Alex Chen
- 7月20日
- 讀畢需時 6 分鐘

AVB網路指南

過去十年來使用過數位調音台的大多數人，應該都熟悉將網絡技術應用於音頻系統中。通過無線局域網（LAN）進行遠程控制、專有的音頻以太網協議以及可擴展的音頻網絡平台，這些都已變得相當普遍。隨著網絡速度和可靠性的提高以及底層技術的變得更加經濟實惠，通過以太網線傳輸音頻現在可以大幅節省時間和金錢，比以往任何時候都更具吸引力。

儘管目前有幾種協議用於音頻網絡，但AVB（音頻視頻橋接）具有許多獨特的優勢，這使其成為最新一代PreSonus®專業音頻設備的首選協議。本文解釋了AVB網絡的基本知識，這些信息也適用於其他符合IEEE 1722.1標準的AVB設備，以及支持的PreSonus AVB產品。PreSonus StudioLive® III系列的控制台和機架調音台、NSB系列舞台箱以及EarMix™ 16M個人監聽調音器完全符合IEEE 1722.1標準，該標準是針對AVB設備的發現、枚舉、連接管理和控制的協議，也稱為AVDECC。

注意：早期版本的PreSonus AVB產品（StudioLive RM-AI和RML-AI調音台、StudioLive CS18AI以及配備SL-AVB-MIX選項卡的AI系列調音台）不符合1722.1 AVDECC標準，只能相互使用。這些產品與如StudioLive III系列調音台或其他遵循1722.1 AVDECC標準的第三方AVB產品不兼容。

什麼是AVB？

AVB（音頻視頻橋接）是以太網標準的擴展，旨在提供保證的服務質量，這意味著音頻樣本將準時到達其目的地。AVB允許您使用AVB兼容交換機創建單一網絡，用於音頻、視頻和其他數據（如控制信息）。這使您可以在同一網絡上混合普通網絡數據和音頻網絡數據，更容易創建簡單和複雜的網絡。許多音頻公司已經採用了它，並且越來越多的公司正在加入。

音頻以太網在專業音頻應用中變得越來越有吸引力，特別是在大型系統中的分佈，例如體育場館、音樂廳和教育機構使用的系統。問題是，大多數解決方案是專有的，使這些系統對於大多數較小的應用來說過於昂貴和複雜。AVB旨在通過提供一套開源的IEEE標準，供專業音頻市場及其製造業社區使用，來改變這一點。

AVB網絡提供了幾個使其成為音頻應用理想選擇的功能：

- 長距離、輕量級的線纜連接。單根輕量級的CAT5e或CAT6電纜可以延伸至100米（328英尺）。這使得在不同房間（甚至是同一建築中的不同場館）之間進行實時多通道音頻傳輸變得容易。

- 低且可預測的延遲。AVB在100 Mbps網絡上通過最多七個“跳躍”（經過交換機或其他設備的次數）傳送音頻流時，提供不超過2毫秒的延遲。對於更高速的網絡，許多AVB設備支持更低的延遲和更多的跳躍。請注意，儘管PreSonus AVB產品在更快的千兆網絡速度下運行，但其延遲目前固定為2毫秒。

- 可擴展的高通道數。AVB的帶寬足以使用單根以太網線纜傳輸數百個實時通道。這提供了未來擴展系統的可能性，添加不同種類的音頻I/O、多個控制器和其他有用的功能。

- 保證帶寬。AVB網絡智能管理數據流量，給予AVB數據優先權。這意味著標準的網絡流量（如互聯網流媒體）不會阻止您的音頻可靠且及時地傳送。

- 集成時鐘信號。在具有多個設備的數字音頻系統中，擁有主時鐘對維持音頻保真度至關重要。AVB規範定義了這樣的時鐘，能夠準確地分佈到系統中的所有設備。

AVB網絡的行為非常像模擬音頻系統。像模擬音頻系統一樣，音頻網絡由源、目的地和中間處理組成。

讓我們來看看一個簡單的現場音響設置：

在上面的例子中，音頻信號從麥克風輸出並進入舞台箱。然後它進入調音台，麥克風信號在那裡被放大，路由到相應的輸出，並發送到有源超低音揚聲器，最後傳遞到全頻揚聲器。所有這些對於任何音頻工程師來說，只要看一下圖表就很清楚——這是一件好事，因為配置模擬系統所需的技能幾乎與網絡工程師所需的技能相同。

