IDB-1394汽車網(wǎng)絡(luò)使車載信息娛樂更簡(jiǎn)單

目前人們對(duì)用于車載多媒體網(wǎng)絡(luò)的1394Automotive關(guān)注度越來(lái)越高，而且期望其在將來(lái)的汽車市場(chǎng)上通用。近年來(lái)各國(guó)視線逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字電視，有關(guān)高清的產(chǎn)品越來(lái)越多，再加上2013年Blu-Ray播放器將停止模擬輸出，使得1394Automotive得以應(yīng)用于愈來(lái)愈兇猛的車載網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸大潮中。正是因?yàn)轭A(yù)測(cè)未來(lái)對(duì)后座娛樂系統(tǒng)的需求，富士通微電子早在2005年就帶領(lǐng)其它供應(yīng)商引進(jìn)了1394Automotive控制器。

下面連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備列表即可明白汽車網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求（圖1）：

用于避免碰撞的視野攝像頭

GPS裝置

MP3播放器

高清晰度多媒體播放器和顯示器

游戲控制臺(tái)

能通過(guò)蜂窩和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)與發(fā)送電子郵件的個(gè)人電腦和其它設(shè)備

圖1：汽車網(wǎng)絡(luò)器件

這些設(shè)備之間的通訊需要大容量的帶寬網(wǎng)絡(luò)，并且將來(lái)吞吐量要求也會(huì)不斷提高。必須適當(dāng)處理流量，以便提供良好的服務(wù)質(zhì)量。該網(wǎng)絡(luò)采用的技術(shù)包括硬件和軟件兩部分。

1394汽車技術(shù)簡(jiǎn)介

1394高速傳輸技術(shù)的第一種標(biāo)準(zhǔn)是IEEE1394-1995，這個(gè)版本允許數(shù)據(jù)達(dá)到400Mbps，第二個(gè)版本是1394a-2000，它增加的功能例如異步數(shù)據(jù)流和串聯(lián)包。1394a-2000可以支持800Mps的數(shù)據(jù)速率。近年來(lái)，支持1600Mps和3200Mbps的也加入到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中。1394汽車標(biāo)準(zhǔn)1394b-2000已經(jīng)在2000年得到批準(zhǔn)。

1394標(biāo)準(zhǔn)包含2種數(shù)據(jù)通信：同步和異步。同步數(shù)據(jù)（視頻和音頻）要保證及時(shí)性，但不保證送達(dá)。如果遲到，則這類數(shù)據(jù)的本質(zhì)讓它成了無(wú)用數(shù)據(jù)，但是可以丟棄某些數(shù)據(jù)而不會(huì)產(chǎn)生重大問(wèn)題。1394規(guī)范分配了125s的周期時(shí)隙來(lái)發(fā)送同步數(shù)據(jù)。

另一方面，異步數(shù)據(jù)要保證送達(dá)，但不保證及時(shí)性。這類數(shù)據(jù)必須到達(dá)目的地，但是時(shí)間不重要。如果未能送達(dá)，節(jié)點(diǎn)則會(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)。

1394協(xié)議堆棧見圖2，由事物處理層、鏈路層和物理層組成。在1394控制器IC中，在軟件中實(shí)現(xiàn)事物處理層，在軟件或硬件中實(shí)現(xiàn)鏈路層，在硬件中實(shí)現(xiàn)物理層。

圖2：IEEE1394協(xié)議堆棧

1394汽車技術(shù)與競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)對(duì)比

了解1394汽車技術(shù)的最簡(jiǎn)便方法是將其與替代技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。跟1394技術(shù)相比，MOST150（MOST速度最高的版本）和千兆位級(jí)以太網(wǎng)的劣勢(shì)很明顯，如下所述。這些劣勢(shì)包含在市面上的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和IC實(shí)現(xiàn)。

MOST150的劣勢(shì)

缺乏DTCP

內(nèi)容保護(hù)是汽車數(shù)字多媒體網(wǎng)絡(luò)必須具備的特性，并且數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù)（DTCP）是實(shí)現(xiàn)這種功能的主要技術(shù)。由于MOST150產(chǎn)品缺乏這種特性，所以MOST網(wǎng)絡(luò)需要其它器件來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容保護(hù)（圖3）。

