オーディオ ビデオ ブリッジング ネットワークの概要
オーディオ ビデオ ブリッジング(AVB)について
オーディオとビデオの設備導入は従来、アナログの単一用途型ポイントツーポイント一方向リンクとなっています。デジタル伝送への移行もまた、ポイントツーポイント一方向リンク アーキテクチャを維持し続けていました。専用の接続モデルによって、プロフェッショナル向けおよびコンシューマ向けのアプリケーションの配線が多くなり、管理と運用が難しくなっていました。
相互運用可能な方法でイーサネット ベースのオーディオ/ビデオ導入の採用を加速させるために、IEEE は IEEE オーディオ ビデオ ブリッジング標準(IEEE 802.1BA)と同一水準に達しました。これにより、エンドポイントとネットワークが全体として機能し、コンシューマ向けアプリケーション間の高品質 A/V ストリーミングをイーサネット インフラストラクチャを介してプロフェッショナル向けオーディオ/ビデオにまで可能にするメカニズムが定義されます。
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AVB をサポートするライセンス
AVB は、Network Advantage ライセンスでサポートされています。
AVB の利点
AVB は、イーサネット ベースの音声およびビデオの送信を可能にする標準ベースのメカニズムであり、次の利点があります。
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最大遅延保証
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時間同期
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帯域幅保証
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プロフェッショナル グレード
オーディオ ビデオ ブリッジング ネットワークのコンポーネント
AVB プロトコルは、すべてのデバイスが AVB 対応であるドメインでのみ動作します。AVB ネットワークは、AVB 送話者、AVB リスナー、AVB スイッチおよびグランドマスタ クロックの送信元で構成されます。
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AVB 送話者:ストリームの送信元またはプロデューサである AVB エンド ステーション。つまり、マイク、ビデオ カメラなど。
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AVB リスナー:ストリームの宛先またはコンシューマである AVB エンド ステーション。つまり、スピーカー、ビデオ画面など。
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AVB スイッチ:IEEE802.1 AVB 基準に準拠するイーサネット スイッチ。
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AVB ストリーム:ストリーム予約プロトコル(SRP)に準拠するストリームの予約に関連付けられているデータ ストリーム。
(注)
時には、「ブリッジ」という単語が使用されます。このコンテキストでは、スイッチと言及します。
IEEE 802.1BA 仕様では、AVB 送話者がグランドマスタに対応している必要があります。一般的な導入では、ネットワーク ノードをグランドマスタにすることもできますが、そのノードがグランドマスタ対応デバイスからタイミングを調達または引き出し、IEEE 802.1AS を使用して AVB ネットワークにそのタイミングを提供できることが条件となります。
図 1 に、さまざまなコンポーネントによる AVB ネットワークの簡略図を示します。AVB ネットワーク
多くの場合、音声/ビデオ エンドポイント(マイク、スピーカーなど)は、アナログ デバイスです。AVB エンドポイント ベンダーは、ベンダーのオーディオ I/O システム に示すように、広範な音声/ビデオ処理を提供し、AVB イーサネット インターフェイスにエンドポイントを集約する、デジタル信号プロセッサ(DSP)と I/O デバイスを導入します。
オーディオ ビデオ ブリッジングでサポートされる SKU
すべての Cisco Catalyst 9300 シリーズ スイッチは、次に示すものを除き、すべてのポート(アップリンクポートとダウンリンクポートの両方)で PTP または AVB をサポートします。
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C9300-48UXM:1 〜 16 個のみのダウンリンクポートおよびすべてのアップリンクポートでサポートされます。
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C9300-48UN:1 〜 36個のみのダウンリンクポートおよびすべてのアップリンクポートでサポートされます。
Generalized Precision Time Protocol(gPTP)について
Generalized Precision Time Protocol(gPTP)は IEEE 802.1AS 標準規格で、AVB ネットワーク内でブリッジとエンド ポイント デバイスのクロックを同期する機能を提供します。これにより、時間認識ブリッジと送話者およびリスナー間でグランドマスター クロック(BMCA)を選択するメカニズムが定義されます。グランドマスターは、時間認識ネットワークで確立され、下位のノードに時間を配信して同期を可能にする時間階層のルートです。
時刻同期には、ネットワーク ノードでのリンク遅延とスイッチ遅延の測定も必要です。gptp スイッチは IEEE 1588 境界クロックであり、ピアツーピア遅延機能を使用してリンク遅延の測定も行います。計算された遅延は PTP メッセージの修正フィールドに追加され、エンドポイントに伝えられます。送話者とリスナーはこの gPTP 時刻を共有クロック基準として使用し、この時刻はメディア クロックを中継して回復するために使用されます。gPTP は現在、ドメイン 0 のみを定義しており、これはスイッチがサポートするものです。
ピアツーピア遅延の機能は、STP によってブロックされたポートでも動作します。他の PTP メッセージはブロックされたポート上で送信されません。
PTP ドメインでは、ベスト マスター クロック(BMC)アルゴリズムがクロックとポートを階層型方式(クロックとポートの状態が含まれています)に編成します。
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グランドマスタ(GM/GMC)
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境界クロック(BC)
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マスタ(M)
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スレーブ(S)
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パッシブ(P)
Multiple Stream Reservation Protocol(MSRP)について
Multiple Stream Reservation Protocol(MSRP)は、要求された QoS でネットワークを介してデータ ストリームの送信と受信を保証するネットワーク リソースを予約する機能をエンド ステーションに提供します。これは、AVB デバイス(送話者、リスナーおよびスイッチ)で必要なコア プロトコルの 1 つです。これにより、送話者は AVB スイッチのネットワークを介してストリームをアドバタイズでき、リスナーはストリームを受信するための登録を行えるようになります。
