技术分享|音频系统网络化简述及其管理探讨

    一 概述

    随着多媒体（包含音频，视频和数据）技术的日新月异和网络、IT技术的飞速发展，原本基于专用线缆和接口传输的多媒体系统，也逐步开始基于IP网络进行信号的传输，即AV over IP（Audio/Video over IP），其中，音频系统是率先踏上网络化征程的，称之为AoIP（Audio over IP）或音频系统网络化，本文主要对音频系统网络化的管理进行初步的探讨。

    本文对音频系统网络化的定义如下：

    音频系统中的相关设备和组件，通过协议遵从，软件适配和接口支持，或者通过嵌入或连接转换模块，使得音频信号可以基于现有的IP网络进行传输。

    音频系统网络化之所以得到业界的青睐和持续的发展，是因为其相对于传统音频系统的显著优势，主要体现在：

    极大地提升了音频信号路由的灵活性和系统的易用性。

    极大地简化了音频系统的部署和扩展。

    极大地降低了音频系统的总体成本（包括采购，部署，管理和维护）。

    二 协议和标准简介

    随着音频技术和产品的更新换代，网络技术的不断发展以及网络带宽的持续增加，音频系统网络化的相关协议和标准也一直在推陈出新，这些协议和标准主要由相关厂商或行业联盟制订。尽管某些协议已经退出市场，但研究其演进的过程，仍会得到有益的启发。

    这些协议和标准大体分为两类，一类可以称之为网络解决方案，是以某个协议为核心构建了完整的网络音频系统；另一类可以称之为互操作性标准，可以实现各音频网络协议之间的互联互通。下文将据此分类对AoIP发展历程中的主要协议和标准进行简介。

    构建音频网络解决方案的协议/标准

    CobraNet

    CobraNet由Peakaudio公司于1996年推出，在一根CAT-5网线上传输多路音频信号，是早期的音频系统网络化标准，目前已经基本退出市场。

    Ethersound

    Ethersound由Digigram公司于2002年推出，是音频系统网络化的早期标准之一。

    值得一提的是，CobraNet和Ethersound都是AoIP领域的开创者，对AoIP的发展产生了深远的影响，值得尊敬和借鉴。

    WheatNet-IP

    WheatNet-IP是一种音频网络解决方案，由wheatstone公司于2005年推出，可以跨越可伸缩的IP网络将音频流智能分发给音频设备。

    Q-LAN

    Q-LAN由QSC公司于2009年推出，是一套开放的IT标准协议与解决方案的集合，Q-LAN使Q-SYS音频系统（QSC公司的产品）更易于与现代IT网络集成。Q-SYS采用Q-LAN协议族，用于音频和视频的分发以及设备发现、同步、控制及管理。

    Livewire+

    Livewire+ 是Livewire的第二代技术，是由Telos联盟（Telos Alliance）发明的创新技术，用于在交换以太网上传输低延迟，高可靠性的音频流。Livewire于2003年推出，如今Livewire+已兼容AES67。

    RAVENNA

    RAVENNA是一种基于IP网络传输实时媒体的开放标准，由ALC NetworX公司于2010年推出，RAVENNA天生与AES67和SMPTE ST 2110完全兼容。

    AVB

    AVB由IEEE 802.1 AVB工作组（ Audio/Video Bridging Task Group，2012年已更名为Time-Sensitive Networking Task Group）制订，对以太网进行了功能扩展，提供了一个适于传输音视频流的低延迟，低抖动，低丢包的网络环境。

    Dante

    Dante是Audinate公司开发的AV系统网络化的解决方案。Audinate公司通过Dante和音视频厂商共同构建了一个AV over IP的生态系统，音视频厂商可以在其产品中嵌入Audinate提供的硬件模块，芯片，参考设计和软件。