圖3MOST150沒有DTCP在存儲(chǔ)媒體的內(nèi)容保護(hù)

缺乏內(nèi)容保護(hù)導(dǎo)致了硬件成本和其它軟件支持成本的增加。并且，即使使用外部DTCP器件，也只能在網(wǎng)絡(luò)而不是存儲(chǔ)媒體（HDD等）上保護(hù)MOST150系統(tǒng)中的多媒體內(nèi)容。

相反，1394汽車IC具有內(nèi)置式DTCP。這種方法可將硬件和軟件成本最小化，同時(shí)還能保證全面保護(hù)數(shù)據(jù)。

總線速度低

MOST150網(wǎng)絡(luò)只能夠?qū)崿F(xiàn)150Mbps的速度，這只是當(dāng)今的1394汽車器件的800Mbps總線速度的一小部分。將來(lái)，1394器件的總線速度預(yù)計(jì)會(huì)加倍。
需要外部數(shù)據(jù)壓縮

為了補(bǔ)償總線速度低的不足，MOST150網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)使用數(shù)據(jù)壓縮將數(shù)據(jù)吞吐量提高到可以與1394汽車網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。這種方案需要外部編解碼器來(lái)壓縮和解壓縮多媒體數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生了2個(gè)問(wèn)題。

首先，實(shí)現(xiàn)多媒體壓縮和解壓縮（如MPEG2-TS）需要典型器件，而這些器件會(huì)使延遲大幅增加–可能高達(dá)400ms。因此，驅(qū)動(dòng)器會(huì)發(fā)現(xiàn)視野照相機(jī)視頻中出現(xiàn)了顯著延遲。在用戶快進(jìn)DVD時(shí)，壓縮/解壓縮延遲還會(huì)導(dǎo)致重大延遲（圖4）。

圖4：外部多媒體編解碼器導(dǎo)致MOST150網(wǎng)絡(luò)發(fā)生重大延遲

第二個(gè)問(wèn)題是使用外部編解碼器產(chǎn)生的成本問(wèn)題。伴隨編解碼器的是設(shè)計(jì)需要外部幀存儲(chǔ)器來(lái)緩沖視頻。事實(shí)上，MOST150設(shè)計(jì)需要的芯片器件可能多達(dá)8個(gè)。

由于1394汽車網(wǎng)絡(luò)的總線速度高得多，所以根本無(wú)需壓縮。然而，如果預(yù)期的帶寬要求極高，設(shè)計(jì)則可以利用內(nèi)置到富士通1394汽車器件中的編解碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)低延遲和低成本。我們認(rèn)為，這些內(nèi)置式編解碼器可以將延遲保持在4ms，并且只需2塊芯片即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

1394汽車和MOST150所需的器件數(shù)量對(duì)比見圖5。

圖5：器件對(duì)比

軟件

由于少數(shù)公司控制著MOST技術(shù)，所以只有少量的公司掌握著該多媒體總線的軟件專業(yè)知識(shí)。因此，MOST系統(tǒng)的軟件開發(fā)成本較高，并且系統(tǒng)集成商也只能控制有限的軟件。

千兆位級(jí)以太網(wǎng)的劣勢(shì)

缺乏集成式DTCP

與MOST一樣，以太網(wǎng)控制器缺乏集成式DTCP功能。用于實(shí)現(xiàn)外部DTCP功能的其它元件增加了成本，并且損害了存儲(chǔ)器件內(nèi)的數(shù)據(jù)保護(hù)。

可能的外部編解碼器

雖然千兆位級(jí)以太網(wǎng)的帶寬比MOST150的高得多，但是不斷增加的帶寬需求（如用于高清晰度視頻）最終可能會(huì)迫使以太網(wǎng)使用數(shù)據(jù)壓縮。由于以太網(wǎng)控制器缺乏集成式編解碼器，所以會(huì)要求使用外部元件，因此增加了所需芯片的數(shù)量和成本。