媒體適配器和媒體服務(wù)器引領(lǐng)消費電子業(yè)變革

電視節目、電話(huà)、家庭相冊、音樂(lè )、信函曾經(jīng)分屬于不同的領(lǐng)域，現今，他們都開(kāi)始向數字格式演進(jìn)，從而成為了數字大家庭中的成員，并通過(guò)采用家庭寬帶業(yè)務(wù)在相同的回路中流轉。
傳遞數字比特的寬帶和其他新的服務(wù)方式將在消費者感知和使用電子產(chǎn)品方面帶來(lái)巨變。數碼產(chǎn)品本身也因其所能提供的豐富內容而得到越來(lái)越廣泛的應用。從最初多個(gè)PC共享單一寬帶連接，到數字家庭網(wǎng)絡(luò )從傳統上以PC機為主體演變?yōu)閷Φ仁綌祿蚕?，?shí)現在家中廣泛共享和傳送多媒體內容。當這一切發(fā)生時(shí)，對家庭網(wǎng)絡(luò )應用產(chǎn)品及網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)/路由器功能的特殊需求便應運而生。

家庭網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展
寬帶網(wǎng)絡(luò )連接的廣泛應用標志著(zhù)數字家庭網(wǎng)絡(luò )時(shí)代的開(kāi)始。在第一階段中，家庭網(wǎng)絡(luò )采用最初的寬帶接入，大多是一臺PC機通過(guò)寬帶調制解調器接入廣域網(wǎng)（WAN），幾乎沒(méi)有在家庭內采用局域網(wǎng)。
二十四小時(shí)新寬帶服務(wù)的推出和帶寬的不斷增加，更易于多個(gè)用戶(hù)在家中共享該服務(wù)。消費者通常在不斷購置功能更強的PC機的同時(shí)，將原有的PC機留給家庭內的其他成員使用。新增家用PC的購買(mǎi)快速驅動(dòng)了家庭網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，迎來(lái)了發(fā)展的第二階段——家庭網(wǎng)絡(luò )出現。通過(guò)為寬帶調制解調器的LAN側添加一個(gè)以太網(wǎng)路由器設備，實(shí)現家中多個(gè)用戶(hù)都能利用寬帶WAN連接。
 在亞洲地區，隨著(zhù)日益增加設計和生產(chǎn)的路由器、網(wǎng)關(guān)及IP共享裝置的商品化，促成了低成本基礎家庭網(wǎng)絡(luò )的應用。此外，成本大幅度降低的WiFi技術(shù)為整個(gè)室內PC無(wú)線(xiàn)連接提供了可行性，免去了室內布線(xiàn)的費用和相應的麻煩。這些發(fā)展促成了數字家庭網(wǎng)絡(luò )的興起，同時(shí)也提高了對數碼相機、數字攝像機及數字音樂(lè )播放器等消費類(lèi)裝置的需求，使家庭個(gè)人電腦肩負起對數字化圖像進(jìn)行存儲、編輯和重放的新任務(wù)。
隨著(zhù)家庭網(wǎng)絡(luò )中數字媒體的內容不斷增多，數字化家庭網(wǎng)絡(luò )已進(jìn)入第三發(fā)展階段，并以消費者要求在傳統的PC網(wǎng)絡(luò )之外共享內容為特點(diǎn)。消費者越來(lái)越多地將音樂(lè )通過(guò)CD刻錄或文件下載方式轉換成數字格式存儲，無(wú)論個(gè)別PC是否運行，能在多個(gè)家庭設備中共享這些文件的需求正日益增長(cháng)。同時(shí)，人們也希望能通過(guò)傳統的家庭娛樂(lè )設施或立體音響系統播放這些文件。能夠在床上或安樂(lè )椅上通過(guò)電視機觀(guān)看數字影像及視頻內容，遠比大多數情況下用家庭辦公室中的個(gè)人電腦來(lái)完成更具吸引力。舊時(shí)的放映幻燈片現在應能以數字圖像形式，伴隨著(zhù)用戶(hù)喜愛(ài)的音樂(lè )在臥室中播放。加大的顯示器將加速這種趨勢。
