Dante协议在Xilica中的应用

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         ~想知道在Xilica中应用的Dante协议是怎么回事？

         ~没问题！

         ~还想“货比三家”？想知道Dante与EtherSound，或者是CobraNet的性能比较？

         ~更没问题！

          本帖通过解疑的方式，详解了你想之所想的关于Dante协议以及Dante协议在Xilica中应用的有关内容，让你的问号通通抛到脑后。欢迎技术宅们跟帖回复哦~。

              1、什么是Dante？

           2、Dante有什么优势？

           3、Dante协议支持多少个音频通道？

           4、使用Dante时，网络中的两个音频节点的最低延迟是多少？

           5、在使用Dante设备时，是使用HUB还是Switch？

           6、Dante与EtherSound的性能比较

           7、Dante与CobraNet的性能比较

           8、Dante与AVB的理解

           9、XILICA音频网络媒体矩阵系统

    10、简易的Dante音频传输网络系统

    11、庞大的Dante音频传输网络系统

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1. 什么是Dante？
    Dante协议是一个在标准的IP网络上运行的现代化高性能数字媒体传输系统，是Audinate公司在2006年研发的，和传统的CobraNet技术一样，也是一个集硬件、软件和通信协议为一体的产品。

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  2.  Dante有什么优势？

         Dante技术允许在一条以太网线上同时发送和接收许多的音频通道，并且避免了早先解决方案的复杂性和局限性。Dante的低延迟和严格的同步播放，可以满足最苛刻的音响系统的要求，并且与现有的IT设备的兼容性非常好。和传统的产品的不同之处是，Dante已经跨越了二层网络通信协议，完全采用更为先进和方便的IP三层通信协议（参考下文对于网络OSI参考模型的介绍），并且可以通过对Firmware的升级，直接过渡到AVB（Audio Video Bridging）协议，这是非常重要的一步。

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  3.  Dante协议支持多少个音频通道？

         千兆网：在单一的链接上支持512?512 48KHz/24Bit个音频通道，也就是共1024个双向通道。对于96KHz/24Bit的音频数据流，信道容量减半。

        百兆网：在单一的链接上支持48?48 48KHz/24Bit个音频通道，也就是共96个双向通道。对于96KHz/24Bit的音频数据流，信道容量减半。

    Dante协议支持48KHz和96KHz两种音频采样率，不同的厂商生产的产品支持的采样率不尽相同。Xilica的A系列媒体矩阵采用48KHz的采样率（CD的采样率是44.1KHz），这样在保证了音质的同时，可以在相同网络带宽的情况下可以支持更多的通道，对于使用者以后的扩容和成本核算是非常有利的。

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  4.  使用Dante时，网络中的两个音频节点的最低延迟是多少？
    原理上，两个音频接点之间直接使用千兆网连接，并且网络是非常完美的情况下，一个单一的音频数据被采集并且通过自己的IP数据包传送，Dante已经测得的延迟与千兆网的标准是一样的，都是83.3μs。

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  5.  在使用Dante设备时，是使用HUB还是Switch？
    要弄清这个问题，首先必须要明白网络传输设备在数据信号传输过程中的作用。这里讲到的网络交换设备一般指的是网络集线器HUB、网络交换机Switch等。我们知道在网络中的设备进行相互通信的时候，数据要经过操作系统、通信程序、网卡、网络交换设备等各个环节，而为这些环节生产相应设备的厂家不计其数，如何能让这些产品“相互沟通”和“相互协作”呢？那就必须有一套规则，只要大家都遵守这个通信规则，则无论买谁的产品都能保证通信的正常进行。由于网络连接涉及到软件和硬件以及通信协议的问题，所以国际标准化组织ISO专门为网络传输定义了一个模型，让大家共同遵守，这个模型称为OSI(即Open System Interconnect Reference Model开放式系统互连参考模型)，该模型从下到上共分为七层，分别是物理层、数据层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图：

