ISOIECIEEE 8802-1BA2023 信息技术.系统间的电信和信息交换.局域网和城域网.特殊要求.第1BA部分音频视频桥接（AVB）系统标准立项发展报告

信息技术系统间的电信和信息交换局域网和城域网特殊要求第1BA部分：音频视频桥接（AVB）系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems-Localandmetropolitanareanetworks-Specificrequirements-Part1BA:Audiovideobridging(AVB)systems摘要关键词：音频视频桥接；局域网；实时传输；时间同步；服务质量；IEEE802.1；流预留Keywords:AudioVideoBridging;LocalAreaNetwork;Real-timeTransmission;TimeSynchronization;QualityofService;IEEE802.1;StreamReservation1引言1.1立项背景传统以太网基于尽力而为（Best-Effort）的转发机制，虽能承载一般的文件传输和网页浏览业务，但在面对音视频实时流传输时，却存在三大固有限制：其一，传统以太网缺乏全局统一的高精度时钟同步机制，各终端和交换机节点难以在同一时间基准上协同工作，导致多通道音视频信号之间存在可感知的时延差和抖动；其二，传统以太网交换机采用先入先出（FIFO）队列策略，无法为时间敏感的音视频流量提供带宽预留和优先级保障，在网络拥塞条件下极易造成数据包丢失和延迟增大；其三，传统以太网缺乏从源端到目的端的端到端资源预留机制，难以保证整条链路上的服务质量（QoS）。上述问题催生了AVB技术的诞生。AVB是一组基于IEEE802.1标准体系扩展而来的协议集合，其核心目标是在标准以太网基础设施上实现确定性的音视频流传输。经过IEEE802.1任务组多年的标准化工作，AVB系列标准逐步完善，最终形成以IEEE802.1BA为系统级规范的标准体系。ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023正是这一标准化成果的国际通用版本，为全球范围内的AVB系统设计、部署和互操作提供了权威依据。1.2标准的标准化意义ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的发布具有重要的标准化意义。首先，该标准将IEEE802.1BA技术规范纳入ISO/IEC国际标准体系，实现了AVB技术从行业规范向国际标准的层级跃升，有利于促进全球范围内AVB设备和系统的互联互通。其次，该标准明确了AVB系统的功能组成、协议栈结构和配置要求，为设备制造商、系统集成商和最终用户提供了统一的技术参照基线。再次，该标准与IEEE802.1AS（时间敏感应用的时间同步）、IEEE802.1Qat（流预留协议）、IEEE802.1Qav（转发和排队增强）等构成完整的AVB标准族，形成了一套从底层时钟同步到上层流传输的端到端标准化解决方案。2标准概述2.1标准基本信息ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的标准编号为ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023，正式名称为《信息技术系统间的电信和信息交换局域网和城域网特殊要求第1BA部分：音频视频桥接（AVB）系统》，英文名称为"Informationtechnology-Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems-Localandmetropolitanareanetworks-Specificrequirements-Part1BA:Audiovideobridging(AVB)systems"。该标准的发布机构为国际电工委员会（IEC），联合发布方包括国际标准化组织（ISO）和电气与电子工程师协会（IEEE）。标准现行有效，发布日期为2023年3月31日，属于国际组织标准，工作语言为英语。值得说明的是，该标准的文本获取方式采用电子版加密PDF格式，文件容量较小，约1分钟即可完成下载。该PDF文件带有水印，需安装FileOpen插件才能打开阅读，且要求电脑联网进行权限验证。每个标准文件限制累计在3台电脑上使用，总共可打印5次。该标准的售价为1286.0元人民币。2.2标准属性与分类从国际标准分类法（ICS）角度看，该标准归属于信息技术领域，涉及系统间的电信和信息交换，具体涵盖局域网和城域网的特定要求。在标准层级上，该标准属于国际标准，具有跨国界的普适性和权威性。它是一个系统级规范，定义了AVB系统的整体架构、功能组成和配置方法，而非单纯针对某一具体设备或接口的规范。3AVB系统的技术体系3.1AVB系统架构AVB系统的设计目标是在标准以太网基础上实现时间确定性（TimeDeterminism）的音视频流传输。