CobraNet - CobraNet

CobraNet
CobraNet logo.svg
Логотип CobraNet
Информация о производителе
ПроизводительCirrus Logic
Дата разработки1996; 24 года назад (1996)
Сетевая совместимость
Переключаемыйда
МаршрутизируемыйНет
Ethernet скорость передачи данныхFast Ethernet
Технические характеристики аудио
Минимум задержка​1 1⁄3 РС[1]
Максимальное количество каналов на ссылку64
Максимум частота выборки96 кГц[1]
Максимум битовая глубина24 бит

CobraNet представляет собой сочетание программного обеспечения, оборудования и сетевые протоколы предназначен для доставки несжатый, многоканальный, низкая задержка цифровой звук сверх стандарта Ethernet сеть. CobraNet, разработанная в 1990-х годах, по праву считается первой коммерчески успешной аудио через Ethernet выполнение.[2][3]

CobraNet была разработана и в основном используется в крупных коммерческих аудиоустановках, таких как конференц-центры, стадионы, аэропорты, тематические парки и концертные залы. Он имеет приложения, в которых необходимо передавать большое количество аудиоканалов на большие расстояния или в разные места.[4]

CobraNet - альтернатива аналоговое аудио, который страдает от ухудшения сигнала при длинных кабельных трассах из-за электромагнитная интерференция, высокая частота затухание, и падение напряжения. Кроме того, использование цифровых мультиплексирование позволяет передавать звук с использованием меньшего количества кабелей, чем аналоговый звук.[5]

История

CobraNet была разработана в 1996 г. Боулдер, Колорадо на основе Peak Audio. Первоначальные демонстрации представляли собой двухточечную систему со скоростью 10 Мбит / с с ограниченной пропускной способностью канала. Первой постоянной установкой CobraNet в этой ранней форме было обеспечение фоновой музыки на всем протяжении Царство животных Диснея тематический парк.[6] Первое коммерческое использование CobraNet было во время полупериод шоу в Суперкубок XXXI в 1997 г.[7]

CobraNet была впервые представлена ​​как совместимый стандарт в сотрудничестве с производителем. Аудио продукты QSC. QSC был первым, кто лицензировал технологию Peak Audio и продавал ее под брендом RAVE. На этом этапе CobraNet перешла на быстрый Ethernet и использовал уникальную технику предотвращения столкновений[8] для передачи до 64 каналов на Ethernet область столкновения.

CobraNet впоследствии была расширена для поддержки и в конечном итоге потребовала коммутируемый Ethernet сеть. An SNMP добавлен агент для удаленного управления и мониторинга. Поддержка высших частота дискретизации позже были введены увеличенные битовые разрешения и возможности уменьшения задержки в инкрементальной и обратно совместимой манере.

В мае 2001 г. Cirrus Logic объявила, что приобрела активы Peak Audio.[9][10] Использование технологии Cirrus DSP, недорогой SoC реализация CobraNet была разработана и продана.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Используя CobraNet и Fast Ethernet, 64 канала несжатого цифрового звука передаются через один кабель категории 5. С помощью гигабит или же оптоволокно В вариантах Ethernet стоимость кабельной разводки на аудиоканал дополнительно снижается по сравнению с реализацией Fast Ethernet. Данные CobraNet могут сосуществовать с трафиком данных в существующих сетях Ethernet, поэтому единая сетевая инфраструктура может обслуживать распределение звука и другие сетевые потребности.[11][12]

Маршрутизация аудио может быть изменена в любое время с помощью сетевых команд и не требует переподключения.[13]

Аудио передается в цифровой форме и обеспечивает пониженную восприимчивость к электромагнитная интерференция, перекрестные помехи, окраска и затухание из-за кабеля сопротивление.[14][15]

Использование CobraNet Ethernet предлагает множество высокая доступность такие функции, как Протокол связующего дерева, агрегирование ссылок, и управление сетью. Для критических приложений устройства CobraNet могут быть подключены к сети с резервированием. В этой конфигурации, если одно устройство CobraNet, кабель или коммутатор Ethernet выходит из строя, другое почти сразу берет на себя ответственность.[16][17]

Недостатки

Задержки в самой среде передачи CobraNet не менее1 1⁄3 миллисекунды[примечание 1] на обход сети. Для некоторых приложений эти задержки могут быть неприемлемыми, особенно в сочетании с дополнительными задержками в результате время распространения, цифровая обработка сигналов и преобразования между аналог и цифровой. Кроме того, лицензирование технологии или покупка необходимых интерфейсов CobraNet, которые кодируют и декодируют сигнал CobraNet, может быть дорогостоящим.