OSI参考模型

         上图中的第一层完全是针对网络硬件设备提出的，层数越高越向软件方面发展，到第七层已经完全是高级应用软件了，例如我们熟悉的Windows Office软件，从上图我们也能看出网络集线器HUB 是工作在最底层，也就是物理层的，它是直接和物理传输硬件如光纤、同轴电缆定义在一起的，并且HUB是一种过时的网络中继设备。而第二层数据层则是定义网卡通信的，网络交换机也是工作在这一层，所以网卡和网络交换机是可以相互通信的，这就是Switch和HUB的本质区别。在应用上HUB只是一个网络信号的“放大器”，它是不能识别信号的“来龙去脉”的，当信号从任一端口进入HUB以后，HUB则将这个信号进行放大后传输到所有的端口，也就是从Port1进入的数据，HUB 是不关心它要去哪里的，只是将信号传输到其他所有的端口就完成任务了。从带宽上看，HUB只有10Mb/s和100Mb/s两种规格，这样对于一台100M的HUB，某一时刻整个网络只有一个信号在传输，并且，这个端口只要是在接收数据的时候就不能发送数据，也就是我们常说的半双工共享100M带宽。这就意味着所有的端口一起在发送和接收端共享这100M的带宽，由于以太网本身没有优先级别的传输控制，所以HUB上的各个端口依靠“竞争”才能进入到发送/接收，这种竞争就是CSMA/CD。通过竞争进入到网络中的信号可能要经历过多次退出以后才能成功发送一次，这种不确定性会引起网络较长的延迟，从而造成数据溢出甚至不同步的严重后果。使用HUB的网络也不能支持标准的时钟信号，所以HUB网络不支持Dante。

         而Switch就不同，Switch是当今网络的主流产品，可以将它理解为“智能化的集线器”。因为Switch内部有CPU和内存，存储器中有逻辑列表单元（LUL），列表中保存着所有和这台交换机相连的网络设备的MAC地址，当某个数据包进入设备时，CPU会打开这个数据包的第一层，确认这个数据包的去向，然后按照目的地的MAC地址将这个数据包送到指定的端口，这样Switch就具备了智能的条件，它只是将需要相互沟通的两个端口之间建立了数据连接，而其他的通道的数据传输也在同步进行而不交叉。所以交换机的端口是全双工独享带宽工作的。总之，Dante协议对于网络交换机的最基本要求就是100Mb/s的全双工。Xilica的A系列产品的采样率是48KHz，在满足最基本要求的情况时可以同时双向传输96个通道的音频数据流。在千兆网时可以传输1024个双向通道。

         并且，Xilica的A系列设备可以提供两个Dante端口，一个是主用端口，一个是备用端口，备用端口的作用是在主用端口的网络链路发生故障时，无缝切换到备用端口网络。所以建议，主用端口的网络链路使用一个交换机，备用端口的网络链路使用另外一个交换机。

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6. Dante与EtherSound的性能比较
    Dante没有拓扑的限制和安装的复杂性；Dante协议采样率最高支持192KHz，单一链路上最多支持1024个通道的双向传输，最低延迟可以达到83.3μs，而EtherSound协议的采样率最高只支持到96KHz，单一链路上最多支持512个通道，并且音频数据流只能单向通过HUB或Switch，最低延迟是125μs，所以Dante在性能上超过EtherSound。而且Dante可以提供故障备份，这对于现场活动来讲，是一个非常明显的优势。

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7. Dante与CobraNet的性能比较

         CobraNet协议是美国PeakAudio公司在1996年开发的网络化音频传输技术。迄今为止，CobraNet被广泛公认为所有网络化音频技术的“始祖”，它被视为有效的音频协议，并将继续很好的为行业服务。虽然受到50多家CobraNet产品制造商的拥护，但是CobraNet仍未成为行业标准。

