Dante技術(shù)要點(diǎn)及其應(yīng)用

1、淺析Dante技術(shù)要點(diǎn)及其應(yīng)用1引言Dante數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)是基于千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o(wú)壓縮、專業(yè)級(jí)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)（AoIP）。經(jīng)過了十年的發(fā)展，Dante技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在全球?qū)I(yè)音頻產(chǎn)品之中。Dante技術(shù)在音頻系統(tǒng)中的運(yùn)用滿足了系統(tǒng)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的傳輸需求，支持?jǐn)?shù)字音頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)備甚至可達(dá)數(shù)十臺(tái)甚至上百臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)字信號(hào)互聯(lián)互通，并具有穩(wěn)定可靠的信號(hào)同步等功能，網(wǎng)絡(luò)操作部分的復(fù)雜性、自適應(yīng)性、易用性不斷優(yōu)化。伴隨各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的加入，對(duì)音頻系統(tǒng)工程師的要求就不僅僅局限于掌握音頻設(shè)備的合理選用、系統(tǒng)的聯(lián)通調(diào)試、聲音的調(diào)整，還要具備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)和調(diào)試技術(shù)，才能為網(wǎng)絡(luò)數(shù)

2、字音頻信號(hào)的穩(wěn)定傳輸提供完善安全的保障。在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用設(shè)定方面，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)不再能滿足大容量的系統(tǒng)需求。筆者綜合以往在大型Dante網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)資料，分析并總結(jié)了Dante數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)及其在應(yīng)用中的設(shè)置方法。2Dante網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)2.1Dante網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào)的傳輸及其時(shí)鐘同步傳統(tǒng)的數(shù)字音頻信號(hào)基本是以TDM（TimeDivisionMultiplexing,時(shí)分復(fù)用）方式實(shí)現(xiàn)傳輸，如ADTA、MADI、AES/EBU3等。TDM傳輸?shù)木窒拊谟谛盘?hào)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸（即單播）,一般用串聯(lián)鏈路或環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步。Dante技術(shù)是基于以太網(wǎng)物理鏈接架構(gòu)的音頻系統(tǒng)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分常

3、用，使用TDM方式較難實(shí)現(xiàn)整體同步，因此，Dante系統(tǒng)采用PTP（PrecisionTimeProtocol，精密時(shí)間協(xié)議）。PTP協(xié)議使用了IEEE1588（網(wǎng)絡(luò)測(cè)量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步標(biāo)準(zhǔn)）作為時(shí)鐘同步，其精度可達(dá)微秒級(jí)，常用在對(duì)時(shí)間控制需求極為精準(zhǔn)的系統(tǒng)內(nèi)。2.1.1主、從時(shí)鐘（Master/Slave）數(shù)字電路的啟動(dòng)運(yùn)行，需要具備三個(gè)條件：供電、時(shí)鐘、復(fù)位。數(shù)字電路的所有運(yùn)算都是按著一定的頻率運(yùn)行的，時(shí)鐘是量化頻率的工具。如果時(shí)鐘失效，數(shù)字電路將無(wú)法正常工作。數(shù)字電路中同步時(shí)鐘源有且只有一個(gè)，稱為主時(shí)鐘源，其余設(shè)備的時(shí)鐘都是跟隨、服從主時(shí)鐘源的信號(hào)進(jìn)行同步工作。在整個(gè)Dante網(wǎng)

4、絡(luò)系統(tǒng)中，分配主、從時(shí)鐘設(shè)備，基于以下順序決定（見圖1）：crickStrai陽(yáng)仙阮王別trtMLTE2圍1Eanie-fig-時(shí)鐘設(shè)定靈面豐DMte匕沁*31淫卷骼E片1芒device甲;Help一口XOO：B.#|,Aiffljffi|ClE&ILH-JcrifVPS1QEt5irySS亂料SS-iUBjJIBU!Ul|PTLft-T5iIMCAITT咖氓膽tW叫D2：B-W吧1也-3L2W叫OLXHSl-i高抑怕ViWJSwku#WtntHurt*DvnltPwt,皿AIiUL-EtHu-tvPwrtSImtbMlEtHT亂SIVE1ySllTransmittab，點(diǎn)選創(chuàng)建新組播按鈕，勾

5、選所需要進(jìn)行組播的通道。在組播的Flows里面，最多可以有8路音頻通道進(jìn)行一組封裝。在Events頁(yè)面，能看到目前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)組播占用的帶寬。WDate缶inrirfllkr亠View(TASCAM-DAKIinusekinKbc-j.illLJjl-!月！:孔eue_ijEaeIh吃賈ur工CohfifFransiitrlfl書tvdTranaaiT匚ban*isi:髯Vtiltimr0Ti-til養(yǎng)遷誰(shuí)rLrittrftiJtItaJiSartLmiISEiJftrpsErr5.DBzLo-llSlTLtlsID：Jibp=Enr-tr-!.-UUkiiiL6S丄購(gòu)占Um：AdJiLiOMM