圖1 描繪了一種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，其中數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享，可經(jīng)過(guò)PC管理和干預，也可以不經(jīng)過(guò)PC。
圖1  多媒體數字家庭網(wǎng)絡(luò )拓撲結構
圖1中紅色箭頭表示傳輸時(shí)的LAN和對等路徑。藍色箭頭表示來(lái)自WAN（通過(guò)網(wǎng)關(guān)）的數據和媒體流的提供路徑。智能媒體適配器和服務(wù)器增強了對等媒體共享能力，同時(shí)使PC從家庭網(wǎng)絡(luò )的中心位置解放出來(lái)。

向分布式家庭網(wǎng)絡(luò )邁進(jìn)
在家庭網(wǎng)絡(luò )的下一步發(fā)展中，由于家庭網(wǎng)絡(luò )日趨分布化，一些新設備將融入PC和住宅網(wǎng)關(guān)/路由器中，承擔起目前由PC肩負的許多特定任務(wù)。兩種新裝置將引領(lǐng)這個(gè)發(fā)展階段——媒體適配器和媒體服務(wù)器（雖然媒體服務(wù)器比單純的存儲包括更多的外在媒體管理支持功能，但有時(shí)也可作為網(wǎng)絡(luò )附加存儲設備）。這些網(wǎng)絡(luò )設備已開(kāi)始重構PC的功能，建立更分散的分布式網(wǎng)絡(luò )，將專(zhuān)門(mén)的內容類(lèi)型更加把重點(diǎn)放在自然家庭環(huán)境上而不是PC機上。
媒體適配器是接收并播放數字音樂(lè )、數字圖形及數字視頻和實(shí)現在家庭娛樂(lè )中心上重放的裝置。這種裝置與傳統PC機的視頻及音頻子系統極為相似，需要相似的解碼能力來(lái)轉換輸入數據流。這類(lèi)裝置所需的關(guān)鍵系統就是針對數字家庭網(wǎng)絡(luò )的有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)連接，用以支持媒體格式和應用（基于Java開(kāi)發(fā)的游戲、MP3、Video-MPEG4、MPEG4解碼、電子郵件、音調生成FM合成、語(yǔ)音識別和USB接入）的解碼硬件和軟件。復雜的媒體適配器可支持數字版權管理及播放各種媒體類(lèi)型。
媒體服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò )化的共享存儲設備，無(wú)需PC的介入或服務(wù)就能實(shí)現文件共享和直接數據存儲。這樣一來(lái)，所有網(wǎng)絡(luò )應用設備，包括文件共享的PC機和重放存儲媒體內容的媒體適配器都能使用存儲的內容。而整個(gè)網(wǎng)絡(luò )也因此變得更加分布化。媒體服務(wù)器也可從照相機上捕獲數字化內容，包括將內容轉碼成各種重放格式的能力。就像媒體適配器那樣，這種裝置的系統需求包括有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接，以及對硬盤(pán)驅動(dòng)器的標準化集成設備電子（IDE）控制器實(shí)現及接口的需要。此外，這種裝置需要支持數碼相機或數字攝像機等媒體創(chuàng )造裝置的直接連接?，F在這種接口流行的協(xié)議是通用串行總線(xiàn)（USB）和IEEE1394 (FireWire)。
媒體適配器和媒體服務(wù)器代表第一批新型強力家庭網(wǎng)絡(luò )裝置，創(chuàng )建了一種分布式的家庭網(wǎng)絡(luò )構架，允許在傳統PC子系統之外，在家庭內部更加方便地共享和存儲媒體。

媒體適配器和媒體服務(wù)器面臨的挑戰
