CobraNet

Deterministische und synchronisierte Übertragung von Audiodaten über Ethernet

Die digitale Vernetzungs- und Übertragungstechnik hat in den vergangenen Jahren zusehends an Bedeutung gewonnen. Man kann zwar nicht sagen, daß die zugehörigen Produkte wie die Pilze aus dem Boden schossen, trotzdem tummeln sich inzwischen Hersteller mit mehr oder weniger großem Erfolg auf dem Weltmarkt und buhlen um die Gunst der immer zahlreicher werdenden Kunden. Am Anfang gehörten vor allen Dingen Funkhäuser zum Kreis der erlauchten Anwender, die mit ihren hohen Ansprüchen, die Standards für die digitale Übertragung hoch schraubten. Nun, wenn die Techniker und Beschaffer einer Sendeanstalt Maßstäbe setzen, dann hat dies eine gute und eine weniger gute Seite:

  • Die Qualität und Leistungsfähigkeit der Systeme, bezüglich Wandler, Übertragungsqualität und -geschwindigkeit, Distanzen und Anzahl der möglichen Kanäle, respektive der Bandbreite des Systems ist ausgesprochen hochklassig.
  • Die Kehrseite der Medaille läßt sich mit einem einzigen Wort beschreiben: teuer!

Hochklassig und teuer kombinieren sich so wunderbar miteinander wie „Reich und Schön“ und ähnliches. Wie es bei der Kombination von hochklassig mit zuverlässig oder servicefreundlich aussieht, steht allerdings auf einem anderen Blatt. Und was, wenn der Anbieter sich übernommen hat? Oder im Rausch des Erfolges das Unternehmen verkauft wird, unter gleichzeitigem teilweisen Verlust der Entwicklungskapazitäten weil sich die Motoren hinter der Entwicklung mit „verkauft“ fühlen? Wir wollen nun nicht den Teufel an die Wand malen. Trotzdem ist natürlich der Gedanke ausgesprochen verlockend, bestehende Netzwerktechnologie einzusetzen, welche industriell gefertigt auch wirklich industriellen Anforderungen entspricht, und deren Komponenten in einer Preisregion liegen, die zu keinerlei Diskussion Anlaß geben. Die Hauptrolle bei diesen Überlegungen spielte immer wieder Ethernet. Man findet es überall, denn es gibt kaum Anwendungen in Bürohäusern, Universitäten oder industrielle Anwender in Forschung und Produktion, die es nicht einsetzen. Weltweit gibt es zur Zeit übrigens etwa 50 Millionen Knoten. Daher gibt es eine Vielzahl von Anbietern, hohe Redundanz, leichte Austauschbarkeit, Service an jeder Ecke und Preise, die jeder proprietären Lösung Hohn sprechen. Es gibt nur eines nicht: eine deterministische Übertragung.

Und damit war Ethernet, obwohl sei Jahrzehnten bewährt und immer weiter-entwickelt, fürs erste aus dem Rennen. Denn Audiodaten haben keine Zeit zu verlieren. Schlimmer noch wäre ein Versatz zwischen einzelnen Kanälen – ein Effekt, der bei Ethernet nicht auszuschließen ist. Wie schade, denn eben erst war der Funke übergesprungen und die Anzahl der Anwendungen exponentiell gestiegen. Welche Messe, oder Stadthalle, welches Theater und welcher Vergnügungspark hätte nicht gerne die Vorteile einer digitale Audiostrecke genutzt? Für die elitären Lösungen, so schön und leistungsfähig sie auch sein mögen, reicht leider das Budget nicht. Hinzu kommt ein häufig vergessener Umstand: die bestehenden Systeme werden meist speziell auf die Anwendung zugeschnitten und erfordern daher beim Hersteller ein ausgefeiltes Dokumentationssystem, um bei Ausfällen richtig reagieren zu können. Und das verursacht organisatorische, sowie finanzielle Sonderaufwendungen, besonders bei erfolgreichen Systemen. Den Nachteilen zum Trotz setzte man sich bei der amerikanischen Firma PEAK Audio mit den Möglichkeiten des Ethernet noch einmal auseinander. Entscheidend für die Verwendbarkeit der weit verbreiteten und äußerst zuverlässigen Komponenten erschien eine Modifikation des bestehenden Übertragungsprotokolls.

Ethernet ist, wie eingangs erwähnt, zur Übertragung von sporadischen, eng in ihrer Bandbreite begrenzten Computerdaten entwickelt worden. Die im Ethernetprotokoll verwendeten statistischen Prozesse, die zur Vermeidung einer Netzwerksättigung eingesetzt werden, verhindern eine deterministische Übermittlung zeitgebundener Daten. Nachdem entsprechende Änderungen an der Transport und Netzwerkebene des OSI (Open System Interconnection) 7-Ebenen Modells vorgenommen wurden, ließ sich dieser Nachteil allerdings vollständig umgehen. Diese Änderungen hatten nicht nur eine deterministische Übertragung zur Folge, sondern vergrößerten die mögliche Bandbreite erheblich, die normalerweise bei höchstens vierzig Prozent liegt (rd. 40 MBit bei einem FastEthernet 100 MBit System). Ein 100 MBit CobraNet Netzwerk kann 64 Kanäle (20 Bit/48 kHz), die Wordclock und RS-xxx Steuerdaten auf einem einzigen CAT-5 Kabel weiterleiten. Bevor wir nun zu einer Beschreibung der zur Zeit erhältlichen Systemkomponenten schreiten, soll im folgenden noch einmal die Grundstruktur der Cobra-Net Technologie beschrieben werden: CobraNet vereint die positiven Eigenschaften synchroner und asynchroner Ansätze und wird hiermit zu einer echten Alternative. Es handelt sich um ein echtes isochrones Übertragungsprotokoll. Noch einmal kurz zur Erinnerung, wir unterscheiden drei verschiedene Datenströme – asynchrone, synchrone und isochrone – die sich in ihren möglichen Applikationen erheblich voneinander unterscheiden:

Synchrone Datenübertragung

  • Eine gemeinsame Synchronisationsquelle
  • Gemeinsame Sync- und Datenübermittlung
  • Keine Datenpuffer (Zwischenspeicher) nötig
  • Konstante Übertragungsrate (siehe auch TDM)
  • „Drahtähnliche“ Funktion
  • Ideal für Audio- und Videoanwendungen
  • Hoher Preis

Asynchrone Datenübertragung

  • Keine gemeinsame Synchronisation nötig (je nach Anwendung)
  • Relativ große Datenpuffer
  • Variable Übertragungsraten
  • Ideal zur Übertragung großer Datenmengen
  • Zeitkritisch durch unvorhersehbare Delayzeiten

Isochrone Datenübertragung

  • Gemeinsamer Sync möglich
  • Geringer Datenpuffer, abhängig von der gewünschten Leistung
  • Variables, aber vorhersagbare Laufzeiten
  • Gut geeignet zur Übertragung von Audio- und Videodaten

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