Передача инфекции

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

CobraNet передается с использованием стандартных пакетов Ethernet. Вместо того, чтобы использовать TCP / IP пакетов, CobraNet передает данные, используя уровень канала передачи данных пакеты, которые быстро проходят узлы, мосты и переключатели, и не так восприимчивы к задержкам и QoS проблемы, обычно встречающиеся в потоковая передача протоколы с использованием более высокого транспортный уровень. Однако, поскольку CobraNet не использует Протокол IP, его пакеты не могут пройти через маршрутизаторы, и поэтому его можно использовать только на LAN; CobraNet нельзя использовать через Интернет. Сеть, по которой передается CobraNet, должна работать как минимум на 100 Мбит / с. Все пакеты CobraNet идентифицируются уникальным Идентификатор протокола Ethernet (0x8819) назначен Cirrus Logic.[13]

CobraNet не предназначен для работы в беспроводных сетях. Проблемы с пропускной способностью и надежностью, связанные с типичными 802.11 беспроводные сети часто вызывают сбои и ошибки.[18] Однако беспроводная передача данных CobraNet может быть надежно выполнена с помощью лазеров.[19]

Каналы и пакеты

Данные CobraNet организованы в каналы и группы. Типичный сигнал CobraNet может содержать до 4 пакетов аудио, перемещающихся в каждом направлении, всего 8 пакетов на устройство. Каждая связка вмещает до 8 каналов 48 кГц, 20 бит аудио, общая емкость 64 канала. CobraNet в некоторой степени масштабируема, так как пропускная способность канала увеличивается при использовании 16-битного звука, а емкость канала уменьшается при использовании 24-битного звука. Количество каналов, разрешенных для каждого пакета, ограничено 1500-байтовым Ethernet. MTU.[13]

Существует три типа пакетов: многоадресная, одноадресная и частная:[13]

  • Пакеты многоадресной рассылки отправляются с одного устройства CobraNet на все другие устройства CobraNet в сети, используя Многоадресная адресация Ethernet. Каждое устройство CobraNet индивидуально определяет, будет ли оно использовать комплект или отказаться от него. Следовательно, пакеты многоадресной рассылки потребляют больше полосы пропускания, чем пакеты других типов. Номера пакетов 1–255 зарезервированы для пакетов многоадресной рассылки.
  • Пакеты одноадресной рассылки отправляются с одного устройства CobraNet на любое другое устройство или устройства, настроенные для получения номера пакета. Пакеты одноадресной рассылки намного эффективнее, поскольку сетевые коммутаторы направляют их только на устройства, которые действительно хотят их получать. Несмотря на свое название, пакеты одноадресной рассылки по-прежнему могут быть отправлены на несколько устройств, либо путем передачи нескольких копий аудиоданных, либо с использованием многоадресной адресации. Номера пакетов 256–65279 зарезервированы для пакетов одноадресной рассылки.
  • Частные пакеты могут быть отправлены с одноадресной или многоадресной адресацией. Номера пакетов 65280–65535 зарезервированы для частных пакетов. Номера частных пакетов связаны с MAC-адрес устройства, которое их передает. Чтобы получить частный пакет, необходимо указать номер пакета и MAC-адрес передатчика. Поскольку для каждого передатчика доступно 256 частных пакетов, нет ограничений на общее количество частных пакетов в сети.