隨著(zhù)新產(chǎn)品的推出，數字多媒體應用日趨成熟并得到廣泛接納時(shí)，就會(huì )遇到標準化問(wèn)題。與任何新興市場(chǎng)一樣，系統的靈活性和性能的上升空間是確保需求出現和在最小產(chǎn)品沖擊下升級標準的關(guān)鍵。
媒體適配器可以支持音樂(lè )、數字圖像和數字視頻或僅僅支持這三者的子集。此外，這三種流類(lèi)型中的任一種都可以用不同的標準進(jìn)行編碼和解碼。
媒體服務(wù)器面臨類(lèi)似的挑戰。從ATA到串行ATA（SATA）和附加IDE格式，磁盤(pán)驅動(dòng)格式不斷變化。需要直接連接的外圍設備可以是USB或IEEE1394，這兩種情況都可能是這種標準的多代系列中的一個(gè)。
媒體適配器和媒體服務(wù)器都面臨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )連接問(wèn)題——是有線(xiàn)或是無(wú)線(xiàn)還是具有可選性。如果支持有線(xiàn)連接，這種裝置應該是基于快速以太網(wǎng)還是用戶(hù)要求的千兆以太網(wǎng)呢？如果支持無(wú)線(xiàn)連接，這種裝置應該是802.11b，802.11g還是其他未定或未廣泛采用的標準？關(guān)于安全性、內容保護、無(wú)線(xiàn)技術(shù)EMI、可用性也是必須要考慮的重要問(wèn)題。
上面提到的關(guān)于新型設備的問(wèn)題及復雜性有其自身的特點(diǎn)，但在設計方面的問(wèn)題卻是與其他新興市場(chǎng)普遍一致的：設計擁有融合附加軟硬件處理性能的可升級系統，以適應變化的特征需要和演進(jìn)的標準。設計出的模塊系統，能使主要的接口和外圍設備能與大多數設備在無(wú)不利結果的前提下實(shí)現互相交融。
在新興市場(chǎng)上，時(shí)間是至關(guān)重要的。第一代設備正因迎合了市場(chǎng)窗口，而擴大了市場(chǎng)接受機會(huì )，所以廠(chǎng)商應與新興市場(chǎng)需求保持同步，為市場(chǎng)方向和發(fā)展做出關(guān)鍵性的決定。多媒體應用產(chǎn)品的設計者與生產(chǎn)者可以通過(guò)利用PC外圍硬件和系統軟件實(shí)現每種設備功能的復制，使上市時(shí)間盡量提前。對亞洲的設計者而言，在這一架構中的大量經(jīng)驗是一種絕對優(yōu)勢。

采用基于PC的架構以適應新興應用
采用現有的PC外圍設備來(lái)構建一個(gè)易于適應不斷變化的市場(chǎng)需求的模塊系統，亞洲的設計者們將從選擇外設連接接口（PCI）作為系統元件間的標準內部連接中獲益匪淺。除了利用這種架構的優(yōu)勢經(jīng)驗以外，充分利用廣泛配置的總線(xiàn)能夠幫助設計師從大量可用部件中選擇出網(wǎng)絡(luò )連接性和多媒體支持性能好的部件。
為了保證強大的系統功能，設計人員將獲益于一個(gè)集成通信處理器，擁有支持多外部主設備，并結合一個(gè)高性能的CPU核心和存儲子系統的高帶寬PCI接口，以及網(wǎng)絡(luò )自身的以太網(wǎng)接口。
鑒于高靈活性的CPU能滿(mǎn)足新興應用的性能需求，那么設計中第二個(gè)主要問(wèn)題就是軟件?？s短開(kāi)發(fā)周期的核心在于建立一個(gè)能用高級語(yǔ)言實(shí)現產(chǎn)品功能的軟件構架。采用網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和支持多媒體的需求因新興應用的出現而融合在一起，而滿(mǎn)足特定軟件需求的商用軟件還沒(méi)有出臺。由于Linux(r)在網(wǎng)絡(luò )和PC設計領(lǐng)域被廣泛認可，這是一個(gè)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的理想選擇。通用無(wú)線(xiàn)芯片組和以太網(wǎng)設備的設備驅動(dòng)器在公眾領(lǐng)域存在，以及Linux在PC市場(chǎng)的廣泛認可，意味著(zhù)利用模塊硬件設計的PC外設和芯片組將可能從供應商或公眾領(lǐng)域獲得Linux 驅動(dòng)軟件。  同樣重要的是，軟件的靈活性要經(jīng)得起未來(lái)的論證：要能支持新出現的A/V壓縮標準、連接協(xié)議和信號處理算法。
