CAT5電纜：及時可靠的長距離音頻傳輸

能否以最小的延遲和 99.999% 的可靠性長距離地傳輸高碼率的數(shù)字音頻信號？是否采用普通以太網(wǎng)機制就能滿足您的要求，或者您需要一種為音頻優(yōu)化的變種？
　　要點
　　傳輸音頻的 CAT5（5 類）電纜配置進入 TCP/IP 不敢涉足的應(yīng)用場合；
　　Cirrus Logic公司宣稱除了得到主要半導(dǎo)體廠商的支持外, CobraNet 還有與一般以太網(wǎng)傳輸之間的兼容性；
　　MaGIC（加速媒體全球信息載體）的發(fā)展速度有所下降，制造商在把它的某些思想納入業(yè)界標準委員會的活動中；
　　EtherSound 提供精確的容錯以及極小的延遲，付出的代價是以太網(wǎng)兼容性。
　　AudioRail 選擇了一種不同于競爭者的成本優(yōu)化路徑。
　　下次你去聽音樂會時，注意一下那些將舞臺設(shè)備連接至觀眾席中間混音臺的電纜。你可能會發(fā)現(xiàn)一至多條“蛇形”粗電纜，里面有多根電線，每根電線都會傳送某種模擬信號。你會想，這么沉重、龐大的電纜，一定會產(chǎn)生很大EMI輻射吧？對外界噪聲也會很敏感？沒錯

。所有這些問題（還不止這些）都阻礙著傳統(tǒng)的模擬互連機制發(fā)展。那么，為什么很多錄音室和其它音響設(shè)備環(huán)境（如教堂、辦公室和學(xué)校禮堂）仍然在使用這種古老的方案？
　　商業(yè)、工業(yè)和專業(yè)音頻領(lǐng)域里進步的車輪總是轉(zhuǎn)得很緩慢。音響設(shè)備的設(shè)計注意了在惡劣條件下的長期使用壽命，所以新設(shè)備的預(yù)算就沒有存在空間了，更換與升級的機會變得微乎其微。即使有了這種機會，潛在客戶也會迷失于各類不兼容方案中，因為供應(yīng)商總是試圖把他們約束在單一來源的設(shè)備套件上。模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換還在進行中，市場領(lǐng)導(dǎo)推動的事實標準和行業(yè)標準團體的幫助引起的爭論均會削弱選項的多樣性。 
　　如果你是要在互聯(lián)網(wǎng)上聽流媒體音頻，或者將服務(wù)器里的音樂庫傳送給家庭或辦公室局域網(wǎng)連接的各種音響設(shè)備，那么“選項的多樣性”要求可能會難到你。在CAT5(5類)電纜上進行方便、實用而廉價的 TCP/IP 以太網(wǎng)傳輸能確保 100m 傳輸距離嗎？還是會更長？無需電纜的 Wi-Fi（無線保真）技術(shù)怎么樣？（見附文“電纜傳輸?shù)倪x擇”。）在某些情況下（隨著技術(shù)的進步會越來越多），答案是肯定的。但是在高要求的音頻環(huán)境下，固有的時間不敏感性和批量文件傳輸特性卻阻礙著它的應(yīng)用。
　　當(dāng)你按下帶 LAN 或 WAN 連接音頻接收機上的“播放”鍵后，會有幾秒鐘的延遲，因為數(shù)據(jù)先要裝滿本地的緩存區(qū)。緩存區(qū)用于補償協(xié)議開銷，以及由于數(shù)據(jù)包路由延遲而產(chǎn)生不可避免的數(shù)據(jù)包接收順序混亂，還有更糟糕的網(wǎng)絡(luò)擁塞、沖突，以及其它導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失、強制重發(fā)或誤碼隱藏等問題。大多數(shù)家庭網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)在任何時候幾乎都是輕載的，但這種狀況在視頻流時代正在快速改變。然而，你不能對商用、工業(yè)和專用網(wǎng)絡(luò)作同樣的假定，特別是那些承擔(dān)多通道高分辨率音頻，以及用于控制數(shù)據(jù)和進行普通數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)。
　　可覺察的延遲是現(xiàn)場演出所不能容忍的，大多數(shù)錄音環(huán)境下也不接受。那么什么是“可覺察的”？根據(jù) Gibson公司 的主席兼首席執(zhí)行官 Henry Juszkiewicz 的說法，鑒于“學(xué)院派”們聲稱人類的耳朵、眼睛、肌肉和大腦可以聯(lián)合作用，探測出皮秒級的延遲，所以音頻技術(shù)人員應(yīng)該爭取使通過網(wǎng)絡(luò)每個“跳躍”的延遲為半毫秒。專業(yè)音樂家能夠覺察到 2 ms 級的總延遲（也包括模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換、模擬音頻處理和數(shù)字音頻處理算法，以及其它延遲），但對一般聆聽者來說，低于 5 ms 的延遲很難察覺到的。

　　CobraNet 的攻擊
　　雖然基于普通 TCP/IP的 CAT5電 纜傳輸可能不能滿足音頻應(yīng)用的要求，但對軟、硬件供應(yīng)商來說，大批量、低成本的 CAT5 電纜仍具有吸引力。Cirrus Logic 公司的 CobraNet 技術(shù)是該公司 2001年年中收購 Peak Audio公司 的成果，它是 CAT5 音頻寶座的最有力競爭者和市場份額領(lǐng)先者。CobraNet技術(shù) 還因為能夠與其它以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流在同一個網(wǎng)絡(luò)資源上共存而知名（圖 1）。然而，它的能力也并非完全不受約束，現(xiàn)在 Broadcom公司 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師、前蘋果公司 FireWire 首席架構(gòu)師 Michael Johas Teener 就注意到，CobraNet 采用了一種“有限拓撲”概念，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)自己聲稱的能力。據(jù)他分析， “一次附加的交換，或者合法但‘非 CobraNet’配置”，質(zhì)量就會變差（見附文“其它協(xié)議”，以及參考文獻 1）。
　　CobraNet 協(xié)議把一條或多條音頻通道結(jié)合為一個以太數(shù)據(jù)包，并帶有識別數(shù)據(jù)，如采樣大小和速率。你還可以通過以太網(wǎng)橋接  RS-232 數(shù)據(jù)或包括用戶定義控制數(shù)據(jù)的普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送控制信息。第一代的 CobraNet 收發(fā)器模塊采用 FPGA 封裝的數(shù)字邏輯、Motorola（現(xiàn)在的 Freescale）DSP 以及模擬電路。第二代模塊在一片 CS1810xx ASIC 中包括了數(shù)字和模擬電路，以及 Cirrus Logic 的 DSP。（現(xiàn)有2