一个完整的AVB系统由终端站（Talker和Listener）和AVB交换机（AVBSwitch）构成，通过一系列协议协同工作，实现音视频流的可靠传输。AVB系统的协议栈主要包含以下核心组成部分：第一，时间同步机制。AVB系统采用IEEE802.1AS协议（广义精确时间协议，gPTP）实现全网节点的高精度时钟同步。该协议基于IEEE1588精确时间协议（PTP）进行适当剪裁和扩展，能够在网桥和终端站之间建立亚微秒级的时间同步。时间同步是AVB系统的基础性支撑能力，为后续的流调度和播放同步提供统一的时间基准。第二，流预留机制。AVB系统通过IEEE802.1Qat协议（流预留协议，SRP）实现端到端的带宽预留。Talker在发起音视频流之前，首先通过SRP消息沿传输路径向各交换机节点通告流的带宽需求（包括最大帧大小、帧间隔等参数），各节点根据自身的可用带宽决定是否接受该预留请求。成功预留后，该音视频流在整个传输路径上就获得了确定性的带宽保障，避免因网络拥塞导致的丢包和时延。第三，转发与排队增强机制。AVB系统采用IEEE802.1Qav协议（转发和排队增强，FQTSS）对交换机出口队列进行改进。该协议针对AVB流量设计了基于信用的整形器（Credit-BasedShaper,CBS）算法，通过对不同优先级的AVB流量进行带宽比例分配和突发限制，确保AVB流量在交换机中的转发时延受限且可控。第四，流格式与封装。AVB系统通过IEEE1722协议（AVB传输协议，AVTP）定义音视频流的封装格式和会话管理机制。AVTP在标准以太网帧之上附加时间戳等信息，使接收端能够依据时间戳精确还原音视频数据的播放时序，实现多通道信号的精确同步输出。3.2标准的技术内容要点ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准作为AVB系统的概要性（Profile）规范，其核心作用在于规定AVB系统的组成要素及其配置要求。标准的主要技术内容包括以下方面：（1）AVB系统的功能组成：标准定义了AVB网络的基本组成要素，包括AVB终端站（Talker/Listener）、AVB交换机和网桥的AVB能力要求。同时明确了AVB系统在标准以太网模型中的位置和接口关系。（2）AVB协议组合的选择与配置：标准规定了为构建AVB网络所需选用的协议集，包括IEEE802.1AS媒体访问控制（MAC）服务时间同步协议、IEEE802.1Q-2011中定义的SRP和FQTSS，以及它们之间的配置关系和参数设定要求。通过明确这些协议的选择和组合方式，标准为AVB设备的实现提供了清晰的指导。（3）AVB系统的管理能力：标准规定了AVB系统管理实体的功能要求，包括对时间同步状态、流预留状态和流量转发状态的监测和管理能力。这些管理功能为AVB网络的部署运维提供了支撑。4标准修订历程AVB标准的制定和修订经历了持续演进的过程。2005年前后，IEEE802.1音频视频桥接任务组（AVBTG）正式成立，开始系统性地开展AVB系列标准的制定工作。2011年，IEEE802.1BA标准首次发布，成为AVB系统的概要规范。同年，IEEE802.1AS和IEEE802.1Qat等相关标准也相继发布或更新，AVB标准体系初步成形。2016年，IEEE发布了IEEE802.1BA-2016修订版，对前版标准进行了技术更新和完善。此后，随着时间敏感网络（TSN）标准体系的兴起和发展，AVB技术作为TSN的前身和基础，持续受到关注和演进。在ISO/IEC层面，AVB标准被纳入ISO/IEC/IEEE8802系列标准体系，实现了从IEEE行业标准向ISO/IEC国际标准的转化。2023年3月31日，ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023正式发布。本次修订在继承此前技术成果的基础上，进一步丰富了标准的适用范围，增强了对IEEE802.1Q-2018等新版底层标准的引用兼容性，使AVB技术能够更好地与后续的TSN系列标准协同工作。该版本的发布标志着AVB标准化工作在全球范围内进入了一个新的阶段，也为AVB技术在更多行业领域推广应用奠定了更加坚实的标准化基础。5标准应用与产业影响5.1应用领域AVB技术凭借其时延可控、同步精度高、带宽有保障等技术优势，在多个行业领域获得了广泛应用：在专业音视频领域，AVB技术已被广泛应用于大型演出扩声系统、广播电视台内部信号路由、剧场剧院音频分配等场景。通过AVB网络，音频控制台、信号处理器、功放和扬声器之间可以实现高通道数、低时延的信号互联，同时保持严格的播放同步。AVB替代传统的点对点模拟或数字音频连接，大幅简化了布线和系统配置流程。在汽车电子领域，随着车载信息娱乐系统和高级驾驶辅助系统（ADAS）对音视频传输需求的增长，AVB技术被广泛应用于车载以太网中。智能座舱内多个显示屏、摄像头、音响单元之间的音视频数据传输，均可借助AVB技术实现低时延、高可靠传输。基于AVB的车载网络已成为众多主流汽车制造商的技术选择。