Introduction à CobraNet
Généralités
CobraNet est une technologie sous licence développée par Peak Audio, Inc. comprenant un protocole de communication propriétaire, un firmware et du matériel. Elle permet une transmission fiable et déterministe (c'est-à-dire en temps réel) d'audio numérique de haute qualité (c'est-à-dire non compressé) sur un réseau standard 100Base-T Fast-Ethernet. CobraNet fonctionne également sur des versions plus rapides d'Ethernet (par exemple Giga-bit et 10Giga-bit).
Un système CobraNet est composé d'appareils CobraNet et du réseau Ethernet qui les connecte. Des PC ou d'autres contrôleurs de système peuvent également être connectés au réseau pour la configuration, mais ne sont pas nécessaires au fonctionnement.
Ethernet
Ethernet est une spécification matérielle et de signalisation développée par Xerox en 1970 pour les réseaux de données. L'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) a normalisé cette technologie dans la norme IEEE 802.3 et ses variantes.
Avec plus de 50 millions de nœuds installés, Ethernet est de loin la technologie de réseau de données la plus répandue aujourd'hui. Elle utilise des câbles CAT-5 UTP peu coûteux ou de la fibre optique. Une croissance continue est attendue pour le Fast-Ethernet 100MB, le Giga-bit Ethernet et même le 10Giga-bit Ethernet.
Les limitations typiques du câblage Ethernet sont : 100 mètres sur câble cuivre CAT-5, 2 kilomètres sur fibre multimode.
L'appareil CobraNet
Chaque appareil CobraNet intègre un matériel et un firmware spécialisés. Le matériel comprend une interface Fast-Ethernet standard de 100MB avec des puces DSP haute vitesse personnalisées et un circuit d'horloge. Le DSP et son logiciel intégré sont utilisés pour encoder et décoder les messages du réseau Ethernet en utilisant le protocole propriétaire. Le circuit d'horloge est utilisé pour décoder avec précision les temporisations de l'horloge maître du système nécessaires pour une transmission audio en temps réel de haute qualité.
Spécifications audio
Tous les appareils CobraNet fonctionnent à une fréquence d'échantillonnage fixe de 48kHz. Les données audio peuvent être transmises en 16, 20 ou 24 bits selon les besoins. Pour un fonctionnement fiable, chaque appareil CobraNet doit mettre en œuvre une mise en mémoire tampon en émission et en réception. Cette mise en mémoire tampon est fixée à 256 échantillons et entraîne une latence réseau audio minimale de 5,333ms. (256 échantillons à 1/48kHz par échantillon)
Bundles et canaux audio
Le routage de l'audio numérique entre les appareils CobraNet est réalisé par le biais de Bundles. Un Bundle est le nom donné au message encodé propriétaire (également appelé « paquet ») transmis entre les appareils CobraNet et contenant plusieurs canaux d'audio numérique. Chaque appareil CobraNet peut transmettre et recevoir jusqu'à quatre Bundles. Chaque Bundle comprend jusqu'à 8 canaux audio. Par conséquent, chaque appareil est capable de transmettre et de recevoir jusqu'à 32 canaux audio vers et depuis le réseau.
Les Bundles peuvent être transmis en utilisant des méthodes multicast ou unicast Ethernet. Les Bundles multicast sont envoyés à tous les appareils CobraNet sur le réseau, tandis que les Bundles unicast sont envoyés à un seul et unique appareil CobraNet. Étant donné que chaque appareil peut envoyer et recevoir quatre Bundles, une grande flexibilité est permise dans le routage de l'audio sur le réseau. Jusqu'à 8 Bundles multicast (64 canaux audio) peuvent être transmis sur un réseau Ethernet simple à base de répéteurs. Jusqu'à 4 Bundles multicast (32 canaux audio) ainsi que jusqu'à 421 Bundles unicast (>3000 canaux audio) peuvent être transmis simultanément sur un réseau CobraNet commuté en duplex intégral.
L'attribution des Bundles se fait par la sélection d'un numéro de Bundle. Les Bundles 1 à 255 sont toujours en multicast, tandis que les Bundles 256 à 65 279 sont en unicast. Un même numéro de Bundle ne doit pas être attribué deux fois. Un seul émetteur CobraNet est autorisé par bundle.
