CN117240653A - 单主机多环most网络结构及其初始化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单主机多环MOST网络结构及其初始化方法，所述网络结构包括主机，所述主机内设有两个以上的主机环网节点以及一个TCP/IP转发模块，每个主机环网节点与主机外相应的一个单MOST网络结构构成一个封闭的单环MOST网络结构，所述主机环网节点通过所述TCP/IP转发模块进行互联和传输数据，其中，每个单MOST网络结构包括N个分节点，N为大于大等于1，小于等于63的自然数。所述结构扩展了单主机支持的节点个数，扩大了MOST网络的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及汽车总线技术领域，尤其涉及一种单主机多环MOST网络结构及其初始化方法。
背景技术
MOST网络作为一种车载多媒体网络总线，负责车载信息娱乐和远程信息设备的数据传输，基于光纤或同轴为传输介质以环形拓扑传送娱乐数据的信息。在多节点的应用案例中，图1为车载娱乐系统中常见的MOST网络系统结构框图，基于MOST标准，一个MOST网络环最多串联64个节点，安装于载客的交通工具，供每个座位上的用户选取所喜好的娱乐节目。
车载MOST环形拓扑网络结构说明：
1.车载MOST环形网络的基础单位是节点。节点是一个独立可通信，双向传输数据的逻辑单位。节点与节点之间通过光纤或同轴串联成为一个封闭的MOST环网。
2.主机是一个特殊的节点：在整个MOST网络系统中作为收集、整合、发放所有信息的平台。主机先将不同的娱乐信息收集，根据其他节点的要求将相关信息封包成MOST数据格式，再将其转换成数字信号在光纤或同轴上传送，编号为0。
3.其他节点（编号取值范围大于等于1，小于等于63）是一种具备人机界面的接收端。用户通过接收端，向主机提出相关的信息需求，并通过光纤或同轴上提取并将MOST数据格式的信息解封，输出在接收端的显示器。
4. 整个系统能根据不同数量的接收端而随意增减节点，当新增或减少节点时，主机会自动按次序分配接收端节点在MOST网络上的地址/编号，以识别每个信息需求来自哪一台接收端。
5. MOST环网支持传送大量不同的娱乐信息以支持不同接收端的节点会在同一时间提出不同的娱乐信息。标准MOST环网的总带宽为150Mbps，支持的最大的节点数为64，则每个接收端节点最少的可用带宽为150/64 Mbps（实际由于存在同步信号，带宽略有减少），这样的带宽可以满足用户对媒体显示画质的要求。
目前在很多的应用场合，比如双层巴士，火车，高铁，轮船和飞机上，所需支持的接受端节点数都超过64个，因此，拓展单个主机支持的节点，是一项基于现有MOST标准必须攻克的技术 。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单主机多环MOST网络结构及其初始化方法，所述结构扩展了单主机支持的节点个数，扩大了MOST网络的应用范围。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种单主机多环MOST网络结构，其特征在于：包括主机，所述主机内设有两个以上的主机环网节点以及一个TCP/IP转发模块，每个主机环网节点与主机外相应的一个单MOST网络结构构成一个封闭的单环MOST网络结构，所述主机环网节点通过所述TCP/IP转发模块进行互联和传输数据，其中，每个单MOST网络结构包括N个分节点，N为大于大等于1，小于等于63的自然数。
进一步的技术方案在于：所述主机内还设有以太网卡/无线模块，所述以太网卡/无线模块与所述TCP/IP转发模块双向连接，用于连接有线网络或无线网络。
进一步的技术方案在于：所述主机环网节点包括第一MOST网络物理接口、第一INIC芯片以及第一MLB总线或第一USB总线，第一MLB总线或第一USB总线与第一INIC芯片双向连接，第一INIC芯片与第一MOST网络物理接口双向连接。
进一步的技术方案在于：每个分节点包括第二MOST网络物理接口、第二INIC芯片、第二MLB总线或第二USB总线、屏幕显示模块、声音输出模块以及触摸交互模块，第二MOST网络物理接口与第二INIC芯片双向连接，第二INIC芯片与第二MLB总线或第二USB总线双向连接；屏幕显示模块用于显示MOST网络中的视频信号；声音输出模块用于收听MOST网络中的音频信号；触摸交互模块用于控制节点，实现用户与节点之间的交互。
