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车载信息娱乐：MOST150网络规范可实现高速视频/音频应用 |
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作者：Henry Muyshondt 来源：电子工程专辑 |
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自从2001年推出以来，媒体定向系统传输(MOST)凭借其在高带宽、鲁棒性和使用简便方面的优势，已越来越广泛地用于汽车信息娱乐系统中。这种能够实现汽车内部多个联网设备间数字音频、视频数据和控制信息传输的全数字网络解决方案目前又获提升。它的最新进展包括增强其鲁棒性、实现高性价比的视频传输、传送数据密集型服务以及增加带宽。最新一代MOST的运行速度可达150Mb/s。
新型智能网络接口控制器(INIC)架构是增强这种解决方案鲁棒性的关键因素。第一代NIC采用的是一种传统的划分方法，这种方法假设在外部微控制器上运行有一个强大网络驱动器，该驱动器用来管理网络接口。而新的INIC架构更加完善，它可以在片上实现大部分驱动器。这种架构把网络行为封装起来，这样就不必被移植到每一个不同的平台，从而避免了潜在的行为差异及其相关问题。
INIC构成了一个完整的MOST节点。它不需要与程序发生互动即可在网络中工作。这样一来，即使程序需要更长的时间才能启动，该节点也能够迅速链接到网络上。一旦准备就绪，程序就能完成网络注册。若程序停止响应，INIC会进入保护模式，继续独自管理节点。任何程序问题都会在本地被封闭起来，不会影响系统其它部分。程序只需要INIC应用编程接口(API)与MOST网络连接。
当向更高速度等级发展时，MOST150使用INIC架构来提供最大的后向兼容性。程序和网络之间的接口使用一种不随基本速度和物理层而改变的机制。这就是MOST50 和 MOST150的网络接口控制器都采用INIC架构的原因所在。链路层协议的编码和帧结构的任何变化都被封装在INIC中。在程序看来，所有INIC都是一样的，它们都代表相同的物理接口和INIC API。NetServices的使用也与INIC的速度无关。速度更高时，程序仅把MOST看作是数据流加快的MOST。当引入新特性时，INIC API 和NetServices中会增加新的功能，不过通常是兼容性扩展。
MOST150可提供150 Mb/s的带宽，是当前使用的MOST 25网络的6倍。至于MOST25，其音频和视频信号能以约98%的效率传输，也无需寻址、冲突检测/恢复及广播的开销 (这种开销正是导致其它技术号称的更高数据率往往有名无实的原因)。但它们的有效速率不到50%。而MOST150可以提供其它面向数据包的网络只能利用更大带宽才能获得的容量，从而很容易通过互联网连接实现好几种高清视频流和多通道环绕声的并行传输。 
图1：移植到INIC架构
150Mb/s的数据率利用的是现有物理层，故可继续使用目前采用塑料光纤(POF)作为传输媒介的电缆线束。LED技术的进步也允许这些成本低廉的光源工作在150 Mb/s下，取代激光等更昂贵的方案。电缆、连接器、保护系统、装配工艺等等都不必改变。传输速度更高的MOST150是循序渐进地发挥作用的，几乎不用对现有网络基础设施作什么改动。
MOST25有一个用于器件实时控制的控制通道，一个用于数据传输服务的数据包通道，还有一个专门用于同步音频和视频通道实例化的同步域。而MOST150不仅提供所有这些通道，还大大予以增强。控制通道的带宽加倍。有效载荷得到提高，从而可以传输更大更完整的数据包。它还具有一种预先确认机制，可以防止发送接收器知道自己无法接受的消息。这样一来，不仅增加通道容量，还可避免任何信息的丢失。
在更先进的MOST版本中同步域变化不大。不过，它的大小可以根据设计人员的当前需求实时改变。与同步通道共享带宽的数据包通道也具有这种优势。它也采用了预先确认机制，从而可以避免重复传输的发生，也能确保发送器和接收器都有最佳的带宽。同步通道不使用的带宽可以留给数据包传输用。
图2：INIC架构可以作为网络后向兼容开发和不同物理层使用的基础
除了上述机制之外，MOST150还提供有两个新的通道：以太网通道和同步通道。MOST150新增的以太网通道能够原样传输电脑产品使用的以太网帧。它呈现给程序的就好像是一个以太网和MAC地址。TCP/IP堆栈及其它以太网通信协议，比如Appletalk，也能够原样在MOST上通信。因此MOST150可以成为车用以太网物理层。从高层次来看，MOST150是一种复用网络，包括了现有的双倍带宽MOST 和10/100以太网，并且具有很高的灵活性和众多配置选项。
MOST可通过保留专用通道的方式为流式数据提供很高的服务质量(QoS)。同步数据就是这样被传输的。不过，某些流式数据不能高性价比地与MOST保持同步。流式数据越来越多地采用突发模式(例如MPEG视频)或数据包流(IP视频)。为了支持这些流式数据，MOST150提供了三种新的同步机制：
* 突发流机制(Burst streaming)：这种机制允许在每个时间片有不同数据量时传送流式数据。比如DVD播放器或DVB-T (地面数字视频广播)等输出的MPEG流数据。最大带宽有所保留。到达的数据被写入到一个帧缓冲器中，然后定期向网络中的其它设备发送。同时提供对每一个同步帧的当前有效载荷识别的机制。
* 恒定速率流机制：通常，流数据都是同步的(单位时间的数据量恒定)，但与MOST不同步。比如，在MOST上以44.1-kHz的帧速率传输48-kHz的音频流即是一例。同步传输则允许这类信号不必与MOST同步而进行隧道式传送，从而无需采样率转换器。时钟也可以通过隧道方式传送。每一个MOST150 INIC都有帧时钟的输入。时钟信号传送过后需要被测量并重组。其中一个例子是48-kHz I2S信号(I2S是飞利浦为数字音频设备之间的音频数据传输而开发的一种总线标准)用44.1 kHz的速率以隧道方式穿过MOST网络。它简单地从一端进去，从另一端输出，没有进行任何不同采样速率之间的转换。
*数据包流机制：流式数据被分为若干个数据包，必需利用互联网语音协议(VoIP)等I2S信号进行传输。这些数据可通过以太网通道传输，不过，也可以为它们保留一个专用同步通道。MOST的这种同步机制支持数据包，而且利用它们可实现数据包流的高QoS。由于这些数据包在传输中不解释其寻址信息，故无需额外带宽就可以同时传输到几个接收器。
新的机制，比如突发流，无需位填充(bit stuffing)或同步即可实现MPEG视频的直接同步传输。此外，传输流接口(TSI)已成为视频处理IC的一个标准。MOST150 INIC支持多个TSI，这样，视频IC就能够直接连接到MOST，不再需要成本高昂的粘合逻辑。例如，连接到现有模拟调谐器上的DVB-T调谐器或MPEG编码器可以直接与MOST150 INIC连接。
图3：从MOST25 到 MOST150的移植
作者：Henry Muyshondt
汽车信息娱乐系统部门业务发展高级总监 SMSC公司 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/19/2008) |
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