为什么HANA在家庭视频网络中选择1394技术,而不是以太网或 HDMI

2011-07-23 22:47:16来源: 互联网

就家庭网络而言,IEEE-1394 平台与以太网和 HDMI 相比具备几大优势。1394 采用普通的CAT5/6电缆,甚至还能用输电线连接,无需在家中进行新的布线就能实现全家联网。

高清音视频网络联盟 (HANA) 选择 IEEE-1394 作为其推荐的家庭网络平台,这一举措可能会令一些业界人士大吃一惊。以太网在 PC 市场已取得了成功,用户数量庞大,具有规模经济优势。而 HDMI 则又在消费类电子产品领域已经取得了明显的领先地位,成为视频传输点到点连接的首选。既然以太网在 PC 网络市场占主导地位,HDMI 则又在 CE 点到点连接方面占主导地位,HANA 为何不选择上述两种技术呢?1394究竟有哪些优势,足以让 HANA 做出这样的决定呢?

带宽与服务质量

传输单个带音频的高清 MPEG2 视频流通常需要 20 至 30 Mbps 的带宽,具体取决于消费应用的分辨率。尽管以太网、HDMI 及 1394 均具备传输高清视频内容的带宽,但这三种技术各有其优缺点。我们不妨深入探讨一下每种技术处理视频的工作原理。

理想情况下,100 Mbps 的以太网能支持最多 5 个高清视频流。我们这里假定高清视频流的分辨率为最低,协议不会造成开销,而且每个视频流都拥有专用带宽,不会与网络上其他设备发生拥挤。

不过,以太网 IP 网络只能提供“尽力而为的”数据包传输服务,也就是说,我们不能保证网络不会发生数据包丢失、复制、延迟或顺序打乱等现象。这会对 MPEG2 视频流传输的时钟重建造成极大影响,进而影响音视频、多房间音频的同步传输,以及其他类似应用。

由于视频流对时间很敏感,因此我们必须通过两种基本的方法来提高 IP 系统的服务质量,以避免视频中断:一是通过提高带宽或减少网络流量来避免网络拥堵;二是为各显示设备增加更多缓冲。

为提高 QoS,我们制定了 802.1Q 规范,以此作为第三种方法。通过 Tag Protocol ID (TPID)来生成数据包的优先级,提高时间敏感型数据及时抵达目的地的几率。

尽管这能将时间敏感型数据从一般网络流量中释放出来,但随着家庭中越来越多的设备都要接收时间敏感型数据,网络拥堵问题还将继续存在。高清视频流之间会出现彼此竞争的局面,IPTV、VoIP、视频会议以及游戏系统等都要争夺数据包的优先权。

而 1394 的优势则在于,1394a 标准最多能同时传输 8 个高清视频流,速度达到 400 Mbps。随着支持 1394b 标准的设备越来越多,速度还将翻番,达到 800 Mbps,通过更高的带宽支持更多功能。1394 加载的 IP 网络非常适用于文件传输,对时延问题不是很计较,而且 1394 标准从一开始就是考虑到视频和 QoS 的需要而设计的,所以能够确保传输质量。

为确保高 QoS,所有带宽均划分为多个时间为 125µs 的周期(见图1)。在每个周期中,最多 80% 的时间用于传输时间敏感型同步数据,所有其他异步数据流量则在剩下的 20% 的时间内传输。如果异步周期被完全占用了,那么异步数据将在下一个异步周期内传输。

图 1:1394 周期示例

设备连接后将发出总线重设信号,网络上所有设备将更改其网络功能与要求。如果某些设备需要传输同步内容,那么将进行仲裁并决定网络上的某台设备将作为“同步资源管理器”,以确保需要传输同步内容的设备能够得到必要的带宽。

1394 协议中内置了相关机制,能在总线重设时保存同步数据流,这可避免新设备接入网络或从网络拔除某设备后造成音频或视频中断。通过这种保留系统 (reservation-based system),音视频内容的带宽得以保证,从而实现稳健的服务质量。

HDMI 的速度高达 5 Gbps,是三个接口中速度最快的。与以太网和 1394 不同,HDMI 传输的是未压缩的视频内容。即便是传输未压缩的高清视频流,HDMI仍还有一半多的带宽可供今后使用。但HDMI 只能作为点到点的单向接口使用,且只能用于传输单一的 AV 流媒体,而这正是 HANA和 DLNA 所要努力改变的。

拓扑与配置

数十年来,内容只能进行点到点的传输,受到极大的限制。网络为家庭带来了革命。网络上的内容不再局限于两点之间的传输,而是可以在家中所有相关设备上观看、共享。

以太网 IP 和 1394 是两种截然不同的联网技术。IP 网络必须采用星型拓扑配置。以太网采用点到主机的模式,依靠中央路由器实现设备间的数据包交换。每台设备必须编程采用静态 IP 地址或通过网络上的 DHCP 服务器进行配置。尽管网络上的节点数量几乎是无限的,但我们需要路由器,这就增加了成本,并增加了网络中的设备数量。

而 1394采用自由式拓扑结构及点到点的工作模式。一台设备可与网络中有闲置端口的任何其他设备相连。所有配置信息由各台设备自行处理,并通过网络初始化阶段的“自识别”进程在设备间实现共享。尽管目前每个网络只有 63 个节点,但今后的版本将支持不同网络间的桥接,从而实现网络间的彼此通信。

随着1394b 规范发展,1394b 网络可以通过全新系列的线缆介质进行传输。它能工作在廉价的无屏蔽双绞电缆 (CAT5/6) 上,也可在 75 米长的线缆上实现 400 Mbps 的速度,还可在 100米长的线缆上实现 200 Mbps 的速度。1394 与超宽频 (UWB) 技术相结合,能在同轴电缆之间建立连接,不会干扰电视和因特网信号。同时,我们还在研发输电线路上的 1394 技术。通过上述发展,我们能在家庭中实现全面的 1394 网络互联,根本不用进行新的布线。

安全性与存储

HDMI 在防复制方面做的最出色。数据在 HDCP 下进行加密,接口的高速度也使那些想盗版的图谋变得束手无策。

将内容解码后再以非压缩数据形式加以传输,这对任何存储设备来说都很困难,难以达到 GB 的采集速度,也难以满足整部电影多达 1000 GB 的容量要求。只有通过昂贵的编码器,才能在硬盘上存储内容,或将电影直接刻录在光盘上。

1394 技术在此领域也拥有几大优势。1394 采用 MPEG 压缩技术传输内容,能大幅简化网络,并降低成本。

来自 STB 或 DVD 的内容本身就采用 MPEG2 或 MPEG4 编码。机顶盒 (STB) 中无需任何额外的解码或编码,就能通过 1394 网络将MPEG 内容传输到其他设备中。由于流媒体本身采用 MPEG 格式压缩,因此硬盘或基于 DVD 刻录机的 DVR (DVD recorder-based DVR) 无需事先进行数据解码与编码就能直接将数据加以存储。新型 HD 摄像机充分利用了 1394 的这一优势,采用 MPEG 格式压缩的内容。整个网络只有显示器上需要配置解码器,因此我们不用再为其他任何设备一一配备解码器(见图 2 和 3)。

1394 采用数字传输内容保护机制(DTCP,又称作 5C)来抵制盗版,DTCP 是数字传输授权管理公司 (DTLA) 制定的内容保护规范。多年来的实践证明,该加密技术的稳健性非常高。该技术得到美国电影协会 (MPAA) 的批准,也是 HD 有线电视机顶盒 Open Cable 规范所要求的。

图 2:HDMI 与模拟实施

图 3:1394 实施

DTCP 不是数字权利管理 (DRM),也就是说,它不管理数字权利。它是在内容传输过程中保护内容。每台设备都有其自身唯一的证书和密钥。如果一个密钥被破解了,那么只有这一个密钥受到影响。其他设备不能用破解的密钥来解密。

IP 网络也采用了数字传输授权管理 (DTLA) 公司推出的内容加密技术,即 DTCP-IP 技术,也就是 DTCP 针对 IP 网络的变体。不过,对 HANA 来说,这种安全技术仍处于开发阶段,不能马上应用于产品之中。此外,DTCP-IP 尚未通过 CableLabs 的高质量有线内容传输认证。

总结

对 HANA 来说,1394 无疑是当然之选。HANA 需要一款易于安装且能满足整个家庭设备需求的网络接口。此外,要求该接口通过自配置,不仅能够传输多个高清视频流,而且还能实现高 QoS。网络传输和存储内容时应提供一种业经验证的并得到内容供应商批准的安全机制。只有1394 能满足 HANA 目前及今后的各种需求。

关键字:技术  以太网

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0723/article_10967.html
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