MOST光纤网络简介课件.ppt

1、MOST光纤网络简介2012年6月19日TRIV广州智维电子科技有限公司什么是MOST MOST代表什么 Media Oriented System Transport MEDIA：媒体 ORIENTED：导向的 SYSTEM：系统 TRANSPORT：传输1/6/2023什么是MOST 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1/6/20

2、23什么是MOST1/6/2023MOST节省电缆的使用1/6/2023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l更少的电缆l更少的连接器l更高的可靠性l更轻的重量 l更少的体积/空间需要l降低易干扰性l更易于回收利用捷豹 X150 MOST总线结构1/6/2023MOST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&

3、C Electronics)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6.5MHz 1995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1/6/2023MOST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XJ D2B发展成MOST 在一个新的组织下（MOST Cooperation），带宽25.6MHz MOST被BMW和Daimler Chrysler c1997采用 1999年MOST被Vo

4、lvo采用 2002年MOST被Land Rover采用 2003年MOST被Jaguar Cars采用 2006年MOST Cooperation宣布在铜上实现 50MHz带宽1/6/2023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1/6/2023为什么选择MOST？带宽1/6/2023TTP/CMOST25FlexRay IIRelative Cost0.52.55.020K1M10MCAN/

5、TTCANLIN25MFlexRay 2.1Safe-by-Wire400MIDB-139450MMOST501.0成本比较(忽略体积和线缆长度)1/6/2023LINSCP/J1850 CANMOST物理层1xCopper2xCopper2xCopper1xFibre带宽10kHz40kHz125/500kHz 26Mhz传播通道OneOneOneMany用途Local/BodyBody/P-TrainP-TrainMedia结构Linear/Star Linear/StarLinearRing通信结构AsynchAsynchAsynchSynch每个结点的成本每个结点的成本端口$0.8$1

6、.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。1/6/2023MOSTMOST和七层模型1/6/2023物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层Layer 2Lay

7、er 3Layer 4Layer 5Layer 6Layer 7Layer 1ISO模型物理层对象层传输层应用层CANFOT,Fibre,ConnectorsMOSTMOST网络服务软件网络层传输层会话层表示层LAYER 2LAYER 1应用 编程接口MOST 网络接口控制器LAYER1-7模块硬件（典型模块硬件）1/6/2023电源光纤MOST FOT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1/6/2023LAYER1音响主机(收音机)触摸屏CD变换器电话后座控制器光导光纤导航计算机扬声器电话收发器声音控制器MOST物理层1/6/202

8、3LAYER1塑料光导光纤(POF)980 45um(1mm)保护壳线心包层2.3mm单光纤:有机玻璃(聚甲基丙稀酸甲脂)额定温度:-40C to+84C传播模式:多状态折射率:阶跃型数据孔径:0.5连接器1/6/2023LAYER1光学损失 弯曲度损耗累加1/6/2023LAYER1数据链路层 比特流1/6/2023LAYER2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 25M bits/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1/6/2023数据帧数据流(同步的)比如模拟的和数

9、字的音频和视频数据包(异步的)例如因特网交通或者导航系统的信息控制数据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44.1 kHz=22.5792Mhz48.0 kHz=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1/6/2023LAYER2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

10、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1/6/2023通讯结构1/6/2023网络服务控制信息服务控制通道控制通道应用信息服务MOST高层协议异步数据传输服务异步信道MOST高层协议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 网络“电报”网络 网络LAYER3-6通讯结构1/6/

11、2023LAYER2-6网络服务控制信息服务控制通道控制通道应用信息服务MOST高层协议异步数据传输服务异步信道MOST高层协议同步信道分配服务=异步信道=同步信道1个网络帧=512 位(64 字节)063网络“电报”网络 网络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

12、每种传输模式都在网络帧中保留有专属的空间1/6/2023LAYER2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=48kHz48kHz 2字节=768kHz 这是控制通道的数据链路层带宽1/6/2023LAYER2控制消息服务1/6/2023LAYER3

13、电报结构-举例模块 A地址 0400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环模块A发送电报到地址0402电报继续传输到下一个模块继续传输电报回到发送者Module C 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 比较地址模块 BAddr 0401模块 CAddr 0402模块 DAddr 0403地址 0403地址 0402地址 0401目标:点对点通信例子中使用物理地址控制消息服务1/6/2023LAYER3电报结构电报:网络层提供物理地址服务(CMS)电报在网

14、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1/6/2023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:256 kbit/sec 数据链路层使用该带宽是通过MOST NIC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

15、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MOST NIC 的物理结构(特别是剩下模块的硬件接口)初始化1/6/2023时间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1/6/2023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

16、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1/6/2023眼部安全眼部安全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

17、出现故障常见故障1/6/2023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1/6/2023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DT

18、C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1/6/2023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1/6/2023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

19、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1/6/2023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DTC内报告环破坏的位置，可通过CAN得到此故障的三种可能原因节点A的光发射机故障节点A与节点B之间的光纤损坏节点B的光接收器故障节点A和B可能是两个连续的

20、节点这三个原因的故障隔离只能通过替换硬件来解决工具1/6/2023网络分析仪通过物理层连接通过数据链路层观察对较高层的分析有限光源物理层的光纤连续性测试光功率计和光源物理层损耗的测量工具概述工具1/6/2023供应商:Oasis Silicon Systems网络分析仪只有控制通道可与Oasis Optolyzer SW一起运行也可与Vector Canalyser或Canoe一起运行OPTOLYZER 网络分析仪工具1/6/2023光源和功率计光纤损耗测量光纤连续性检测 购买时:确保测试装置支持正确的光波长(650nm)有多个商品可供选择供应商:Fotec光源和光功率计(举例)工具1/6/2023从控者 3从控者 2从控者 1总线主控者间谍模式CanalyzerCAPLScriptOPTOLYSER 典型应用OptoyzerOptolyzer 4 MOSTOPTOLYZER 典型设置谢谢广州智维电子科技有限公司Add.广州市天河区五山华南理工大学国家科技园2号楼205206室Tel.86-020-38744186；38744187Fax.86-020-