AVB下一代网络音视频实时传输技术.pdf

下一代下一代网络网络音视频音视频实时传输实时传输技术技术 -- Ethernet AVB 下一代下一代网络网络音视频音视频实时传输实时传输技术技术 作者作者：：何冬 （首席工程师, Dong.He@） 作者作者：： 黄晟 （工程师, Sheng.Huang@ ） Charles Wang （技术总监, Charles.Wang@ ） 哈曼哈曼 （上海（上海）研发中心集团技术研究部）研发中心集团技术研究部 哈曼哈曼 （（上海上海））研发中心集团技术研究部研发中心集团技术研究部 摘要摘要 摘要摘要 以太网音视频桥接技术 （Ethernet Audio/Video Bridging，以下简称Ethernet AVB ）是一项新的IEEE 802 标准，其在传统以太网络的基础上，通过保障带宽 （ Bandwidth ），限制延迟 （Latency ）和精确时钟同步(Time synchronization)，提 供完美的服务质量 （Quality of Service, 简称 QoS ），以支持各种基于音频、视频 的网络多媒体应用。Ethernet AVB 关注于增强传统以太网的实时音视频性能，同 时又保持了 100%向后兼容传统以太网，是极具发展潜力的下一代网络音视频实 时传输技术。 引言引言 引言引言 1982 年 12 月 IEEE 802.3 标准的发布，标志着以太网技术的起步。经过不到 30 年的发展时间，以太网的传输速度已经从最初的 10Mbps 发展到 100Mbps、 1000Mbps、10Gbps，甚至即将出现的 100Gbps。以太网低廉的端口价格和优越 的性能，使得以太网占据了整个局域网的85%左右，而基于以太网的网桥、集线 器、交换机和路由器则构成了互联网体系相当重要的组成部分。 近十几年来，消费者对于以太网上的多媒体应用的需求日益剧增，这对网络 的带宽及服务质量都提出了更高的要求。不过，由于以太网原本只设计用于处理 纯粹的静态非实时数据和保证其可靠性，至于顺序和包延迟等并非作为重要的考 虑因素。尽管传统二层网络已经引入了优先级(Priority)机制，三层网络也已内置 了服务质量 （QoS ）机制，但由于多媒体实时流量与普通异步 TCP 流量存在着 资源竞争，导致了过多的时延 （Delay ）和抖动 （Jitter ），使得传统的以太网无法 从根本上满足语音、多媒体及其它动态内容等实时数据的传输需要。 IEEE 802.1 AVB 工作组正致力于制定一系列的新标准，对现有的以太网进行 功能扩展，通过建立高质量、低延迟、时间同步的音视频以太网络，为家庭或企 业提供各种普通数据及实时音视频流的局域网配套解决方案。 Ethernet AVB 网络的构成网络的构成 网络的构成网络的构成 为了在以太网上提供同步化低延迟的实时流媒体服务，需要建立AVB 网络， 称之为 AVB “云”（Cloud ）。AVB “云”的建立需要至少速度在100Mbps 以上的 全双工 （Full-duplex ）以太链路，这就需要能保障传输延迟的 AVB 交换机(Switch) 和终端设备(End Point)，以及逻辑链路发现协议 （IEEE 802.1AB - LLDP ），用于 设备之间交换支持 AVB 的协议信息。 如图 1 所示，在 AVB “云”内，由于延迟和服务质量得到保障，能够高质 量地提供实时的流媒体服务。同时，AVB 网络保持与传统以太网的兼容，也能 够连接到传统的交换机 、集线器和终端设备 。但由于集线器的半双工 （Half-duplex ）特性，以及传统以太网交换机不具有 AVB 功能，无法完全保障 其流媒体服务的实时性，因此在AVB “云”外，只保障普通的最大交付功能 （Best Effort ）并与AVB 网络相连。 图 1 Ethernet AVB 解决的问题解决的问题 解决的问题解决的问题 流媒体服务在如今的以太网上已经得到广泛应用。虽然通过缓冲 （Buffer ） 及自适应时钟恢复技术(Adaptive Clock Recovery)能够在一定程度