Dante技术要点及其应用

浅析Dante技术要点及其应用

1 引言

D ante数字网络音频技术是基于千兆以太网网络传输的无压缩、专业级的数字音频传输技术（AoIP）。经过了十年的发展，Dante技术已被广泛应用在全球专业音频产品之中.Dante技术在音频系统中的运用满足了系统大规模、远距离的传输需求，支持数字音频信号网络传输的设备甚至可达数十台甚至上百台，实现设备之间的数字信号互联互通,并具有稳定可靠的信号同步等功能，网络操作部分的复杂性、自适应性、易用性不断优化。

伴随各种网络技术的加入，对音频系统工程师的要求就不仅仅局限于掌握音频设备的合理选用、系统的联通调试、声音的调整，还要具备相应的网络基础知识和调试技术，才能为网络数字音频信号的稳定传输提供完善安全的保障。

在网络的应用设定方面，简单的网络不再能满足大容量的系统需求.

笔者综合以往在大型Dante网络应用的实践经验，结合相关的文献资料，分析并总结了Dante数字网络音频技术及其在应用中的设置方法。

2 Dante网络音频技术

2。1Dante网络音频信号的传输及其时钟同步

传统的数字音频信号基本是以TDM（Time Division Multiplexing，时分复用）方式实现传输，如ADTA、MADI、AES/EBU3等。TDM传输的局限在于信号为点对点传输（即单播)，一般用串联链路或环网实现系统同步。

Dante技术是基于以太网物理链接架构的音频系统,星型拓扑结构十分常用，使用TDM方式较难实现整体同步，因此，Dante系统采用PTP（Precision Time Protocol，精密时间协议）。PTP协议使用了IEEE1588(网络测量和控制系统的精密时钟同步标准）作为时钟同步，其精度可达微秒级，常用在对时间控制需求极为精准的系统内。

2.1。1 主、从时钟(Master/Slave）

数字电路的启动运行，需要具备三个条件：供电、时钟、复位。数字电路的所有运算都是按着一定的频率运行的,时钟是量化频率的工具.如果时钟失效,数字电

路将无法正常工作.数字电路中同步时钟源有且只有一个，称为主时钟源，其余设备的时钟都是跟随、服从主时钟源的信号进行同步工作。

在整个Dante网络系统中,分配主、从时钟设备,基于以下顺序决定(见图1）：

PreferredMaster—-Dante设备是否允许做主时钟;

Enable Sync To External——Dante设备是否强制外同步；

Dante设备有更高的时钟优先级设置;

Dante设备有更小的MAC地址。

当系统内有多于一台设备具有相同的时钟选型设定,系统将按上述的顺序逐级遴选出一个主时钟设备。例如各设备①、②、③项的设定都一致，系统会对比两台设备MAC地址大小,用更小MAC地址的设备做主时钟。系统内一旦选定主时钟设备后，主时钟设备会用组播的方式将时钟信息传递到其余设备实现从时钟锁定。

由于网络传输具有一定的延时,从时钟设备接收到主时钟信号会有一定的偏差值，所以从时钟设备会发出一个延时信息给主时钟设备,主时钟设备确认延时数据是合理准确后，会将延时量加嵌入时钟信息中,使所有从时钟设备都能获得稳定的同步。Dante系统每秒都会进行若干次延时校正。

如主时钟设备丢失（设备失电或线路中断）,系统会在从时钟设备中自动快速地按优先级重新确定新的主时钟源设备，此时系统所有的时钟关系将会重新建立。这种时钟源的切换和接管动作,仅是时钟关系的转变，转变过程中不会引起声音中断或同步时钟出错的现象。

2。1。2 Dante设备与外部时钟

主时钟频率可以从Dante设备自身产生，也可以强制跟随外部时钟源，见图2。强制跟随外部时钟源时，Dante设备自身时钟与外部时钟源存在约0.1μs的锁定时间差。如果外部时钟源存在严重的漂移或不稳定，如48 kHz频率呈现±1 kHz 抖动，Dante设备自身将会重新矫正时钟频率，并再次生成给整个系统从时钟设备的延时量信息，这个矫正时间需要数秒钟。所以在这种情况下，Dante系统将会出现声音中断现象。

按照Dante协议标准，同步时钟偏差应小于±1μs。但在实际的应用中,如果具备良好网络设备及其合适的设定，时钟的抖动一般小于±0.2μs。按照48 kHz采样频率一个周期的时间是20.8μs，因此，只要1/100周期的时间就可以实现Dante设备与外部设备间的时钟精确锁定同步。

2。2延时（Latency)

Dante协议是基于以太网网络（以交换机为主）进行数据的传输，相比较于点对点的传输方式，必然会存在更长的数据传递延时。每台交换机内部会对数据包进行一系列的处理,包括而不仅限于错误校验、MAC地址学习、存储转发、碎片隔离过滤、消除回路、广播控制、子网划分等。如果在一个传输链路上存在多台交换机的级联，则延时时间将会更大。

Dante接口的音频设备一般会有以下两种接口方式。

唯一接口:这种设备接口具有固定的延时值,理解为一个网络终端设备。

两个或以上接口（并非指Main/Redundancy主备网络接口）：这种设备内部集成了交换机模块,容许用户在不使用外部交换机设备情况下，实现“菊花串链”的网络拓扑结构.

通常情况下，每台交换机的延时量可以采用100μs估算.从音频用户角度来说，传输延时量越小越好,甚至“零延时”的理想状态。但这个延时是无法避免的，所以用户只能根据实际系统的拓扑结构，选择最合理的延时值。Dante Controller管理软件内有对设备延时量选择设定的选项。

在设备延时设定选项中（见图3），是根据音频系统中交换机数量而选择一个延时值。这个交换机并非单指网络交换机,还包括音频设备终端的网络模块.如图4所示,音频系统中有三个网络交换节点，因此可以选择0.25 ms(或更大）的延时设定。如图5所示，音频系统中有四个网络交换节点，因此可以选择0。5 ms（或更大）的延时设定。