MSRP は、AVB をサポートするための主要なソフトウェア プロトコル モジュールです。これにより、ストリームの確立とティアダウンが可能になります。これは gPTP と連動し、ストリームの遅延情報を更新します。また、QoS モジュールと連動し、ストリームに要求された帯域幅を保証するハードウェア リソースを設定します。クレジット ベースのシェーパーに必要な QoS シェーピング パラメータも提供します。
Multiple Stream Reservation Protocol の機能
MSRP が実行する機能は次のとおりです。
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送話者がストリームをアドバタイズできるようにし、リスナーがストリームを検出して登録を行えるようにします。
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1 人の送話者と 1 人以上のリスナーとの間にイーサネット経由のパスを確立します。
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AVB ストリームに保証された帯域幅を提供します。
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遅延の上限を保証します。
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送話者と各リスナーとの間で最も問題となるエンドツーエンド遅延を検出してレポートします。
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送話者とリスナー間のパスが帯域幅要件を満たすことができない場合に、障害の原因と場所をレポートします。
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さまざまな遅延対象を含む複数のトラフィック クラスをサポートします。
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AVB トラフィックを制限することによってスタベーションからベスト エフォート型トラフィックを保護します。
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MSRP 送話者宣言は、STP によってブロックされるポートでは転送されません。
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MSRP は、STP TCN 通知をリッスンし、ストリームを切断、変更、確立する MSRP 宣言を生成します。
階層型 QoS の概要
AVB ネットワークは、時間的に制約がある音声およびビデオ ストリームの帯域幅および最小遅延制限を保証します。AVB は、送話者からリスナーへのトラフィックで最も問題となる遅延対象に基づいて、クラス A およびクラス B を時間的に制約があるストリームとして定義します。
2 つのストリームの遅延対象は次のように示されます。
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SR-Class A:2ms
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SR-Class B: 50ms
ホップごとの最も問題となる遅延の影響を要約すると、SR クラス A の場合は合計で 2 ms 以下、SR クラス B の場合は 50ms 以下の全体的なエンドツーエンド遅延となります。送話者からリスナーへの一般的な 7 ホップの AVB 導入は、これらの遅延要件を満たします。
優先度のコード ポイントは、特定のストリームにトラフィックをマッピングします。フレームの転送動作は、この優先度に基づいています。クレジット ベースのシェーパーは、遅延対象が満たされるように、特定のアウトバウンド キューで予約済みの帯域幅に従って、これらのストリームの送信をシェーピングするために使用されます。
AVB は階層型 QoS をサポートします。AVB の階層型 QoS ポリシーは、2 レベルの親子ポリシーです。AVB 親ポリシーは、音声、ビデオ トラフィック ストリーム(SR クラス A、SR クラス B)と標準的なベストエフォートのイーサネット トラフィック(非 SR)からのネットワーク制御パケットを分離し、それに応じてストリームを管理します。階層型 QoS では、トラフィック管理をより細かい粒度で実行する、複数のポリシー レベルで QoS 動作を指定できます。階層型ポリシーは次のように使用できます。
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親クラスが子ポリシー上で複数のキューをシェーピングする
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集約トラフィックの特定のポリシー マップ アクションを適用する
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クラス固有のポリシー マップ アクションを適用する
policy-map AVB-Output-Child-Policy および policy-map AVB-Input-Child-Policy コマンドを使用して、入力および出力の HQoS 子ポリシーの class-map とその操作のみを変更できます。
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たとえば、SR クラス A Cos 3 や SR クラス B Cos 2 など、親ポリシーに設定された PCP でマッピングするように子ポリシーの PCP を変更してはいけません。 |
階層型ポリシング
階層型ポリシングは、入力および出力インターフェイスでサポートされます。階層型 QoS は、SR および非 SR クラス関連のルールをそれぞれ親ポリシーと子ポリシーに分けます。AVB SR クラスは、MSRP クライアントによって完全に制御されるため、SR クラス属性を含む親ポリシーは MSRP によって管理されます。エンドユーザーには、非 SR クラス属性を含む子ポリシーに対する完全な制御権があり、子ポリシーのみを変更できます。
AVB HQoS 子ポリシーは、ユーザーが変更可能で、ユーザーが startup-config への設定を保存すると、設定を保存するように NVGEN されます。したがって、AVB HQoS 子ポリシーの設定はリロード後でも保持されます。
マルチ VLAN 登録プロトコル(MVRP)について
マルチ VLAN 登録プロトコル(MVRP)は、MRP に基づくアプリケーションです。MVRP は、各 VLAN ID に関するダイナミック VLAN 登録エントリのコンテンツのダイナミック メンテナンスを行い、含まれている情報を他のブリッジに伝達する機能を提供します。この情報を使用して、MVRP 対応デバイスは、現在アクティブなメンバーを持つ VLAN に関連付けられている VLAN ID のセットの知識を動的に確立して更新することができ、それによって、ポートとそのメンバーは到達可能になります。
AVB の観点から、MVRP は送話者とリスナーで必須です。AVB とは関係なく、MVRP は VLAN 対応スイッチでの IEEE 802.1Q 要件です。ただし、AVB の場合は、スイッチでの VLAN の手動設定で十分です。
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MVRP が機能するには、VTP を無効モードまたはトランスペアレント モードにする必要があります。 |