AoIP和AES67及其對未來音頻系統(tǒng)的影響

文/寸壘

1.網絡音頻AoIP

由于網絡技術的發(fā)展，對信息進行處理時，處理效率得到了明顯提升。在AoIP技術中，數字音頻有效結合了信息網絡技術等，并且，還具有如下諸多的優(yōu)勢:（1）以TCP/ IP網絡為基礎，對專業(yè)的音頻進行傳輸時，既可以應用網線，也可以選擇光纖，以及網絡交換機；（2）利用同一根線纜，就能夠對音頻、視頻，以及控制信號進行傳送，有利于設備的遠程控制。不僅如此，在某些最新的協(xié)議格式中，通過PTP時鐘，能夠設備入網，也就是實現了同步；（3）利用數據流的途徑，對音頻進行傳輸時，只用一根線纜，就能夠雙向地傳輸諸多的數據流，對于傳輸帶寬，主要取決于交換機；（4）對數據包進行復制、分配時，利用交換機，實現了一點對多點，不僅簡化了傳輸，也提高了傳輸效率。

2.AES67簡介

2.1 AES67的目標

近些年來，在網絡化音頻方面，其傳輸協(xié)議不斷地推出，具有不同的特點，不過，大多數的協(xié)議都屬于專利協(xié)議，兼容性不理想，底層也缺少開放性，通常，自己負責自己的領域，建設屬于自己的支持隊伍。根據音頻行業(yè)的整體情況來分析，在這種環(huán)境的影響下，因為這些協(xié)議的存在，特別是新研發(fā)出來的協(xié)議，嚴重阻礙了AoIP的發(fā)展。目前，依然具有很大的調整空間，站在理論角度來說，如果能夠制定出一個通用的標準，并且，可以兼容全部的協(xié)議，那么，在此之前，各執(zhí)己見的設備生產廠商也就能夠避免推翻性調整，進而實現相互兼容的目標，在此基礎上，一起促進IP音頻技術的進程。由于這種需求的作用，隨之出現了AES67。在AES67中，規(guī)定了相應的標準，而且，通過TCP/ IP網絡協(xié)議，數字音頻信號利用局域網、互聯(lián)網，就能實現傳輸以及共享。

2.2 AES67的核心功能

（1）傳輸、編碼以及流媒體:在AES67中，明確定義了RTP協(xié)議以及UDP協(xié)議的應用，在此基礎上，對數據包（標準IP格式）進行傳輸，在每個數據包中，含有1 ms的音頻數據。（2）與媒體的時鐘同步:對離散的音頻設備進行整合，使之成為一個系統(tǒng)，而且，要保證和彼此之間能夠同步。在AES67中，使用PTP，與時鐘保持一直，根據IEEE1588-2008標準，所有設備接入音頻網絡之后均能夠與網絡自動的同步。（3）連接管理:在傳統(tǒng)的音頻網絡中，如果是點對點的連接方式，IP音頻網絡具有明顯的優(yōu)勢，主要表現在路由具有較強的靈活性，由于AES67應用了組播方式，通過IUMP V2組的管理協(xié)議，相應的音頻數據流可以利用交換機，對數據包機進行復制，并將其傳入于N臺設備中。對系統(tǒng)進行搭建時，比較簡單，還可以節(jié)約帶寬，在很大層面上，為超大規(guī)模的IP音頻網絡的運行提供了保障。

2.3 AES67數據包編碼

AES67規(guī)定，要選擇16/24 bit線性PCM，根據48 kHz采樣率完成編碼工作，在每個數據流中，不能超過8個通道。對于音頻數據進行傳輸時，可以分解為多個數據包，每個數據包不能超過1440 byte的載荷量，主要屬于歷史制約，以太網交換機能夠支持的數據包，1500 byte的長度是極限，如果超過了這個數據，就會被分包。為了確保音頻流能夠實時傳輸，應該將每個數據包的限定為1 440 byte。

2.4 AES67數據流的帶寬

一個立體聲的AES67數據流，大約需要3 Mbit/s的帶寬，一個8通道數據流，需要10 Mbit/s。對于這兩種數據流，其數據包的發(fā)送頻率是一樣的，在每個數據包內，最多能夠容納24 bit音頻采樣為48個，1m通道是8個，而且，在1秒鐘內，僅僅需要發(fā)送一千個數據包。就現階段而言，在IP網絡中，10 Mbit/s的數據量相對較低，而且，這也符合AES67的核心理念，也就是說，在低端的網絡設備上，要確保音頻數據可以進行實時傳輸。不過，在同一根網線上，或者同一個端口上，也許會發(fā)出和接收好幾個AES67數據流，一旦數據流過大，也會給網絡設備造成很大的影響。

2.5 AES67網絡與傳輸

在網絡傳輸中，AES67主要應用了IPv4第三層的協(xié)議，在互聯(lián)網中，能夠對音頻數據流進行傳輸和共享。通常，RTP是AES67應用的傳輸協(xié)議之一，一般應用在流媒體系統(tǒng)，以及視頻會議，在一鍵通系統(tǒng)中也會用到，在此基礎上，可以與相關的通信業(yè)務以及娛樂業(yè)務進行連接，比如，電話、電視，以及視頻會議等，還有以網絡為基礎的一鍵通業(yè)務等。

2.6 AES67的質量服務QoS

通過QoS質量服務，能夠對網絡通信給予優(yōu)質的服務，這屬于一種網絡安全制度，能夠妥善處理網絡數據量的突然增多所出現的延遲現象。在AES67中，有3個層次的質量服務，首先，最高級的是PTP時鐘數據包，第二是音頻數據，而其他數據排在最后。對于優(yōu)先級的數據包，系統(tǒng)是優(yōu)先轉發(fā)的，這樣可以確保時鐘信號以及音頻信號得到實時傳輸。