雖然有針對網(wǎng)絡(luò )和PC外設的大眾驅動(dòng)軟件，但最佳的選擇是高度集成的專(zhuān)業(yè)軟件解決方案。它集成了優(yōu)化專(zhuān)用處理器的設備驅動(dòng)軟件，無(wú)需專(zhuān)利費的內核和工具鏈，使軟件開(kāi)發(fā)團隊專(zhuān)注于通過(guò)應用編碼增加價(jià)值，而不是從大眾領(lǐng)域獲得大量驅動(dòng)以保證其協(xié)同性。結合必要軟件支持的集成通信處理器，為亞洲的系統設計人員提供必要的集成的代碼庫以加速產(chǎn)品上市時(shí)間。
這種處理器的一個(gè)代表就是IDT公司推出的 RC32434 Interprise(tm) 處理器，它為多媒體應用設計人員提供性能與靈活性的完美結合。RC32434處理器集成了一個(gè)MIPS 32位CPU核，一個(gè)DDR存儲控制器和一個(gè)最多可支持6個(gè)外部主設備的PCI v2.2接口，可在最高為400MHz的頻率下運行。另外，IDT的集成通信處理器集成了一個(gè)支持媒體獨立接口(Media Independent Interface, MII)和簡(jiǎn)化MII （Reduced MII）標準的快速以太網(wǎng)接口，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )連接。通用的MIPS架構得到操作系統和其他開(kāi)發(fā)工具的充分支持，IDT還提供了一個(gè)擁有設備驅動(dòng)和應用支持的優(yōu)化Linux操作系統，這個(gè)系統支持家庭網(wǎng)絡(luò )應用的許多功能，包括MPEG-4、USB (1.1和2.0)、ATA和串行 ATA。
圖2中所示的媒體適配器實(shí)例利用了RC32434集成通信處理器的片上以及網(wǎng)MAC來(lái)直接到有線(xiàn)的數字家庭網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)利用該器件的高性能PCU接口連接WLAN和多媒體解碼器芯片組。高性能CPU內核提供了所需要的處理能力，即可運行所需要的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議（如TCP/IP、RTSP、RTP/RTCP、UPnP）在LAN和WAN一側做為客戶(hù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信，又可為圖形用戶(hù)界面（GUI）和執行必需的操作系統保留足夠的處理能力。此外，利用片上認證單元和存儲在芯片上的受保護密鑰，RC32434處理器可支持業(yè)界標準的DRM機制。
圖2  媒體適配器系統框圖

確保網(wǎng)絡(luò )安全
在一個(gè)可實(shí)現多媒體的家庭網(wǎng)絡(luò )中，存在兩個(gè)明顯的安全問(wèn)題。第一個(gè)是保護家庭網(wǎng)絡(luò )的數據免受來(lái)自網(wǎng)絡(luò )外部的威脅。隨著(zhù)聯(lián)網(wǎng)設備的增多，尤其對無(wú)線(xiàn)系統而言，對等式共享數據的保護變得比以往任何時(shí)間都重要。通過(guò)軟件加速、集成專(zhuān)用硬件，以及補充系統控制處理器可以實(shí)現這個(gè)安全任務(wù)。在許多數據速率較低的媒體類(lèi)型中，軟件執行可以為許多應用提供足夠的吞吐量，而硬件加速可能對網(wǎng)關(guān)本身更適合。網(wǎng)絡(luò )數據加密是一個(gè)確定的問(wèn)題，系統設計人員可以從硅片解決方案供應商提供的一系列解決方案中獲益，包括擁有軟件執行所需性能的高頻率CPU，以及集成或提供硬件加速的產(chǎn)品。