进一步的技术方案在于：主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输出端与第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第三个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，依次类推，第N-1个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输入端连接，如此这样组成了一个封闭的单环MOST网络结构。
进一步的技术方案在于：所述INIC芯片使用OS81118或OS81110型芯片。
进一步的技术方案在于：所述TCP/IP转发模块为一种网络的路由硬件芯片或者是基于操作系统的路由软件模块，用于将节点的数据进行加工处理，上行到以太网卡/无线模块中，并通过以太网卡/无线模块发送数据到互联网中；互联网中的数据通过以太网卡/无线模块下行到TCP/IP转发模块时，进行加工处理，转发到节点中。
进一步的技术方案在于：通过主机内的TCP/IP转发模块实现不同环网之间的不同节点间的通信。
进一步的技术方案在于：所述节点间的传输介质是光纤或同轴。
本发明还公开了一种单主机多环MOST网络结构的初始化方法，其特征在于包括如下步骤：
1）主机判断每个单环MOST网络结构是否为封闭环，如果每个单环MOST网络结构是封闭环，则进行步骤2），如果存在不封闭的单环MOST网络结构，则主机提示错误信息；
2）主机对每个单环MOST网络结构内的每个节点分配以太网mac地址，并判断每个节点是否都获得了mac地址，如果每个节点都获得了mac地址，则进行步骤3），如果存在没有获得mac地址的节点，则主机提示错误信息；
3）主机记录所有节点的信息，启动MOST环网的各种不同的应用服务。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述网络结构中的主机上并联有两个以上的单环MOST网络结构，扩展了单主机支持的节点个数，扩大了MOST网络的应用范围，降低MOST网络结构的成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是现有技术常见的车载MOST环形拓扑网络结构；
图2是本发明中一个主机并接两个单环MOST网络结构的示意图；
图3是本发明中一个主机并接多个单环MOST网络结构的示意图；
图4是本发明所述网络结构节点访问互联网的原理框图；
图5A是本发明中主机的原理框图；
图5B是本发明中一个单环MOST网络结构中分节点的连接结构示意图；
图6是本发明中主机的软件架构图；
图7是本发明中分节点的软件架构图；
图8是本发明单主机多环MOST网络结构的初始化流程图。
实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图2-3所示，本发明公开了一种单主机多环MOST网络结构，包括主机，所述主机内设有两个以上的主机环网节点以及一个TCP/IP转发模块。每个主机环网节点与主机外相应的一个单MOST网络结构构成一个封闭的单环MOST网络结构，所述主机环网节点通过所述TCP/IP转发模块进行互联和传输数据，其中，每个单MOST网络结构包括N个分节点，N为大于大等于1，小于等于63的自然数。所述主机内还设有以太网卡/无线模块，所述以太网卡/无线模块与所述TCP/IP转发模块双向连接，用于连接有线网络或无线网络。
每个单环MOST网络都符合MOST标准，支持最多64个节点，每个单环MOST网络带宽最高支持150Mbps。网络拓展后，理论支持的节点数将是无限的，每个环支持64个节点，N个环网(N 取数值大于或等于1)，则节点总数是64*N。实际应用中N的取值将受限，N数值大小由主机的硬件和软件能力决定。同时，每个环内的分节点的理论平均带宽不低于150/64Mbps。每个单环MOST网络的传输介质是光纤或同轴。多媒体(电影，音乐，MTV等)文件存放在主机上，以支持分（接收端）节点的点播需要。
每个单环MOST网络都包含一个TCP/IP通道，每个节点包含独立的IP地址。每个节点通过其所在的单环MOST网络到达主机后，经主机做 TCP/IP 数据转发，通过主机上的对外网络连接接口，实现与互联网进行数据通信和传输。每个节点访问互联网的示意图如图4所示。
