AVnu/AVB

 AVnu Alliance è un forum di aziende interessate a vario titolo allo sviluppo delle tecnologie relative alla trasmissione di segnali audio/video di qualità professionale. Tale obiettivo viene perseguito, in sostanza, promuovendo l’adozione di uno standard condiviso per il trasporto in rete dei segnali. In particolare, lo standard IEEE 802.1 AVB (Audio Video Bridging) e i collegati IEEE 1722 e IEEE 1733.

Al giorno d’oggi tutto viaggia in rete, su Ethernet o in Wi‑Fi.

Certo la rete, oltre alla Rete, ha rivoluzionato non poco le modalità di comunicazione, è ormai banale citarlo.

Di fatto, praticamente tutti gli edifici di nuova concezione (già da qualche tempo) si ritrovano dalla nascita un cablaggio Ethernet pronto a qualsiasi utilizzo.

Insieme alle comunicazioni digitali tra computer, primo e principale utilizzo delle reti di cui stiamo trattando, le infrastrutture di rete sono ormai in grado di trasportare qualunque altro tipo di segnale.

Le tecnologie di trasporto su rete, seppur presenti in maniera significativa, non sono però così diffuse come potrebbero nell’ambito del trasporto di segnali audio/video professionale. Il freno alla loro diffusione è rappresentato principalmente dal fatto che, in pratica, la loro implementazione in tale ambito è ancora relativamente onerosa, in termini di costo dei nodi di connessione e di difficoltà di installazione.

Il protocollo Ethernet è nato e si è evoluto per consentire il trasporto di dati digitali tra diversi dispositivi su un mezzo condiviso, ed eventualmente non troppo affidabile. Ciascun messaggio da trasferire viene suddiviso in frammenti relativamente piccoli che sono poi inviati singolarmente, per essere ricomposti dal destinatario.

Quando due dispositivi ai capi di una tratta cercano di comunicare contemporaneamente (sull’unico cavo che li connette) si verifica una “collisione”, che viene automaticamente rilevata provocando l’avvio della procedura di ritrasmissione del frammento perso. Ovviamente, i frammenti di comunicazione possono perdersi anche per altri motivi, ad esempio un disturbo improvviso o una congestione eccessiva su un dispositivo interposto, e anche in questo caso saranno ritrasmessi. Ethernet è in grado di gestire egregiamente la comunicazione anche su una rete relativamente poco affidabile o congestionata, ma il protocollo così com’è non è in grado di assicurare la tempistica di comunicazione dei singoli frammenti. Questo è un problema nel caso di trasferimento di dati che richiedono, al contrario, una temporizzazione precisa: un dato frammento di segnale video, ad esempio, deve arrivare in tempo per essere visualizzato nella giusta sequenza; se non arriva a destinazione prima del frammento successivo, si potrà considerare perso per sempre insieme, purtroppo, ad una parte della qualità di trasmissione.

I progettisti dei sistemi di trasmissione time-sensitive basati su Ethernet hanno finora utilizzato sostanzialmente la ridondanza: con buffer di ingresso ai dispositivi sufficientemente abbondanti e reti sufficientemente affidabili e veloci, la probabilità che un frammento arrivi in tempo utile per posizionarsi correttamente al suo posto nel flusso è in genere piuttosto elevata. Tra l’altro, se i frammenti sono abbastanza piccoli, anche se se ne perdesse uno ogni tanto il danno non sarebbe poi così evidente.

Purtroppo non c’è nulla di deterministico qui, solo probabilità abbastanza alte.

In ogni caso, affidarsi al sovradimensionamento dell’infrastruttura per assicurare con buona probabilità una trasmissione di qualità decente attraverso un sistema sostanzialmente nato per fare altro non rappresenta certamente un approccio ottimale.

Dove la tecnologia non può essere assolutamente “Plug&Play”, tra l’altro, il diavolo rimane ancora a riposare nei dettagli e i problemi si risolvono solamente grazie a buone dosi di competenza ed esperienza.

Queste difficoltà non sono certo insuperabili, insomma, ma contribuiscono a mantenere i costi di implementazione di tali sistemi ad un livello un po’ più alto di quello che l’utente medio/piccolo potrebbe permettersi di sostenere.

Uno standard pubblico e condiviso tra i diversi operatori, costruttori e installatori può agevolare l’implementazione diffusa di protocolli auto-configuranti, oltre a ridurre sostanzialmente i costi anche grazie alle estreme economie di scala realizzabili, in termini di soluzioni hardware disponibili.

Gli standard che riguardano le reti di comunicazione di cui stiamo discorrendo sono curati da una commissione in seno a IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), e precisamente la commissione IEEE 802, dedicata appunto allo sviluppo degli standard per le reti locali (LAN) e metropolitane (MAN).

Tale commissione è a sua volta suddivisa in gruppi, a ciascuno dei quali è assegnato uno specifico ambito. Ad esempio, 802.3 è il gruppo che si occupa nello specifico di Ethernet (le reti via cavo di gran lunga più diffuse in ambito LAN), mentre Wi‑Fi è seguito dal gruppo 802.11.

Il gruppo 802.1 è invece quello che, semplificando un po’, si occupa in generale di “Bridging”, ovvero della connessione in rete di protocolli diversi. Audio Video Bridging (AVB) è il nome comune degli standard sviluppati dal gruppo IEEE 802.1.

Commissioni collegate al gruppo 802.1 sono IEEE 1722, che si occupa di protocolli a livello di trasporto per i flussi di dati che in generale necessitano di sincronizzazione, e IEEE 1733 che si occupa in particolare di protocolli real-time.

Il gruppo di lavoro AVB sta sviluppando una serie di accorgimenti atti a fornire il mezzo per la distribuzione affidabile di audio e video, sincronizzati tra loro e con latenza minima. L’idea è che questa tecnologia sia in grado di costruire i presupposti per la costituzione di reti di distribuzione audio/video di qualità professionale basate su comuni infrastrutture di rete.

Una parte del protocollo 802.1 prevede dei meccanismi per l’allocazione di banda che permettono alle applicazioni di configurare direttamente e automaticamente i percorsi di segnale, eliminando la necessità di configurazione da parte degli utenti. Il protocollo prevede la verifica della banda disponibile e il tempo di attraversamento della rete da un capo all’altro prima di iniziare la trasmissione audio/video; se è disponibile banda a sufficienza, questa viene riservata dallo stream lungo l’intero percorso, bloccata fino a quando i dispositivi coinvolti non la renderanno nuovamente disponibile. In questo modo la latenza è la più bassa possibile e in ogni caso la tempistica di trasmissione è determinata.

Il traffico dati che non ha stringenti necessità di sincronizzazione (web, email, file) può comunque viaggiare sulle stesse linee in modo da non interferire con il traffico AVB, anche senza la necessità di realizzare complesse topologie VLAN. Questo permette, tra l’altro, di combinare facilmente il trasporto di segnale audio/video insieme ai dati di controllo degli stessi dispositivi, sullo stesso cavo, in maniera semplice e affidabile, e senza richiedere particolari conoscenze informatiche da parte dell’utente.