如何保证整体家庭联网的确定性QoS关键

消费者期望他们的电视能够像使用电力一样的可靠。电视一打开，节目就不中断地播放。随着我们进入到联网家庭娱乐的时代，消费者的期望将进一步增加。房间到房间的高清内容流传输成为当今数字家庭最期待的功能。对于有线运营商和内容提供商来说，提供无可挑剔的娱乐节目是他们的生存之道，他们必须确保其用户能接收到可靠的服务。否则会遭到投诉，并且可能导致消费者流失到竞争对手那里。

最近几年，业界利用现有的网络技术追求整体家庭娱乐网络。那么，为什么这种网络依然没有变成现实呢？实质上，现有的网络技术已经非常适合大型文件的传输、互联网访问、电子邮件或网络打印机，然而，如果要以满足整个家庭娱乐网络要求的服务质量(QoS)可靠地发送音频和视频数字内容，这些技术已经被证明很大程度上不太有效。

然而，像整个家庭内的高清娱乐流内容所提出的要求是这些传统网络技术所不能支持的。这些要求包括很高的带宽、QoS保证、低延时和低抖动(包与包之间的延时差异)。理想家庭娱乐网络的其他特性包括：

1. “无新的连接线”。能使用家庭中现成的连接线，或者可能的话利用无线网络；

2. 就一组协议和应用程序运行在网络之上，并提供真正的即插即用―连接上线缆，设备就能够使用，不需要任何的配置或固件下载；

3. 简单易用的用户体验，类似于娱乐系统是用遥控来操控电视，而不是用键盘/鼠标/PC(这只有IT专业人士能用)。

Pulse~LINK开发了CWave技术来支持这些要求。CWave UWB芯片组实现了交互式HD内容、多通道音频和高速数据通过有线或无线介质在家中无缝地发送。因为有线和无线通信使用了相同的芯片组，娱乐数据在不同的设备和数据传输介质之间传递时保持了一致的服务质量和带宽预留。

MAC：与数据速率同样重要

为了满足对家庭娱乐网络的支持，网络技术通常不断提升数据速率，但媒体访问控制(MAC)很少被提及。如果没有一个MAC能保证QoS，真实世界的娱乐网络将“土崩瓦解”，将导致客户投诉增加和产品召回，为服务提供商和制造商带来不期望的成本负担。

CWave为家庭娱乐网络带来了巨大的带宽，但是同样重要地是利用了IEEE802.15.3b MAC，为基于IP网络带来QoS。这种基于TDMA的标准采用了与以太网和WiFi相同的协议栈，这意味着它能与基于IP的网络无缝连接，但是存在重要的差异。

这为什么重要？媒体访问控制器相当于网络中设备之间的“交通”。MAC数据通信协议子层是7层OSI模型的一部分，对应于第二层的数据链路层，它提供了寻址和通道访问控制机制，使得在任何整个家庭娱乐网络中包含的多个网络节点能通信。MAC子层连接到第二层的顶端上的逻辑链路控制(LLC)子层。LLC输出到第三层网络层的是公共汇聚点，在该点，针对无线、以太网、同轴电缆、电力线的网络堆栈是公共的。

MAC为网络节点在什么时候以及如何为实际的网络传输媒介分配物理访问提供逻辑控制。这就是为什么几个网络节点能连接到相同的物理介质，并且协作分享媒体的访问。在严格限制的时间内，MAC能够提供对物理传输介质的访问的能力决定了某个特定的MAC是否能够满足整个家庭娱乐网络的QoS要求。不能在严格限定的时间内保证对物理层传输介质访问的MAC被认为是“尽力而为”类型的网络。

当前家庭网络技术中主要使用的MAC架构大部分支持称为载波侦听多路访问(CSMA)和TDMA(时分多址)的双通道访问机制。

CSMA使今天在家里和办公室中所用的以太网和WiFi技术得以实现。这些技术设计用于像大文件传输、简单的互联网访问、打印机共享等网络功能。因为它们以前用在我们家里和办公室中，今天人们试图通过增加“分优先级”(参数化)的方法来支持多媒体联网。这些带来了在这种网络中发送多媒体的更佳性能，但是并没有解决两个基本的问题，因而不能满足“可保证的”QoS。

这些基本问题之一是对物理传输介质的基于竞争的访问。因为并没有规划CSMA访问方案，与冲突或冲突回避协议相关的延时造成不能保证QoS(发送时间、抖动等)。第二个基本的问题是无连接的、分优先级的数据传输，这需要中间节点具有足够的资源和智能，使数据发送到端点。

同样的，TDMA为多媒体网络提供了一种理想的基础。TDMA在严格限制的时间内保证了QoS，支持同步数据流，例如在多通道音频和HDTV中所要求的。对于IEEE-802.15.3b来说，TDMA是基本的，Pulse~LINK公司的CWave UWB技术就使用了TDMA。