CobraNet技术的原理与应用

文章摘要：图二 当信号从任一端口进入HUB以后，HUB则将这个信号进行放大后传输到其它的所有端口。也就是说从Port1进入的数据，HUB是不关心它要去哪里，只是将信号放大后传输到Port2和Port3就算完成任务了。这样对于100M带宽的HUB来说，某一时刻整个网络只有一个信号在传输，而且这个端口只要是接受数据的时候就不能发送数据，也就是我们所说的半双工共享100M带宽。而网络交换机Switch就不同了，可以将它理解为“智能化的集线器”。因为交换机内部是有CPU和内存的，存储器中有逻辑单元列表（LUL），列表保存着所有和这台交换机连接的网络设备的MAC地址，当某个通道有数据输入时，CPU会打开这个

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图二

    当信号从任一端口进入HUB以后，HUB则将这个信号进行放大后传输到其它的所有端口。也就是说从Port1进入的数据，HUB是不关心它要去哪里，只是将信号放大后传输到Port2和Port3就算完成任务了。这样对于100M带宽的HUB来说，某一时刻整个网络只有一个信号在传输，而且这个端口只要是接受数据的时候就不能发送数据，也就是我们所说的半双工共享100M带宽。而网络交换机Switch就不同了，可以将它理解为“智能化的集线器”。因为交换机内部是有CPU和内存的，存储器中有逻辑单元列表（LUL），列表保存着所有和这台交换机连接的网络设备的MAC地址，当某个通道有数据输入时，CPU会打开这个数据包的第一层确认这个数据包的去向，然后按照目的地的MAC地址将这个数据包送到指定的端口，参见图三。

图三

    这样，Switch就具备的智能的条件，它只是将需要相互沟通的两个端口之间建立了数据连接，而其它通道的数据传输也在同步进行而不相交叉。所以交换机的端口是“独享带宽”而且是全双工的工作的。说道这里我们就知道了由于CobraNet协议是工作在数据层的，所以和上层网络层的IP以及更高级的TCP无关，同样也就和工作在网络层的路由器无关了。

    虽然我们推荐大家还是使用Switch作为CobraNet的网络交换设备，但是某些CobraNet设备依然是可以和HUB连接在一起的，例如QSC的CobraNet产品RAVE，它就是使用HUB作为网络设备的，但是要注意，并非所有CobraNet设备都支持良好的HUB通信，比如MediaMatrix系统就不能使用HUB进行网络搭建，这会造成通信不畅或无法通信。当使用HUB搭建CobraNet网络时必须避免出现以下的网络设计问题：

1、网络中不能存在其它非CobraNet设备：如PC机等，这就意味着不能在这种网络上进行其它数据交换，甚至SNMP的巡查。这是由于CobraNet在网络数据层使用了O-Persistent机制，使得所有CobraNet设备并不遵循CMSA/CD协议而由网络中的Conductor进行管理，如果在这样的网络中加入其它类型网络设备——如普通的PC机——则电脑网络数据就会在总线上与CobraNet数据包发生冲突，导致数据丢失或连接中断。这里提到的CSMA/CD是以太网为了避免数据冲突而采用的一种监听机制，请读者朋友们自行查阅相关的网络知识。而SNMP和Conductor会在后面的文章讲述。

2、网络可传输的最大音频通道将不能超过64个。这是由HUB以太网的特性决定的，由于HUB是“广播”所有信息的，所有端口在同一时刻只能共享100M的带宽，这就把CobraNet数据包Bundle的数量限制到了8个（每个Bundle包含8个20bit48kHz的PCM音频通道）。

3、关于网络直径（NetworkDiameter）。尽管随着目前的以太网络设备和电缆技术的提高，很多电缆（包括CAT5和光纤）都可以传递很远的距离而保持较低的误码率。例如高性能单模光纤甚至已经能够传递超过50kM的距离，但是这些优势还不能应用到HUB连接的CobraNet上来。这是受到数据冲突（Collisions）和传播时间（PropagationTime）的限制，为了Conductor发送的同步码能同步达到终端设备，并且不造成信号冲突，必须限制网络直径：CAT5搭建的100MHUB网络最大直径是200米，而多模光纤不能超过2000米。在实际设计中，网络直径可以按照下面的原则进行设计：

    1Bit数据在网络的上传输延时+HUB延时≤2560个Bit周期（或2.56μs@100M以太网）可能有的读者朋友觉得现在的Internet上连实时的视频信号都能传输，怎么这个只传输音频信号的CobraNet会要求这么大的数据带宽呢？这就是因为CobraNet是不压缩的音频数据流，而我们几乎所有的其它网络媒体数据流都是压缩传输的。这里的压缩和不压缩就相差的相当多了。例如我们熟悉的CD唱片信号是不压缩的，每张唱片能容纳10几首立体声歌曲，而同样容量的使用MP3格式却可以装近两百首歌曲，所以这个差别还是很大的。

    CobraNet的音频PCM数据量在一个通道时是48kHz×20Bit=0.96MBit/s，再加上通道的控制数据和其它公共数据，使得每个Bundle（包含8个音频通道）的实际数据流接近9Mbit/s左右，而使用100M快速以太网交换机时，每个端口最大吞吐量为单向8个Bundle，也就是72Mbit的带宽，这已经接近了交换机的最大吞吐量极限。当多口交换机的数据叠加时，则更是要求交换机的主板有足够的带宽，并且CPU的速度也要够快才行。所以在大数据量的CobraNet系统中我们建议使用经PeakAudio测试过的品牌和型号的交换机（请查阅www.peakaudio.com），否则在通信时可能会出现数据溢出甚至不同步的严重后果。

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