Пока пакеты многоадресной рассылки используются экономно, практически невозможно превысить пропускную способность сети 100 Мбит с данными CobraNet. Однако существуют ограничения на максимальное количество пакетов, которые могут быть отправлены по сети, поскольку дирижер должен включать данные в свои битовые пакеты для каждого пакета в сети, а битовый пакет 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 каких-либо дополнительных данных в бит-пакете, поэтому эти сетевые ограничения можно обойти, используя частные пакеты.[20]

Синхронизация

Сеть CobraNet синхронизируется с одним устройством CobraNet, известным как дирижер. А приоритет дирижера можно настроить так, чтобы влиять на выбор проводника. Среди устройств с одинаковым приоритетом проводника первым в сети становится выбранный проводник. Все остальные устройства известны как исполнители. В случае отказа проводника будет выбрано другое устройство CobraNet, которое станет проводником в течение миллисекунд. CobraNet не может работать без проводника.[21]

Пакеты

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

  • Бить пакеты - проводник выводит битовый пакет на все остальные устройства CobraNet в сети со скоростью 750 пакетов в секунду. Все другие устройства CobraNet в сети синхронизируют свои звуковые часы и передачу данных с пакетом битов. Пакет битов содержит параметры работы сети, данные часов и разрешения на передачу для групп многоадресной и одноадресной рассылки.
  • Аудио пакеты - также известный как изохронный пакеты данных, эти пакеты отправляются всеми устройствами CobraNet после получения битового пакета. При стандартных настройках задержки на каждый полученный битовый пакет отправляется один аудиопакет, и каждый аудиопакет включает 64 образцы аудиоданных на канал. При более низких настройках задержки аудиопакеты можно отправлять дважды или четыре раза для каждого полученного пакета битов. Связки не разделяют пакеты; отдельные пакеты отправляются последовательно для каждого пакета, переданного с одного и того же устройства.
  • Пакеты бронирования - эти пакеты передаются по мере необходимости или обычно не реже одного раза в секунду. Их функция - контролировать распределение полосы пропускания, инициировать соединения между устройствами CobraNet и отслеживать 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 вызывают задержку в 256 выборок или5 1⁄3 миллисекунды. Дополнительные задержки вводятся через аналого-цифровой и цифро-аналоговое преобразование. Задержку можно уменьшить, отправляя пакеты меньшего размера чаще. В большинстве случаев программист может выбрать желаемую задержку CobraNet для конкретного устройства CobraNet (5 1⁄3, ​2 2⁄3, или1 1⁄3 миллисекунды).[13] Однако уменьшение задержки звука имеет следующие последствия:

  • Уменьшение задержки требует большей обработки со стороны интерфейса CobraNet и может снизить пропускную способность канала.
  • Уменьшение задержки предъявляет дополнительные требования к производительности сети и может быть невозможно в некоторых сетевых конфигурациях, если задержка пересылки слишком высока.
  • Поскольку уменьшение задержки означает более частую отправку пакетов меньшего размера, аудиоканалы с более высоким разрешением (например, 96 кГц, 24 бита) могут отправляться в каждом пакете без превышения предела 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 РС887543
​2 2⁄3 РС888887
​1 1⁄3 РС888888

Может показаться из Задержка и количество каналов в пакете таблица, что больше информации может быть отправлено с более низкой задержкой. Однако это не так. На один пакет можно отправить больше каналов, но одно устройство может одновременно обрабатывать меньшее количество пакетов. Таким образом, хотя восемь 24-битных каналов 96 кГц могут быть отправлены в одном пакете на1 1⁄3 мс, из-за ограничений обработки устройство CobraNet может отправлять и получать только один пакет вместо обычных четырех. Емкость связки устройств CobraNet уникальна для конкретного устройства и не всегда одинакова. В Количество каналов в пакете и задержки в тестовом примере в таблице показана емкость пакета для Биамп Устройство 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 приниматься и передаваться одновременно.[22]

Каналов в пакете​1 1⁄3 задержка в мс​2 2⁄3 задержка в мс​5 1⁄3 задержка мс
RxTxRx / TxRxTxRx / TxRxTxRx / Tx
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

Железо и софт

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, помеченных как «первичный» и «вторичный». Необходимо подключить только основной порт Ethernet, но если подключены оба порта, последний действует как безотказный. Тщательный дизайн сети и топология, использующая эту функцию, могут обеспечить чрезвычайно высокую надежность в критически важных приложениях.[16][17]

Типичными интерфейсами CobraNet, предоставляемыми Cirrus Logic, являются CM-1 и CM-2:[23]

  • CM-1 - стандартная карта CobraNet обеспечивает 32 входных и 32 выходных аудиоканала.
  • CM-2 - компактный, маломощный, недорогой дизайн обеспечивает 8 или 16 аудиоканалов.

Обе карты предназначены для добавления производителем в аудиопродукцию.

