CobraNet音頻網絡技術在廣播系統中的應用

崔國海

摘要 本文首先闡述了CobraNet協議的基本知識，并較詳細地說明了三個數據包的組成和結構，也簡單計算了一下CobraNet協議所占用的帶寬，另外也描述了CobraNet協議的一些特征。而且文章是作者根據近7年在廣播中使用該種協議后整理的一篇論文，具有一定的參考價值。

關鍵詞 CobraNet協議；節拍數據包；預約數據包；音頻數據包

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）12-0211-02

Abstract： Are described in this paper basic knowledge of CobraNet protocol， and detailed description of the composition and structure of the three packets， simple calculation CobraNet protocol occupied bandwidth， in addition to describing the characteristics of CobraNet protocol. And the article is the author based on the past 7 years in the broadcast of the use of this kind of agreement after finishing a paper， has a certain reference value。

Key words： CobraNet agreement；Beat packet； Reservation Packet ；Audio Packet

1概述

由于網絡技術靈活性，系統的冗余安全性和容錯一般比較好實現；能夠很方便地對信號的路由進行調配；也能夠實時監測和控制系統中所有信號的狀態及設備等特點。目前網絡技術已經深入廣播電視領域。安徽臺廣播系統自2009年系統數字化以來，已經運用網絡技術實現了系統的音頻傳輸和監測。該網絡技術就是現在廣播系統中流行的CobraNet協議技術。CobraNet是設備廠家集合硬件設備和軟件開發以及通信協議相互融合而實現的網絡音頻實時傳輸技術。是通過以太網方式運行的一種廣播音頻數據傳輸方式。

2 CobraNet協議的基本知識

CobraNet是美國peak audio公司開發，基于局域網的音頻數據非壓縮、數字化網絡傳輸。為準實時傳輸，傳輸時延為1.33毫秒，音頻數據和控制數據同網傳輸。CobraNet是已以太網為架構的網絡傳輸協議，工作在網絡OSI模型中數據層。

CobraNet協議數據包共有三個：分別為節拍數據包（Beat packet）、預約數據包（Reservation Packet）和音頻數據包（Audio Packet）。下面分別加以介紹。

2.1節拍數據包（Beat packet）

節拍數據包的功能就是實現所有CobraNet設備時鐘同步，由網絡中唯一conductor（CobraNet主設備）發出的節拍數據包，其它設備的時鐘都與conductor同步。

節拍數據包就是要在CobraNet協議的以太網中造成起一個同步的 “時鐘節奏”，網絡中有了同步節拍才能保證全網絡中的CobraNet設備在一個節拍上工作。假設CobraNet網絡中沒有這所謂的“時鐘節奏”，音頻信號是不能在CobraNet網絡中正常傳輸的。一個CobraNet協議網絡系統中當主Conductor設備關閉，網絡系統會按一定規則自動選出一個新的Conductor設備。節拍數據包結構如下圖1所示。

2.2 預約數據包（Reservation Packet）

在CobraNet協議網中，預約數據包就是CobraNet設備按照一定的規律向外發送的組播數據包，為1秒鐘1個設備發1次，而且每個包包含的數據量為100字節。

預約數據包的用途是兩個，第一個是網絡中的每臺CobraNet設備定期向conductor發出預約傳送（或接收）的請求，而且等待獲批；第二是網絡中的每臺CobraNet設備定期向網絡發布自己的IP地址以及CobraNet優先級。網絡中的所有CobraNet設備必須按照發布的CobraNet優先級順序在網絡中時刻進行排隊。如網絡中出現斷電或其他故障，排在后面的CobraNet設備能夠馬上頂替上去作為conductor的角色。預約數據包結構如圖2所示

2.3音頻數據包（Audio Packet）

音頻數據包是CobraNet網絡中真正音頻部分，當CobraNet協議網絡批準傳送機向外傳送信號時，同步音頻數據就由傳送機開始向目的地址發送。網絡中的目的地址一般為單一一個（單播）和多個（組播）。在整個CobraNet協議數據中音頻數據包數據占據了絕大部分，再算上一些報頭和報尾的數據，一個Bundle（采用頻率為48KHz，量化比特為20bit，每個Bundle包含8個PCM音頻數據通道）大約為8Mb/s的帶寬。CobraNet網絡中音頻數據包支持點對點、點對多點以及廣播三種發送模式。音頻數據包結構如圖3所示。