    Dante是目前在商业上最成功的AoIP解决方案。

    Milan

    Milan是一种基于标准的（standards-based）用于实时媒体的网络协议，它在IEEE AVB/TSN开放标准的基础上构建，由Avnu 联盟（Avnu Alliance）开发和维护（2018年发布）。经过Milan认证的设备，在一起工作时，可以确保最大的便利性，可靠性和功能性。

    设备厂商只需在其产品中使用Milan认证的音频模块，即可快速、简单地组成Milan系统，从而获得上述益处。

    SDVoE

    SDVoE 由SDVoE联盟（SDVoE Alliance）开发，提供了一套全栈解决方案，用于在以太网上传输AV信号。SDVoE联盟致力于围绕SDVoE技术构建一个生态系统，实现软件定义的AV应用。

    作为互操作性标准的协议/标准

    AES67

    AES67是由国际音频工程协会（AES，Audio Engineering Society）制订的关于网络音频的标准，用于实现采用不同协议（例如Dante, Livewire, Q-LAN , Ravenna）的网络音频产品之间的互联互通。

    AES67不是一项新技术，而是一种桥接遵从模式，任何兼容AES67的设备，只需将其置于互操作性模式，即可实现互通。AES67运行于以太网的第三层，是可路由和可伸缩的。

    SMPTE ST 2110

    由SMPTE协会开发的SMPTE ST 2110是一系列标准，用于实现视频，音频和相关数据在IP网络上的基础传输。它支持高质量和高分辨率的音视频格式（高达8K）。

    IPMX

    IPMX (Internet Protocol Media Experience) 由AIMS (IP媒体解决方案联盟)创建，是一套标准和规范的集合，用于在IP网络上传输压缩的和非压缩的视频，音频和数据，它包含了控制，拷贝保护，连接，管理和安全的相关条款。IPMX植根于SMPTE, AMWA和VSF的基础工作之上。

    纵观上述协议和标准，虽各有特色，各领风骚，但真正有强大生命力和广阔市场前景的，依然是开放的，兼容并蓄的，可以构建完整商业生态的协议和标准。

    三 管理探讨

    AV系统的高效、稳定运行，离不开强大易用的管理平台，网络化的音频系统当然也不例外。音频系统的网络化，使其借鉴IT管理理念成为可能，因此，对于网络化音频系统的管理，与传统音频系统相比，有继承，更有与时俱进的创新。笔者认为，网络化音频系统的管理模式主要有以下三种。

    基于中控系统

    中控系统是AV系统的控制中枢，主流中控厂商的产品仍然可以控制网络音频系统里的核心设备，但不会成为主要的管理模式，原因在于：

    中控的优势在于整合多种控制协议和接口，在基于标准IP网络的AoIP系统里无法发挥其优势。

    中控主要实现控制功能，在管理方面的功能很少。

    基于厂商原生的管理软件

    AoIP厂商通常都会提供专用管理软件，此类软件可以管理厂商自己的AoIP系统，其不足之处在于：

    对其它厂商AoIP系统的支持不完善。

    不支持针对客户特定需求的定制开发。

    基于统一管理平台

    为了兼容业内各种AoIP系统，必须构建一个统一的管理平台，该平台可以分别和各类AV相关系统（包括AoIP系统）进行对接（基于API/SDK的底层对接），从而实现对AV系统全面、智能的统一管控。这种架构的主要优势在于：

    扩展性强

    管理平台采用模块化的架构设计，使得平台既可以让不同的AV相关系统共存、协作，也可以快速、按需对接新的AV相关系统（包括新的AoIP系统）。

    提升体验

    管理平台支持二次开发，可以根据客户的个性化需求进行定制开发，增强了AoIP系统管理的高效性和易用性，从而提升了最终用户的应用体验。

    IT融合

    管理平台是一个通用的软件平台，可以通过接口开发和客户的其它业务系统无缝融合，比如OA系统，资产管理系统，统一身份认证系统等，使得AV系统的管理真正融入到企业的信息化管理工作当中，让企业的各项业务都能充分享有AV系统带来的便利。