MOST150網(wǎng)絡(luò)規(guī)范可實現(xiàn)高速視頻/音頻應(yīng)用

　　自從2001年推出以來，媒體定向系統(tǒng)傳輸(MOST)憑借其在高帶寬、魯棒性和使用簡便方面的優(yōu)勢，已越來越廣泛地用于汽車信息娛樂系統(tǒng)中。

　　這種能夠?qū)崿F(xiàn)汽車內(nèi)部多個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間數(shù)字音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制信息傳輸?shù)娜珨?shù)字網(wǎng)絡(luò)解決方案目前又獲提升。它的最新進(jìn)展包括增強(qiáng)其魯棒性、實現(xiàn)高性價比的視頻傳輸、傳送數(shù)據(jù)密集型服務(wù)以及增加帶寬。最新一代MOST的運行速度可達(dá)150Mb/s。

　　新型智能網(wǎng)絡(luò)接口控制器(INIC)架構(gòu)是增強(qiáng)這種解決方案魯棒性的關(guān)鍵因素。第一代NIC采用的是一種傳統(tǒng)的劃分方法，這種方法假設(shè)在外部微控制器上運行有一個強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器，該驅(qū)動器用來管理網(wǎng)絡(luò)接口。而新的INIC架構(gòu)更加完善，它可以在片上實現(xiàn)大部分驅(qū)動器。這種架構(gòu)把網(wǎng)絡(luò)行為封裝起來，這樣就不必被移植到每一個不同的平臺，從而避免了潛在的行為差異及其相關(guān)問題。

　　INIC構(gòu)成了一個完整的MOST節(jié)點。它不需要與程序發(fā)生互動即可在網(wǎng)絡(luò)中工作。這樣一來，即使程序需要更長的時間才能啟動，該節(jié)點也能夠迅速鏈接到網(wǎng)絡(luò)上。一旦準(zhǔn)備就緒，程序就能完成網(wǎng)絡(luò)注冊。若程序停止響應(yīng)，INIC會進(jìn)入保護(hù)模式，繼續(xù)獨自管理節(jié)點。任何程序問題都會在本地被封閉起來，不會影響系統(tǒng)其它部分。程序只需要INIC應(yīng)用編程接口(API)與MOST網(wǎng)絡(luò)連接。

　　當(dāng)向更高速度等級發(fā)展時，MOST150使用INIC架構(gòu)來提供最大的后向兼容性。程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口使用一種不隨基本速度和物理層而改變的機(jī)制。這就是MOST50 和 MOST150的網(wǎng)絡(luò)接口控制器都采用INIC架構(gòu)的原因所在。鏈路層協(xié)議的編碼和幀結(jié)構(gòu)的任何變化都被封裝在INIC中。在程序看來，所有INIC都是一樣的，它們都代表相同的物理接口和INIC API。NetServices的使用也與INIC的速度無關(guān)。速度更高時，程序僅把MOST看作是數(shù)據(jù)流加快的MOST。當(dāng)引入新特性時，INIC API 和NetServices中會增加新的功能，不過通常是兼容性擴(kuò)展。

　　MOST150可提供150 Mb/s的帶寬，是當(dāng)前使用的MOST 25網(wǎng)絡(luò)的6倍。至于MOST25，其音頻和視頻信號能以約98%的效率傳輸，也無需尋址、沖突檢測/恢復(fù)及廣播的開銷 (這種開銷正是導(dǎo)致其它技術(shù)號稱的更高數(shù)據(jù)率往往有名無實的原因)。但它們的有效速率不到50%。而MOST150可以提供其它面向數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)只能利用更大帶寬才能獲得的容量，從而很容易通過互聯(lián)網(wǎng)連接實現(xiàn)好幾種高清視頻流和多通道環(huán)繞聲的并行傳輸。

　　圖1：移植到INIC架構(gòu)

　　150Mb/s的數(shù)據(jù)率利用的是現(xiàn)有物理層，故可繼續(xù)使用目前采用塑料光纖(POF)作為傳輸媒介的電纜線束。LED技術(shù)的進(jìn)步也允許這些成本低廉的光源工作在150 Mb/s下，取代激光等更昂貴的方案。電纜、連接器、保護(hù)系統(tǒng)、裝配工藝等等都不必改變。傳輸速度更高的MOST150是循序漸進(jìn)地發(fā)揮作用的，幾乎不用對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施作什么改動。

　　MOST25有一個用于器件實時控制的控制通道，一個用于數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的數(shù)據(jù)包通道，還有一個專門用于同步音頻和視頻通道實例化的同步域。而MOST150不僅提供所有這些通道，還大大予以增強(qiáng)。控制通道的帶寬加倍。有效載荷得到提高，從而可以傳輸更大更完整的數(shù)據(jù)包。它還具有一種預(yù)先確認(rèn)機(jī)制，可以防止發(fā)送接收器知道自己無法接受的消息。這樣一來，不僅增加通道容量，還可避免任何信息的丟失。

