UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro

Aluno: Daniel da Rosa Marques DRE: 102037054

Disciplina: Redes de Computadores I Professor: Otto


Digital Harmony



Índice


  1. Introdução


1.1 O que é Digital Harmony


  1. Protocolo IEEE 1394 – FireWire


2.1 Especificações

2.2 Cabos

2.3 Conectores


  1. Redes para aplicações multimídia


    3.1 Redes domiciliares de entretenimento

    3.2 Set-top boxes


  1. Conclusão


  1. Bibliografia


  1. Questionário



  1. Introdução



Um dos principais problemas que afligia estúdios em todas as partes era o grande número cabos e interfaces necessários para transmitir muitos sinais de um ponto a outro. Sinais analógicos e digitais de áudio e vídeo, MIDI, sync, etc, cada sinal requer um cabo ou interface diferente e todos os sinais devem ser processados em conjunto. Por isso seria melhor que estes sinais fossem totalmente integrados e transmitidos em um único cabo.



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1.1 O que é Digital Harmony



Digital Harmony Technologies é uma empresa norte americana, sediada em Seattle, pioneira no desenvolvimento de tecnologia para redes de entretenimento. Ela foi criada por volta de 1997 e em 2001 tinha 50 empregados. Esta empresa desenvolveu seus produtos se baseado principalmente no protocolo IEEE 1394 (FireWire). A tecnologia de redes criada pela Digital Harmony destina-se a manipulação e controle de sistemas multi-canal de áudio de vídeo digitais seguros e via transmissão sem fio, cabos seriais IEEE 1394 e cabos loudspeakers tradicionais.


A Digital Harmony licenciou sua tecnologia para fabricantes de dispositivos de áudio e vídeo profissionais ou de consumo. Assim ela apresentou soluções para uma gama de sistemas de áudio e vídeo, incluindo aparelhos eletrônicos domésticos, computadores, aparelhos profissionais de áudio e de vídeo e equipamentos automotivos. Estes dispositivos são utilizados em redes de entretenimento em estúdios de gravação, teatros, domicílios e automóveis.


A licença é feita na forma de propriedade intelectual, módulos de circuitos integrados (que podem ser configurados para aplicações específicas), desings de referência e ferramentas de desenvolvimento. Exemplos de fabricantes com os quais a Digital Harmony firmou contrato são a Meridian Áudio, QSC Áudio Products, Cirrus Logic, JBL, Harman/Kardon, Boston Acoustics, Infinity, Lexicon, Peavey Electronics, Loewe, Madrigal/Mark Levinson, Denon, Onkyo, Panja (AMX/Phast), Stellar One, Go Video, California Audio Labs, Green Hills Software, etc.


Figura 1 – Estúdio Digital Harmony



A Digital Harmony desenvolveu tecnologia de áudio digital e a licenciou para a industria de áudio profissional. Na figura acima vemos um exemplo do que seria um estúdio Digital Harmony. O backbone do estúdio é um barramento serial IEEE 1394. Esta rede utiliza o módulo transceiver e o driver DHIVA (Digital Harmony Intreface for Vídeo and Áudio). Ela necessita de somente um cabo para conectar todos os dispositivos, é totalmente compatível com os padrões IEEE 1394, possui altas taxas de transferência (400Mbit/s a 3.2Gbit/s), suporta hot plug, transmissão síncrona e assíncrona e vários protocolos de transmissão de dados.





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  1. Protocolo IEEE 1394 – FireWire


O FireWire e originário da Apple Computer e foi desenvolvido em meados dos anos 80. Começou a ser utilizado por muitos desenvolvedores de computador por volta de 1998. Existem vários nomes para produtos compatíveis com IEEE 1394 dependendo do fabricante. A Apple denomina de FireWire, mas outras empresas dão outros nomes como i.link (Sony Corp.) e Lynx para descrever seus produtos 1394.




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2.1 Especificações


O protocolo 1394 é uma técnica digital dotada de interconectividade e interoperabilidade. Seu objetivo é permitir que todos os dispositivos eletrônicos funcionem juntamente em uma rede sem conflitos ou problemas de configuração. O IEEE 1394 oferece uma forma universal de interconexão de todos os dispositivos digitais que é financeiramente viável, de alto desempenho e não proprietária.


IEEE 1394 constitui-se de um barramento externo extremamente rápido que suporta taxas de transferência de 400Mbps (1394a) e 800Mbps (1394b) – tambem existem referencia a taxas de transferência superiores chegando até 3.2Gbps. Ele suporta Plug-and-play, hot plugging e provê alimentação para os dispositivos periféricos. Uma única porta 1394 pode ser usada para conectar até 63 dispositivos externos. Na tabela abaixo podemos ver que o barramento 1394 pode transmitir satisfatoriamente vários tipos de informações de áudio e vídeo pela rede:



Formato

Banda

Canais

16 bit, áudio 44.1kHz

705.6Kbps

453

24-bit, áudio 48kHz

1152Mbps

277

Canal de áudio 5.1 DTS

384Kbps

833

Canal de áudio DolbyDigital 5.1

384Kbps

833

30fps, 640x480, vídeo 24-bit

221 Mbps

1

15fbps, 320x240, vídeo 16-bit

18Mbps

17

MPEG-2, vídeo NTSC

3Mbps

106

MPEG-2, vídeo PAL

4Mbps

80

MPEG-2, vídeo de imagem complexa

5-10Mbps

32-64

DV, vídeo comprimido

20Mbps

16

Tabela 1 - Banda para diferentes formatos de áudio e vídeo



Além da alta velocidade este protocolo também suporta dados com sincronismo o que o torna ideal para dispositivos que necessitam transmitir um grande volume de informações em tempo real (como vídeo). A transmissão síncrona de dados garante que todos os nos tem acesso periódico ao meio, permitindo que enviem pacotes de informação a cada 125 microssegundos. Não existe retransmissão se ocorrer um erro. Porém erros são raros e mesmo que se perca um pacote este correspondera somente a poucas amostras do sinal e o erro será imperceptível para os olhos ou ouvidos humanos. Já a transmissão assíncrona proporciona conectividade para dispositivos como mouse e impressora e sinais de comando e controle para novos dispositivos. As normas IEEE 1394 alocam cerca de 80% da banda para a comunicação síncrona. A transmissão assíncrona, usada para transmitir sinais de controle, pode ocupar o barramento assim que este não estiver preenchido com o trafego síncrono.



Como mecanismo de garantia de entrega de pacotes assíncronos utiliza-se um pequeno pacote de retorno que é enviado para o remetente. O protocolo assíncrono IEEE 1394 permite que um no leia e escreva na memória de outro no. A técnica usada para controlar os parâmetros dos dispositivos é simplesmente ler e escrever variáveis públicas. O protocolo chamado Function Control Protocol (FCP) é o mais usado em dispositivos 1394 comerciais.



Dispositivos com portas 1394 podem formar uma rede com uma variedade de topologias ao mesmo tempo : daisy chain, estrela, arvore, qualquer uma que não tenha ciclos fechados. Em um único daisy chain e possível colocar ate 17 dispositivos (nos).



O tamanho dos cabos entre nos é de 4,5 metros para o par trançado e 100 metros para fibra Ótica (POF) ou um cabo CAT5.


Um sistema 1394 certificado pela Digital Harmony pode acomodar até 1023 barramentos separados com 63 nos cada, o que permite até 64000 dispositivos por barramento. Cada no pode incluir até 256 terabytes de espaço endereçável. Além disso, a rede também pode conter pontes.


Durante o processo de inicialisação cada no do barramento 1394 carrega um processo de identificação do barramento, identificação da arvore e auto-identificação. Estas funções são carregadas rapidamente e automaticamente sem intervenção humana. Dispositivos com diferentes taxas de transferência podem ser conectados pois a comunicação se ajusta automaticamente à taxa mais rápida suportada pelo dispositivo mais lento.


Na rede 1394 não é necessário um controlador mestre, o que elimina o bottleneck de comunicação e o ponto único de falha comum em sistemas como o USB.


Os protocolos para o tráfego de informações de vídeo no 1394 estão bem definidos pelo IEC 61889, que é um conjunto de recomendações determinadas pela IEC (International Electrotechnical Commission). Estas recomendações também incluem um vasto conjunto de protocolos de áudio e MIDI que foram adaptados pela IEC a partir dos protocolos desenvolvidos pela Yamaha's mLAN.


IEEE 1394 é então um conjunto aberto de especificações que permitem a interconexão de dispositivos. Com isso sinais de controle, dados e informação de entretenimento (vídeo e áudio) podem coexistir no mesmo barramento à altas taxas de transferência.







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2.2 Cabos


Os cabos IEEE 1394 contem seis fios de cobre. Dois são para alimentação e os outros estão grupados em dois pares trançados. Cada par trançado possui uma blindagem assim como o cabo como um todo é revestido por uma blindagem externa.


Os fios de alimentação podem transmitir de 8 a 40 Volts DC com uma corrente de até 1,5 ampères.


Somente é necessário um cabo IEEE 1394 para conectar dispositivos à rede, pois este oferece tanto a transmissão de dados como energia, sendo assim de grande conveniência para o usuário.



