家庭聯(lián)網(wǎng)中QoS的沖突

有關(guān)家庭聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)好消息是，許多公司和聯(lián)盟都正在積極推出能夠在住宅內可靠傳輸語(yǔ)音、視頻和音樂(lè )的相關(guān)產(chǎn)品和倡儀。壞消息是，這些產(chǎn)品和倡儀在解決QoS|0">QoS的核心問(wèn)題的方式上存在輕微的差異。

例如，TZero 和 Metalink等無(wú)線(xiàn)供應商正在分別提供能夠在超寬帶和802.11n鏈路上發(fā)送多媒體的器件，這兩家公司各自都在自己的QoS方案中采用了專(zhuān)門(mén)的秘密手段。而這些為同軸、電力線(xiàn)或電話(huà)線(xiàn)定義獨立的家庭網(wǎng)絡(luò )的特別行業(yè)組織的QoS方案彼此間缺乏協(xié)調。

服務(wù)供應商也有自己的信息庫。Cable Labs認為在為有線(xiàn)電視供應商定義家庭網(wǎng)絡(luò )時(shí)，QoS是眼下最重要的任務(wù)之一。家庭網(wǎng)關(guān)標準(HGI) 在為電信公司部署IPTV網(wǎng)絡(luò )的工作時(shí)也持類(lèi)似觀(guān)點(diǎn)。

有兩個(gè)獨立的組織正分別從這一技術(shù)領(lǐng)域的相對兩端切入展開(kāi)工作，試圖填補缺口，實(shí)現統一。但UPnP論壇(其推行通用即插即用協(xié)議)關(guān)于應用編程接口(API)的任務(wù)，以及IEEE 802.1音頻/視頻橋接工作小組(AVB)關(guān)于修訂版媒體存取控制器的任務(wù)，至少一年內是無(wú)法完成的。

這兩項技術(shù)協(xié)調程度如何尚不明朗，不過(guò)二者的努力都為密切關(guān)注的業(yè)內工程師視為上述分裂問(wèn)題的解救良方。“雖說(shuō)每個(gè)人對QoS的解讀都不同，但如果有一個(gè)以上的QoS，事實(shí)上就等于一個(gè)也沒(méi)有，”索尼公司策略、標準和架構高級主管Glen Stone如是說(shuō)。問(wèn)題在于許多運營(yíng)商，尤其是電視服務(wù)供應商，都把通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò )傳送多媒體的能力看作一項競爭優(yōu)勢或核心能力。“他們從根本上希望能夠控制家庭網(wǎng)絡(luò )的QoS，因為一旦有意外故障發(fā)生，用戶(hù)們就會(huì )呼叫他們提供技術(shù)支持，”Stone表示。

問(wèn)題在向高清電視和高清DVD轉移時(shí)才日顯嚴重。“我們把注意力集中在高清體驗上，這加劇了QoS問(wèn)題的惡化，”摩托羅拉全球機頂盒開(kāi)發(fā)副總裁Gary O'Neall指出。“你還沒(méi)有看到科學(xué)－亞特蘭大公司(SA)的無(wú)線(xiàn)視頻，因為我們相信人們在看到宏塊(macro blocking)之類(lèi)的效果時(shí)，會(huì )感到很沮喪，” SA 公司產(chǎn)品策略和管理總監Dave Clark表示，SA目前為思科系統屬下子公司。

在去年的10月底，六家領(lǐng)先的消費電子公司表示，他們將在60GHz無(wú)線(xiàn)技術(shù)中選用另一種方案來(lái)解決無(wú)線(xiàn)高清問(wèn)題。WirelessHD 組織推出了自己的QoS方案，并將在2007年初公開(kāi)發(fā)表的一份規范中進(jìn)行詳細描述。

圖1：一些從事QoS工作的主要家庭聯(lián)網(wǎng)倡議。

“大多數工程師都還沒(méi)有把QoS看作是一項在各類(lèi)不同網(wǎng)絡(luò )上鏈接眾多不同公司產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，”Stone提到。“遺憾的是，我們可能不得不采用最小公分母原則，以讓每個(gè)人都可以映射上去，”他補充道。

一旦規范制定出來(lái)，剩下的就是實(shí)現問(wèn)題了。“如果把一個(gè)路由器放置在路徑上，但又不知道如何設置路徑，就無(wú)法獲得該路徑，”Cable Labs的家庭網(wǎng)絡(luò )規范監督高級架構師Clarke Stevens表示，Cable Labs是有線(xiàn)電視供應商研發(fā)聯(lián)盟。