6、Frtl*iO1IITIEUIAIkcrpci;J-；:?OmBi口厲fET；l；S!.j-HIETImiHltirrrtc:iC-;-I.|-7in.：l-13心叭丫疳址1-1hBiaHEnj可|_町|Manaocmenf-FihIUiiil-陽(yáng)BlillH,aGufW-JOJ=XCi4UCiX.lij.QbwnsiGSFlvLiirtSSQWHGLeda-ftM/vr-|hEr-ks-rShsfirg2Cb.w*TC?3口ejl才町牠弔歸也崗Ei小苜聞?wù)褧r(shí)*屮冃旅侶露3厘|C1Iiar-Elrz茂IEiiiR!：JJJ刃:lAFiajSOFim十*幻1l：-i!laiil-.IT記問I6做

7、序川!i2：lF3llII1uiii1v12,1Iijjfdh.kAinbkhwcaaiu4Jhubuhinfliiau&iuwri圖11蠱科交換fASG-300/500的DECP設(shè)定頁(yè)面二國(guó)s如皿系統(tǒng)有大量的Multicast應(yīng)用；與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共用交換機(jī)系統(tǒng)，如互聯(lián)網(wǎng)、安防監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控等；使用百兆網(wǎng)絡(luò)硬件；在超小型Dante網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（僅有若干臺(tái)Dante設(shè)備及32通道以下的音頻傳輸通道），可以不使用QoS功能。為了避免日后可能增加Dante網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、增加其他設(shè)備的控制協(xié)議等造成音頻傳輸丟包的可能，應(yīng)考慮選用具備QoS管理功能的交換機(jī)。3.3IGMPSnoopingIGMPSnooping

8、是運(yùn)行在二層設(shè)備上的，約束、管理和控制組播數(shù)據(jù)的協(xié)議。當(dāng)Dante系統(tǒng)內(nèi)使用了較多的組播傳輸，或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含其他種類的組播數(shù)據(jù)，就應(yīng)該啟用IGMPSnooping管理。IGMPSnooping的運(yùn)作方式可以大致描述如下：每組MulticastFlow在交換機(jī)內(nèi)都會(huì)被分配一個(gè)IP地址；交換機(jī)自動(dòng)偵測(cè)所有組播數(shù)據(jù)的IP地址；如果Dante接收設(shè)備需要接收MulticastFlow，設(shè)備會(huì)自動(dòng)向交換機(jī)提出請(qǐng)求；交換機(jī)接到請(qǐng)求后，將組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到該Dante接收設(shè)備，不會(huì)進(jìn)行大面積廣播。因此在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，通過IGMPSnooping管理，可以有效地節(jié)省組播所占用的帶寬。圖12是DanteVirtu

9、alSoundcard的應(yīng)用實(shí)例，通過組播的方式傳輸音頻數(shù)據(jù)到FOH和Monitor兩張調(diào)音臺(tái)。如果在不具備IGMPSnooping管理的情況下，音頻數(shù)據(jù)同時(shí)也會(huì)廣播到前級(jí)無(wú)線傳聲器、多軌播放機(jī)端，占用更多的帶寬。當(dāng)開啟了IGMPSnooping管理功能后，交換機(jī)可以自動(dòng)識(shí)別組播數(shù)據(jù)，并判斷Dante設(shè)備自身的接收請(qǐng)求信息（請(qǐng)求以路由連通為信標(biāo)，自動(dòng)產(chǎn)生），只把數(shù)據(jù)包發(fā)送到兩張調(diào)音臺(tái)。通過網(wǎng)絡(luò)信息頁(yè)面可以看到，在交換機(jī)不啟用IGMPSnooping管理時(shí)，ShureULXD4Q接收端有85Mb/s的帶寬占用；IGMPSnooping管理啟用后,ShureULXD4Q接收端帶寬為24Kb/s，交

10、換機(jī)將不需要的數(shù)據(jù)包隔離。012IGMPSnoaping應(yīng)用實(shí)例交換機(jī)啟用IGMPSnooping翡藝謀技恃壊以下幾個(gè)情況務(wù)必使用IGMPSnooping管理:在百兆網(wǎng)絡(luò)（交換機(jī)）架構(gòu)情況下，使用組播功能會(huì)很快占用所有網(wǎng)絡(luò)帶寬;同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，使用組播傳輸?shù)耐瑫r(shí)有其他控制設(shè)備協(xié)議運(yùn)行，控制協(xié)議多數(shù)采用組播方式傳輸；在Dante網(wǎng)絡(luò)內(nèi)接有Wi-Fi路由器，必須啟用IGMPSnooping，否則Dante組播數(shù)據(jù)會(huì)泛洪到Wi-Fi路由器，路由器會(huì)承受不住大量的數(shù)據(jù)傳輸而宕機(jī)。以思科SG-300交換機(jī)為例，對(duì)啟用IGMPSnooping（見圖13）功能進(jìn)行配置IGMPSnooping（見圖14）：Mul

11、ticastmenu菜單啟用MulticastFiltering選擇IPGroupAddress。匚ii呷iVTIWilier:師也冏廠irlwiflxsKiin.,4iWM!.-扎U4aginE-心用洶輕aBijC*iqTjrlKHa.uci3PLMIrjKlCldfiUarLUM.-03403BuWLEFIAiikjajICiiLZsih-an4-41CtjlbN:0iftSAMundSMUBliMBiiwakui.iiruhiiiii舊駅ruAil-iLeatraH0ElHMNEFflN-VFraMkgE|ap匚5w.-1sihJaeiais啟用IGMPSnooping圖站啟用MM血泗過

12、濾二；亦驗(yàn)朗另外，還要為每個(gè)VLAN（VirtualLocalAreaNetwork,虛擬局域網(wǎng)）選定狀態(tài)（見圖15）開啟SnoopingStatus及QuerierStatusQueryInterval填入30一一IGMP版本選擇IGMPV3。不是所有具備IGMPSnooping功能的交換機(jī)都具備Query”功能。思科SG-300涵蓋了所有的網(wǎng)絡(luò)管理功能，能實(shí)時(shí)查詢到組播的狀態(tài)。JKiLJll41-1IU/l2U?PliMuimmeghUM#50.2I：L13；3P：-ZDOnil口EnNJiBfhfbbd圖H為每個(gè)VLA1V選癥狀態(tài)FofardAl-矽ooffsTf00曲ce!?_疋$GE

13、WGEFGE1ZGE12GE-1GEVQ0OQdODOOO0GO働FiL-r.MLAHMD旳ug|gIfljTAMD旳!wa憚QElJAULOPort-bGOIp-xrStadeF価id苗NonePeri.SUDCFfiirndcen圏16IGMPSnoopingKFofwardALL&F極少部分安裝了DanteVirtualSoundcard的計(jì)算機(jī)，在連接到啟動(dòng)了IGMPSnooping功能的交換機(jī)時(shí)，可能出現(xiàn)音頻信號(hào)中斷或啞音現(xiàn)象。此時(shí)需要將連接計(jì)算機(jī)的交換機(jī)端口狀態(tài)改為“ForwardAll”發(fā)送全部。ForwardAll設(shè)定只需在出現(xiàn)音頻信號(hào)不能正常傳輸時(shí)使用，此時(shí)該端口所有的組播數(shù)

14、據(jù)將不受IGMPSnooping管理，以默認(rèn)方式泛洪到該端口。如圖16所示，將端口7、8改為“ForwardAll”。3.4VLAN在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)可以被劃分為多個(gè)不同的廣播域，一個(gè)廣播域?qū)?yīng)了一個(gè)特定的用戶組，默認(rèn)情況下這些廣播域是相互隔離的。不同的廣播域之間要通信，需要通過一個(gè)或多個(gè)路由器。這樣的一個(gè)廣播域就稱為VLAN。在演藝領(lǐng)域應(yīng)用中，可以把一臺(tái)交換機(jī)劃分為：音頻、燈光、控制、視頻等相互獨(dú)立的廣播域，如圖17所示。團(tuán)17VLAN劃分后各專竝獨(dú)立使用廣播域-rtTTTTTTrttttttiririF-_.U1KT-K.IBBJ*圖18LAGe鏈路聚合系統(tǒng)達(dá)接目靳:吏%3.5L

15、AGS鏈路聚合鏈路聚合是將兩個(gè)或更多數(shù)據(jù)信道結(jié)合成一個(gè)單個(gè)的信道（見圖18），該信道以更高帶寬的邏輯鏈路出現(xiàn)。鏈路聚合一般用來(lái)連接一個(gè)或多個(gè)帶寬需求大的設(shè)備，例如連接骨干網(wǎng)絡(luò)。在增加帶寬同時(shí)，也起到線路備份的作用：當(dāng)某一線路中斷時(shí)，交換機(jī)會(huì)將所有數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)移到完好的線路上，倒換過程會(huì)使Dante系統(tǒng)產(chǎn)生約0.5s的靜音。鏈路聚合是相對(duì)廉價(jià)的物理線路備份方案。3.6STP（SpanningTreeProtocol,生成樹）生成樹協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理是：不論交換機(jī)（網(wǎng)橋）之間采用怎樣物理聯(lián)接，交換機(jī)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)沒有環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。如圖19的網(wǎng)絡(luò)中，A點(diǎn)到C點(diǎn)，有兩條路可以走，當(dāng)

16、ABC的路徑不通時(shí)，可以走ADC；C點(diǎn)到A點(diǎn)也是，路徑CDA不通時(shí)可以走CBA。如網(wǎng)絡(luò)在某一時(shí)刻生成樹協(xié)議形成，自動(dòng)阻塞了B到C的端口，那么網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚蜁?huì)變成圖19。如果有廣播包，一定會(huì)終結(jié)于B點(diǎn)或C點(diǎn)，不會(huì)循環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)。如果某個(gè)線路中斷（如AB之間線路），交換機(jī)需要時(shí)間轉(zhuǎn)換成ADCB方向順序地生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)成時(shí)間會(huì)引起Dante系統(tǒng)產(chǎn)生約2s的聲音中斷。但如果把AB之間線路重新恢復(fù)，交換機(jī)需要時(shí)間重新計(jì)算生成樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括AB點(diǎn)之間的線路以及ABCD點(diǎn)的循環(huán)，Dante系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生超過10s的聲音中斷。圖9STP拓樸示意圖STP與Dante兩者相互兼容，但是STP恢復(fù)速度遠(yuǎn)比Dante自身

17、的Primary/Secondary（主、備）雙網(wǎng)絡(luò)（見圖20）切換慢。所以在架構(gòu)Dante網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)主備交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)即可，STP只是在兼顧其他數(shù)據(jù)傳輸且十分必要情況下才使用。圖20Primary/Secondary.備網(wǎng)絡(luò)工藝憑酬4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備4.1網(wǎng)線Dante是基于1Gb（千兆）以太網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，而其他絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)音頻協(xié)議都是基于100Mb（百兆）進(jìn)行傳輸，如CobraNet、EtherSound等。常用的網(wǎng)線一般分為四類：五類、超五類、六類、七類，主要的特點(diǎn)性能以及在Dante網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中選擇的方式如表2所示。我2凹類不同網(wǎng)線的特性類型特點(diǎn)適用網(wǎng)絡(luò)Dziu己可否傳樂CAT5較早的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)l

18、Ohlb或100Mb網(wǎng)絡(luò)不能使用CAT5e基于CAT5的提升適應(yīng)100皿毛1Gb網(wǎng)絡(luò)單股硬線、具爸屏蔽更佳CAT6四對(duì)靈絞線中間卽人十字架匱定龍骨固定專門為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)單股殛線、具備屏蔽更隹CAT7每對(duì)雙絞線都有獨(dú)立的屏蔽層，減少線間串?dāng)_專為10G匕網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏殳嗨劣鞍關(guān)在聲、光、電、焰火等大型復(fù)雜的演出中，整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境空間可能有非常復(fù)雜的電磁干擾，如大量對(duì)講機(jī)、設(shè)備機(jī)械的開關(guān)、電機(jī)運(yùn)動(dòng)等，所以選擇具有屏蔽層的網(wǎng)線能有效保護(hù)的信號(hào)傳輸，但具備屏蔽層的網(wǎng)線在敷設(shè)和終端接口的制作上需要更高的施工工藝要求。銅芯網(wǎng)線一般使用長(zhǎng)度不能超過100m。網(wǎng)線內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生的影響較為嚴(yán)重（阻抗改變等

19、），因此對(duì)于經(jīng)常進(jìn)行收放的流動(dòng)網(wǎng)線控制在60m內(nèi)使用較為安全。目前檢測(cè)網(wǎng)線基本都是使用通斷測(cè)量器，通過檢查8芯通斷狀況，判斷網(wǎng)線質(zhì)量，但經(jīng)常遇到線路通、數(shù)據(jù)不能傳輸?shù)那闆r。原因是網(wǎng)線的品質(zhì)不僅限于通斷，國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)網(wǎng)線有嚴(yán)格的電氣性能測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試方法。主要指標(biāo)包括：頻率（MHz）、回波損耗（ReturnLoss）、衰減（Attn）、近端串音（Next）、近端串音功率和（PSNEXT）、等效遠(yuǎn)端串音功率和（PSELFEXT）、衰減串音比（ACR）、衰減串音功率和比（PSACR）、延時(shí)偏差（DelaySkew）、傳輸延時(shí)（PropDelay）等十多項(xiàng)。專業(yè)領(lǐng)域測(cè)量網(wǎng)線電氣性能采用FLUKE（福祿克）測(cè)量?jī)x器，測(cè)量結(jié)果被專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)可，但價(jià)格高昂，據(jù)了解在中國(guó)僅一家專業(yè)音頻公司擁有其成套網(wǎng)絡(luò)測(cè)量機(jī)型。4.2光纖當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離超過100m時(shí)應(yīng)采用光纖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。常用光纖主要有兩類。多模光纖：50/125|im（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），62.5/125|im（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)），