OSI 模型是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO) 的開(kāi)放系統(tǒng)互連項(xiàng)目的產(chǎn)品,由標(biāo)識(shí) ISO/IEC 7498-1 維護(hù)。
AVCoIP LLC 的咨詢解決方案架構(gòu)師 Paul Zielie 提供了以下快照:
第 7 層:應(yīng)用層為應(yīng)用程序提供 OSI 網(wǎng)絡(luò)服務(wù),包括資源可用性和通信伙伴能力解析。這不是應(yīng)用程序本身,而是應(yīng)用程序的接口。
第 6 層:表示層在應(yīng)用程序使用的格式和傳輸使用的格式之間轉(zhuǎn)換要通信的數(shù)據(jù)。這可能包括加密和壓縮。
第 5 層:會(huì)話層打開(kāi)、管理、關(guān)閉并在需要時(shí)重新啟動(dòng)通信伙伴之間的連接。Session 層負(fù)責(zé)遠(yuǎn)端的認(rèn)證和授權(quán)。
第 4 層:傳輸層負(fù)責(zé)在通信伙伴之間傳輸數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)分成多個(gè)段并在傳輸后重新組合。為同一主機(jī)(端口)之間的多個(gè)數(shù)據(jù)流提供尋址??梢蕴峁в写_認(rèn)和糾錯(cuò)的可靠傳輸(例如 TCP)或時(shí)間敏感的容錯(cuò)數(shù)據(jù)(例如 UDP)的不可靠傳輸
第 3 層:網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé) 根據(jù)發(fā)現(xiàn)或編程的路由將封裝為數(shù)據(jù)包的第 4 層分段路由到已尋址的遠(yuǎn)程第 2 層網(wǎng)絡(luò)。為組數(shù)據(jù)傳輸(廣播、組播、AnyCast)提供特殊的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則,優(yōu)先考慮流量服務(wù)質(zhì)量(QoS)。在設(shè)定的跳數(shù) (TTL) 之后丟棄丟失的數(shù)據(jù)包,對(duì)數(shù)據(jù)鏈路來(lái)說(shuō)太大的分段并重新組裝。
第 2 層:數(shù)據(jù)鏈路層在同一本地網(wǎng)絡(luò)上的兩臺(tái)主機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)。(如果數(shù)據(jù)已經(jīng)通過(guò)第 3 層路由,則本地主機(jī)和路由器之間的傳輸發(fā)生在第 2 層。) 第 2 層分為 2 個(gè)子層;封裝第 3 層數(shù)據(jù)并控制錯(cuò)誤檢查的邏輯鏈路控制 (LLC)。媒體訪問(wèn)控制 (MAC) 提供本地的、全球唯一的尋址和通過(guò)沖突檢測(cè)或其他方式傳輸?shù)脑S可。
第 1 層:物理層包含網(wǎng)絡(luò)的電纜和連接器。負(fù)責(zé)通過(guò)傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收原始數(shù)據(jù)。定義電氣規(guī)格(引腳輸出、電壓、時(shí)序、調(diào)制等)和傳輸模式(單工、雙工、半雙工)。
AV 技術(shù)貢獻(xiàn)者 Phil Hippensteel 提供了以下內(nèi)容: 傳輸層有兩種協(xié)議, TCP 和 UDP. 在七層 OSI 模型的理論中,第 4 層(L4)負(fù)責(zé)端點(diǎn)之間的分割和傳遞。也就是說(shuō),它不關(guān)心段(消息)在兩個(gè)交換機(jī)或兩個(gè)路由器之間傳遞時(shí)會(huì)發(fā)生什么。它關(guān)注最初如何發(fā)送以及最終如何接收。正如我們大多數(shù)人現(xiàn)在所了解的那樣,TCP 被稱(chēng)為可靠的,因?yàn)樗梢灾匦聜鬏攣G失的數(shù)據(jù)包。UDP 沒(méi)有這樣做的能力,因?yàn)樗话蛄刑?hào)以允許接收者確定數(shù)據(jù)包是否被丟棄。然而,TCP 不僅僅是重傳。TCP 可以執(zhí)行流量控制以適應(yīng)終端站之間的可用帶寬。它還可以檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞狀態(tài)并減慢其傳輸速度,甚至完全停止傳輸。
研究表明,當(dāng)前檢測(cè)擁塞的方法不適用于 TCP。確實(shí),它檢測(cè)到擁塞并重新傳輸丟失的段。但是,這也大大延遲了細(xì)分市場(chǎng)的交付。此外,它對(duì)擁塞的調(diào)整很慢。通常會(huì)丟棄數(shù)十或數(shù)百個(gè)數(shù)據(jù)包,而只有一個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)發(fā)出擁塞情況的信號(hào)。
因此,IT 方面的主要參與者引入了技術(shù)來(lái)試圖避免 TCP 的問(wèn)題。一些,包括 TCP BBR、Google 的 QUIC 和 IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)提出的主動(dòng)隊(duì)列管理技術(shù)。在 AV 方面,SRT(安全可靠傳輸)也是一種通過(guò)使用 UDP獲得 TCP 目標(biāo)的一些好處的方法。我建議 AV 專(zhuān)業(yè)人士研究每一個(gè),因?yàn)槲覀冃枰欢螘r(shí)間才能看到誰(shuí)是贏家,誰(shuí)是輸家。同時(shí),這里列出了要向每家提議使用這些技術(shù)的公司提出的關(guān)鍵問(wèn)題列表。
? 如果我部署這項(xiàng)技術(shù),有什么好處?