隨著(zhù)多媒體家庭網(wǎng)絡(luò )設備的出現和網(wǎng)上娛樂(lè )活動(dòng)的興起，一類(lèi)新的安全問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。要保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備獲準授權觀(guān)看引入網(wǎng)絡(luò )或所請求的數據流，數字版權管理（Digital Rights Management，DRM）是一個(gè)關(guān)鍵要求。在媒體適配器方面，DRM算法可以允許服務(wù)供應商確?？蛻?hù)只能收到他們支付費用的編程數據，并且可以被用于對這些數據的源控制。  同樣的算法在媒體適配器方面可以阻止未授權的數據被刻錄到碟片上。這個(gè)新問(wèn)題可以通過(guò)軟件和硬件執行方面的許多方式解決。一個(gè)典型的解決方式就是集成了鑒定單元（authentication unit，AU）的IDT RC32434處理器。結合了一列非易失隨機存取存儲器(NVRAM)和補充的邏輯單元，AU 為系統設計人員實(shí)現保護有價(jià)值數據流的DRM算法提供了多種選擇。

未來(lái)的發(fā)展方向
標準化的特征和標準的完成可實(shí)現成本的降低和多媒體網(wǎng)絡(luò )設備的商品化，并帶來(lái)對家庭網(wǎng)絡(luò )和寬帶網(wǎng)絡(luò )的帶寬需求的進(jìn)一步增長(cháng)。對更高LAN和WAN帶寬的支持會(huì )促進(jìn)新標準的采用，但新增的帶寬將導致新的挑戰。隨著(zhù)更多的用戶(hù)群（人和設備）在家中用到的視頻、數據和語(yǔ)音流量的增加，要求數字家庭網(wǎng)絡(luò )設備能提供確保用戶(hù)對質(zhì)量認可的豐富的服務(wù)和內容共享。
傳遞數據的新服務(wù)和方式引領(lǐng)了消費者在電子設備感知和使用方式上的巨變，數碼產(chǎn)品本身也日益受到家庭網(wǎng)絡(luò )上提供的越來(lái)越豐富的內容影響。數字家庭網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展已超越了基于PC間聯(lián)網(wǎng)的基礎數據共享，隨著(zhù)新設備的不斷出現，分散了對共享的數字音頻、數字視頻和數據的存儲和播放。數字家庭網(wǎng)絡(luò )將更多的是一個(gè)服務(wù)于消費者令其生活更加方便、有效、有趣的相關(guān)聯(lián)環(huán)境，而不是簡(jiǎn)單地把一個(gè)個(gè)設備連接在一起，從而可以使人們能在家中無(wú)縫地共享各個(gè)娛樂(lè )設備上的內容。
媒體適配器和媒體服務(wù)器開(kāi)始重構PC機，將數字多媒體帶入傳統家庭娛樂(lè )設備。這類(lèi)新設備的設計人員將獲益于高性能的集成通信處理器，比如IDT所提供的產(chǎn)品，可以管理多芯片模塊化架構、提供充足的CPU性能以適應不斷出現的市場(chǎng)需求和不斷發(fā)展的標準。設計人員如果可以利用現有的PC外設和補充的軟件將PC的性能復制到分散的網(wǎng)絡(luò )中，就可以實(shí)現最快的上市時(shí)間，站在代表家庭網(wǎng)絡(luò )下一個(gè)重要階段的令人興奮、不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò )化解決方案的最前沿。