MOST光纤网络简介2012

MOST光纤网络简介,2012年6月19日TRIV,什么是MOST,MOST代表什么MediaOrientedSystemTransportMEDIA：媒体ORIENTED：导向的SYSTEM：系统TRANSPORT：传输,5/24/2020,什么是MOST,5/24/2020,光通信协议利用比特流调制的红光进行通信，而这些由便宜的塑料光纤携带车载电子应用的优化（多媒体，远程信息处理，娱乐，导航，电话，视频）宽带网络提供几种不同种类的并行数据路径同步通信结构优化音频流的传输提供一个高度结构化通信协议优化娱乐应用高度分离的通信接口能够准确地进行点对点通信,什么是MOST,5/24/2020,MOST节省电缆的使用,5/24/2020,电缆数6总电缆长度12m每根电缆导体数3总导线长度36m触点数36电缆总花费2.5x总重量1700g,电缆数4总电缆长度9m每根电缆导体数1总导线长度9m触点数8电缆总花费1x总重量123,传统布线,MOST技术,使用MOST进行数据传输,更少的电缆更少的连接器更高的可靠性更轻的重量更少的体积/空间需要降低易干扰性更易于回收利用,捷豹X150MOST总线结构,5/24/2020,MOST的历史,1985年由飞利浦公司正式推出D2B，目标是用于国内网络（只能控制）索尼飞利浦数字接口（SP-DIF）的延伸被英国的公司（C&CElectronics)买下1992年D2B汽车把汽车市场作为目标（只能控制）1993年D2B光学把汽车市场作为目标（控制和连续传播）带宽6.5MHz1995年D2B光学被Mercedes采用1998年应用于梅赛德斯奔驰S级市场，随后应用于其他的梅赛德斯车,5/24/2020,MOST的历史（接上页）,1998年D2B光学被Jaguar采用2001年应用于X型号车市场，现在应用于捷豹X型号，S型号和XJD2B发展成MOST在一个新的组织下（MOSTCooperation），带宽25.6MHzMOST被BMW和DaimlerChryslerc1997采用1999年MOST被Volvo采用2002年MOST被LandRover采用2003年MOST被JaguarCars采用2006年MOSTCooperation宣布在铜上实现50MHz带宽,5/24/2020,为什么选择MOST？,优点连接器简单没有回路哼声非常低的电磁兼容性（没有来自网络的辐射）适用于数字音视频的高速网络每MHz成本更低高灵活性和高适应性缺点与类似方案相比还是相对较贵电流消耗（睡眠电流）如果环路遭到损坏，一切都失败,5/24/2020,为什么选择MOST？带宽,5/24/2020,成本比较(忽略体积和线缆长度),5/24/2020,LINSCP/J1850CANMOST物理层1xCopper2xCopper2xCopper1xFibre带宽10kHz40kHz125/500kHz26Mhz传播通道OneOneOneMany用途Local/BodyBody/P-TrainP-TrainMedia结构Linear/StarLinear/StarLinearRing通信结构AsynchAsynchAsynchSynch每个结点的成本端口$0.8$1.5$0.6$5.0线束$0.5$1.0$1.0$2.0合计$1.2$2.5$1.6$7.0每MHz频带宽度总成本$180$87$5.2$0.3,为什么选择塑料光纤,铜电路：单线：波形形成需要高于20Kb/s来维持电磁兼容性（成本增加）非屏蔽双绞线：波形形成需要高于150Kb/s来维持电磁兼容性，随着数据速率的增加，成本骤然增加。屏蔽双绞线：在速率大于500Kb/s时，完全隔离的屏蔽双绞线系统需要满足电磁兼容的需要。在更高速率时，必须使用屏蔽的波形形成和特殊表格，抬高了成本。