? 我是否需要修改包含傳統(tǒng) TCP/IP 協(xié)議棧(Windows、Apple、Linux 等)的現(xiàn)有設(shè)備?
? 這種技術(shù)是否正在走向行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化?
? 是否有任何與使用相關(guān)的許可或費(fèi)用?
對(duì)于這些提議的技術(shù)中的每一種,如何在網(wǎng)絡(luò)上管理視頻取決于協(xié)議的工作方式。我們知道傳統(tǒng)的 TCP 遇到了麻煩。但哪些新提案可能會(huì)取代它?
第 2 層與第 3 層之間的最大區(qū)別與尋址有關(guān)。
第三層是網(wǎng)絡(luò)層。OSI 聲明網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā),包括通過(guò)中間路由器的路由。這是可能的,因?yàn)樗老噜従W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的地址,它還管理服務(wù)質(zhì)量 (QoS),識(shí)別本地主機(jī)域消息并將其轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸層(第 4 層)。
要了解第 3 層,有助于了解其差異。QSC 系統(tǒng)組的 Scott Kalarchik 解釋說(shuō),第 2 層與第 3 層之間的巨大差異與尋址有關(guān)。他說(shuō),更好的是,將其視為本地尋址與長(zhǎng)途尋址。
“第 2 層網(wǎng)絡(luò)使用所謂的 MAC 地址(代表媒體訪問(wèn)控制地址)在交換機(jī)上的本地區(qū)域周?chē)l(fā)送數(shù)據(jù),”Kalarchik 寫(xiě)道?!癕AC 地址是本地、永久和唯一的名稱(chēng),用于設(shè)備—將其視為您辦公室的樓層和房間號(hào)。交換機(jī)代表您辦公區(qū)域的門(mén)和走廊。第 3 層網(wǎng)絡(luò)使用 Internet 協(xié)議 (IP) 地址在使用路由器的大型網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)送信息。此信息代表您物理世界中的虛擬地址,就像您的郵寄地址告訴郵遞員如何找到您一樣。IP 地址不是使用街道地址、街道名稱(chēng)、城市、州和郵政編碼,而是使用這四組數(shù)字來(lái)縮小您在虛擬世界中的位置。路由器代表您的郵遞員,因?yàn)樗麄兲幚硇畔⒌奈锢韨鬏??!?/p>
例如:AES67是基于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的第 3 層協(xié)議套件,旨在實(shí)現(xiàn)各種基于 IP 的音頻網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之間的互操作性,例如 Ravenna、Livewire、Q-LAN和Dante。由于 Dante 使用 Internet 協(xié)議來(lái)管理音頻在網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)方式,因此它被稱(chēng)為第 3 層解決方案。
第 2 層在音頻傳輸中尤為重要,并用于 TCP/IP 的每個(gè)實(shí)現(xiàn)中。
Phil Hippensteel 提供了以下內(nèi)容: 數(shù)據(jù)鏈路層,在音頻傳輸中尤為重要,在 TCP/IP 的每個(gè)實(shí)現(xiàn)中都會(huì)用到。
第 2 層 (L2),OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層位于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。物理層主要負(fù)責(zé)在選擇的介質(zhì)(有線、光纖或無(wú)線)上創(chuàng)建信號(hào)和定時(shí)。TCP/IP 中的網(wǎng)絡(luò)層是 IP 存在的地方。它最關(guān)鍵的功能是正確使用幾乎總是在軟件中創(chuàng)建的 IP 地址。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)訪問(wèn)物理介質(zhì)、將比特流排列成幀、控制連接到介質(zhì)的站點(diǎn)之間的流量以及檢測(cè)錯(cuò)誤。由于 TCP/IP 中使用的主要數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)是以太網(wǎng),因此我們將重點(diǎn)介紹它的實(shí)現(xiàn)。然而,在廣域技術(shù)和數(shù)據(jù)中心,還有其他幾種方法在使用。
