ay: block;">消費(fèi)者期望他們的電視能夠像使用電力一樣的可靠。電視一打開,節(jié)目就不中斷地播放。隨著我們進(jìn)入到聯(lián)網(wǎng)家庭娛樂的時(shí)代,消費(fèi)者的期望將進(jìn)一步增加。房間到房間的高清內(nèi)容流傳輸成為當(dāng)今數(shù)字家庭最期待的功能。對(duì)于有線運(yùn)營商和內(nèi)容提供商來說,提供無可挑剔的娛樂節(jié)目是他們的生存之道,他們必須確保其用戶能接收到可靠的服務(wù)。否則會(huì)遭到投訴,并且可能導(dǎo)致消費(fèi)者流失到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那里。
最近幾年,業(yè)界利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)追求整體家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)。那么,為什么這種網(wǎng)絡(luò)依然沒有變成現(xiàn)實(shí)呢？實(shí)質(zhì)上,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)非常適合大型文件的傳輸、互聯(lián)網(wǎng)訪問、電子郵件或網(wǎng)絡(luò)打印機(jī),然而,如果要以滿足整個(gè)家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)要求的服務(wù)質(zhì)量(QoS)可靠地發(fā)送音頻和視頻數(shù)字內(nèi)容,這些技術(shù)已經(jīng)被證明很大程度上不太有效。
然而,像整個(gè)家庭內(nèi)的高清娛樂流內(nèi)容所提出的要求是這些傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所不能支持的。這些要求包括很高的帶寬、QoS保證、低延時(shí)和低抖動(dòng)(包與包之間的延時(shí)差異)。理想家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)的其他特性包括:
1. “無新的連接線”。能使用家庭中現(xiàn)成的連接線,或者可能的話利用無線網(wǎng)絡(luò)；
2. 就一組協(xié)議和應(yīng)用程序運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)之上,并提供真正的即插即用—連接上線纜,設(shè)備就能夠使用,不需要任何的配置或固件下載；
3. 簡(jiǎn)單易用的用戶體驗(yàn),類似于娛樂系統(tǒng)是用遙控來操控電視,而不是用鍵盤/鼠標(biāo)/PC(這只有IT專業(yè)人士能用)。
Pulse~LINK開發(fā)了CWave技術(shù)來支持這些要求。CWave UWB芯片組實(shí)現(xiàn)了交互式HD內(nèi)容、多通道音頻和高速數(shù)據(jù)通過有線或無線介質(zhì)在家中無縫地發(fā)送。因?yàn)橛芯€和無線通信使用了相同的芯片組,娛樂數(shù)據(jù)在不同的設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)之間傳遞時(shí)保持了一致的服務(wù)質(zhì)量和帶寬預(yù)留。
MAC:與數(shù)據(jù)速率同樣重要
為了滿足對(duì)家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)的支持,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通常不斷提升數(shù)據(jù)速率,但媒體訪問控制(MAC)很少被提及。如果沒有一個(gè)MAC能保證QoS,真實(shí)世界的娛樂網(wǎng)絡(luò)將“土崩瓦解”,將導(dǎo)致客戶投訴增加和產(chǎn)品召回,為服務(wù)提供商和制造商帶來不期望的成本負(fù)擔(dān)。
CWave為家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的帶寬,但是同樣重要地是利用了 MAC,為基于IP網(wǎng)絡(luò)帶來QoS。這種基于TDMA的標(biāo)準(zhǔn)采用了與以太網(wǎng)和WiFi相同的協(xié)議棧,這意味著它能與基于IP的網(wǎng)絡(luò)無縫連接,但是存在重要的差異。
這為什么重要？媒體訪問控制器相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間的“交通警察”。MAC數(shù)據(jù)通信協(xié)議子層是7層OSI模型的一部分,對(duì)應(yīng)于第二層的數(shù)據(jù)鏈路層,它提供了尋址和通道訪問控制機(jī)制,使得在任何整個(gè)家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)中包含的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能通信。MAC子層連接到第二層的頂端上的邏輯鏈路控制(LLC)子層。LLC輸出到第三層網(wǎng)絡(luò)層的是公共匯聚點(diǎn),在該點(diǎn),針對(duì)無線、以太網(wǎng)、同軸電纜、電力線的網(wǎng)絡(luò)堆棧是公共的。
MAC為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在什么時(shí)候以及如何為實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介分配物理訪問提供邏輯控制。這就是為什么幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能連接到相同的物理介質(zhì),并且協(xié)作分享媒體的訪問。在嚴(yán)格限制的時(shí)間內(nèi),MAC能夠提供對(duì)物理傳輸介質(zhì)的訪問的能力決定了某個(gè)特定的MAC是否能夠滿足整個(gè)家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)的QoS要求。不能在嚴(yán)格限定的時(shí)間內(nèi)保證對(duì)物理層傳輸介質(zhì)訪問的MAC被認(rèn)為是“盡力而為”類型的網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)前家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中主要使用的MAC架構(gòu)大部分支持稱為載波偵聽多路訪問(CSMA)和TDMA(時(shí)分多址)的雙通道訪問機(jī)制。
