Audio Video Bridging (AVB) wurde ursprünglich für das Live-Streaming entwickelt. Es wird allerdings zunehmend in industriellen Umgebungen, im Industrial Internet of Things ( IIoT), und damit in Ethernet und im Automotive-Ethernet eingesetzt, wo es die Echtzeitfähigkeit verbessert.
Ethernet basiert auf einem stochastischen Zugangsverfahren, das seine Echtzeitfähigkeit einschränkt. Es ist daher für industrielle, audiovisuelle und multimediale Anwendungen nur bedingt einsetzbar. Um diesen Nachteil zu kompensieren, versucht man mit den verschiedensten Erweiterungen Ethernet echtzeitfähig zu machen. So, dass es Ton- und Videodaten zuverlässig und nahezu verzögerungsfrei über Ethernet- Netzwerke übertragen kann.
Unter diesem Aspekt sind die Erweiterung von Audio Video Bridging (AVB) zu sehen, die eine Übertragung zeitkritischer Audio- und Videosignale ermöglichen. Zu den Erweiterungen gehören die Bandbreite, die Dienstgüte mit optimierbaren Quality of Services ( QoS) und die veränderten Zugangsverfahren bei Echtzeit-Ethernet. Trotz all dieser Aktivitäten fehlt die Echtzeitfähigkeit bei der Übertragung audiovisueller Inhalte, was nicht zuletzt an den asynchron zugestellten Datenpaketen liegt.
Mit Audio-Video Bridging (AVB), das in der Arbeitsgruppe 802.1BA behandelt wird, werden die Frames deterministisch zugestellt. Die AVB-Technik eignet sich für die Verteilung von hochwertigem Audio, aber vor Allem für die lippensynchrone Wiedergabe bei Audio-Video, wie sie für Infotainmentsysteme wünschenswert ist.
Die Erweiterungen der Sicherungsschicht
Der von IEEE 802.1 vorgestellte Entwurf kennt mehrere Erweiterungen der Sicherungsschicht mit denen Ethernet echtzweitfähig werden soll: Das Precision Time Protocol ( PTP), die Bandwidth Reservation und das Ethernet Switch Enhancement. Das Precision Time Protocol (PTP), das von der Arbeitsgruppe IEEE 802.1AS entwickelt wurde, liefert die präzisen Zeitinformationen und sorgt für das Timing und die Synchronisation zeitkritischer Anwendungen. Bei diesem Verfahren werden alle Geräte in der gleichen Domäne mit einer Grandmaster Clock synchronisiert.
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Die Sicherstellung der Dienstgüte erfolgt über das Queuing und Forwarding nach 802.1Qav, das mit einen Leaky-Bucket- Algorithmus ( LB) arbeitet. Und die Bandwith Reservation erfolgt mittels Stream Reservation Protocol ( SRP) von der Arbeitsgruppe IEEE 802.1Qat, mit dem Übertragungsressourcen reserviert und zugeteilt werden. Dieses Protokoll sorgt für einen garantierten Signalpfad für die Streams zwischen Talker und Listener. Die genannten Erweiterungen der Sicherungsschicht führen in der praktischen Umsetzung zu Änderungen in den Controllern für das Medienzugangsverfahren.
Die AVB-Kommunikation
Die AVB- Kommunikation erfolgt in einer AVB- Cloud. Das ist eine Cloud aus mehreren AVB- Domänen mit AVB-Switches. AVB garantiert dabei eine Zustellung der Datenpakete innerhalb von 2 ms über 7 Hops. Switches, die nicht AVB-fähig sind, begrenzen die Domänen. Für die Übertragung werden die Inhalte verkapselt und mit Zusatzinformationen über die Abtastrate, die Anzahl der Audiokanäle, das Videoformat und dessen Auflösung oder die Kompressionsverfahren versehen. Diese Funktionen des AVB Transport Protocols (AVBTP) werden im Standard IEEE 1722 spezifiziert.
Die Arbeitsgruppe Audio Video Bridging (AVB) hat ihre Zielsetzung dahingehend erweitert, als dass sie Übertragungstechniken mit extrem geringer Latenz und hoher Verfügbarkeit entwickelt. Deswegen hat sich auch die Bezeichnung in Time-Sensitive Networking ( TSN) geändert. Erst durch die signifikante Reduktion der Übertragungszeit kann Ethernet auch in Kraftfahrzeugen im In-Vehicle Infotainment ( IVI) und in Fahrerassistenzsystemen eingesetzt werden.