在構(gòu)想 OSI 模型時(shí),其創(chuàng)建者將 L2 分為兩部分。上層負(fù)責(zé)向 IP 層發(fā)送和接收消息,稱(chēng)為邏輯鏈路控制 (LLC)。負(fù)責(zé)在物理媒體上發(fā)送和接收比特流的較低級(jí)別稱(chēng)為媒體訪問(wèn)控制(MAC)。LLC 負(fù)責(zé)決定如何格式化流以及如何控制終端站之間的流量。此外,它還將報(bào)告?zhèn)鬏斶^(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤。但是,在以太網(wǎng)中,除了 Wi-Fi 之外,不使用流量控制。有線以太網(wǎng)的 MAC 層與無(wú)線以太網(wǎng)的 MAC 層不同。
隨著以太網(wǎng)從 10Mbps 發(fā)展到 10Gbps,有線以太網(wǎng)的 MAC 層沒(méi)有出現(xiàn)廣泛的變化。幀同步基于傳輸 56 個(gè)交替的 1 和 0,后跟字節(jié) 10101011。尋址一直基于我們稱(chēng)為 MAC 地址的 48 位物理地址。這樣,可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)橋和交換機(jī)的生成樹(shù)協(xié)議(STP)。STP 自動(dòng)消除物理網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)路,并確保每對(duì)站點(diǎn)之間只有一條路徑。同樣,MAC 地址允許實(shí)施最短路徑橋接 (SPB)。SPB 是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),廣泛用于希望避免 IP 級(jí)多播問(wèn)題的計(jì)算機(jī)中心和全球跨越網(wǎng)絡(luò)。
在有線或無(wú)線以太網(wǎng)中,錯(cuò)誤檢測(cè)是通過(guò)調(diào)用 CRC-32 的方法完成的。使用二進(jìn)制算術(shù)將 32 位代碼劃分為位流。剩余部分的長(zhǎng)度始終為 32 位,作為錯(cuò)誤校驗(yàn)碼附加到幀中。最后,可以在 L2 內(nèi)實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量 (QOS) 級(jí)別或服務(wù)優(yōu)先級(jí)。
那么,在 L2 實(shí)現(xiàn)了流控、錯(cuò)誤檢測(cè)和 QOS 等功能,工程師為什么不選擇在 IP 層 L3 做同樣的事情呢?最重要的原因是因?yàn)檫@些功能可以在固件而不是軟件中完成。在幾乎所有情況下,這都會(huì)使它們的實(shí)施更有效率。
支持 IP 流量的第 1 層基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)健性將對(duì)您的 AV 信號(hào)性能質(zhì)量發(fā)揮重要作用。
第一層經(jīng)常被冷落,但它是所有其他人所依賴(lài)的物理基礎(chǔ)。支持 Panduit 基礎(chǔ)設(shè)施和 Atlona 視聽(tīng)解決方案的商業(yè)戰(zhàn)略經(jīng)理 Amy Hacker 添加了以下內(nèi)容。
基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量與通過(guò)設(shè)施的信號(hào)的健康和質(zhì)量直接相關(guān)。電纜和連接性越好,客戶就越不需要擔(dān)心像素下降、模糊圖像和其他可減輕影響的視聽(tīng)偽影。這在設(shè)施過(guò)渡到 IP 網(wǎng)絡(luò)時(shí)尤其重要,因?yàn)?IP 網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上對(duì)長(zhǎng)距離移動(dòng)高帶寬 4K/UHD/HDR 視頻流量更為敏感,并且通常與來(lái)自其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)流量共享相同的基礎(chǔ)設(shè)施。
隨著越來(lái)越多的內(nèi)容和兼容設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng),更高分辨率的 4K/UHD 和 HDR 信號(hào)在商業(yè) AV 環(huán)境中繼續(xù)激增。管理這些格式帶來(lái)的更大位深度、色域和帶寬要求(以及其他性能參數(shù))的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象。
AV 組件向 IP 的過(guò)渡以實(shí)現(xiàn) AV over IP 傳輸也需要在規(guī)劃過(guò)程的早期考慮 AV 策略。AV 系統(tǒng)已成為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署的一部分,這需要與房間或建筑建筑師以及設(shè)計(jì)局域網(wǎng)的顧問(wèn)進(jìn)行更強(qiáng)的溝通。支持 IP 流量的第 1 層基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)健性將對(duì)您的 AV 信號(hào)性能質(zhì)量發(fā)揮重要作用。
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