下一代网络音视频实时传输技术：Ethernet AVB

摘要：以太网音视频桥接技术（Ethernet Audio/Video Bridging，以下简称Ethernet AVB）是一项新的IEEE 802标准，其在传统以太网络的基础上，通过保障带宽（Bandwidth），限制延迟（Latency）和精确时钟同步（Time synchronization），提供完美的服务质量（Quality of Service， 简称QoS），以支持各种基于音频、视频的网络多媒体应用。Ethernet AVB关注于增强传统以太网的实时音视频性能，同时又保持了100%向后兼容传统以太网，是极具发展潜力的下一代网络音视频实时传输技术。

　　近十几年来，消费者对于以太网上的多媒体应用的需求日益剧增，这对网络的带宽及服务质量都提出了更高的要求。不过，由于以太网原本只设计用于处理纯粹的静态非实时数据和保证其可靠性，至于顺序和包延迟等并非作为重要的考虑因素。尽管传统二层网络已经引入了优先级（Priority）机制，三层网络也已内置了服务质量（QoS）机制，但由于多媒体实时流量与普通异步TCP流量存在着资源竞争，导致了过多的时延（Delay）和抖动（Jitter），使得传统的以太网无法从根本上满足语音、多媒体及其它动态内容等实时数据的传输需要。

　　IEEE 802.1 AVB工作组正致力于制定一系列的新标准，对现有的以太网进行功能扩展，通过建立高质量、低延迟、时间同步的音视频以太网络，为家庭或企业提供各种普通数据及实时音视频流的局域网配套解决方案。

　　Ethernet AVB网络的构成

　　为了在以太网上提供同步化低延迟的实时流媒体服务，需要建立AVB网络，称之为AVB“云”（Cloud）。AVB“云”的建立需要至少速度在 100Mbps以上的全双工（Full-duplex）以太链路，这就需要能保障传输延迟的AVB交换机（Switch）和终端设备（End Point），以及逻辑链路发现协议（IEEE 802.1AB - LLDP），用于设备之间交换支持AVB的协议信息。

　　如图1 所示，在AVB“云”内，由于延迟和服务质量得到保障，能够高质量地提供实时的流媒体服务。同时，AVB网络保持与传统以太网的兼容，也能够连接到传统的交换机、集线器和终端设备。但由于集线器的半双工（Half-duplex）特性，以及传统以太网交换机不具有AVB功能，无法完全保障其流媒体服务的实时性，因此在AVB“云”外，只保障普通的最大交付功能（Best Effort）并与AVB网络相连。

　　Ethernet AVB解决的问题

　　流媒体服务在如今的以太网上已经得到广泛应用。虽然通过缓冲（Buffer）及自适应时钟恢复技术（Adaptive Clock Recovery）能够在一定程度上解决网络时延和抖动带来的问题，但这本身又会引入更多的延迟，而超过AV应用本身所允许的误差范围，并且恢复的时钟也没有足够的精度对不同位置的AV信号进行同步。为此，AVB定义了高精度的时钟同步协议（IEEE 802.1AS），为以太网提供完美的低延迟、低抖动的时钟。