MOST – Fit für neue Applikationen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Synchrone Datenübertragung reduziert Overhead
MOST150 stellt eine Bandbreite von bis zu 150 Mbit/s bereit. Da Audiound Video-Signale wie schon bei MOST25 synchron (bzw. isochron) und damit praktisch ohne Overhead übertragen werden (keine Adressierung, keine Kollisionen, Verfügbarkeit der Daten an jedem Knoten), stellt MOST150 eine Kapazität zur Verfügung, die andere, paketorientierte Netzwerke nur mit wesentlich höherer Bandbreite erreichen. So können beispielsweise problemlos mehrere HDVideokanäle, Mehrkanal-Surround- Audio-Datenströme und zusätzlich Paketdaten zeitgleich und ohne Qualitätseinbußen übertragen werden.
Warum wurde gerade eine Bandbreite von 150 Mbit/s gewählt? Die Antwort liegt im physikalischen Übertragungsmedium: Bei 150 Mbit/s kann bewährte und kostengünstige LED/ POF-Technik eingesetzt werden. Es muss nicht auf teure und problembehaftete Transmitter, die auf VCSEL (Vertical-Cavity-Surface-Emitting-Laser) oder RCLED (Resonant-Cavity- Light-Emitting-Diode) basieren, gewechselt bzw. auf Fasern oder Faserbündel aus Glas zurückgegriffen werden. Die bestehenden Kabelbäume mit POF als Übertragungsmedium können beibehalten werden. Das bedeutet, dass Kabel, Stecksysteme, Schutzsysteme, Montageprozesse etc. nicht geändert werden müssen. MOST150 stellt somit nicht nur aus Software-Sicht, sondern auch aus Sicht des physikalischen Übertragungsmediums eine sanfte Evolution dar.
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Sychrone und isochrone Kanäle bieten maximale Flexibilität
MOST25 hat einen Kontrollkanal für die Echtzeit-Steuerung von Geräten, einen Paketkanal für die Übertragung von Datendiensten und einen synchronen Bereich für Audio- oder Video- Datenströme (Streaming-Daten), in dem Kanäle und damit Bandbreite zur Audio- und Video-Übertragung reserviert werden können. Auch MOST150 weist all diese Kanäle (bzw. Datentypen für Kontroll-, Paket- und synchrone Datenströme) auf. Diese wurden jedoch im Vergleich zu den Vorgängergenerationen weiterentwickelt und erweitert.
Der Kontrollkanal wurde in der Kapazität verdoppelt. Zudem wurde die Nutzlast erhöht, so dass größere Pakete ohne Segmentierung übertragen werden können. Ein so genanntes „Preemptive Acknowledge“ sorgt zudem dafür, dass Nachrichten, die der Empfänger nicht entgegennehmen kann, erst gar nicht weggeschickt werden, da der Sender vorab bereits weiß, dass diese momentan nicht empfangen werden können. Dies erhöht die Kapazität des Kanals bzw. verhindert den Verlust von Nachrichten und die damit notwendigen Wiederholungen (Retries). Der synchrone Kanal wurde wenig verändert. Allerdings kann nunmehr seine Größe zur Laufzeit verändert und damit dynamisch dem aktuellen Bedarf angepasst werden. Dieser Vorteil gilt natürlich auch für den Paketkanal, der sich die Bandbreite mit dem synchronen Bereich teilt.
Auch beim Paketkanal wurde das Preemptive Acknowledge eingeführt, so dass Übertragungen ohne Wiederholungen und mit optimaler Bandbreite sowohl für den Sender als auch für den Empfänger erfolgen können. Zudem bietet MOST150 zwei neue Übertragungskanäle: einen isochronen Bereich und einen Ethernet-Kanal. Bandbreite, die aktuell nicht für synchrone bzw. isochrone Kanäle genutzt wird, steht wie bisher auch für paketorientierte Daten zur Verfügung.
Die Philosophie von MOST zur Übertragung von Audio- und Videodaten besteht schon immer in der Reservierung eines dedizierten Kanals und der damit erforderlichen Bandbreite. Nur so ist höchste „Quality of Service“ (QoS, hohe Übertragungsqualität) möglich. Bislang war dies lediglich für die Übertragung von synchronen Daten möglich. Die synchrone Übertragung stellt nach wie vor die beste Möglichkeit dar, QoS umzusetzen. Es lassen sich jedoch nicht alle Audio- oder Video-Datenströme auf die MOSTZeitbasis synchronisieren. Zudem gibt es Datenströme, die von Natur aus eine variable Bitrate aufweisen, so z.B. ein MPEG-Datenstrom, wie er für Video- Inhalte von DVD eingesetzt wird, oder paketorientierte Datenströme mit Video-Inhalten (IP-Video bzw. Video- Over-IP). Um die Übertragung solcher Daten entsprechend der MOST-Philosophie zu unterstützen, wurde die isochrone Übertragung auf MOST eingeführt.
Die Verwaltung isochroner Kanäle erfolgt dabei analog zur Verwaltung synchroner Kanäle: Die benötigte Bandbreite wird reserviert, und nach Ende der Übertragung wird der Kanal wieder abgebaut. Dabei können drei verschiedene isochrone Mechanismen verwendet werden:
- Burst Rate Streaming: Dieser Mechanismus erlaubt die Übertragung von Datenströmen, die eine variable Bitrate aufweisen. Typische Beispiele sind MPEG-Datenströme, wie sie von einem DVD-Laufwerk oder DVB-TTuner geliefert werden. Zur Übertragung wird auf MOST die maximal erforderliche Bandbreite reserviert. Die ankommenden Daten werden in einen Puffer geschrieben, dessen Inhalt zyklisch versandt wird.
- Constant Rate Streaming: Oftmals sind Audio-Datenströme zwar synchroner Natur (konstante Datenmenge je Zeiteinheit), jedoch nicht auf die MOST-Zeitbasis synchronisiert. Ein Beispiel ist die Übertragung von PCMAudio- Daten, die mit einer Frequenz von 48 kHz abgetastet wurden, über ein MOST-Netzwerk, das mit 44,1 kHz getaktet wird – oder auch umgekehrt. Mit der isochronen Übertragung können derartige Datenströme über MOST quasi „getunnelt“ werden, ohne sie synchronisieren zu müssen oder die Daten zu konvertieren. Die Sample-Rate-Converter können somit entfallen. Hierbei ist es natürlich nicht ausreichend, nur die Daten über MOST zu „tunneln“, sondern auch die Zeitbasis des Datenstroms muss übertragen werden.
- Packet Streaming: Für Datenströme, die in Paketen verpackt sind und mit hoher QoS übertragen werden sollen (beispielsweise Voice-Over-IP oder Video-Over-IP), kann man statt der Übertragung über den Paketkanal einen privaten isochronen Kanal reservieren. Der isochrone Mechanismus von MOST150 unterstützt auch Pakete und somit QoS-Übertragung von paketorientierten Datenströmen, so genannte „Streams of Packet“. Dabei werden die Paketströme ohne dedizierte Adressierung nahezu zeitgleich an alle Knoten im System verteilt, so dass eine Übertragung an mehrere Empfänger keine zusätzliche Bandbreite erfordert.
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- Synchrone Datenübertragung reduziert Overhead