　　在更先進(jìn)的MOST版本中同步域變化不大。不過，它的大小可以根據(jù)設(shè)計人員的當(dāng)前需求實時改變。與同步通道共享帶寬的數(shù)據(jù)包通道也具有這種優(yōu)勢。它也采用了預(yù)先確認(rèn)機(jī)制，從而可以避免重復(fù)傳輸?shù)陌l(fā)生，也能確保發(fā)送器和接收器都有最佳的帶寬。同步通道不使用的帶寬可以留給數(shù)據(jù)包傳輸用。

　　圖2：INIC架構(gòu)可以作為網(wǎng)絡(luò)后向兼容開發(fā)和不同物理層使用的基礎(chǔ)

　　除了上述機(jī)制之外，MOST150還提供有兩個新的通道：以太網(wǎng)通道和同步通道。MOST150新增的以太網(wǎng)通道能夠原樣傳輸電腦產(chǎn)品使用的以太網(wǎng)幀。它呈現(xiàn)給程序的就好像是一個以太網(wǎng)和MAC地址。TCP/IP堆棧及其它以太網(wǎng)通信協(xié)議，比如Appletalk，也能夠原樣在MOST上通信。因此MOST150可以成為車用以太網(wǎng)物理層。從高層次來看，MOST150是一種復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，包括了現(xiàn)有的雙倍帶寬MOST 和10/100以太網(wǎng)，并且具有很高的靈活性和眾多配置選項。

　　MOST可通過保留專用通道的方式為流式數(shù)據(jù)提供很高的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。同步數(shù)據(jù)就是這樣被傳輸?shù)摹２贿^，某些流式數(shù)據(jù)不能高性價比地與MOST保持同步。流式數(shù)據(jù)越來越多地采用突發(fā)模式(例如MPEG視頻)或數(shù)據(jù)包流(IP視頻)。為了支持這些流式數(shù)據(jù)，MOST150提供了三種新的同步機(jī)制：

　　* 突發(fā)流機(jī)制(Burst streaming)：這種機(jī)制允許在每個時間片有不同數(shù)據(jù)量時傳送流式數(shù)據(jù)。比如DVD播放器或DVB-T (地面數(shù)字視頻廣播)等輸出的MPEG流數(shù)據(jù)。最大帶寬有所保留。到達(dá)的數(shù)據(jù)被寫入到一個幀緩沖器中，然后定期向網(wǎng)絡(luò)中的其它設(shè)備發(fā)送。同時提供對每一個同步幀的當(dāng)前有效載荷識別的機(jī)制。

　　* 恒定速率流機(jī)制：通常，流數(shù)據(jù)都是同步的(單位時間的數(shù)據(jù)量恒定)，但與MOST不同步。比如，在MOST上以44.1-kHz的幀速率傳輸48-kHz的音頻流即是一例。同步傳輸則允許這類信號不必與MOST同步而進(jìn)行隧道式傳送，從而無需采樣率轉(zhuǎn)換器。時鐘也可以通過隧道方式傳送。每一個MOST150 INIC都有幀時鐘的輸入。時鐘信號傳送過后需要被測量并重組。其中一個例子是48-kHz I2S信號(I2S是飛利浦為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而開發(fā)的一種總線標(biāo)準(zhǔn))用44.1 kHz的速率以隧道方式穿過MOST網(wǎng)絡(luò)。它簡單地從一端進(jìn)去，從另一端輸出，沒有進(jìn)行任何不同采樣速率之間的轉(zhuǎn)換。

　　*數(shù)據(jù)包流機(jī)制：流式數(shù)據(jù)被分為若干個數(shù)據(jù)包，必需利用互聯(lián)網(wǎng)語音協(xié)議(VoIP)等I2S信號進(jìn)行傳輸。這些數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)通道傳輸，不過，也可以為它們保留一個專用同步通道。MOST的這種同步機(jī)制支持?jǐn)?shù)據(jù)包，而且利用它們可實現(xiàn)數(shù)據(jù)包流的高QoS。由于這些數(shù)據(jù)包在傳輸中不解釋其尋址信息，故無需額外帶寬就可以同時傳輸?shù)綆讉€接收器。

　　新的機(jī)制，比如突發(fā)流，無需位填充(bit stuffing)或同步即可實現(xiàn)MPEG視頻的直接同步傳輸。此外，傳輸流接口(TSI)已成為視頻處理IC的一個標(biāo)準(zhǔn)。MOST150 INIC支持多個TSI，這樣，視頻IC就能夠直接連接到MOST，不再需要成本高昂的粘合邏輯。例如，連接到現(xiàn)有模擬調(diào)諧器上的DVB-T調(diào)諧器或MPEG編碼器可以直接與MOST150 INIC連接。

　　圖3：從MOST25 到 MOST150的移植