,5/24/2020,MOST,MOST和七层模型,5/24/2020,LAYER1-7,模块硬件（典型模块硬件）,5/24/2020,电源,光纤,MOSTFOT光纤收发器,MOST网络接口控制器（网络接口卡）,处理器汇流排,A/D转换器,LAYER1,车辆导线系统,5/24/2020,LAYER1,导航计算机,扬声器,电话收发器,声音控制器,MOST物理层,5/24/2020,LAYER1,塑料光导光纤(POF),单光纤:有机玻璃(聚甲基丙稀酸甲脂)额定温度:-40Cto+84C传播模式:多状态折射率:阶跃型数据孔径:0.5,连接器,5/24/2020,LAYER1,光学损失,弯曲度损耗累加,5/24/2020,LAYER1,数据链路层,比特流,5/24/2020,LAYER2,模块B,网卡,光纤收发器,光纤收发器,网卡,光调整后的比特流,模块A,比特流结构调制频率25Mbits/second比特流被分成“网络帧”每个网络帧长度为512位(64字节）,512位(64字节),光纤,光纤,光纤,MOST数据帧,5/24/2020,数据帧,LAYER2,数据链路层,同步结构用户可选择网络帧的传输速率44.1kHzCD音频系统的采样率48.0kHzDVD、数字广播等的采样率可按大多数装置的设置来选择速率因此实际的位速率依赖于帧速率44.1kHz=22.5792Mhz48.0kHz=24.5760Mhz模块硬件必须支持特定的位速率（如MOST晶振）这就创建了一个非常适用于音频和其他数字媒体数据流同步传输结构下一步就是去创建一些“逻辑”信道,5/24/2020,LAYER2,异步信道,通信结构访问控制与令牌环网相似所有的节点有平等的访问权，与控制通道相同帧长度取决于缓冲区大小：48字节1014字节带宽：3MB/s（任意两节点间的理论最大值）所有的异步信道通信量通过控制通道来”管理“因此异步信道报文帧都是：无应答无低水平重发异步信道带宽（分配的网络帧空间）由主机设定的边界描述符决定通常在启动时设置为预定义值能够动态变换，但任何的改变都将破坏所有当时建立的同步信道，因此只能是在特殊情况下变化,5/24/2020,通讯结构,5/24/2020,网络服务,同步信道,分配服务,分组数据,命令&状态,流数据,强制,可选,可选,可选,LAYER3-6,通讯结构,5/24/2020,LAYER2-6,网络服务,同步信道,分配服务,=异步信道,=同步信道,1个网络帧=512位(64字节),0,63,网络“电报”,数据链路层,数据通道在MOST中传输数据有五种模式，每种都被优化于不同的用途和格式控制通道传输命令、状态和“小”分组数据同步信道传输同步媒体流（例如传输音频至扩音器）异步信道传输“大”分组数据透明信道，需要时被分配至网络帧的60-63字节已优化用于传输电脑数据（例如虚拟的串口通道像RS232)网络帧在MOST内部且携带低水平工作数据，只有使用了特殊的软件才能看见每种传输模式都在网络帧中保留有专属的空间,5/24/2020,LAYER2,网络帧格式,控制通道每个网络帧中有2个字节保留给控制通道16个网络帧组成1个块1个块包含32字节的控制通道数据这些都组合在1个控制通道帧里1个控制通道帧能携带1个控制通道“电报”每个块代表1个节点能发送1条报文的1个机会（也就是时分多路传输“讯息槽”）控制通道传输命令和系统状态低速和限制的带宽（数据链路层上是768kHz）像“虚拟CAN通道”一样工作（但使用的是不同的协议）快速计算帧速率=48kHz48kHz2字节=768kHz这是控制通道的数据链路层带宽,5/24/2020,LAYER2,控制消息服务,5/24/2020,LAYER3,电报结构-举例,模块A要和模块C通信,其他的模块可能存在（在图上未表示）,MOST环,ModuleC比较地址,不匹配忽略电报,不匹配=忽略电报(即没有ACK也没有NAK),匹配=接收电报如果缓冲器为空，发送“ACK”如果缓冲器已满，发送“NAK”,模块D比较地址,例子中使用物理地址,控制消息服务,5/24/2020,LAYER3,电报结构,电报:网络层提供物理地址服务(CMS)电报在网络内循环，然后回到发送者返回的电报包括所有的网络层错误信息网络层提供低水平重发机制,功能:通过下一层处