудование, совместимое с CobraNet (полный список производителей CobraNet см. на сайте www.peakaudio.com/CobraNet/index.htm).
  35. ^ "PowerMatch CobraNet card". Bose Corporation . Архивировано из оригинала 2013-01-18 . Получено 2012-07-01 .
  36. ^ "Руководство по системе процессора Dolby® Lake®" (PDF) . Dolby Laboratories, Inc. стр. 38 . Получено 22 декабря 2015 г. .
  37. ^ QSC представляет цифровой процессор расширения DXP на CinemaCon, 2012-04-24 , получено 2012-07-01
  38. ^ Карта ввода-вывода звука Q-Sys CCN32 CobraNet уже доступна, март 2012 г. , получено 01.07.2012 г.
  39. ^ QSC ПОДДЕРЖИВАЕТ Q-SYS С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛЛЕРА И КАРТЫ ВВОДА/ВЫВОДА, InAVate, 2011-09-14, архивировано из оригинала 2015-12-08 , извлечено 2012-07-01
  • Официальный сайт
  • Обзор CobraNet, использование и часто задаваемые вопросы
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CobraNet&oldid=1264125801"