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??? 就家庭網絡而言，IEEE-1394 平臺與以太網和 HDMI 相比具備幾大優(yōu)勢。1394 采用普通的CAT5/6電纜，甚至還能用輸電線連接，無需在家中進行新的布線就能實現全家聯網。
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??? 高清音視頻網絡聯盟 (HANA) 選擇 IEEE-1394 作為其推薦的家庭網絡平臺，這一舉措可能會令一些業(yè)界人士大吃一驚。以太網在 PC 市場已取得了成功，用戶數量龐大，具有規(guī)模經濟優(yōu)勢。而 HDMI 則又在消費類電子產品領域已經取得了明顯的領先地位，成為視頻傳輸點到點連接的首選。既然以太網在 PC 網絡市場占主導地位，HDMI 則又在 CE 點到點連接方面占主導地位，HANA 為何不選擇上述兩種技術呢？1394究竟有哪些優(yōu)勢，足以讓 HANA 做出這樣的決定呢？
帶寬與服務質量
??? 傳輸單個帶音頻的高清 MPEG2 視頻流通常需要 20 至 30 Mbps 的帶寬，具體取決于消費應用的分辨率。盡管以太網、HDMI 及 1394 均具備傳輸高清視頻內容的帶寬，但這三種技術各有其優(yōu)缺點。我們不妨深入探討一下每種技術處理視頻的工作原理。
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??? 理想情況下，100 Mbps 的以太網能支持最多 5 個高清視頻流。我們這里假定高清視頻流的分辨率為最低，協(xié)議不會造成開銷，而且每個視頻流都擁有專用帶寬，不會與網絡上其他設備發(fā)生擁擠。
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??? 不過，以太網 IP 網絡只能提供“盡力而為的”數據包傳輸服務，也就是說，我們不能保證網絡不會發(fā)生數據包丟失、復制、延遲或順序打亂等現象。這會對 MPEG2 視頻流傳輸的時鐘重建造成極大影響，進而影響音視頻、多房間音頻的同步傳輸，以及其他類似應用。
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??? 由于視頻流對時間很敏感，因此我們必須通過兩種基本的方法來提高 IP 系統(tǒng)的服務質量，以避免視頻中斷：一是通過提高帶寬或減少網絡流量來避免網絡擁堵；二是為各顯示設備增加更多緩沖。
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??? 為提高 QoS，我們制定了 802.1Q 規(guī)范，以此作為第三種方法。通過 Tag Protocol ID (TPID)來生成數據包的優(yōu)先級，提高時間敏感型數據及時抵達目的地的幾率。
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??? 盡管這能將時間敏感型數據從一般網絡流量中釋放出來，但隨著家庭中越來越多的設備都要接收時間敏感型數據，網絡擁堵問題還將繼續(xù)存在。高清視頻流之間會出現彼此競爭的局面，IPTV、VoIP、視頻會議以及游戲系統(tǒng)等都要爭奪數據包的優(yōu)先權。
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??? 而 1394 的優(yōu)勢則在于，1394a 標準最多能同時傳輸 8 個高清視頻流，速度達到 400 Mbps。隨著支持 1394b 標準的設備越來越多，速度還將翻番，達到 800 Mbps，通過更高的帶寬支持更多功能。1394 加載的 IP 網絡非常適用于文件傳輸，對時延問題不是很計較，而且 1394 標準從一開始就是考慮到視頻和 QoS 的需要而設計的，所以能夠確保傳輸質量。
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??? 為確保高 QoS，所有帶寬均劃分為多個時間為 125μs 的周期（見圖1）。在每個周期中，最多 80% 的時間用于傳輸時間敏感型同步數據，所有其他異步數據流量則在剩下的 20% 的時間內傳輸。如果異步周期被完全占用了，那么異步數據將在下一個異步周期內傳輸。
圖 1：1394 周期示例
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??? 設備連接后將發(fā)出總線重設信號，網絡上所有設備將更改其網絡功能與要求。如果某些設備需要傳輸同步內容，那么將進行仲裁并決定網絡上的某臺設備將作為“同步資源管理器”，以確保需要傳輸同步內容的設備能夠得到必要的帶寬。
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??? 1394 協(xié)議中內置了相關機制，能在總線重設時保存同步數據流，這可避免新設備接入網絡或從網絡拔除某設備后造成音頻或視頻中斷。通過這種保留系統(tǒng) (reservation-based system)，音視頻內容的帶寬得以保證，從而實現穩(wěn)健的服務質量。
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??? HDMI 的速度高達 5 Gbps，是三個接口中速度最快的。與以太網和 1394 不同，HDMI 傳輸的是未壓縮的視頻內容。即便是傳輸未壓縮的高清視頻流，HDMI仍還有一半多的帶寬可供今后使用。但HDMI 只能作為點到點的單向接口使用，且只能用于傳輸單一的 AV 流媒體，而這正是 HANA和 DLNA 所要努力改變的。
拓撲與配置
??? 數十年來，內容只能進行點到點的傳輸，受到極大的限制。網絡為家庭帶來了革命。網絡上的內容不再局限于兩點之間的傳輸，而是可以在家中所有相關設備上觀看、共享。
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??? 以太網 IP 和 1394 是兩種截然不同的聯網技術。IP 網絡必須采用星型拓撲配置。以太網采用點到主機的模式，依靠中央路由器實現設備間的數據包交換。每臺設備必須編程采用靜態(tài) IP 地址或通過網絡上的 DHCP 服務器進行配置。盡管網絡上的節(jié)點數量幾乎是無限的，但我們需要路由器，這就增加了成本，并增加了網絡中的設備數量。
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??? 而 1394采用自由式拓撲結構及點到點的工作模式。一臺設備可與網絡中有閑置端口的任何其他設備相連。所有配置信息由各臺設備自行處理，并通過網絡初始化階段的“自識別”進程在設備間實現共享。盡管目前每個網絡只有 63 個節(jié)點，但今后的版本將支持不同網絡間的橋接，從而實現網絡間的彼此通信。
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??? 隨著1394b 規(guī)范發(fā)展，1394b 網絡可以通過全新系列的線纜介質進行傳輸。它能工作在廉價的無屏蔽雙絞電纜 (CAT5/6) 上，也可在 75 米長的線纜上實現 400 Mbps 的速度，還可在 100米長的線纜上實現 200 Mbps 的速度。1394 與超寬頻 (UWB) 技術相結合，能在同軸電纜之間建立連接，不會干擾電視和因特網信號。同時，我們還在研發(fā)輸電線路上的 1394 技術。通過上述發(fā)展，我們能在家庭中實現全面的 1394 網絡互聯，根本不用進行新的布線。
安全性與存儲
??? HDMI 在防復制方面做的最出色。數據在 HDCP 下進行加密，接口的高速度也使那些想盜版的圖謀變得束手無策。
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??? 將內容解碼后再以非壓縮數據形式加以傳輸，這對任何存儲設備來說都很困難，難以達到 GB 的采集速度，也難以滿足整部電影多達 1000 GB 的容量要求。只有通過昂貴的編碼器，才能在硬盤上存儲內容，或將電影直接刻錄在光盤上。
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??? 1394 技術在此領域也擁有幾大優(yōu)勢。1394 采用 MPEG 壓縮技術傳輸內容，能大幅簡化網絡，并降低成本。
來自 STB 或 DVD 的內容本身就采用 MPEG2 或 MPEG4 編碼。機頂盒 (STB) 中無需任何額外的解碼或編碼，就能通過 1394 網絡將MPEG 內容傳輸到其他設備中。由于流媒體本身采用 MPEG 格式壓縮，因此硬盤或基于 DVD 刻錄機的 DVR (DVD recorder-based DVR) 無需事先進行數據解碼與編碼就能直接將數據加以存儲。新型 HD 攝像機充分利用了 1394 的這一優(yōu)勢，采用 MPEG 格式壓縮的內容。整個網絡只有顯示器上需要配置解碼器，因此我們不用再為其他任何設備一一配備解碼器（見圖 2 和 3）。
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??? 1394 采用數字傳輸內容保護機制（DTCP，又稱作 5C）來抵制盜版，DTCP 是數字傳輸授權管理公司 (DTLA) 制定的內容保護規(guī)范。多年來的實踐證明，該加密技術的穩(wěn)健性非常高。該技術得到美國電影協(xié)會 (MPAA) 的批準，也是 HD 有線電視機頂盒 Open Cable 規(guī)范所要求的。
圖 2：HDMI 與模擬實施
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圖 3：1394 實施
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??? DTCP 不是數字權利管理 (DRM)，也就是說，它不管理數字權利。它是在內容傳輸過程中保護內容。每臺設備都有其自身唯一的證書和密鑰。如果一個密鑰被破解了，那么只有這一個密鑰受到影響。其他設備不能用破解的密鑰來解密。
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??? IP 網絡也采用了數字傳輸授權管理 (DTLA) 公司推出的內容加密技術，即 DTCP-IP 技術，也就是 DTCP 針對 IP 網絡的變體。不過，對 HANA 來說，這種安全技術仍處于開發(fā)階段，不能馬上應用于產品之中。此外，DTCP-IP 尚未通過 CableLabs 的高質量有線內容傳輸認證。
總結
??? 對 HANA 來說，1394 無疑是當然之選。HANA 需要一款易于安裝且能滿足整個家庭設備需求的網絡接口。此外，要求該接口通過自配置，不僅能夠傳輸多個高清視頻流，而且還能實現高 QoS。網絡傳輸和存儲內容時應提供一種業(yè)經驗證的并得到內容供應商批準的安全機制。只有1394 能滿足 HANA 目前及今后的各種需求。如欲了解更多詳情，敬請訪問以下網址：www.HANAalliance.org。
關于作者
??? Daniel Mar 是 TI 數字接口業(yè)務部的 IEEE-1394與 DVI 產品戰(zhàn)略市場營銷客戶經理。在 TI 工作的七年中，他曾歷任過產品工程師、特性分析工程師及項目經理等多個職位。Daniel先后從科羅拉多礦業(yè)學院 (Colorado School of Mines) 和位于得克薩斯州達拉斯的南衛(wèi)理工會大學(Southern Methodist University) 獲得了電子工程學士學位和工商管理碩士學位。他的電子郵件為：ti_danmar@list.ti.com。
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??? Toni Long 是 TI 數字接口業(yè)務部應用小組成員之一。她的工作重點是研發(fā) 1394 與 PCIe 技術。Toni 畢業(yè)于得克薩斯州阿靈頓的得克薩斯大學 (University of Texas)，并先后獲得了電子工程學士和碩士學位。她的電子郵件為：ti_tonilong@list.ti.com。
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