Master's Thesis

Integration of Multiple Communication Protocols into a Single Optical Fiber with a Focus on Low-Latency Audio Transmission in Live Sound Environments

Final Thesis 17.3 MB

Author of thesis: Bc. Sebastián Pribol

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Tomáš Lieskovan, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Ilgner, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis explores the integration of multiple communication protocols into a single optical fiber infrastructure within live sound environments. The primary objective is to design and evaluate a solution that enables the simultaneous transmission of low- latency audio data, lighting control signals, and general network traffic over a single physical medium while maintaining maximum transmission stability. The theoretical section analyzes contemporary professional audio protocols and network layer technologies, such as VLANs and Quality of Service (QoS), which are essential for the logical separation and prioritization of time-critical traffic. The practical part focuses on experimental measurements of transmission parameters and assesses the effectiveness of QoS mechanisms in both simulated conditions and real-world operational environments. The results demonstrate that proper configuration of network elements can eliminate the impact of network congestion on audio stability, providing a reliable foundation for modern integrated systems in professional sound reinforcement.

Keywords:

Dante, Artnet, optical fiber, QoS, VLAN, latency, jitter, live sound

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky oponenta: Jakým způsobem by bylo možné saturovat 10 Gbps optické trasy bez nutnosti umělého snižování rychlosti rozhraní? Jsou výsledky měření na takto degradované lince dostatečně reprezentativní? V teoretické části popisujete protokol NDI, který je na šířku pásma výrazně náročnější než například Dante. Je podle vás realizovatelné jej do řešení implementovat tak, aby zůstala zachována stabilita audio streamu?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (MPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDM-ZVUK)

Composition of Committee

prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
Ing.MgA. Edgar Mojdl, Ph.D. (místopředseda)
Dr. Ing. Libor Husník (člen)
Ing. Václav Mach, Ph.D. (člen)
Ing. Matěj Ištvánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Lieskovan, Ph.D.

Práce řeší souběžný přenos více komunikačních protokolů jedním optickým vláknem v prostředí živého ozvučení s důrazem na stabilitu a nízkou latenci audia mezi pódiem a FOH. Teoretická část korektně analyzuje optická vlákna, technologie síťové vrstvy (VLAN, QoS, DSCP, IGMP Snooping) i přehled audio a řídicích protokolů; chybí však souhrnné srovnání jejich nároků. Praktická část přináší kompletní topologii (Cisco SG550XG, Netgear GSM7328S, SFP+, singlemode 9/125), podrobnou konfiguraci a vhodně stavěnou sérii tří měření. Hlavním přínosem je ověření na reálných profesionálních zařízeních (Yamaha QL1/RIO3224-D, MagicQ), která si student z velké části sám obstaral a zprovoznil. Student pracoval samostatně, pravidelně konzultoval a technické problémy řešil aktivně a prakticky.

Vytýkám několik nepřesností: v kap. 2.3.1 je zpoždění vlákna uvedeno jako ~5 µs/m místo správných ~5 ns/m (chyba o tři řády), v kap. 5.1.5 je zdvojen odstavec a nekonzistentní je značení zařízení (RIO3224-D vs. D3). Přehled DSCP hodnot Dante je veden jako obrázek, ačkoli jde o tabulku a měl by tak být i označen; navíc je v seznamu uveden jako Obrázok 1.3, zatímco v textu jako Obrázok 1.1.

Metodické snížení rychlosti trunku z 10 Gbps na 100 Mbps je z hlediska názorné demonstrace funkce QoS pochopitelné, vzhledem k parametrům současných produkčních sítí, kde se standardně pracuje s rychlostmi 1 Gbps a stále častěji 10 Gbps, však tento postup neodpovídá reálným provozním podmínkám; vygenerování vyšší datové zátěže bylo navíc pravděpodobně realizovatelné. Formální úroveň práce je průměrná až mírně podprůměrná, snižují ji překlepy, gramatické nedostatky a nekonzistence v číslování.

Přes uvedené výhrady byly cíle zadání splněny. Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením C / 70 bodů. Points proposed by supervisor: 70

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Petr Ilgner, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá problematikou přenosu více multimediálních protokolů pomocí jednoho optického vlákna.  V teoretické části jsou popsány komunikační protokoly v prostředí živého ozvučení, chybí však nějaké celkové srovnání požadavků na kvalitu komunikace pro následný návrh implementace.

V praktické části byla provedena integrace protokolů Dante a Artnet do jednoho optického vlákna. Následně bylo provedeno ověření parametrů přenosu v reálném prostředí. Uvítal bych integraci také dalších multimediálních protokolů, např. NDI, který přestože byl popsán, už nebyl dále použit. Za zásadní omezení vnímám snížení rychlosti rozhraní (10 Gbps) na 100 Mbps. Domnívám se, že generovat vyšší datovou zátěž bylo možné. Výhrady mám také ke způsobu uvedení konfigurace prvků pouze v textu, neboť způsob neumožňuje snadnou replikaci konfigurace či měření. Vhodnější by bylo např. uvedení do tabulek a přidání zálohy konfigurace všech prvků do elektronické přílohy, která úplně chybí.

Prezentační úroveň práce je spíše průměrná, formální úroveň práce snižují četné překlepy a gramatické chyby, nekonzistence v číslování apod. Student ke zpracování práce využil 51 informačních zdrojů, které jsou relevantně vhodně zvolené. V seznamu literatury je s ohledem na termín odevzdání práce zřejmě nesprávně uvedeno datum citování. U uvedení některých dat (zejména v kap. 5.1) chybí citace.  V seznamu zkratek pak chybí uvedení mnoha použitých zkratek, a to i stěžejní použité termíny.

I přes uvedené nedostatky ale považuji cíle práce za splněné a práci doporučuji k obhajobě s hodnocením D/65b. Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem by bylo možné saturovat 10 Gbps optické trasy bez nutnosti umělého snižování rychlosti rozhraní? Jsou výsledky měření na takto degradované lince dostatečně reprezentativní?
  2. V teoretické části popisujete protokol NDI, který je na šířku pásma výrazně náročnější než například Dante. Je podle vás realizovatelné jej do řešení implementovat tak, aby zůstala zachována stabilita audio streamu?
Points proposed by reviewer: 65

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová