Dante技术要点及其应用

1、浅析Dante技术要点及其应用1引言Dante数字网络音频技术是基于千兆以太网网络传输的无压缩、专业级的数字音频传输技术（AoIP）。经过了十年的发展，Dante技术已被广泛应用在全球专业音频产品之中。Dante技术在音频系统中的运用满足了系统大规模、远距离的传输需求，支持数字音频信号网络传输的设备甚至可达数十台甚至上百台，实现设备之间的数字信号互联互通，并具有稳定可靠的信号同步等功能，网络操作部分的复杂性、自适应性、易用性不断优化。伴随各种网络技术的加入，对音频系统工程师的要求就不仅仅局限于掌握音频设备的合理选用、系统的联通调试、声音的调整，还要具备相应的网络基础知识和调试技术，才能为网络数

2、字音频信号的稳定传输提供完善安全的保障。在网络的应用设定方面，简单的网络不再能满足大容量的系统需求。笔者综合以往在大型Dante网络应用的实践经验，结合相关的文献资料，分析并总结了Dante数字网络音频技术及其在应用中的设置方法。2Dante网络音频技术2.1Dante网络音频信号的传输及其时钟同步传统的数字音频信号基本是以TDM（TimeDivisionMultiplexing,时分复用）方式实现传输，如ADTA、MADI、AES/EBU3等。TDM传输的局限在于信号为点对点传输（即单播）,一般用串联链路或环网实现系统同步。Dante技术是基于以太网物理链接架构的音频系统，星型拓扑结构十分常

3、用，使用TDM方式较难实现整体同步，因此，Dante系统采用PTP（PrecisionTimeProtocol，精密时间协议）。PTP协议使用了IEEE1588（网络测量和控制系统的精密时钟同步标准）作为时钟同步，其精度可达微秒级，常用在对时间控制需求极为精准的系统内。2.1.1主、从时钟（Master/Slave）数字电路的启动运行，需要具备三个条件：供电、时钟、复位。数字电路的所有运算都是按着一定的频率运行的，时钟是量化频率的工具。如果时钟失效，数字电路将无法正常工作。数字电路中同步时钟源有且只有一个，称为主时钟源，其余设备的时钟都是跟随、服从主时钟源的信号进行同步工作。在整个Dante网

4、络系统中，分配主、从时钟设备，基于以下顺序决定（见图1）：crickStrai阳仙阮王別trtMLTE2圍1Eanie-fig-时钟设定灵面豐DMte匕沁*31淫卷骼E片1芒device甲;Help一口XOO：B.#|,Aiffljffi|ClE&ILH-JcrifVPS1QEt5irySS乱料SS-iUBjJIBU!Ul|PTLft-T5iIMCAITT咖氓胆tW叫D2：B-W吧1也-3L2W叫OLXHSl-i高抑怕ViWJSwku#WtntHurt*DvnltPwt,皿AIiUL-EtHu-tvPwrtSImtbMlEtHT亂SIVE1ySllTransmittab，点选创建新组播按钮，勾

5、选所需要进行组播的通道。在组播的Flows里面，最多可以有8路音频通道进行一组封装。在Events页面，能看到目前网络系统内组播占用的带宽。WDate缶inrirfllkr亠View(TASCAM-DAKIinusekinKbc-j.illLJjl-!月！:孔eue_ijEaeIh吃賈ur工CohfifFransiitrlfl書tvdTranaaiT匚ban*isi:髯Vtiltimr0Ti-til養迁誰rLrittrftiJtItaJiSartLmiISEiJftrpsErr5.DBzLo-llSlTLtlsID：Jibp=Enr-tr-!.-UUkiiiL6S丄购占Um：AdJiLiOMM

6、Frtl*iO1IITIEUIAIkcrpci;J-；:?OmBi口厲fET；l；S!.j-HIETImiHltirrrtc:iC-;-I.|-7in.：l-13心叭丫疳址1-1hBiaHEnj可|_町|Manaocmenf-FihIUiiil-阳BlillH,aGufW-JOJ=XCi4UCiX.lij.QbwnsiGSFlvLiirtSSQWHGLeda-ftM/vr-|hEr-ks-rShsfirg2Cb.w*TC?3口ejl才町牠弔歸也崗Ei小苜闻昭时*屮冃旅侶露3厘|C1Iiar-Elrz茂IEiiiR!：JJJ刃:lAFiajSOFim十*幻1l：-i!laiil-.IT记问I6做