Figura 2 – Cabo IEEE 1394



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2.3 Conectores



O conector é construído de tal maneira que os contatos elétricos estão em seu interior, prevenindo assim que o usuário receba uma descarga elétrica ou que ele contamine os contatos com suas mãos. O conector é pequeno, flexível e durável. Ele é também de fácil manipulação permitindo que o usuário o remova e conecte com facilidade. Não é necessário terminador ou ID de endereçamento.




Figura 3 – Conector IEEE 1394






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  1. Redes para aplicações multimídia



3.1 Redes domiciliares de entretenimento


A Digital Harmony desenvolveu tecnologia especificamente para redes de entretenimento a serem implantadas em domicílios. Ela licenciou então sua tecnologia 1394 para diversas outras empresas que passaram a desenvolver produtos para estas redes. Em contraste com outros métodos seriais de interconexão como o S/PDIF, USB e AES-EBU a tecnologia 1394 suporta áudio e vídeo de alta qualidade em transmissão serial.


Na Figura abaixo vemos um exemplo de rede domiciliar para entretenimento:


Figura 4 – Rede domiciliar Digital Harmony


A interface 1394 da Digital Harmony proporciona uma conexão inteligente e de alta velocidade para todos os tipos de aparelhos eletrônicos, incluindo sistemas de áudio digital, consoles para jogos, câmeras digitais, VCRs digitais, TVs com conexão à rede, set-top boxes, DVD players, PCs e periféricos.


Aparelhos eletrônicos desenvolvidos com interface 1394 necessitarão somente de um cabo para se conectar. Isso traz grande simplicidade ao sistema FireWire, sendo necessário apenas conectar os vários dispositivos, alimentá-los e ter assim uma rede totalmente funcional. O IEEE 1394 permite aos consumidores inter conectar em sua casa o equipamento de entretenimento em praticamente qualquer configuração desejada. É fácil conectar os dispositivos, eles são alimentados pelo sistema e não é necessário um hub ou roteador como em uma rede de computadores convencional.


Softwares como os drivers de comando e controle, desenvolvidos para o uso em home theaters e estúdios de produção áudio/ vídeo, podem ser instalados em PCs ou iMACs. Com estes softwares se tem o benefício do plug-and-enjoy set up e da configuração one-time, pois eles reconhecem os componentes no sistema de áudio e vídeo. Além disso os softwares permitem ao usuário o total controle de uma rede áudio/vídeo Digital Harmony através de uma única interface. Alem disso esta tecnologia é multiplatarforma e é compatível com vários dispositivos, permitindo assim ao usuário escolher suas marcas preferidas. O conjunto de aplicações responsavel por essa interoperabilidade é chamado de HAVI (Home Audio Video Interoperability).




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3.2 Set-top boxes


Set-top Box (STB) é uma interface que conecta o sistema de áudio/vídeo digital com o sistema de satélite, TV à cabo ou Internet. O STB também converte um sinal digital em outros formatos de áudio e vídeo digital interpretados por aparelhos de TV e sistemas de áudio modernos. As funções típicas que os STBs suportam são:




Um STB comum conectado a um aparelho de TV permite somente a transmissão dos programas televisivos e o acesso à Internet. Já um STB com interface 1394 pode se conectar e controlar inúmeros dispositivos eletrônicos como camcorders, game players, DVDs, dispositivos legacy e pontes.


Na figura abaixo podemos ver um exemplo de como o STB funciona como ponte entre o conteúdo da banda larga que entra em uma residência via DSS/cabo e o restante do sistema de entretenimento:



Figura 5 – Sistema Digital Harmony típico para residências






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  1. Conclusão


Desta forma vemos que a tecnologia da Digital Harmony que utiliza o padrão IEEE 1394 foi idealizada para redes domiciliares de entretenimento. Suas características básicas que a tornam ideal para este tipo de aplicação são: interoperabilidade, alta taxa de transferência, transmissão de dados síncrona, etc. Assim o usuário pode obter uma rede que é facilmente configurável, que garante qualidade para todas as aplicações multimídia e a um baixo custo.




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  1. Bibliografia


Intrenet:



Papers:






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  1. Questionário



1) Com qual protocolo a Digital Harmony desenvolveu sua tecnologia?

Resposta: IEEE 1394 ou FireWire.


2) Quanto da banda o IEEE 1394 aloca percentualmente para a transmissão síncrona e assíncrona rescectivamente?

Resposta: 80% e 20%.


3) De quantos cabos um dispositivo com interface 1394 precisa para se conectar em uma rede Digial Harmony?

Resposta: Somente um.


4) O que é um set-top box?

Resposta: Dispositivo que conecta o sistema de áudio/vídeo digital com um satélite, TV a cabo ou Internet.


5) O que Hot Plugging?

Resposta: Capacidade de conectar um dispositivo com a rede funcionando.


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