Le Conducteur
Sur un réseau CobraNet, le Conducteur coordonne la transmission des paquets audio à travers l'ensemble du réseau. Lorsque deux ou plusieurs appareils CobraNet sont interconnectés correctement, l'un d'eux est sélectionné comme Conducteur en fonction de leurs priorités de Conducteur respectives. Une priorité de Conducteur supérieure prime sur une priorité inférieure. Si un Conducteur en fonctionnement est retiré du réseau pour une raison quelconque (par exemple, coupure de courant), les appareils restants procèdent à un nouvel arbitrage et sélectionnent un nouveau Conducteur. Tous les appareils CobraNet ont la capacité de servir de Conducteur.
Le Conducteur diffuse périodiquement un message bien défini à tous les appareils CobraNet. Cela permet à chaque appareil CobraNet de récupérer les informations de synchronisation de l'horloge maître nécessaires pour une transmission audio de haute qualité.
Le Conducteur reconnaît également chaque appareil CobraNet sur le réseau et assume la responsabilité d'assigner des positions et priorités d'émetteur pour chaque Bundle de chaque appareil CobraNet. Comme un chef d'orchestre, le Conducteur signale le début d'un cycle de transmission synchrone, puis chaque appareil envoie son ou ses Bundles en parfaite synchronisation.
Ports réseau primaire et secondaire (Dualink)
Certains appareils CobraNet disposent de deux connexions réseau. Cela offre une fiabilité accrue en cas de problèmes avec le matériel ou le câblage du réseau. Si la connexion principale est perdue, la connexion secondaire peut être activée en utilisant un chemin matériel réseau totalement distinct en quelques secondes.
Réseaux à répéteurs
CobraNet peut fonctionner sur des réseaux simples à base de répéteurs et sur des réseaux commutés plus complexes. Les réseaux à répéteurs utilisent des hubs Ethernet à faible coût. Sur un réseau à répéteurs, tous les paquets sont diffusés à tous les nœuds connectés. Les Bundles CobraNet multicast et unicast peuvent être attribués, mais en raison des hubs de type répéteur plus simples, même les transmissions unicast sont diffusées à tous les nœuds. Par conséquent, un maximum de 8 Bundles entièrement chargés (64 canaux audio) sont autorisés sur l'ensemble du réseau. Un plus grand nombre de Bundles est possible s'ils transportent moins de huit canaux audio. Il n'y a pas de limite au nombre de récepteurs actifs sur un réseau à répéteurs. Généralement, un réseau CobraNet à répéteurs doit être dédié uniquement au trafic CobraNet pour garantir une transmission fiable des paquets audio.
Réseaux commutés
Des réseaux CobraNet plus étendus peuvent être construits à l'aide de commutateurs Ethernet. La technologie de commutation Ethernet est plus sophistiquée que celle des hubs. Les commutateurs ne diffusent pas simplement chaque paquet à tous les nœuds. Au lieu de cela, ils examinent l'adresse de destination de chaque paquet reçu sur chaque port, puis « commutent » ces données vers le destinataire identifié. Les Bundles unicast CobraNet exploitent cette fonctionnalité pour permettre un trafic réseau global plus important. En pratique, chaque port dispose de 100MB de bande passante et le réseau global peut atteindre 100MB multipliés par le nombre de ports sur le réseau. Les Bundles multicast sont autorisés sur un réseau commuté, mais ils doivent être utilisés avec précaution. Peak recommande de ne pas utiliser plus de quatre Bundles multicast dans un réseau CobraNet commuté.
Une autre amélioration disponible avec la plupart des nouveaux commutateurs Ethernet est la liaison « duplex intégral ». Une liaison en duplex intégral permet d'envoyer et de recevoir simultanément sur la même connexion Ethernet. Cela permet à un appareil CobraNet d'envoyer et de recevoir simultanément jusqu'à 64 canaux par nœud pour un total de 128 canaux.
La combinaison des technologies de commutation et de duplex intégral dans les réseaux CobraNet commutés permet d'atteindre jusqu'à 128 canaux par liaison Ethernet à 100Mbit et plus de 3000 canaux audio individuels. Il n'y a pas de limite au nombre de récepteurs actifs sur un réseau CobraNet commuté.
Les réseaux commutés éliminent également le risque de collisions Ethernet. Cela permet au trafic informatique général et au trafic CobraNet de coexister sur le même réseau.
Logiciel CobraCad
CobraCAD™ est un nouvel outil logiciel qui fournit une interface graphique simple pour la conception, la configuration et la surveillance des réseaux CobraNet. D'autres applications logicielles de conception et de diagnostic de réseau Ethernet sont également disponibles.