CobraNet 입문서
개요
CobraNet은 Peak Audio, Inc.에서 개발한 라이선스 기술로, 독점 통신 프로토콜, 펌웨어 및 하드웨어로 구성됩니다. 표준 100Base-T Fast-Ethernet 네트워크를 통해 고품질(즉, 비압축) 디지털 오디오를 신뢰성 있고 결정론적으로(즉, 실시간) 전송할 수 있습니다. CobraNet은 더 빠른 버전의 이더넷(예: Giga-bit 및 10Giga-bit)에서도 작동합니다.
CobraNet 시스템은 CobraNet 장치와 이를 연결하는 이더넷 네트워크로 구성됩니다. PC 또는 기타 시스템 컨트롤러를 설정을 위해 네트워크에 연결할 수 있지만 작동에는 필수적이지 않습니다.
이더넷
이더넷은 Xerox가 1970년에 데이터 네트워킹을 위해 개발한 하드웨어 및 신호 사양입니다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 IEEE 802.3 표준 및 그 변형에서 이 기술을 표준화했습니다.
5천만 개 이상의 노드가 설치된 이더넷은 현재 사용되는 데이터 네트워킹 기술 중 가장 지배적인 기술입니다. 저렴한 CAT-5 UTP 케이블이나 광섬유를 통해 전송됩니다. 100MB Fast-Ethernet, Giga-bit Ethernet 및 10Giga-bit Ethernet의 지속적인 성장이 예상됩니다.
일반적인 이더넷 케이블 제한 사항은 다음과 같습니다: CAT-5 구리 케이블의 경우 100미터, 다중모드 광섬유의 경우 2킬로미터.
CobraNet 장치
각 CobraNet 장치는 특수 하드웨어와 펌웨어를 내장하고 있습니다. 하드웨어에는 표준 100MB Fast-Ethernet 인터페이스와 함께 맞춤형 고속 DSP 칩 및 클록 회로가 포함됩니다. DSP와 내장 소프트웨어는 독점 프로토콜을 사용하여 이더넷 네트워크 메시지를 인코딩 및 디코딩하는 데 사용됩니다. 클록 회로는 고품질 실시간 오디오 전송에 필요한 시스템 마스터 클록 타이밍을 정확하게 디코딩하는 데 사용됩니다.
오디오 사양
모든 CobraNet 장치는 48kHz의 고정 샘플 레이트에서 작동합니다. 오디오 데이터는 원하는 대로 16, 20 또는 24비트 데이터로 전송될 수 있습니다. 안정적인 작동을 위해 각 CobraNet 장치는 송신 및 수신 버퍼링을 구현해야 합니다. 이 버퍼링은 256샘플로 고정되며 최소 오디오 네트워크 지연 시간은 5.333ms입니다. (샘플당 1/48kHz에서 256샘플)
번들 및 오디오 채널
CobraNet 장치 간 디지털 오디오 라우팅은 번들을 통해 수행됩니다. 번들은 여러 채널의 디지털 오디오를 포함하는 CobraNet 장치 간에 전송되는 독점 인코딩 메시지(일명 "패킷")에 부여된 이름입니다. 각 CobraNet 장치는 최대 4개의 번들을 송수신할 수 있습니다. 각 번들은 최대 8개의 오디오 채널을 포함합니다. 따라서 각 장치는 네트워크로부터 최대 32개의 오디오 채널을 송수신할 수 있습니다.
번들은 이더넷 멀티캐스트 또는 이더넷 유니캐스트 방식을 사용하여 전송할 수 있습니다. 멀티캐스트 번들은 네트워크의 모든 CobraNet 장치로 전송되며, 유니캐스트 번들은 하나의 CobraNet 장치로만 전송됩니다. 각 장치가 4개의 번들을 송수신할 수 있으므로 네트워크를 통한 오디오 라우팅에서 높은 유연성이 제공됩니다. 간단한 리피터 기반 이더넷 네트워크에서 최대 8개의 멀티캐스트 번들(64개 오디오 채널)을 전송할 수 있습니다. 전이중 스위치 기반 CobraNet 네트워크에서 최대 4개의 멀티캐스트 번들(32개 오디오 채널)과 최대 421개의 유니캐스트 번들(3000개 이상의 오디오 채널)을 동시에 전송할 수 있습니다.
번들 할당은 번들 번호 선택을 통해 수행됩니다. 1-255 사이의 번들은 항상 멀티캐스트이며, 256-65,279 사이의 번들은 유니캐스트입니다. 번들 할당은 중복되어서는 안 됩니다. 번들당 하나의 CobraNet 송신기만 허용됩니다
컨덕터
CobraNet 네트워크에서 컨덕터는 전체 네트워크에서 오디오 패킷 전송을 조정합니다. 둘 이상의 CobraNet 장치가 올바르게 상호 연결되면 각각의 컨덕터 우선순위에 따라 그중 하나가 컨덕터로 선택됩니다. 더 높은 컨덕터 우선순위가 더 낮은 우선순위를 무효화합니다. 작동 중인 컨덕터가 어떤 이유로든(예: 전원 꺼짐) 네트워크에서 제거되면 나머지 장치가 다시 중재하여 새 컨덕터를 선택합니다. 모든 CobraNet 장치는 컨덕터 역할을 수행할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다.
