會議室與課室近年愈來愈多用 AV-over-IP 取代傳統矩陣。佈線由每個訊號一條線,變成一條網絡線走全部訊號。方便是真的,但系統穩不穩,取決於規劃時有否計清楚頻寬、多播與時鐘。
AV-over-IP 與傳統矩陣的分別
傳統矩陣把 HDMI 訊號在機箱內切換,輸入輸出固定,擴充要加卡。AV-over-IP 把每個來源接上編碼器,把影像編成 IP 封包,接收端解碼還原。中間的切換工作交給交換機。
好處是端口數量由交換機決定,一條網絡線可以同時供電、傳影像、傳控制。代價是交換機的設定直接影響畫面。畫面出現方格、黑屏、延遲忽大忽小,編碼器本身很少是原因,多數是網絡某一處沒有處理好。
頻寬要怎樣計
未壓縮的數碼
先算一條流需要多少位元。以 1080p60、4:4:4、8 位元為例:1920 乘 1080 乘 24 乘 60,約 3.0 Gbps。這個數字已經超過一個千兆端口能承載的範圍,所以 1G 的方案一定要壓縮。
4K60、4:4:4、8 位元是 1080p 的四倍,約 12 Gbps。計入線路編碼的開銷後,10G 端口也未必有餘裕,因此 10G 方案通常仍會用輕度壓縮,或把色度取樣降到 4:2:0。廠商標示的「4K 支援」要在規格書裏看清是哪種色度取樣與壓縮方式,同一個 4K 標籤,流量可以相差幾倍。
上行端口與超訂閱
24 端口千兆交換機,若每端口接一台編碼器,上行只有一條 10G。24 條 800 Mbps 的流同時輸出就是 19 Gbps,上行一定不夠。
要先確認:同一時間最多有多少條流會離開這台交換機。會議室常見的情況是全部來源都要去錄影或串流,這個數字往往比想像中高。解法是把來源與顯示分開兩台交換機,中間用多條 10G 或 25G 鏈路聚合,而不是靠一條上行硬撐。
多播與 IGMP snooping
一台編碼器的流通常只有幾個解碼器要收。用多播傳送,一次發送可以給多個接收者。問題是交換機預設會把多播封包送到所有端口,等於一個 4K 流廣播到全部 24 個端口。
開啟 IGMP snooping 後,交換機會記錄哪個端口加入了哪個群組,只把流送到需要的端口。這項功能要配一個 querier 才有用。querier 定期發出查詢,交換機才知道還有誰在收。若網絡裏沒有 querier,群組記錄會老化,多播又會退回廣播。
來源切換的反應
使用者切換畫面時,解碼器要離開舊群組、加入新群組。開啟 fast leave 可以縮短這個過程,代價是交換機少了確認步驟。多人同時切換的場地要先在實驗室試過,確認切換時間可以接受。
VLAN 分段
AV-over-IP 的流量大且持續,與辦公網絡混在一起會互相影響。慣常做法是編碼器與解碼器放同一個 VLAN,控制系統放另一個,管理界面再一個。
VLAN 之間要有明確的路由規則。若控制系統需要跨 VLAN 控制編碼器,就要在防火牆或三層交換機開放對應端口,而不是把所有 VLAN 打通。打通等於沒有分段。
時鐘同步
多個解碼器輸出到同一個拼接牆或投影融合時,畫面要同步。AV-over-IP 一般用 PTP(IEEE 1588)傳遞時間,交換機要支援並優先轉發 PTP 封包。若場地同時有 Dante 音訊,兩個系統的 grandmaster 要事先講清楚由哪一台擔任,避免互相搶時鐘。
驗收要看的幾項
- 多播群組表:每個解碼器加入的群組是否正確,有沒有端口收到不該收的流
- 端口錯誤計數:CRC 錯誤、丟包、雙工不匹配,這些數字要長時間運行後才會浮現
- 延遲與抖動:用編碼器內建的統計或抓包比對,不要只看畫面順不順
- 收斂行為:拔掉一條鏈路、重啟一台交換機,系統要多久才恢復
常見的規劃錯誤
用非管理型交換機,沒有 IGMP snooping,多播變成廣播,通道一多就開始出現方格。
把編碼器串接,一條線接一台再轉下一台。串接省線,但任何一台斷電,後面的全部離線。
忽略散熱。24 端口 PoE 交換機在密閉機櫃內溫度很高,夏天會出現隨機重啟。
只按端口數量選交換機,沒有看背板頻寬與上行能力,結果所有流都塞在一條鏈路上。
圖紙要寫到可以交接
AV-over-IP 的圖紙要標明每個端口接什麼、每條流的來源與目的地、VLAN 編號、IP 位址範圍。這些資料在調通時是排查的基礎,在日後接手時是唯一的依據。圖紙上只寫「交換機一台」而沒有端口分配表,等於把問題留給下一個人。
HKAV 自 2017 年起承接香港項目,客戶涵蓋交易所、銀行、保險、政府、大學與企業,接手過的系統不少是前一手沒有留下端口表的個案。補回這份資料,往往比換硬件更能解決間歇性故障。
AV-over-IP 一定要用 10G 交換機嗎?
不一定。1G 端口配合壓縮可以應付多數會議室的 4K 訊號,是否要 10G 取決於解析度、色度取樣、流的數量與上行需求,規劃時要用實際數字計一次。
現有的辦公室交換機可以共用嗎?
技術上可以,實際上不建議。辦公網絡的更新、掃描與廣播流量會影響影音流的穩定性,而且多數辦公交換機沒有為多播與 QoS 做好設定。
畫面偶爾黑一下,是編碼器壞了嗎?
多數情況是網絡問題:端口錯誤、多播 flooding、鏈路超載或時鐘不穩。先看交換機的端口統計與多播群組表,再決定是否更換硬件。