讓我們將上面的音頻系統與網絡中的組件進行比較：

在我們的網絡範例中，麥克風連接到調音台和舞台箱，可以根據路由自由地在其中一個或兩者上使用。

讓我們快速看看在簡單的AVB網絡上麥克風信號的信號流。在下面的範例中，麥克風的信號以藍線表示：

如您所見，追踪設備的信號路徑變得更為複雜，因為路由完全在數字領域處理。但是，由於有經驗的音頻工程師理解信號流並習慣在模擬系統中的各個薄弱點排除問題，配置音頻網絡變得更加容易。

AVB 如何運作？

在最簡單的層面上，AVB 透過保留部分可用的以太網帶寬來傳輸其自身的數據流量。由於AVB數據包在分配的帶寬內定期發送，因此不會有中斷或干擾，使AVB非常可靠。

使AVB成為音頻網絡理想選擇的是，它將網絡流量分為實時流量和其他所有流量。所有實時流量以8 kHz的脈衝傳輸。任何非實時流量則在該脈衝周圍傳輸。每125微秒，所有實時流發送其數據。當沒有更多實時數據準備好發送時，其他數據包會被傳輸。為確保所有優先的實時流量有足夠的帶寬可用，使用了流預留協議（SRP，IEEE 802.1Qat）。

每個AVB合規的交換機在每個發話者和聽者之間，將使用SRP確保有足夠的帶寬，這使其成為AVB標準的基礎構建塊。網絡上的每個交換機和AVB設備都必須實施SRP並以8 kHz的脈衝發送實時流量。如果網絡上的某個設備不使用此標準，則實時流量可能會被延遲，導致輸出中出現抖動。

AVB硬件組件

在AVB網絡中，每個音頻流入和流出的設備都必須符合AVB標準。這些設備由以下類型組成：

AVB發話者。

這些設備作為AVB流的來源，將音頻發送到網絡上。

AVB聽者。

這些設備是發話者發送的流的目標。

AVB交換機。

這是每個發話者和聽者必須連接的網絡集線器。在最基本的層面上，AVB交換機分析並優先處理網絡上的流量。需要注意的是，就像同一個AVB網絡上可以有多個發話者和聽者一樣，也可以有多個AVB交換機。

AVB控制器。

控制器可以是發話者、聽者或兩者都不是。這些設備使用AVDECC處理AVB設備的路由、時鐘和其他設置。

設置AVB網絡時要記住的最重要規則是，發話者（發送音頻的設備）和聽者（接收音頻的設備）必須連接到AVB兼容交換機。網絡上的所有AVB設備都必須共享一個虛擬時鐘，該時鐘定義了AVB數據包應該何時播放。

如前所述，設備在AVB網絡上以“發話者”和“聽者”的身份進行通信。AVB發話者將一個或多個音頻流傳輸到網絡。AVB聽者從網絡接收一個或多個這些流。需要注意的是，一個AVB設備（如StudioLive Series III調音台或NSB系列舞台箱）可以同時是發話者和聽者。例如，StudioLive 32可以同時“發話”（將通道發送到網絡）和“聽取”（從網絡接收通道）。

AVB設備在連接後通過選擇最佳主PTP時鐘來保持同步。這確保了網絡上的每個AVB設備將保持精確的時間，這對音頻質量至關重要。

AVB交換機保證實時音頻數據包保持其時間，不會丟失信息。AVB交換機通過允許每個端口最多75%的帶寬用於AVB流量來實現這一點。這可以防止非AVB數據被延遲或丟失。

當配置AVB網絡時，發話者和聽者會自動識別彼此。

克服延遲

SRP與802.1Qav排隊和轉發協議（Qav）協作，確保一旦為AVB流保留了帶寬，它將從端到端被鎖定。Qav安排時間敏感的流媒體信息以最小化延遲。SRP和Qav一起確保所有保留的媒體流都能按時傳送。

這樣，AVB網絡在任何給定時間對系統上的非媒體流量以及媒體數據包的數量有一定的智能化管理。這意味著在AVB網絡上，整個系統中的最壞情況旅行時間是已知的。由於這一點，只需要少量的緩衝即可，將100 Mbps以太網網絡上七次交換跳的延遲降低到2毫秒。在千兆位網絡上，可以實現更低的延遲。

通道和流

AVB流可以被認為是在兩個或多個AVB設備之間傳輸預定義數量通道的管道。例如，在PreSonus StudioLive Series III調音台中，有八個輸入流和八個輸出流，每個流傳輸八個通道。除了音頻通道外，每個流還可以攜帶來自網絡全局時鐘的時鐘信息。像所有數字系統一樣，AVB網絡上的設備必須從主源接收媒體時鐘以保持正確的同步。