Rambler's Top100
Статьи
Ли ФАННЕЛЛ  Константин НЕЗНАМОВ  10 февраля 2021

Традиционные АВ-системы и АВ по IP: кто кого?

Сегодня IP-решения используются для все более широкого круга задач, и аудиовидеоприложения не исключение. Передача голоса и видео по IP уже в значительной степени потеснила соответствующие традиционные приложения. Станет ли IP-подход доминирующим?  

  
IP-технологии быстро завоевали популярность и сейчас применяются во всех областях жизни. IP-телефония теснит традиционные телефонные подключения – поддерживать старые медные среды передачи становится экономически невыгодно, а приложения VoIP (Voice over Internet Protocol) успешно реализуются в более надежной волоконно-оптической среде. Передача голоса по IP используется и на предприятиях, и в системах для конечных потребителей. От стационарных телефонных аппаратов нередко вообще отказываются, поскольку у всех есть мобильные телефоны или Skype.

Однако для приложений передачи аудио и видео ситуация несколько иная. Как у традиционных АВ-приложений, так и у АВ по IP есть свои плюсы и минусы. Сферы применения и выбор решения в большой степени зависят от требуемых пользователям функциональных возможностей.

Традиционные АВ-системы vs АВ по IP

Физика передачи сигналов у этих технологий схожа; используется кабельная среда – либо медная, либо волоконно-оптическая. Однако традиционные АВ-приложения задействуют приемник/передатчик и матричную коммутацию, в то время как для передачи АВ по IP нужны кодер/декодер и сетевой коммутатор. Хотя коннекторы VGA, DVI, HDMI и DP обычно считаются частью традиционных АВ-систем, применяться они могут в обоих случаях. Различие состоит не в выборе тех или иных разъемов, а в том, каким образом осуществляется передача данных.

В традиционных АВ-системах передача строится на преобразовании двоичного представления каждого цвета в последовательность электрических максимумов и минимумов. Для уменьшения электрической интерференции используется схема кодирования TMDS (Transition Minimised Differential Signaling, дифференциальная сигнализация с минимальным переходом).

Одно из популярных традиционных АВ-приложений в медной среде – HDBaseT. Оно использует ту же среду передачи, что и IP-решения, но не имеет IP-уровня, позволяющего направлять сообщение на конкретный IP-адрес. Применяются протокол пакетной передачи Ethernet 10G (не являющийся IP-протоколом) и амплитудно-импульсная модуляция.
Передача АВ по IP, напротив, основана на IP-протоколе и пакетировании, широко распространенном в ИТ-системах. С точки зрения пользователя работа протокола напоминает поиск сайтов через веб-браузер. Сайт ищется по адресу IP, после чего информация выводится на экран. Передача АВ по IP использует уровень TCP/IP, содержащий адрес назначения/источника, где находится соответствующий аудиовидеоконтент. С помощью этого уровня IP пакеты можно отправлять на любой IP-адрес в сети. При необходимости в систему можно добавлять столько угодно конечных точек – важно лишь, чтобы сетевые коммутаторы располагали достаточным количеством портов.

Между этими способами передачи и приходится делать выбор (рис. 1). По параметрам, перечисленным в левой части рисунка, выигрывают традиционные АВ-системы: пропускная способность у них выше, задержки невелики. По параметрам, приведенным в правой части, лидируют приложения передачи АВ по IP: с точки зрения масштабируемости и способности поддерживать большие расстояния они явно превосходят традиционные приложения.
 
Рис. 1. Плюсы и минусы традиционных АВ-систем и передачи АВ по IP

О каких бы системах ни шла речь, традиционных или основанных на IP, решающее значение все равно имеют функционал, в котором нуждается пользователь, среда, в которой будет реализовываться приложение, и требуемое качество. Традиционные АВ-системы обеспечивают высококачественную попиксельную передачу с минимальными задержками, однако из-за симметричности системы ее гибкость ограничена. При передаче АВ по IP некоторые пиксели теряются. Но асимметричность системы дает ей дополнительную гибкость. Системы передачи АВ по IP можно проектировать, отталкиваясь от количества конечных точек, и создавать решение в соответствии с потребностями пользователя.