Программного обеспечения

Cirrus Logic предоставляет программное приложение, известное как CobraCAD, которое помогает в проектировании сети, в которой будет работать система CobraNet. Это 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 их оборудованием. Фактически, в простейших случаях конечному пользователю не требуется никакого программного обеспечения. Например, простой коммутационная коробка который преобразует сигнал CobraNet в восемь аналоговых аудиосигналов, потребует небольшой или нулевой настройки со стороны конечного пользователя, кроме возможного выбора номера пакета.[24] Если требуется конфигурация (например, в блоке DSP со встроенным вводом / выводом CobraNet), то производитель устройства обычно предоставляет для этой цели собственное программное обеспечение.[нужна цитата ]

Устройства

Одним из типов устройств, объединяющих CobraNet, является аудио DSP. Поскольку динамики с автономным питанием стали более распространенными, Cobranet часто использовалась для распределения аудиосигнала от DSP.[25] Эти устройства обычно получают звук от CobraNet (а часто и от других цифровых или аналоговых источников одновременно) и обрабатывают звук с помощью цифровых фильтров и эффектов (например, регулятора громкости, Эквалайзер, сжатие, задерживать, кроссоверы и т. д.), а затем вывести звук через CobraNet (или другие цифровые или аналоговые выходы).[26] Некоторые DSP даже имеют встроенный телефонный гибрид, и может включать CobraNet и другие источники в телеконференцсвязь заявление.[27]

Усилители со встроенной CobraNet помогает сохранить цифровую сигнальную цепь в течение длительного времени. Усилители с входами CobraNet также могут иметь ограниченные возможности DSP и мониторинга сети.[28]

Музыкальные колонки со встроенной CobraNet помогает сохранить цифровую сигнальную цепь в течение еще более длительного периода. В типичном динамик без питания В этом случае усилитель будет размещен далеко от динамика, а длинный кабель динамика (аналоговый) будет проложен между динамиком и усилителем. Кабель динамика будет подвержен помехам и потере сигнала из-за электрического сопротивления. Однако активный динамик, питаемый от электрического кабеля и оснащенный встроенными входами CobraNet, без кабеля динамика и его замены 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 кластера динамиков.[оригинальное исследование? ]

Многие цифровые микшерные пульты доступны с дополнительными интерфейсами CobraNet для увеличения пропускной способности канала и уменьшения количества кабелей.[нужна цитата ]

Производители

Производители, желающие интегрировать подключение CobraNet в свои устройства, либо лицензируют технологию, либо приобретают интерфейсные модули или микросхемы CobraNet у Cirrus Logic.[29][30][31][32] Многие производители звукового оборудования включают CobraNet в свои продукты. Ниже приведен неполный список:[33][34]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ CobraNet поддерживает три режима задержки:1 1⁄3, ​2 2⁄3 и5 1⁄3 РС. Видеть Задержка для подробностей.