在工业控制领域，AVB技术被用于工业视觉检测、机器人和PLC之间的实时数据交互等场景。AVB在提供标准化以太网互联的同时，保障了实时控制数据的传输确定性，为工业自动化系统的网络化升级提供了有力支撑。5.2产业影响ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的发布对AVB产业链产生了深远的积极影响。首先，国际标准的身份增强了行业用户对AVB技术的信任度和采用意愿，降低了新技术推广的市场阻力。其次，标准的明确性和完整性为不同厂商设备的互操作提供了统一依据，提升了AVB生态系统的兼容性和开放性。再次，标准体系与TSN标准的衔接为AVB技术的长期演进指明了方向，使产业投入能够延续和累积。6主要起草与参与单位介绍6.1电气与电子工程师协会（IEEE）IEEE802.1工作组是AVB系列标准的最初制定者和持续维护者，在ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的制定和修订过程中发挥了核心作用。IEEE802.1工作组隶属于IEEE计算机学会的局域网/城域网标准委员会（LAN/MANStandardsCommittee,LMSC），负责制定数据链路层和网络层相关的局域网和城域网标准。在AVB标准的研制过程中，IEEE802.1工作组于2005年成立了音频视频桥接任务组（AVBTG），汇聚了来自全球主要网络设备制造商、半导体厂商、音视频设备企业和学术机构的专家。该任务组历时数年，完成了从需求分析、协议设计到测试验证的全流程标准化工作，先后产出了IEEE802.1AS、IEEE802.1Qat、IEEE802.1Qav和IEEE802.1BA等关键标准文本，构建了完整的AVB标准体系。IEEE802.1工作组在标准研制过程中遵循开放、透明、协商一致的原则，通过定期的工作组会议、电子邮件讨论和草案评审等机制，广泛吸纳各方意见建议，确保标准的科学性、先进性和适用性。正是在IEEE前期大量工作成果的基础上，ISO/IEC才能顺利完成将IEEE802.1BA转化为ISO/IEC/IEEE8802-1BA国际标准的工作。6.2国际电工委员会与ISO/IECJTC1国际电工委员会（IEC）与ISO联合组建的联合技术委员会JTC1（信息技术委员会）是ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的正式发布机构。JTC1下属的第25分技术委员会（SC25，信息技术设备互联）负责处理局域网和城域网相关标准的制定工作。ISO/IECJTC1/SC25与IEEE802工作组有着长期良好的合作关系，通过"快速通道"（Fast-track）程序将IEEE的成熟标准快速转化为ISO/IEC国际标准。在ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准的制修订过程中，SC25/WG1（城域网和局域网标准工作组）承担了标准的评审、修改和批准工作。该工作组汇聚了来自各成员国的标准化专家，对标准的技术内容进行了全面的审查，确保其满足国际标准的质量要求。7结论与展望ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023《信息技术系统间的电信和信息交换局域网和城域网特殊要求第1BA部分：音频视频桥接（AVB）系统》标准的发布，为局域网内高实时性、高同步精度的音视频传输提供了权威的国际标准依据。该标准完整定义了AVB系统的架构组成、协议组合和配置方法，为设备制造商、系统集成商和最终用户提供了统一的技术指引。展望未来，AVB技术将继续在以下方向深入发展：一是AVB技术与TSN技术体系的融合将继续深化。作为TSN的前身和技术基础，AVB的流预留和时间同步机制已被TSN标准体系中广泛继承和发展。未来，AVB系统将越来越多地与TSN系列标准配合使用，形成覆盖更多应用场景的确定性网络解决方案。二是AVB技术在更多垂直行业中的应用推广将加速。随着专业音视频、汽车电子、工业互联网等领域的数字化转型持续深入，对确定性网络传输的需求将不断增长，AVB技术的应用空间将持续拓展。三是AVB标准本身也将持续修订和完善，不断适应新技术发展需求，保持标准的前瞻性和适用性。可以预见，随着网络基础设施的持续升级和标准生态的不断完善，AVB技术及其后继的TSN技术必将在未来网络化音视频传输乃至整个工业互联网领域发挥日益重要的作用。ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023标准也将在这一进程中持续发挥其基础性、引领性的标准化支撑作用。参考文献[1]ISO/IEC/IEEE8802-1BA:2023,Informationtechnology—Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems—Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequireme