MOST150網(wǎng)絡(luò )規范可實(shí)現高速視頻/音頻應用

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

　　這種能夠實(shí)現汽車(chē)內部多個(gè)聯(lián)網(wǎng)設備間數字音頻、視頻數據和控制信息傳輸的全數字網(wǎng)絡(luò )解決方案目前又獲提升。它的最新進(jìn)展包括增強其魯棒性、實(shí)現高性?xún)r(jià)比的視頻傳輸、傳送數據密集型服務(wù)以及增加帶寬。最新一代MOST的運行速度可達150Mb/s。

　　新型智能網(wǎng)絡(luò )接口控制器(INIC)架構是增強這種解決方案魯棒性的關(guān)鍵因素。第一代NIC采用的是一種傳統的劃分方法，這種方法假設在外部微控制器上運行有一個(gè)強大網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)器，該驅動(dòng)器用來(lái)管理網(wǎng)絡(luò )接口。而新的INIC架構更加完善，它可以在片上實(shí)現大部分驅動(dòng)器。這種架構把網(wǎng)絡(luò )行為封裝起來(lái)，這樣就不必被移植到每一個(gè)不同的平臺，從而避免了潛在的行為差異及其相關(guān)問(wèn)題。

　　INIC構成了一個(gè)完整的MOST節點(diǎn)。它不需要與程序發(fā)生互動(dòng)即可在網(wǎng)絡(luò )中工作。這樣一來(lái)，即使程序需要更長(cháng)的時(shí)間才能啟動(dòng)，該節點(diǎn)也能夠迅速鏈接到網(wǎng)絡(luò )上。一旦準備就緒，程序就能完成網(wǎng)絡(luò )注冊。若程序停止響應，INIC會(huì )進(jìn)入保護模式，繼續獨自管理節點(diǎn)。任何程序問(wèn)題都會(huì )在本地被封閉起來(lái)，不會(huì )影響系統其它部分。程序只需要INIC應用編程接口(API)與MOST網(wǎng)絡(luò )連接。

　　當向更高速度等級發(fā)展時(shí)，MOST150使用INIC架構來(lái)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制。這就是MOST50 和 MOST150的網(wǎng)絡(luò )接口控制器都采用INIC架構的原因所在。鏈路層協(xié)議的編碼和幀結構的任何變化都被封裝在INIC中。在程序看來(lái)，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(wú)關(guān)。速度更高時(shí)，程序僅把MOST看作是數據流加快的MOST。當引入新特性時(shí)，INIC API 和NetServices中會(huì )增加新的功能，不過(guò)通常是兼容性擴展。

　　MOST150可提供150 Mb/s的帶寬，是當前使用的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(wú)需尋址、沖突檢測/恢復及廣播的開(kāi)銷(xiāo) (這種開(kāi)銷(xiāo)正是導致其它技術(shù)號稱(chēng)的更高數據率往往有名無(wú)實(shí)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據包的網(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(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接實(shí)現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

　　150Mb/s的數據率利用的是現有物理層，故可繼續使用目前采用塑料光纖(POF)作為傳輸媒介的電纜線(xiàn)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、保護系統、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，幾乎不用對現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施作什么改動(dòng)。

　　MOST25有一個(gè)用于器件實(shí)時(shí)控制的控制通道，一個(gè)用于數據傳輸服務(wù)的數據包通道，還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于同步音頻和視頻通道實(shí)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?？刂仆ǖ赖膸捈颖?。有效載荷得到提高，從而可以傳輸更大更完整的數據包。它還具有一種預先確認機制，可以防止發(fā)送接收器知道自己無(wú)法接受的消息。這樣一來(lái)，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(guò)，它的大小可以根據設計人員的當前需求實(shí)時(shí)改變。與同步通道共享帶寬的數據包通道也具有這種優(yōu)勢。它也采用了預先確認機制，從而可以避免重復傳輸的發(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據包傳輸用。

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

　　除了上述機制之外，MOST150還提供有兩個(gè)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。它呈現給程序的就好像是一個(gè)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(chē)用以太網(wǎng)物理層。從高層次來(lái)看，MOST150是一種復用網(wǎng)絡(luò )，包括了現有的雙倍帶寬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(guò)保留專(zhuān)用通道的方式為流式數據提供很高的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。同步數據就是這樣被傳輸的。不過(guò)，某些流式數據不能高性?xún)r(jià)比地與MOST保持同步。流式數據越來(lái)越多地采用突發(fā)模式(例如MPEG視頻)或數據包流(IP視頻)。為了支持這些流式數據，MOST150提供了三種新的同步機制：

　　* 突發(fā)流機制(Burst streaming)：這種機制允許在每個(gè)時(shí)間片有不同數據量時(shí)傳送流式數據。比如DVD播放器或DVB-T (地面數字視頻廣播)等輸出的MPEG流數據。最大帶寬有所保留。到達的數據被寫(xiě)入到一個(gè)幀緩沖器中，然后定期向網(wǎng)絡(luò )中的其它設備發(fā)送。同時(shí)提供對每一個(gè)同步幀的當前有效載荷識別的機制。

　　* 恒定速率流機制：通常，流數據都是同步的(單位時(shí)間的數據量恒定)，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(lèi)信號不必與MOST同步而進(jìn)行隧道式傳送，從而無(wú)需采樣率轉換器。時(shí)鐘也可以通過(guò)隧道方式傳送。每一個(gè)MOST150 INIC都有幀時(shí)鐘的輸入。時(shí)鐘信號傳送過(guò)后需要被測量并重組。其中一個(gè)例子是48-kHz I2S信號(I2S是飛利浦為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而開(kāi)發(fā)的一種總線(xiàn)標準)用44.1 kHz的速率以隧道方式穿過(guò)MOST網(wǎng)絡(luò )。它簡(jiǎn)單地從一端進(jìn)去，從另一端輸出，沒(méi)有進(jìn)行任何不同采樣速率之間的轉換。

　　*數據包流機制：流式數據被分為若干個(gè)數據包，必需利用互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)音協(xié)議(VoIP)等I2S信號進(jìn)行傳輸。這些數據可通過(guò)以太網(wǎng)通道傳輸，不過(guò)，也可以為它們保留一個(gè)專(zhuān)用同步通道。MOST的這種同步機制支持數據包，而且利用它們可實(shí)現數據包流的高QoS。由于這些數據包在傳輸中不解釋其尋址信息，故無(wú)需額外帶寬就可以同時(shí)傳輸到幾個(gè)接收器。

　　新的機制，比如突發(fā)流，無(wú)需位填充(bit stuffing)或同步即可實(shí)現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(gè)標準。MOST150 INIC支持多個(gè)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，連接到現有模擬調諧器上的DVB-T調諧器或MPEG編碼器可以直接與MOST150 INIC連接。

　　圖3：從MOST25 到 MOST150的移植