7、序川!i2：lF3llII1uiii1v12,1Iijjfdh.kAinbkhwcaaiu4Jhubuhinfliiau&iuwri图11蛊科交换fASG-300/500的DECP设定页面二国s如皿系统有大量的Multicast应用；与其他网络设备共用交换机系统，如互联网、安防监控、设备监控等；使用百兆网络硬件；在超小型Dante网络系统（仅有若干台Dante设备及32通道以下的音频传输通道），可以不使用QoS功能。为了避免日后可能增加Dante网络设备、增加其他设备的控制协议等造成音频传输丢包的可能，应考虑选用具备QoS管理功能的交换机。3.3IGMPSnoopingIGMPSnooping

8、是运行在二层设备上的，约束、管理和控制组播数据的协议。当Dante系统内使用了较多的组播传输，或网络内包含其他种类的组播数据，就应该启用IGMPSnooping管理。IGMPSnooping的运作方式可以大致描述如下：每组MulticastFlow在交换机内都会被分配一个IP地址；交换机自动侦测所有组播数据的IP地址；如果Dante接收设备需要接收MulticastFlow，设备会自动向交换机提出请求；交换机接到请求后，将组播数据包转发到该Dante接收设备，不会进行大面积广播。因此在一个网络系统内，通过IGMPSnooping管理，可以有效地节省组播所占用的带宽。图12是DanteVirtu

9、alSoundcard的应用实例，通过组播的方式传输音频数据到FOH和Monitor两张调音台。如果在不具备IGMPSnooping管理的情况下，音频数据同时也会广播到前级无线传声器、多轨播放机端，占用更多的带宽。当开启了IGMPSnooping管理功能后，交换机可以自动识别组播数据，并判断Dante设备自身的接收请求信息（请求以路由连通为信标，自动产生），只把数据包发送到两张调音台。通过网络信息页面可以看到，在交换机不启用IGMPSnooping管理时，ShureULXD4Q接收端有85Mb/s的带宽占用；IGMPSnooping管理启用后,ShureULXD4Q接收端带宽为24Kb/s，交

10、换机将不需要的数据包隔离。012IGMPSnoaping应用实例交换机启用IGMPSnooping翡艺謀技恃壊以下几个情况务必使用IGMPSnooping管理:在百兆网络（交换机）架构情况下，使用组播功能会很快占用所有网络带宽;同一网络内，使用组播传输的同时有其他控制设备协议运行，控制协议多数采用组播方式传输；在Dante网络内接有Wi-Fi路由器，必须启用IGMPSnooping，否则Dante组播数据会泛洪到Wi-Fi路由器，路由器会承受不住大量的数据传输而宕机。以思科SG-300交换机为例，对启用IGMPSnooping（见图13）功能进行配置IGMPSnooping（见图14）：Mul

11、ticastmenu菜单启用MulticastFiltering选择IPGroupAddress。匚ii呷iVTIWilier:師也冏厂irlwiflxsKiin.,4iWM!.-扎U4aginE-心用汹轻aBijC*iqTjrlKHa.uci3PLMIrjKlCldfiUarLUM.-03403BuWLEFIAiikjajICiiLZsih-an4-41CtjlbN:0iftSAMundSMUBliMBiiwakui.iiruhiiiii旧駅ruAil-iLeatraH0ElHMNEFflN-VFraMkgE|ap匚5w.-1sihJaeiais启用IGMPSnooping图站启用MM血泗过

12、滤二；亦验朗另外，还要为每个VLAN（VirtualLocalAreaNetwork,虚拟局域网）选定状态（见图15）开启SnoopingStatus及QuerierStatusQueryInterval填入30一一IGMP版本选择IGMPV3。不是所有具备IGMPSnooping功能的交换机都具备Query”功能。思科SG-300涵盖了所有的网络管理功能，能实时查询到组播的状态。JKiLJll41-1IU/l2U?PliMuimmeghUM#50.2I：L13；3P：-ZDOnil口EnNJiBfhfbbd图H为每个VLA1V选症状态FofardAl-矽ooffsTf00曲ce!?_疋$GE

13、WGEFGE1ZGE12GE-1GEVQ0OQdODOOO0GO働FiL-r.MLAHMD旳ug|gIfljTAMD旳!wa惮QElJAULOPort-bGOIp-xrStadeF価id苗NonePeri.SUDCFfiirndcen圏16IGMPSnoopingKFofwardALL&F极少部分安装了DanteVirtualSoundcard的计算机，在连接到启动了IGMPSnooping功能的交换机时，可能出现音频信号中断或哑音现象。此时需要将连接计算机的交换机端口状态改为“ForwardAll”发送全部。ForwardAll设定只需在出现音频信号不能正常传输时使用，此时该端口所有的组播数

14、据将不受IGMPSnooping管理，以默认方式泛洪到该端口。如图16所示，将端口7、8改为“ForwardAll”。3.4VLAN在计算机网络中，一个二层网络可以被划分为多个不同的广播域，一个广播域对应了一个特定的用户组，默认情况下这些广播域是相互隔离的。不同的广播域之间要通信，需要通过一个或多个路由器。这样的一个广播域就称为VLAN。在演艺领域应用中，可以把一台交换机划分为：音频、灯光、控制、视频等相互独立的广播域，如图17所示。團17VLAN划分后各专竝独立使用广播域-rtTTTTTTrttttttiririF-_.U1KT-K.IBBJ*图18LAGe链路聚合系统達接目靳:吏%3.5L

15、AGS链路聚合链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道（见图18），该信道以更高带宽的逻辑链路出现。链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备，例如连接骨干网络。在增加带宽同时，也起到线路备份的作用：当某一线路中断时，交换机会将所有数据传输转移到完好的线路上，倒换过程会使Dante系统产生约0.5s的静音。链路聚合是相对廉价的物理线路备份方案。3.6STP（SpanningTreeProtocol,生成树）生成树协议拓扑结构的原理是：不论交换机（网桥）之间采用怎样物理联接，交换机能够自动发现一个没有环路的拓扑结构的网路进行数据交换。如图19的网络中，A点到C点，有两条路可以走，当

16、ABC的路径不通时，可以走ADC；C点到A点也是，路径CDA不通时可以走CBA。如网络在某一时刻生成树协议形成，自动阻塞了B到C的端口，那么网络拓扑就会变成图19。如果有广播包，一定会终结于B点或C点，不会循环转发。如果某个线路中断（如AB之间线路），交换机需要时间转换成ADCB方向顺序地生成树拓扑结构，转成时间会引起Dante系统产生约2s的声音中断。但如果把AB之间线路重新恢复，交换机需要时间重新计算生成树拓扑结构，包括AB点之间的线路以及ABCD点的循环，Dante系统可能会产生超过10s的声音中断。图9STP拓朴示意图STP与Dante两者相互兼容，但是STP恢复速度远比Dante自身

17、的Primary/Secondary（主、备）双网络（见图20）切换慢。所以在架构Dante网络系统时，实现主备交换机网络即可，STP只是在兼顾其他数据传输且十分必要情况下才使用。图20Primary/Secondary.备网络工艺憑酬4网络设备4.1网线Dante是基于1Gb（千兆）以太网络的协议，而其他绝大多数网络音频协议都是基于100Mb（百兆）进行传输，如CobraNet、EtherSound等。常用的网线一般分为四类：五类、超五类、六类、七类，主要的特点性能以及在Dante网络系统中选择的方式如表2所示。我2凹类不同网线的特性类型特点适用网络Dziu己可否传乐CAT5较早的网络标准l

18、Ohlb或100Mb网络不能使用CAT5e基于CAT5的提升适应100皿毛1Gb网络单股硬线、具爸屏蔽更佳CAT6四对灵绞线中间卽人十字架匱定龙骨固定专门为网络设计单股殛线、具备屏蔽更隹CAT7每对双绞线都有独立的屏蔽层，减少线间串扰专为10G匕网络设计标准偏殳嗨劣鞍關在声、光、电、焰火等大型复杂的演出中，整个系统环境空间可能有非常复杂的电磁干扰，如大量对讲机、设备机械的开关、电机运动等，所以选择具有屏蔽层的网线能有效保护的信号传输，但具备屏蔽层的网线在敷设和终端接口的制作上需要更高的施工工艺要求。铜芯网线一般使用长度不能超过100m。网线内部的结构变化对数据传输产生的影响较为严重（阻抗改变等

19、），因此对于经常进行收放的流动网线控制在60m内使用较为安全。目前检测网线基本都是使用通断测量器，通过检查8芯通断状况，判断网线质量，但经常遇到线路通、数据不能传输的情况。原因是网线的品质不仅限于通断，国际和国家标准对网线有严格的电气性能测试指标和测试方法。主要指标包括：频率（MHz）、回波损耗（ReturnLoss）、衰减（Attn）、近端串音（Next）、近端串音功率和（PSNEXT）、等效远端串音功率和（PSELFEXT）、衰减串音比（ACR）、衰减串音功率和比（PSACR）、延时偏差（DelaySkew）、传输延时（PropDelay）等十多项。专业领域测量网线电气性能采用FLUKE（福禄克）测量仪器，测量结果被专业机构认可，但价格高昂，据了解在中国仅一家专业音频公司拥有其成套网络测量机型。4.2光纤当网络传输距离超过100m时应采用光纤进行网络传输。常用光纤主要有两类。多模光纤：50/125|im（欧洲标准），62.5/125|im（美国标准），