2.7 AES67的同步信號和時鐘

在同步與時鐘上，AES67采用了PTP，也就是精準的時鐘協(xié)議，主時鐘信號可以在IP網絡來廣播，在整個網絡中，遍布著精確時鐘，在網內，全部的設備經過此時的鐘信號，可以實現同步化。在AES67中，通過PTP協(xié)議的應用，其精確度到達了25 ns，在很大程度上，為系統(tǒng)時鐘的精確性打下了基礎。

2.8 AES67與RAVENNA等協(xié)議的對比與兼容性

RAVENNA協(xié)議和AES67協(xié)議存在很多相同之處，但經過比較，RAVENNA的性能比AES67的更具有優(yōu)勢，具體表現如下: （1）編碼方面，AES67僅僅傳輸24 bit/48 kHz音頻，但RAVENNA可以支持96 kHz，對DSD音頻編碼也是支持的；（2）數據流方面，在AES67中，每條數據流能夠有8個通道，但RAVENNA能夠提供64通道，以及128通道的數據流；（3） QoS方面，在AES67中，僅僅把數據劃分成為了三個層級，對于音頻數據，都處于一個層級。對于RAVENNA，能夠將音頻數據流定義成為多個層級，能夠優(yōu)先級高的音頻，優(yōu)先級低的音頻，也有助于建設超大規(guī)模的音頻IP網絡。

從以上分析可以得知，如今，AES67未能處于技術性能的頂端，其自身的優(yōu)勢很明顯，可以與其他的協(xié)議實現良好的兼容?，F階段，有很多網絡協(xié)議都可以對AES67協(xié)議進行兼容，如RAVENNA、Q- LAN等。作為用戶，能夠對上述的協(xié)議進行自由選擇，以此應用在內部的架構中，在對外連接時，可以根據AES67標準，在根本上實現與其他的外部設備之間的互通性。

在AES67的影響下，不管是專業(yè)的At，又或者是IT從業(yè)者，均能感受到其鼓舞作用。通過AES67的應用，對現有的網絡架構進行了完善，既能節(jié)省成本，也能節(jié)約人工成本。在標準的網絡中，諸多的數據會在一個網絡進行傳輸，不會造成額外的成本。對于IT工作人員，AES67協(xié)議不用推翻之前的網絡，可以將不同協(xié)議的產品集中在一起，使用兼容性的產品?？偟膩碚f，與專用的網絡音頻的傳輸相比較，如今的IT工程師能夠利用監(jiān)控的方式，對所有的設施數據進行管理，保證音頻數據得到高質量傳輸

3.未來音頻系統(tǒng)的分析

網絡化的音頻信號，其傳輸的明顯優(yōu)勢為不斷提升了傳輸效率，也滿足了人們的諸多需求，也就是說，研究便利、高效，又具有人性化的途徑，妥善處理實際的問題。由于信息技術的高效發(fā)展，依靠AoIP技術的通用性、標準性等，指引著音頻領域的未來。由此可見，未來數字音頻系統(tǒng)必將以IP網絡為基礎，再結合其他的網絡技術，主要會具備以下幾個特征。

（1）利用網絡廣播，在很大程度上，有助于信號的共享，使其得到合理分配，然而，音頻矩陣等路由設備就會逐漸地退出市場，被交換機以及控制軟件取代。

（2）對于音頻系統(tǒng)的架構，會逐漸變得清晰、簡捷，在搭建系統(tǒng)方面，也變得更簡單，操作企業(yè)更方便。不過，在后臺方面，要安排專業(yè)的工程師，對系統(tǒng)進行合理的設置。對于網絡的設置與優(yōu)化，會成為建設音頻系統(tǒng)、調試，以及應用中的核心內容。

（3）在信息處理技術的推動下，再結合相關的視頻標準等，都進一步增強了音頻、視頻系統(tǒng)等的融合性，而且，與之相關的控制系也會得到統(tǒng)一，使其集中在同一個網絡系統(tǒng)的架構中，從而建設出相應的后臺，促進圖像、語音的一體化，進而實現多媒體信息系統(tǒng)。

（4）在遠程控制方面會逐漸普及，而且，遠程管理的維護工作、信號制作與處理等，都會不斷普及，不僅能節(jié)約大量的成本，也會較少付出精力和時間。

結語

在AES67協(xié)議的起草階段，有相關專家認為:通過發(fā)布AES67標準之后，這就意味著Audio over IP技術又上升到了一個新的臺階。用戶利用AoIP設備，在實際選擇方面可以自由決定，并且，還能夠在不同的系統(tǒng)之間進行音頻的交換。AES67與AoIP會成為網絡音頻領域的未來。通過上面的闡述，可以看出，對于已經開設有音頻工程課程的學校，應該開設相應的技術課程，只有這樣，才可以確保未來的從業(yè)人員在知識結構方面能夠順應未來的發(fā)展趨勢。同時，對于現有的從業(yè)人員，可以進一步學習網絡IP技術，從而在這個快速發(fā)展的時代中站穩(wěn)腳跟。

[1]顧祺源，黃曉革.淺析Cobra Net實時音頻傳輸協(xié)議[J].電聲技術，2007，31（2）:67 - 68.

[2]姜少華.Cobra Net的技術原理與實際應用[J].音響技術，2012（5）:50-53.

[3]趙暉.Ethersound網絡數字音頻技術及應用[J].電聲技術，2004（1）:71-72.