2.4 CobraNet協議占用的帶寬

CobraNet協議網絡立體聲廣播碼流率英為48×20×2/8=240kb/s。 按照4/3ms 間隔發送CobraNet報文，所發送音頻數據長度為：240×4/3=320（B），再加上鏈路層開銷14（B），和 CobraNet固定控制信息14（B）以及每個通道的控制信息4（B），整個報文總長度大約為：320+14+14+4×2=356（B）。

通過以上計算可以得知在4/3ms內發送長度為356（B）的報文，CobraNet網絡傳輸速率應該為356/（4/3）×8/1000=2.136 Mb/s。在一個100 Mb/s的以太網絡上，傳輸立體聲音頻信號占用的帶寬為2.136 Mb，因此一根CAT-5類網線上最多可傳輸64個通道的專業數字音頻信號。

3 CobraNet網絡的特性

CobraNet設備上的音頻接口也可以根據實際使用情況設計成模擬音頻或數字音頻接口。CobraNet協議的一個獨特優勢就在于，它對輸入/輸出信號的類型沒有限制，例如：在CobraNet網絡中一個模擬信號輸入到CobraNet設備，通過CobraNet設備又從另一端輸出數字信號。這使得音頻系統的改造、實現由模擬向數字過渡變得非常容易。

一個音頻數據包的數據量不要超過8路20b音頻信號，如果是24b音頻信號，則不要超過7路； 確定在一個CobraNet網絡中使用不超過4個多點傳輸數據包，如果要使用超過4個多點傳輸數據包時可以劃分網段或使用VLAN，也可以考慮用多個單點傳輸數據包代替一個多點傳輸數據包等。

由于CobraNet協議設備是通過兩根網線連接到交換機上，因此最遠傳輸距離為100m；超過100m可以采用光纖傳輸。

現在大部分CobraNet設備一般配置成2個以太網接口，這樣設計提高了系統安全性，當主用的以太網口出現問題，備用的以太網口就能起到備份的效果，保證傳輸的信號不會中斷。

4 CobraNet在我臺應用實際效果

CobraNet網絡一般是在播控系統中各個環節放置CobraNet協議設備，作為網絡傳輸節點，各直播間和總控機房之間通過網線或光纖連通到總控機房的主備兩臺交換機，搭建一個以太網平臺，通過該平臺實現了網絡化的智能播控系統。

在功能上，CobraNet協議不僅實現各直播間和總控之間的音頻信號的雙向實時傳輸，也實現廣播通過各環節點音頻雙向調配；能夠實現對音頻信號的電平大小、反相、系統內設備的工作狀態、各路由器的工作狀態、電源狀態等參數進行集中管理和遠程監控；另外還實現了語音方式提示信息，也就是實現了智能化的監聽、監視、報警、故障的自動處理和應急播出功能。

系統可以自由根據系統的實際繪制流程圖，通過系統流程圖直觀的看每個頻率的信號流程流向。當某個頻率信號中斷時，該頻率的流程圖會自動彈出，并閃爍出故障的彩條提示哪個節點出現問題。如圖4所示。

通過CobraNet協議的監聽軟件很方便地實現了對播出系統各個環節信號的自由監聽、循環監聽和定點監聽。播出系統一旦發現故障，比如停播、過載、反相等等，系統將立即通過語言的報警方式說出是哪個系列臺和哪個設備出現何種故障，方便值班人員進行故障查找。

5 結束語

近十年以來，CobraNet協議技術已經較廣泛的應用在廣播播控系統，目前我國國內多數廣播中心播控系統中均運用CobraNet協議實現了信號的傳輸和監測。本文作者就是根據本人近7年使用該種協議后整理的一篇論文，具有一定的參考價值。

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