Рекомендации

  1. ^ а б «Лучшие практики в области сетевого аудио» (PDF). Аудио инженерное общество. 2009 г.. Получено 2010-05-05.
  2. ^ Карагосян, Михаил (2004), Следуя цифровой аудио цепи, получено 2007-03-19
  3. ^ Задняя часть сети, ProAudio-Central, 2 августа 2010 г., архивировано с оригинал на 2012-02-26, получено 2010-08-17
  4. ^ Глен Баллоу (5 марта 2015 г.). Справочник звукорежиссера. CRC Press. п. 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 и методы проектирования удобства использования при проектировании оборудования. CRC Press. п. 300. ISBN  978-0-8247-2908-0.
  6. ^ Карагосян, Михаил (2006), Как работают тематические парки (Часть 3: Сети), получено 2007-03-19
  7. ^ Аудиосеть (2009 г.), AARC-NET, простая аудиосеть, заархивировано из оригинал на 2011-07-07
  8. ^ Патент США 5761430, «Управление доступом к среде для изохронных пакетов данных в системах множественного доступа с контролем несущей» 
  9. ^ а б Деринг, Кристиан (2001), Волокно в целом (дом): Cirrus Logic покупает аудио Peak, заархивировано из оригинал на 2008-01-03, получено 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.
  11. ^ Cirrus Logic, Обзор Ethernet, получено 2009-12-01
  12. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, Вопрос 12, получено 2009-12-01
  13. ^ а б c d е ж грамм Cirrus Logic, Inc. (февраль 2006 г.). «Справочник программиста CobraNet» (PDF). 2.5: 7–27. Получено 2009-11-30. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  14. ^ а б Гросс, Кевин. «Системы распространения цифрового звука». Получено 2009-12-01. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  15. ^ а б Renkus Heinz, Inc. "Renkus-Heinz ST Series" (PDF): 4. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-15. Получено 2009-12-01. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  16. ^ а б Системные решения Yamaha (2006 г.). «Введение в сетевой звук» (PDF): 7. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-10-03. Получено 2009-12-01. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ а б Системные решения Yamaha (2006 г.). «Проектирование сетевой аудиосистемы с CobraNet» (PDF): 4. Получено 2009-12-01. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  18. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 13, получено 2009-11-30
  19. ^ "Whirlwind E-Beam Laser". Получено 2010-09-18.
  20. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 28, получено 2009-11-30
  21. ^ Cirrus Logic, CobraNet FAQ, вопрос 24, получено 2009-11-30
  22. ^ Biamp Systems (14 февраля 2007 г.). «Руководство по эксплуатации Audia»: 128. Архивировано с оригинал (PDF) 7 июля 2011 г.. Получено 2009-11-30. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  23. ^ Cirrus Logic, Сетевое цифровое аудио CobraNet, заархивировано из оригинал на 2007-02-05, получено 2007-03-19
  24. ^ Вихрь. «Руководство пользователя CI8M» (PDF): 1. Получено 2010-09-18. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  25. ^ Джаррелл, Уилл (2012-06-08). «АУДИОСЕТИ: ПОСЛЕДНИЕ РАЗВИТИЯ». Церковная продукция. Production Media, Inc. Получено 2015-12-28.
  26. ^ Сигизмонди, Джино (2003). Выбор и работа процессоров аудиосигналов (PDF). SHURE. п. 6. Получено 2016-01-05.
  27. ^ "BIAMP SYSTEMS ПРЕДСТАВЛЯЕТ AUDIAVOIP" (Пресс-релиз). Системы Biamp. 2012-06-13. Получено 2015-12-28.
  28. ^ Лайлс, Беннетт (2007-03-01). «Технологическая витрина: сетевые усилители мощности». Звуко и видео подрядчик. НьюБей Медиа, ООО. Получено 2015-12-28.
  29. ^ "Подключитесь к CobraNet". cobranet.info. Cirrus Logic. Получено 2015-12-28.
  30. ^ «Производители профессионального звука продолжают лицензионный переход на CobraNet». tvtechnology.com. НьюБей Медиа, ООО. 2007-01-25. Получено 2015-12-28.
  31. ^ Энди Бейли (2001). Сетевые технологии для цифрового звука. Тейлор и Фрэнсис. п. 156. ISBN  978-0-240-51588-5.
  32. ^ «Renkus-Heinz применяет микросхемы Cirrus Logic CS4961XX CobraNet для управления новой серией активных громкоговорителей» (Пресс-релиз). Деловой провод. 2007-03-15. Получено 2015-12-28.
  33. ^ Cirrus Logic, Сообщество CobraNet, получено 2009-11-30
  34. ^ а б Джоди Ван Метер (май 2002 г.). "Аудиосистемы - это уже не просто динамики и провода". Funworld. Международная ассоциация парков развлечений и аттракционов. 18. Получено 17 декабря 2015. В 1996 году 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. ^ «Карта PowerMatch CobraNet». Bose Corporation. Архивировано из оригинал на 2013-01-18. Получено 2012-07-01.
  36. ^ «Руководство по системе процессора Dolby® Lake®» (PDF). Dolby Laboratories, Inc. стр. 38. Получено 22 декабря 2015.
  37. ^ QSC представляет цифровой процессор расширения DXP на CinemaCon, 2012-04-24, получено 2012-07-01
  38. ^ Теперь доступна карта ввода / вывода Q-Sys CCN32 CobraNet Audio, Март 2012 г., получено 2012-07-01
  39. ^ QSC BOLSTERS Q-SYS С КОНТРОЛЛЕРОМ И КАРТОЙ В / В, InAVate, 14 сентября 2011 г., архивировано с оригинал на 2015-12-08, получено 2012-07-01

внешняя ссылка