Стоит также учитывать, что решения HD рассчитаны на пропускную способность 4,45 Гбит/с, а решения UHD с частотой 60 кадров в секунду – на 17,8 Гбит/с. Сжатие позволяет вписаться в пропускную способность соответственно 1 Гбит/с и 10 Гбит/с, которую обеспечивают сетевые коммутаторы. Но затем сжатые данные должны быть восстановлены. Если АВ по IP передаются в той же сети, где работают другие приложения, их передача может несколько замедлиться из-за большого объема данных, которые коммутатору нужно обработать одновременно. Если это 10-гигабитный сетевой коммутатор, обычно беспокоиться не о чем, но если систему нужно обезопасить от подобных эффектов, то для передачи аудио/видео лучше предусмотреть выделенный сетевой коммутатор.

От особенностей традиционных приложений и решений на основе IP зависит сфера их эффективного применения (рис. 2). В переговорных, в залах для совещаний и других мероприятий, где оборудование передачи аудио и видео должно обеспечивать четкую картинку, стоит установить традиционную АВ-систему. У цифровых вывесок, информационных панелей или экранов для развлекательного контента требования к качеству не столь высоки.


 
Рис. 2. Особенности применения традиционных АВ-систем и передачи АВ по IP

Для событий и мероприятий, требующих передачи картинки «вживую», обычно задействуются традиционные АВ-приложения; для них характерны малые задержки и несжатые изображения. Но сейчас становится доступной передача АВ по IP с 20-гигабитными скоростями и тоже без сжатия. Не исключено, что живые трансляции смогут воспользоваться преимуществами асимметричной системы и высококачественной попиксельной передачи одновременно.

Как обеспечить качество сигнала

Независимо от того, используются ли традиционные АВ-приложения или передача АВ по IP, системам в любом случае требуется надежная кабельная среда, которая может передавать сигналы без ухудшения качества и искажений (появления «артефактов»). Лучше всего для подобных задач подходят высокопроизводительные медные экранированные кабельные системы – рекомендуется как минимум витая пара категории 6A/класса EA. Собственно, стандарты на структурированные кабельные системы, включая TIA и ISO, рекомендуют применять витую пару как минимум категории 6A/класса EA для любых новых систем, а не только для передачи аудио и видео.

Эти рекомендации имеют глубокий смысл. Во-первых, экранированные кабельные системы лучше поддерживают 10-гигабитные приложения Ethernet: они имеют значительный запас по характеристикам, минимальные перекрестные наводки, а также устойчивы против внешних шумов. В результате обеспечиваются чистота, четкость и надежность передачи АВ-сигналов. Например, для поддержки приложений HDBaseT в канале длиной 100 м, а также для любого существующего или будущего приложения передачи несжатого видеосигнала 4K требуется кабельная система на основе витой пары категории 6A/класса EA или категории 7A/класса FA.

Во-вторых, количество используемых видеоэкранов постоянно растет, причем они всё чаще запитываются удаленно – используются приложения PoE и PoH. Подача удаленного питания ведет к росту температуры внутри кабельных пучков, что негативно воздействует на передачу целевых сигналов – они утрачивают часть мощности, снижается эффективность, ухудшаются характеристики. Экранированные кабельные системы категорий 6A или 7A прекрасно отводят тепло в окружающую среду, обеспечивая температурную стабильность. Такие кабели рассчитаны на работу в диапазоне температур до 75°C, и тогда нет необходимости уменьшать размеры кабельных пучков при монтаже или максимально допустимую длину каналов, чтобы гарантировать запас рабочих характеристик для надежной передачи сигналов. Это особенно важно с момента выхода новых протоколов (включая SDVoE), требующих поддержки удаленного питания PoE мощностью 90 Вт.
 
Источник: Siemon
Рис. 3. Пример вилки для оконцовывания кабельных сегментов, предотвращающей выгорание контактов

Наконец, удаленное питание может вызывать усиленный износ коммутационного оборудования и уменьшить его надежность. Не только кабель, но и коммутационное оборудование должны быть рассчитаны на поддержку удаленного питания и иметь соответствующие характеристики. Если видеоэкраны и другие устройства, запитанные удаленно, подключаются и отключаются «по живому», электрический дуговой разряд может вести к постепенному выгоранию контактов в портах и вилках. Здесь решением может стать использование вилок специальной конструкции, которое предотвратит деградацию характеристик разъема (рис. 3).

Передача аудио и видео важна для любых компаний, для организации сотрудничества и совместной работы. Поддержка высокопроизводительных приложений и оборудования за счет соответствующей инфраструктуры – основа надежной работы сейчас и в будущем. 

Ли Фаннелл, менеджер по техническим решениям, Siemon
Константин Незнамов, менеджер по продажам, Lightware 
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!