在传统的以太网络架构中,数据传输的带宽、延迟以及时钟同步性并未得到充分优化,这对于音视频数据流的实时性要求是一个不小的挑战。而AVB技术正是为了解决这一问题而生。它通过为音视频数据流提供专用带宽、严格控制延迟和实现精确的时钟同步,从而确保了服务质量(QoS),这对于确保音视频应用流畅运行至关重要。
以太网最初的设计并未考虑到多媒体实时传输的需求。因此,当面对多媒体数据的爆发式增长时,传统以太网在带宽和服务质量方面的确显得力不从心。尽管现有的网络技术已经尝试通过优先级机制和服务质量策略来优化数据传输,但这些努力在面对音视频实时流量与普通TCP流量的资源竞争时,往往显得捉襟见肘。
IEEE 802.1 AVB工作组正是在这样的背景下成立,致力于推动以太网技术的演进,使其能够更好地支持音视频传输。通过制定新的标准,AVB技术对现有以太网进行功能扩展,以实现高质量、低延迟的音视频以太网络。这项技术不仅能服务于专业领域,如家庭影院和商业视频会议,还能在家庭网络和智能 buildings中发挥重要作用。
AVB网络的部署需要全双工以太链路以及支持AVB的交换机和终端设备。这些设备通过逻辑链路发现协议(LLDP)交换信息,确保整个网络能够高效地支持AVB功能。在AVB“云”内部,延迟和服务质量得到严格控制,使得实时流媒体服务能够以高品质传递给用户。
值得一提的是,尽管AVB网络提供了与传统以太网的兼容性,但并非所有的传统网络设备都能充分利用AVB的优势。例如,传统的集线器由于其半双工特性,无法满足AVB的实时性要求。因此,在AVB“云”之外,传统设备通常只能提供最大努力交付服务。
此外,虽然现有技术如缓冲和自适应时钟恢复可以在一定程度上缓解网络延迟和抖动,但这些方法仍然无法满足音视频应用对低延迟和高同步精度的严格要求。为此,AVB技术定义了高精度时钟同步协议,以提供更为理想的网络环境,满足音视频信号传输的需要。
总之,随着多媒体应用的不断普及,AVB技术的出现为以太网注入了新的活力。它不仅优化了音视频传输的效率,也开辟了以太网在实时流媒体领域的新篇章。随着AVB技术的进一步发展,我们有理由相信,未来以太网将更好地适应多媒体时代的需求,为用户带来更为丰富和流畅的音视频体验。
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。
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。
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。
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。
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)能够在一定程度上解决网络时延和抖动带来的问题,但这本身又会引入更多的延迟,而超过AV应用本身所允许的误差范围,并且恢复的时钟也没有足够的精度对不同位置的AV信号进行同步。为此,AVB定义了高精度的时钟同步协议(IEEE 802.1AS),为以太网提供完美的低延迟、低抖动的时钟。