Cable Labs的最初目標是為在質(zhì)量更容易被控制的單個(gè)的隔離網(wǎng)絡(luò )上的媒體運行定義一個(gè)規范。

意見(jiàn)一致

“從長(cháng)遠來(lái)看，(我們希望)有關(guān) QoS的各種成果能夠匯聚在一起，”家庭網(wǎng)關(guān)倡議組織(HGI)中負責QoS工作的Duncan Bees表示，Duncan Bees同時(shí)也是數字用戶(hù)線(xiàn)(DSL)網(wǎng)關(guān)芯片供應商PMC-Sierra公司的技術(shù)顧問(wèn)。

目前，有兩項主要工作已在計劃中，旨在開(kāi)發(fā)出一種方法把各個(gè)分裂派別逐步統一起來(lái)。通用即插即用聯(lián)盟(UPnP)正在開(kāi)發(fā)一種適合于所有供應商使用的高級QoS應用編程接口。此外，IEEE 802.1工作小組也在煞費苦心地制定低級別硬件兼容性標準，開(kāi)始時(shí)瞄準有線(xiàn)以太網(wǎng)，以后轉向802.11。

上述兩個(gè)組織一年以前都已完成了各自工作的主要框架?，F在的問(wèn)題是雙方的成果如何良好地協(xié)調在一起。

盡管這兩項工作是分別在這一技術(shù)的相對兩端進(jìn)行的，但雙方對基本情況達成共識。盡管工程師們在他們各自的網(wǎng)絡(luò )或互連中采用了許多獨特技巧以獲得良好的QoS，但歸納起來(lái)其實(shí)只有兩種基本技術(shù)。

最基本的方案是定義一組簡(jiǎn)單的優(yōu)先級別，并分配給數據包，這樣網(wǎng)絡(luò )就知道什么流量先發(fā)送。優(yōu)先級最高的通常是語(yǔ)音流量，接下來(lái)是視頻、音頻，最后是數據。

“如果有足夠的帶寬，就可以出色工作，無(wú)需太多智能參與，”Cable Labs的Stevens稱(chēng)。

還有一種方案是讓某個(gè)具體任務(wù)在家庭網(wǎng)絡(luò )上搜索并與設備協(xié)商，以確保在一定時(shí)間內獲得足夠帶寬和延遲。在這種被稱(chēng)為參數化(parameterization)的方案中，如果帶寬不夠，可以禁止某些網(wǎng)絡(luò )任務(wù)使用網(wǎng)絡(luò )。

前一種方案與使用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議、利用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)鏈路的“盡力而為”的計算機網(wǎng)絡(luò )同屬類(lèi)似范疇。后一種方案一直由消費電子廠(chǎng)商努力推動(dòng)，這些廠(chǎng)商希望提供無(wú)中斷的數字電視和立體聲，通常使用IEEE1394火線(xiàn)互連。

“參數化QoS里并沒(méi)有太多東西，”Stevens表示。“但這正是有線(xiàn)供應商感到要讓自己的服務(wù)與眾不同所需要的。我們不希望因為有人提交打印任務(wù)而使視頻性能下降，”他補充道。

目前零售店賣(mài)的家庭網(wǎng)絡(luò )路由器都是一些混合系統，它們支持優(yōu)先級管理，但有時(shí)又沒(méi)有QoS。某些Wi-Fi產(chǎn)品聲稱(chēng)它們支持參數化，不過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )本身容易受到微波、無(wú)繩電話(huà)和墻壁的干擾。

像Cable Labs一樣，HGI也在把焦點(diǎn)從優(yōu)先級轉向參數化方法。該組織的初衷是確保家庭網(wǎng)絡(luò )流量集中在其DSL網(wǎng)關(guān)上的以太網(wǎng)和Wi-Fi 鏈路中，而不與它的IPTV服務(wù)供應商的視頻和語(yǔ)音相沖突。

“服務(wù)供應商需要定義一組參數來(lái)推出他們的三網(wǎng)合一服務(wù)，” HGI的QoS小組副主席 Bees稱(chēng)。

HGI于今年夏季發(fā)表的第一階段規范，主要依賴(lài)于由DSL論壇定義的對QoS優(yōu)先級的管理策略。“不過(guò)，優(yōu)先級設定之外，還有大量附加的特性和技巧”在里面 ，Bees指出。