理功能错误不能在电报层处理，而要在较高层,举例:电报的发送对功能而言是没有意义的只能确保将每一份电报可靠地发送接下来的工作都由较高层处理,控制消息服务,5/24/2020,带宽-控制通道,最大网络报文率:3000/秒（网络）等效带宽:768kHz数据链路层节点每隔3个帧将仲裁1个新报文(“公平仲裁”)最大节点报文率:1000/秒(单个节点)等效带宽:256kbit/sec数据链路层使用该带宽是通过MOSTNIC接口串行接口:200kbits/sec(实际极限)并行接口:无限制串行接口由控制和异步通道间共享且双向传输（繁忙节点的重要瓶颈）需要通过节点负责的通信情况合理地选择MOSTNIC的物理结构(特别是剩下模块的硬件接口),初始化,5/24/2020,唤醒,关闭,正常操作,信息娱乐应用,网络动态特性-概述,初始化2-3秒,初始化,中央处理机建立,应用初始化,初始化唤醒,5/24/2020,唤醒,MOST节点通常是不间断供电的当汽车进入一个需要MOST通信的状态时，唤醒发生（即娱乐信息状态打开）例如通过一个包含车辆电源状态的CAN报文注意：与打开收音机不一样MOST主机按环形发送光到另一个节点（“光学的唤醒”）每个节点接收光后上电，并将光发送给下一个节点每个节点传送光的最大时间时间延迟是6ms光最终会回到主机环形锁就建立起来了,接下来是低水平网络初始化,注意事项和安全,5/24/2020,眼部安全MOST里没有激光发射机光绕着环传输自然对眼睛害使用激光笔进行光纤追踪可导致不安全因素的出现，应避免使用,通过人眼的光学功率损耗测量光照有助于路线跟踪和光纤识别不能将其作为决定光纤完整性的一种精确可靠的方法人眼不能精确地测量光的强度此类的测量必须在恰当的设备下进行,破坏光纤末端光纤的末端是装成线束的，并由防尘罩保护-装配时去除移除光纤时或者在检修过程中，整修盖子确保光纤末端没有受损、划损或者被尘土污染不要用手接触光纤末端，尽管是在洗手之后皮肤上的天然油会损坏光纤这将导致使用中出现故障,常见故障,5/24/2020,物理层错误的光纤路线(例如错误的环形顺序)过度的光纤损失(过多的位错误或者完全错误)通讯层唤醒故障(例如光的响应失败或者缓慢、绕路)初始化错误(例如登记FBlocks)应用层初始化错误(由系统积分器诊断，由节点提供者调整)特定因素错误(由功能所有者诊断，由节点提供者调整),创建中的故障,常见故障,5/24/2020,物理层损坏光纤或者连接器（不可靠或者完全故障）DTC记录故障连接器松开或者移位间断地或者完全故障(像是环破坏)模块故障FOT故障(发送或者接收)(像是环破坏)初始化缓慢在车库内一般不能诊断（没有工具）应用层硬件故障(由DTC记录)特定功能错误(一些由DTC记录)不可预测的功能失败例如“死锁”或者“功能不能实现”需要专家来研究,服务中的故障,光功率分配,5/24/2020,损耗系数,连接器损耗,光纤损耗,线束损耗,弯曲外部压力微屈拉应力,温度,发射器外部压力微曲拉应力波长偏移,生命周期因素,发射器劣化接收器劣化连接器磨损污物和尘埃光纤劣化,模块连接器线束连接器,长度类型,损耗系统,LAYER1,特殊故障,5/24/2020,应用锁定这是未开发完全的提示通常是由于软件的漏洞如果设计正确，这种类型的错误是不会出现在服务中的扬声器里有噼啪声和巨响这是系统不稳定的提示光纤损坏可在位错误速率不可接受地增加时，切实地减少光学功率，导致：高级的开启环路活动损坏的数据进入声响串流(那里没有错误校验)扬声器应保护其输出来防止开锁，但一些扬声器系统总是重启网络或者应用层不稳定的提示这些故障应该是都不会被用用户看见的这些故障显示了系统开发还不完善就通过严格的测试来消除这些故障,任何时候可见的故障,常见故障,5/24/2020,环破坏诊断,MOST自带的自动诊断系统系统通过中断电源供应来加入环破坏诊断没有在其输入端检测到光线的节点将发送报文给主机传递报文的每个节点都会修改该报文主机计算返回报告故障的节点的数目（通过计算修改的次数）环内的故障位置因此可以确定