컨덕터는 모든 CobraNet 장치에 잘 정의된 메시지를 주기적으로 브로드캐스트합니다. 이를 통해 각 CobraNet 장치는 고품질 오디오 전송에 필요한 마스터 클록 타이밍 정보를 복구할 수 있습니다.
컨덕터는 또한 네트워크의 각 CobraNet 장치를 인식하고 각 CobraNet 장치의 각 번들에 대한 송신기 위치와 우선순위를 할당하는 책임을 맡습니다. 오케스트라의 지휘자처럼 컨덕터는 동기 전송 사이클의 시작을 알리고, 그런 다음 각 장치는 고정 단계로 번들을 전송합니다.
기본 및 보조 네트워크 포트(Dualink)
일부 CobraNet 장치는 두 개의 네트워크 연결을 구현합니다. 이는 네트워크 하드웨어 또는 케이블에 문제가 발생할 경우 안정성을 추가로 제공합니다. 기본 연결이 끊어지면 몇 초 이내에 완전히 별도의 네트워크 하드웨어 경로를 사용하여 보조 연결을 활성화할 수 있습니다.
리피터 네트워크
CobraNet은 간단한 리피터 기반 네트워크와 더 복잡한 스위치 기반 네트워크에서 작동할 수 있습니다. 리피터 네트워크는 저비용 이더넷 허브를 사용합니다. 리피터 기반 네트워크에서는 모든 패킷이 연결된 모든 노드로 브로드캐스트됩니다. CobraNet 멀티캐스트 및 유니캐스트 번들을 할당할 수 있지만 더 간단한 리피터형 허브로 인해 유니캐스트 전송도 모든 노드로 브로드캐스트됩니다. 따라서 전체 네트워크에서 최대 8개의 완전히 로드된 번들(64개 오디오 채널)이 허용됩니다. 전체 8개 오디오 채널보다 적게 로드된 경우 더 많은 번들이 허용될 수 있습니다. 리피터 네트워크에서 활성 수신기 수에는 제한이 없습니다. 일반적으로 리피터 기반 CobraNet 네트워크는 오디오 패킷의 안정적인 전송을 보장하기 위해 CobraNet 트래픽만 전용으로 사용해야 합니다.
스위치 네트워크
더 큰 CobraNet 네트워크는 이더넷 스위치를 사용하여 구축할 수 있습니다. 이더넷 스위칭 기술은 허브보다 더 정교합니다. 스위치는 각 패킷을 모든 노드로 단순히 브로드캐스트하지 않습니다. 대신 각 포트에서 수신된 각 패킷의 대상 주소를 검사한 다음 해당 데이터를 식별된 수신자에게 "스위칭"합니다. CobraNet 유니캐스트 번들은 이 기능을 활용하여 더 많은 전체 네트워크 트래픽을 허용합니다. 실제로 각 포트는 100MB의 대역폭을 가지며 전체 네트워크는 100MB에 네트워크의 포트 수를 곱한 만큼 클 수 있습니다. 멀티캐스트 번들은 스위치 네트워크에서 허용되지만 주의해서 사용해야 합니다. Peak는 스위치 CobraNet 네트워크에서 4개 이하의 멀티캐스트 번들을 사용할 것을 권장합니다.
대부분의 새로운 이더넷 스위치에서 사용할 수 있는 또 다른 개선 사항은 "전이중" 링크입니다. 전이중 링크는 동일한 이더넷 연결을 통해 동시에 송수신할 수 있습니다. 이를 통해 CobraNet 장치는 노드당 최대 64개 채널을 동시에 송수신하여 총 128개 채널을 처리할 수 있습니다.
스위치 CobraNet 네트워크에서 스위칭 및 전이중 기술의 조합은 100Mbit 이더넷 링크당 최대 128개 채널과 3000개 이상의 개별 오디오 채널을 허용합니다. 스위치 CobraNet 네트워크에서 활성 수신기 수에는 제한이 없습니다.
스위치 네트워크는 또한 이더넷 충돌 가능성을 제거합니다. 이를 통해 일반 PC 네트워크 트래픽과 CobraNet 트래픽이 동일한 네트워크에서 공존할 수 있습니다.
CobraCad 소프트웨어
CobraCAD™는 CobraNet 네트워크의 설계, 구성 및 모니터링을 위한 간단한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 새로운 소프트웨어 도구입니다. 사용 가능한 다른 이더넷 네트워크 설계 및 진단 소프트웨어 애플리케이션도 있습니다.