Höhere Kapazität ermöglicht leistungsfähige Video-Applikationen Neue Übertragungsmechanismen für MOST

Das Infotainment-Netzwerk MOST war ursprünglich mit einer Bandbreite von 25 Mbit/s ausgestattet. Dies war für Audio-Anwendungen mehr als ausreichend. Die neueste Generation MOST150 stellt eine Übertragungskapazität von 150 Mbit/s bereit und zielt neben der klassischen Audio-Anwendung...

Höhere Kapazität ermöglicht leistungsfähige Video-Applikationen

Das Infotainment-Netzwerk MOST war ursprünglich mit einer Bandbreite von 25 Mbit/s ausgestattet. Dies war für Audio-Anwendungen mehr als ausreichend. Die neueste Generation MOST150 stellt eine Übertragungskapazität von 150 Mbit/s bereit und zielt neben der klassischen Audio-Anwendung auf leistungsfähige Video- und Paketdaten-Anwendungen im Automobil. Neben der höheren Bandbreite sind mit MOST150 auch zusätzliche Übertragungsmechanismen verfügbar, z.B. die isochrone Übertragung von Daten über das ansonsten synchron arbeitende Netzwerk.

Heutige Multimedia-Netzwerke müssen einer ganzen Reihe von Anforderungen gerecht werden. Das Netzwerk muss Mechanismen zur Übertragung von Echtzeit-Kontrolldaten, zum Versenden von Paketdaten sowie zur effizienten Übertragung von Audio- und Video-Daten bereitstellen. Eine Vielzahl von Komponenten muss topologisch effizient vernetzt werden, die ihrerseits sowohl als Daten-Quelle wie auch als Senke fungieren können. Besondere Aufmerksamkeit liegt bei einem Multimedia-Netzwerk auf der Qualität der Audio- und Video-Anwendungen. Im Automotive-Umfeld kommen zusätzlich sehr harte Anforderungen bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit des Physical Layer hinzu.

Der De-facto-Standard, der sich mittlerweile überall dort etabliert hat, wo viele Infotainment-Steuergeräte vernetzt werden müssen, ist MOST (Media Oriented Systems Transport). Die Philosophie von MOST zur Übertragung von Audio- und Videodaten besteht in der Reservierung eines dedizierten Kanals mit der erforderlichen Bandbreite zur Übertragung. Nur so ist höchste „Quality of Service“ (QoS, hohe Übertragungsqualität) möglich.

Bislang war dies lediglich für die Übertragung synchroner Daten möglich. Mit MOST25 musste beispielsweise für die Übertragung von MPEG-Daten der Datenstrom mit Bits künstlich aufgefüllt („Bitstuffing“) bzw. der Datenstrom auf eine fixe Bitrate gewandelt (transcodiert) werden. Für Audio-Anwendungen werden zum Teil Sample-Raten-Konverter verwendet, um PCM-Audio-Daten an die MOST-Framerate anzupassen. Es lassen sich jedoch nicht alle Audio- oder Video-Datenströme einfach auf diese MOST-Zeitbasis synchronisieren. Um die Übertragung solcher Daten entsprechend der MOST-Philosophie zu unterstützen, wurde mit MOST150 die isochrone Übertragung von Daten eingeführt. Die Verwaltung isochroner Kanäle erfolgt dabei analog zur Verwaltung synchroner Kanäle auf MOST: Die benötigte Bandbreite wird fest reserviert bzw. zugeteilt, und die Kanäle werden bedarfsorientiert auf- und abgebaut.

Mit MOST150 können drei verschiedene isochrone Mechanismen verwendet werden, die für unterschiedliche Anwendungen konzipiert wurden.

A/V Packetized Isochronous Streaming

Dieser Mechanismus erlaubt die Übertragung von Video-Datenströmen, die ohne jeglichen zeitlichen Bezug zum MOST-Frame angeliefert werden. Die Daten sind hierbei bereits in kleine Datenpakete zusammengefasst. Die Datenpakete können optional auch eine eigene Zeitbasis (Timestamp) enthalten. Ein typisches Beispiel hierfür sind MPEG-Datenströme, die sowohl mit variabler (VBR) als auch mit konstanter Bitrate (CBR) codiert werden. Zur Übertragung wird auf MOST zunächst die maximal erforderliche isochrone Bandbreite reserviert. Die am Netzwerk-Interface-Controller (MOST150 INIC) ankommenden Daten werden vom Baustein selbstständig in einen internen Speicher geschrieben, dessen Inhalt zyklisch über MOST übertragen wird. Der Netzwerk-Interface-Controller einer Daten-Senke kann die isochronen Daten vom Bus in einen Speicher kopieren und sie über eine passende Schnittstelle an die externe Hardware wie beispielsweise einen MPEG-Decoder weiterreichen. Das komplette Handling der MPEG-Daten ist im MOST150 INIC gekapselt, so dass die Applikation lediglich die erforderliche isochrone Bandbreite reservieren und die entsprechenden Verbindungen konfigurieren muss.

Für die Übertragung von Video-Daten gibt es mit dem MOST150 INIC neben der isochronen Übertragung zusätzliche grundlegende Verbesserungen. Die Netzwerk-Interface-Controller für MOST150 enthalten neben einer Reihe von Standardschnittstellen auch ein Transport-Stream-Interface (TSI), das sich als Schnittstellenstandard für Video-Bausteine etabliert hat.

Damit können Video-Bausteine direkt an den MOST150 INIC angeschlossen werden. Eine zusätzliche Hardware (Glue-Logic) ist nicht erforderlich. So kann beispielsweise in einem digitalen Fernsehempfänger der DVB-T-Tuner über die TSI-Schnittstelle direkt an einen MOST-150 INIC angeschlossen werden.

Es kann sogar zusätzlich über eine zweite Schnittstelle ein MPEG-Encoder eines zusätzlich vorhandenen analogen Tuners angeschlossen werden. Dies wird trotz limitierter Pinzahl durch unterschiedliche, vordefinierte Pinbelegungsprofile möglich, die die Vielzahl der zur Verfügung stehenden Schnittstellen in einem 48-Pin-Gehäuse vorkonfigurieren. Eines dieser Profile sieht neben einem Kontrollport eben diese beiden TSI-Schnittstellen vor.

A/V Packetized Isochronous Streaming weist folgende Vorteile auf:

  • Generische Übertragung von MPEG-Daten.
  • Höchstmögliche QoS.
  • Glue-Less-Verbindung zu Video-Bausteinen macht zusätzliche Hardware überflüssig, wodurch Kosten reduziert werden.
  • Handhabung der Verbindungen analog zu synchronen MOST-Kanälen.

Die Bilder 1 und 2 zeigen die isochrone Datenübertragung von MPEG-Daten über einen isochronen Port/Socket pro Teilnehmer.