CSMA使今天在家里和辦公室中所用的以太網(wǎng)和WiFi技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。這些技術(shù)設(shè)計(jì)用于像大文件傳輸、簡(jiǎn)單的互聯(lián)網(wǎng)訪問、打印機(jī)共享等網(wǎng)絡(luò)功能。因?yàn)樗鼈円郧坝迷谖覀兗依锖娃k公室中,今天人們?cè)噲D通過增加“分優(yōu)先級(jí)”(參數(shù)化)的方法來支持多媒體聯(lián)網(wǎng)。這些帶來了在這種網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送多媒體的更佳性能,但是并沒有解決兩個(gè)基本的問題,因而不能滿足“可保證的”QoS。
這些基本問題之一是對(duì)物理傳輸介質(zhì)的基于競(jìng)爭(zhēng)的訪問。因?yàn)椴]有規(guī)劃CSMA訪問方案,與沖突或沖突回避協(xié)議相關(guān)的延時(shí)造成不能保證QoS(發(fā)送時(shí)間、抖動(dòng)等)。第二個(gè)基本的問題是無連接的、分優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸,這需要中間節(jié)點(diǎn)具有足夠的資源和智能,使數(shù)據(jù)發(fā)送到端點(diǎn)。
同樣的,TDMA為多媒體網(wǎng)絡(luò)提供了一種理想的基礎(chǔ)。TDMA在嚴(yán)格限制的時(shí)間內(nèi)保證了QoS,支持同步數(shù)據(jù)流,例如在多通道音頻和HDTV中所要求的。對(duì)于來說,TDMA是基本的,Pulse~LINK公司的CWave UWB技術(shù)就使用了TDMA。
同步與異步
娛樂網(wǎng)絡(luò)要求的QoS不同于電子郵件、文件共享和打印。在娛樂網(wǎng)絡(luò)中,如果數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)時(shí)到達(dá),電視的屏幕將無內(nèi)容顯示,顯示出視頻上的瑕疵,或者丟掉聲音及出現(xiàn)類似的錯(cuò)誤。在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)稱為“確定性的”或“同步的”。
在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)有兩種基本的方法,即異步和同步。
CSMA網(wǎng)絡(luò)為異步的。將異步網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成類似于高速公路系統(tǒng)來看待(如圖1)。它可能設(shè)計(jì)成支持速度達(dá)70MPH或更高,但是這取決于流量條件,并不能保證你總是能達(dá)到這樣的速度。在一個(gè)異步網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)上的新活動(dòng),例如電子郵件和打印等就像進(jìn)入高速路上的汽車一樣,無人能知道交通流量情況會(huì)有多糟。
圖1:將異步的CSMA網(wǎng)絡(luò)為當(dāng)成類似于高速公路系統(tǒng)來看待。
將多媒體網(wǎng)絡(luò)固定在CSMA網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)增加了“分優(yōu)先級(jí)”和“參數(shù)”。將這些方法想象成在你的汽車上增加警報(bào)器以及在高速路的入口處增加一個(gè)交通警察,只讓那些被批準(zhǔn)的流量進(jìn)入—在大流量的情況下可能會(huì)改善,但是堵塞依然會(huì)使網(wǎng)絡(luò)慢下來或完全停止。
CSMA的一種替代解決辦法是增加緩沖—以存儲(chǔ)器或硬盤的形式。就像你能盡早地進(jìn)入高速路,無論交通怎樣,你都能較早地達(dá)到。盡管這有效,但是增加了多媒體網(wǎng)絡(luò)的成本和延時(shí),會(huì)使像交互式游戲或電視或機(jī)頂盒的頻道改變這種實(shí)時(shí)應(yīng)用復(fù)雜化,因?yàn)閷?duì)于每個(gè)新的頻道緩存必須被清空和重新填滿。
TDMA網(wǎng)絡(luò)是同步的。同步網(wǎng)絡(luò)更像是一個(gè)鐵路系統(tǒng)(如圖2)。你可以在9:15分的客車上預(yù)定一個(gè)位置,并且可以確切地知道你會(huì)在什么時(shí)候到達(dá)你的目的地。它是一個(gè)管理系統(tǒng),具有預(yù)定功能和確定性的調(diào)度功能。 MAC能支持確定性的同步數(shù)據(jù)流。
圖2:TDMA網(wǎng)絡(luò)是同步的,更像一個(gè)鐵路系統(tǒng)。
能支持以確定的形式傳輸“有保證的”網(wǎng)絡(luò)流量的網(wǎng)絡(luò)通常不再需要緩沖或者硬盤。對(duì)于TDMA網(wǎng)絡(luò)來說,支持同步是進(jìn)行具有QoS保證的多媒體音頻和視頻內(nèi)容流傳輸所要求的基本特性。
圖3:CWave UWB芯片組系統(tǒng)框圖。
總之,整體家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)需要重新考慮我們過去認(rèn)為還可以接受的“盡力而為”類型的網(wǎng)絡(luò)。家庭內(nèi)的流式HD內(nèi)容極大地提高了技術(shù)門檻,要求更高的數(shù)據(jù)吞吐率和更高層次的QoS,這是過去不曾有的。好消息是當(dāng)前已經(jīng)批準(zhǔn)的針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)基本上是從底層開始設(shè)計(jì),提供了針對(duì)整體家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)所需要的確定性服務(wù)質(zhì)量。CWave將 MAC標(biāo)準(zhǔn)與高達(dá)千兆位速率的有線和無線連接相結(jié)合,為消費(fèi)者帶來他們所期望的可靠娛樂內(nèi)容配送,沒有中斷。這些技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好,不需要對(duì)性能要求進(jìn)行折衷。
作者:John Santhoff
創(chuàng)始人、首席技術(shù)官
Pulse~LINK公司