該組織9月份開(kāi)始進(jìn)行第二階段的工作。它將考慮參數化QoS和網(wǎng)絡(luò )存取控制。該組織還希望找到一種方法能夠映射LAN 和 WAN QoS技術(shù)，并讓用戶(hù)自行定義QoS策略。

Cable Labs的Bees 和 Stevens的工作之一就是密切關(guān)注UPnP 和802.1 AVB小組的工作成果。

統一分歧

“我們希望讓家庭網(wǎng)絡(luò )QoS與單個(gè)API同質(zhì)化，”三星家庭網(wǎng)絡(luò )研發(fā)經(jīng)理，同時(shí)也是UPnP 主席的Alan Messer表示。

大約18個(gè)月前，該組織定義了一個(gè)API，可支持多達8個(gè)優(yōu)先級別。最近，它又完成了更新工作，其中明確了沖突策略的處理辦法，并提供一個(gè)測量網(wǎng)絡(luò )可用性的工具?，F在UPnP開(kāi)始3.0版本的制定，嘗試設定參數化QoS的API。它將在現有的關(guān)于火線(xiàn)和電力線(xiàn)互連的工作基礎上研究。參數化將不作為一個(gè)新功能而是作為現有的優(yōu)先級API的擴展來(lái)定義，Messer說(shuō)。

諸如HGI、Cable Labs 和數字生活網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟(DLNA)等組織都期望在編寫(xiě)自己的規范時(shí)， 能夠參照UPnP參數化API。DLNA還希望成為一個(gè)論壇，以就如何把各種獨立的QoS成果統一起來(lái)的主題展開(kāi)更廣泛的討論。

“我們積極工作以定義互操作性模型，讓不同的QoS能夠共存，并充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，” DLNA 主席Scott Smyers表示。

“對于像Mediabolic這樣的公司而言，家庭網(wǎng)絡(luò )混合的問(wèn)題將是軟件堆棧上層亟待解決的任務(wù)，”電力線(xiàn)芯片制造商 Intellon公司業(yè)務(wù)發(fā)展高級副總裁Andres Melder指出。Mediabolic公司是為數不多的業(yè)務(wù)不斷增長(cháng)的家庭網(wǎng)絡(luò )軟件專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商之一。

另一家中間件公司NetStreams (位于德州奧斯汀)打算利用它的StreamNet軟件來(lái)解決同一個(gè)問(wèn)題，以處理任何支持TCP/IP的分布式家庭網(wǎng)絡(luò )上的多媒體。它的軟件運行在TI的 DSP上，可用于集成電路或電路板。

困難的回答

并非每個(gè)人都相信API是解決方案。 “我們認為這個(gè)問(wèn)題不能在更高層次上得到解決，”Broadcom網(wǎng)絡(luò )部門(mén)的一位技術(shù)主管Michael Teener就如此表示，他負責IEEE 802.1 AVB工作。

UPnP可能不得不為家庭中的每一個(gè)物理層網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )建獨一無(wú)二的QoS映射。這項工作相當復雜，因此，關(guān)于如何把一個(gè)鏈路的優(yōu)先級和參數轉化為對另一個(gè)鏈路有意義的東西，他們一般只能做一些合理的猜測，Teener提及。

“這項工作可以在較低級別上被更好地完成，但網(wǎng)絡(luò )路徑上的所有設備都必須參與。只要有一個(gè)沒(méi)有參與協(xié)作，就無(wú)法真正保證任何事情，” Teener指出。

AVB組織的工作目標是，在2007年底把確定的參數化QoS引入到以太網(wǎng)中，并希望最好在一年后能夠把該工作擴展到Wi-Fi 中。

通用子層

AVB組織將在以太網(wǎng)媒體存取控制器(MAC)中定義一個(gè)適用于任何基于802標準網(wǎng)絡(luò )的子層。這項工作包括更嚴格地定義現有的優(yōu)先級別，并運用多媒體流預留協(xié)議來(lái)實(shí)現參數化。它還計劃建立一個(gè)切換機制，以便能夠可靠地確定給定鏈路的帶寬和延遲能力。

這一方案將促使MAC中的硬件進(jìn)行改變，比如設置多個(gè)傳輸隊列用于對流量整形 。實(shí)際上，某些高端網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品已能夠支持這些功能。

Teener表示，當這項工作完成時(shí)，對MAC設計人員來(lái)說(shuō)，那些改變只需要數目“幾乎微不足道”的新的門(mén)電路就可以實(shí)現。