         CobraNet协议采样率最高支持96KHz，单一链路上的音频通道数量为128通道双向传输，并且不支持路由，最低延迟是1/3ms，这些数据性能和Dante协议比起来还是逊色一些。并且CobraNet协议没有故障备份。

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  8.  Dante与AVB的理解

         由于CobraNet、EtherSound等通信协议都是各个厂家独立建立的协议标准，尽管其中的一些遵循以太网的协议标准，但是并不是真正的国际标准，所以对日后的通用性和兼容性的设定存在一定的障碍（例如CobraNet设备和EtherSound设备之间无法通信）。在这种情况下电气和电子工程师学会IEEE的音频视频桥接工作组IEEE802.1标准委员会出台了AVB（Audio Video Bridging）技术标准。AVB的出台就是为了弥补这一领域的漏洞，并以ISO的标准规格发布出来，并提供给厂家免费使用。所以在AVB出台以后，通信协议百家争鸣的现象就应该逐步消失了，毫不夸张的说AVB的出台堪称音视频行业的新时代。

          AVB允许多通道的不同采样率的音频流和视频流在不同的网络、不同的距离之间传输，并且支持标准的时序和时钟信号，所有的AV设备参照统一的时间基础，协同播放。

          AVB消除了网络的缓冲延迟。IT网络进行数据传输时，可靠性优于时间，短时间的延迟在数据传输中可以接受，但是在音频和视频传输中延迟造成的音视频不同步是不能接受的。

          队列和转发规则，确保不同的AV流按照指定的延迟通过网络。

          确定非AVB设备。AVB协议可以识别网络中的非AVB设备。

          Dante协议的目前的Firmware版本虽然是一个过渡版本，但仍然是自成体系的传输协议。由于Dante的协议的架构完全符合AVB规范，所以在系统升级时，Dante只需要更新所有网卡的Firmware版本即可以自动升级到AVB系统，而无需更改任何硬件设备，这也使的Dante成为目前能完全兼容AVB而投入商用领域的少数产品之一。

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9.  XILICA音频网络媒体矩阵系统

          Xilica的音频网络媒体矩阵使用Audinate的Dante网络技术，支持开放式公共标准，提供完全的可互操作的系统。Xilica的音频网络媒体矩阵可兼容更先进的程序传输标准和更先进的系统控制标准。上面已经陈述,由于AVB的标准是直接建立在Dante现有的已经使用的基础上，Dante可以直接的得到AVB正式支持。音频设备制造商和解决方案供应商也会选择Dante以确保平稳过渡。Dante音频传输技术可任由音频信号在以太网中使用TCP/IP方式任意设置传送路径，且在整个过程中保持了音频信号的精确还原和极微的延时。

　　XILICA的音频网络媒体矩阵A系列,采用开放式设计构架 ,音频系统设计工程师可在A系列上灵活的自由设计选用DSP功能模块.8*8，8*16, 16*8，16*16 模拟或网络音频信号输入,输出通道自由选择配置。

         通过一根网线(Dante卡Primary接口)提供网络音频传输,而用另外一条网线进行热备份(Dante卡Secondary接口),再用一个网络作为控制的系统，而且还是最易于安装和操作的系统。网络的音频传输及控制都是使用标准5类网线（CAT-5），通过快速有效的RJ-45端口连接，通过路由器DHCP的自动分配IP地址,自动分配IP地址到局域网内每台XILICA的音频媒体矩阵上,你就像在家里设置家用电脑一样简单快捷.。

    音频系统设计工程师可以根据工作现场情况进行特定的音频走线的路由设置，选择把输入给XILICA A的模拟信号接入Dante数字音频网络，或者把Dante网络中的数字信号接到XILICA A的模拟输出，又或者把带Dante协议的产品(如音源,数字调音台,)网络中的数字信号接入XILICA A数字音频网络媒体矩阵中，经过媒体矩阵内部的DSP功能模块的处理后，再接回Dante数字音频网络中(带Dante数字功放)。