在開發支持IEEE 1394和IEEE 802.3以太網兩類設備的家庭音視頻(AV)網絡時會面臨一些挑戰。這兩種技術在AV數據流的處理方面有所不同,因此在兩者之間進行音視頻數據流傳送時會產生很多問題。尤為突出的是,1394和互聯網協議以太網對QoS(服務質量)協議采用了不同的實現方式。消費類電子協會(CEA)正在起草一個QoS標準,這個標準會有助于在兩者之間進行轉換。

目前,家庭聯網已經成為一個可以時常聽到的術語,而且,開發可以把各種家庭設備相互連接起來的設備也是完全可能的。在這個領域所取得的最新進展很大程度上要歸功于在消費類電子標準化方面所做的工作,包括CEA、UpnP(通用即插即用)論壇和IEEE(以太網和1394)等組織的努力。這些努力包括在企業環境中對各種IT平臺進行調整、增強或補充,使之兼顧娛樂功能和消費者對服務質量的期望,并采用一些通用的方法或參考模型來建立連接多種平臺的網絡。

在CEA組織中,家庭聯網標準由R7委員會制定。基于無處不在的互聯網協議并利用兩種流行的聯網技術——IEEE 1394和IEEE 802.3以太網,R7委員會正在幾個方面開展工作,預計可以為消費者聯網建立起有關設備和平臺的全面的規范。R7.4分會正在更新“萬能家庭網絡”(VHN)標準CEA-851,R7.6分會正著手發布數字娛樂網絡初始(DENi)標準CEA-2008的第一版。雖然VHN使用1394而DENi使用以太網,但兩種標準都整合了UPnP設備規范并使用IP通信。

R7.5分會也將在今年發布兩個AV聯網(AVN)標準:帶有連接異質網(如1394和以太網)適配器的CEA-2005音頻視頻聯網架構標準,以及為以太網開發的CEA-2007 QoS優先權分組標準。

由于AV設備的要求與傳統的IT設備不同,AVN標準是必不可少的。IT設備通訊在本質上是“突發式的”,而AV設備則發送連續的數據流。1394協議本身被設計成在處理AV流時確保QoS,而以太網協議則提供“竭力模式”(best effort)的服務。在為AV聯網開發系統架構的過程中,R7.5分會認識到,用于處理QoS工作的以太網方法更適于處理互聯網和客戶機/服務器模型(用于企業IT網絡),而不太適于處理多媒體網絡。不管用戶要把1394設備連接到以太網還是簡單地在以太網上處理AV數據流,都需要對以太網上的AV數據重新建立QoS模型,而且,它還必須是一個允許傳統設備與新產品共存的模型。

未來家庭聯網的一個可能模式是通過混合使用1394和以太網將IT設備和AV設備進行互連。在這種模式中,“主干”分布網絡(即連接到每一個房間的網絡)是使用高速以太網。計算機和媒體服務器連接也使用以太網,但連接速度可以慢一些。媒體服務器的擴展硬盤和AV設備則使用1394實現連接。同時,也允許在部分房間中使用無線IP方式連接到主干網。

CEA R7.5分會AVN架構小組使用“適配器”這個術語來描述1394和以太網協議之間的轉換。這個適配功能既可以集成在某種墻裝模塊中,也可放入一個單獨的轉換盒里或者整合進一個既包含1394又包含以太網連接的用戶端設備中。

此適配器需要處理有關1394和以太網之間協議轉換的一系列問題:

1．無線連接。無線系統到有線主干網的連接呈現出諸如包損失、低比特速率和訪問協議不一致等一系列問題。

2．時鐘同步。這對于在多個設備中實現同一媒體的一致播放是非常重要的。以多房間音頻播放為例,為了消除回聲,實施方案必須保證選定的音樂在每個房間中準確地同時播放。

3．媒體格式。為了對在以太網和1394之間傳送的數據包進行高效的分解和重組,適配器必須理解各種媒體格式。

4．設備發現。在一個家庭網絡中,必須依據一個共同的協議來發現和控制這些互連的設備。R7.5分會選擇UPnP v1.0設備規范來完成這項任務。以太網和1394設備必須實現UPnP v1.0規范,而不支持UPnP發現的傳統設備(不管是基于1394還是基于以太網的)將需要一個代理服務機制使該設備以UpnP設備的形式出現在網絡中。

5．等時性傳送。1394規范對AV數據流使用等時性傳送協議,而IP以太網卻沒有等時性傳送協議。因而,適配器必須在1394等時性協議和以太網IP協議之間進行轉換。R7.5分會正在定義一系列協議轉換機制(如HTTP Get和RTP),具體取決于以太網網絡的性能。

*數據包的尺寸。IP以太網和1394有不同的最優數據包尺寸和最優傳送速率。對AV流而言,1394使用小型數據包,以125毫秒的規則間隔進行傳送。以太網的本質決定了需要采用更長的時間間隔和傳送更大尺寸的數據包。此外,還存在一個速度匹配問題:1394和以太網的固有信令速率不同(1394的典型速率是400Mbps,以太網的典型速率是100Mbps)。

對于這種把1394嚴密的QoS協議(包括保留的帶寬)和以太網的竭力模式接入橋接起來的適配器,QoS是一個特別重要的問題。使用報頭擴展(它包含了一個優先域)可能可以找到一個“優于竭力模式的”以太網接入模式。為了在基于以太網的網絡中容許3個IP QoS模型并存,以太網的CEA-2007 QoS優先權分組協議(CEA正在進行論證)在報頭中使用了優先域,所支持的三個模型(服務的類型)是竭力模式(沒有QoS)、優先權化QoS和參數化QoS。

使用優先權來實現QoS的模式被稱為優選權化QoS。在以太網網絡中,使用優先權化QoS可以對AV應用定義比數據應用更高的優先權,允許AV應用對該網絡擁有“第一權利”。但是,如果AV流超出了以太網的帶寬,那么,所有AV流都會受到拖累。

參數化QoS模型具有為AV流的端到端路徑保留資源的功能。因而,當沒有足夠的帶寬來支持一個新流的時候,這個流將不予以啟動,而現有的流將不受影響。參數化QoS比較復雜,但是,并非所有公司都認為在家庭或消費者級別的網絡中需要采用這種技術。

優先權域在邏輯上被分成4個組。為保證網絡帶寬和資源可以得到恢復,網絡管理指令享有最高優先權。參數化QoS保證在整個網絡享有資源配額的設備對該網絡擁有優先訪問權。

優先權化QoS模式得益于使用優先權來實現網絡訪問,但參數化服務則享有更高的優先權。竭力模式優先級別最低,它的信息流只在所有更高優先級的流量都已發出的情況下才能發出。傳統設備默認的服務模式是竭力模式。

這些用于構建一體化消費者網絡的標準正由R7委員會進行整理,預計將在年內完成。

Glen Stone在索尼公司美國平臺技術中心網絡與系統架構部任職。Virginia Williams是CEA技術和標準總監。

作者:Glen Stone、Virginia Williams