CAT5電纜：及時(shí)可靠的長(cháng)距離音頻傳輸

能否以最小的延遲和 99.999% 的可靠性長(cháng)距離地傳輸高碼率的數字音頻信號？是否采用普通以太網(wǎng)機制就能滿(mǎn)足您的要求，或者您需要一種為音頻優(yōu)化的變種？
　　要點(diǎn)
　　傳輸音頻的 CAT5（5 類(lèi)）電纜配置進(jìn)入 TCP/IP 不敢涉足的應用場(chǎng)合；
　　Cirrus Logic公司宣稱(chēng)除了得到主要半導體廠(chǎng)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(huì )的活動(dòng)中；
　　EtherSound 提供精確的容錯以及極小的延遲，付出的代價(jià)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(tīng)音樂(lè )會(huì )時(shí)，注意一下那些將舞臺設備連接至觀(guān)眾席中間混音臺的電纜。你可能會(huì )發(fā)現一至多條“蛇形”粗電纜，里面有多根電線(xiàn)，每根電線(xiàn)都會(huì )傳送某種模擬信號。你會(huì )想，這么沉重、龐大的電纜，一定會(huì )產(chǎn)生很大EMI輻射吧？對外界噪聲也會(huì )很敏感？沒(méi)錯

。所有這些問(wèn)題（還不止這些）都阻礙著(zhù)傳統的模擬互連機制發(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(zhuān)業(yè)音頻領(lǐng)域里進(jìn)步的車(chē)輪總是轉得很緩慢。音響設備的設計注意了在惡劣條件下的長(cháng)期使用壽命，所以新設備的預算就沒(méi)有存在空間了，更換與升級的機會(huì )變得微乎其微。即使有了這種機會(huì )，潛在客戶(hù)也會(huì )迷失于各類(lèi)不兼容方案中，因為供應商總是試圖把他們約束在單一來(lái)源的設備套件上。模擬向數字的轉換還在進(jìn)行中，市場(chǎng)領(lǐng)導推動(dòng)的事實(shí)標準和行業(yè)標準團體的幫助引起的爭論均會(huì )削弱選項的多樣性。 
　　如果你是要在互聯(lián)網(wǎng)上聽(tīng)流媒體音頻，或者將服務(wù)器里的音樂(lè )庫傳送給家庭或辦公室局域網(wǎng)連接的各種音響設備，那么“選項的多樣性”要求可能會(huì )難到你。在CAT5(5類(lèi))電纜上進(jìn)行方便、實(shí)用而廉價(jià)的 TCP/IP 以太網(wǎng)傳輸能確保 100m 傳輸距離嗎？還是會(huì )更長(cháng)？無(wú)需電纜的 Wi-Fi（無(wú)線(xiàn)保真）技術(shù)怎么樣？（見(jiàn)附文“電纜傳輸的選擇”。）在某些情況下（隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步會(huì )越來(lái)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(shí)間不敏感性和批量文件傳輸特性卻阻礙著(zhù)它的應用。
　　當你按下帶 LAN 或 WAN 連接音頻接收機上的“播放”鍵后，會(huì )有幾秒鐘的延遲，因為數據先要裝滿(mǎn)本地的緩存區。緩存區用于補償協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)，以及由于數據包路由延遲而產(chǎn)生不可避免的數據包接收順序混亂，還有更糟糕的網(wǎng)絡(luò )擁塞、沖突，以及其它導致數據包丟失、強制重發(fā)或誤碼隱藏等問(wèn)題。大多數家庭網(wǎng)絡(luò )在現在任何時(shí)候幾乎都是輕載的，但這種狀況在視頻流時(shí)代正在快速改變。然而，你不能對商用、工業(yè)和專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )作同樣的假定，特別是那些承擔多通道高分辨率音頻，以及用于控制數據和進(jìn)行普通數據傳送的網(wǎng)絡(luò )。
　　可覺(jué)察的延遲是現場(chǎng)演出所不能容忍的，大多數錄音環(huán)境下也不接受。那么什么是“可覺(jué)察的”？根據 Gibson公司 的主席兼首席執行官 Henry Juszkiewicz 的說(shuō)法，鑒于“學(xué)院派”們聲稱(chēng)人類(lèi)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)人員應該爭取使通過(guò)網(wǎng)絡(luò )每個(gè)“跳躍”的延遲為半毫秒。專(zhuān)業(yè)音樂(lè )家能夠覺(jué)察到 2 ms 級的總延遲（也包括模數和數模轉換、模擬音頻處理和數字音頻處理算法，以及其它延遲），但對一般聆聽(tīng)者來(lái)說(shuō)，低于 5 ms 的延遲很難察覺(jué)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(mǎn)足音頻應用的要求，但對軟、硬件供應商來(lái)說(shuō)，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(chǎng)份額領(lǐng)先者。CobraNet技術(shù) 還因為能夠與其它以太網(wǎng)數據流在同一個(gè)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，現在 Broadcom公司 的網(wǎng)絡(luò )架構師、前蘋(píng)果公司 FireWire 首席架構師 Michael Johas Teener 就注意到，CobraNet 采用了一種“有限拓撲”概念，以確保能夠實(shí)現自己聲稱(chēng)的能力。據他分析， “一次附加的交換，或者合法但‘非 CobraNet’配置”，質(zhì)量就會(huì )變差（見(jiàn)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合為一個(gè)以太數據包，并帶有識別數據，如采樣大小和速率。你還可以通過(guò)以太網(wǎng)橋接  RS-232 數據或包括用戶(hù)定義控制數據的普通以太網(wǎng)數據包發(fā)送控制信息。第一代的 CobraNet 收發(fā)器模塊采用 FPGA 封裝的數字邏輯、Motorola（現在的 Freescale）DSP 以及模擬電路。第二代模塊在一片 CS1810xx ASIC 中包括了數字和模擬電路，以及 Cirrus Logic 的 DSP。（現有2