每个节点都有一个独立的内网IP。以单环MOST网络0为例：节点0的IP_1 可以是10.0.1.1，节点1的IP_1_1 可以是10.0.1.101, 节点2的IP_1_2可以是10.0.1.102，节点63的IP地址是10.0.1.163；节点0的IP_1 也可以是192.168.1.1，节点1的IP_1_1 可以是192.168.1.101, 节点2的IP_1_2可以是192.168.1.102，节点63的IP地址是192.168.1.163。MOST环网N节点IP是：节点0的IP可以是10.0.N.1; 节点1的IP_1_1 可以是10.0.N.101, 节点2的IP_1_2可以是10.0.N.102，节点63的IP地址是10.0.N.163；节点0的IP_1 也可以是192.168.N.1，节点1的IP_1_1 可以是192.168.N.101, 节点2的IP_1_2可以是192.168.N.102，节点63的IP地址是192.168.N.163。N 取数值大于或等于1，小于或等于254，实际应用中N的取值将受限，数值大小由主机的硬件和软件能力决定。
以太网卡/无线模块(IP_X):主机上用于连接互联网的硬件设备，如百兆网卡，千兆网卡，无线模块包含2G/3G/4G通信模块。IP_X是由互联网运营商分配的动态IP，一般常见的格式为192.168.x.y, 10.10.x.y等。其中x的取值范围是大于等0，小于等于254，y的取值范围是大于等2，小于等于254。以太网卡和无线模块可以二者选其一，或共存于主机中。
以太网卡/无线模块IP_X 与主机环网节点IP_N 的IP地址不能相同，不能在同一网段之中：例如, IP_X 是192.168.x.y，IP_N 为192.168.N.1, N不能等于x。
主机上的TCP/IP转发模块：是一种网络的路由硬件芯片或者是基于操作系统的路由软件。作用是将IP_N的数据进行加工处理，上行到IP_X中，可以发送数据到互联网中；互联网中的数据下行到TCP/IP转发模块时，进行加工处理，转发到IP_N中。
每个节点访问互联网的逻辑是：上行数据流程是，分节点数据到IP_N, IP_N到主机上的TCP/IP转发模块，主机上的TCP/IP转发模块到以太网卡/无线模块(IP_X)，以太网卡/无线模块(IP_X)到互联网；下行数据流程是互联网到以太网卡/无线模块(IP_X)，以太网卡/无线模块(IP_X)到主机上的TCP/IP转发模块，主机上的TCP/IP转发模块到IP_N，IP_N到节点。
经主机的转发，可实现不同单环MOST网络之间的不同节点间的通信：比如环网0中的节点1和环网N(N取值大于1)中的节点63，通过主机的转发，实现夸网段的信息发送和接受。
如图5A所示，为主机的硬件原理框图，其中，所述主机环网节点包括第一MOST网络物理接口、第一INIC芯片以及第一MLB总线或第一USB总线，第一MLB总线或第一USB总线与第一INIC芯片双向连接，第一INIC芯片与第一MOST网络物理接口双向连接。
如图5B所示，其中，每个分节点包括第二MOST网络物理接口、第二INIC芯片、第二MLB总线或第二USB总线、屏幕显示模块、声音输出模块以及触摸交互模块，第二MOST网络物理接口与第二INIC芯片双向连接，第二INIC芯片与第二MLB总线或第二USB总线双向连接；屏幕显示模块用于显示MOST网络中的视频信号；声音输出模块用于收听MOST网络中的音频信号；触摸交互模块用于控制节点，实现用户与节点之间的交互。
如图5B所示，为本发明中一个单环MOST网络结构中分节点的连接结构示意图，主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输出端与第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第三个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，依次类推，第N-1个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输入端连接，如此这样组成了一个封闭的单环MOST网络结构。
MLB总线：Media Local Bus，多媒体局部总线，一种快速双向传输的车载总线。
USB总线 ：Universal Serial Bus，一种易于使用、成本低廉、快速双向传输的串行总线。
INIC芯片：microchip公司生产的电子芯片，常用的有OS81118，OS81110等。
MOST网络物理接口： 光纤或同轴，两路通道：一路是输出端，一路输入端。
屏幕显示：用户可以观看到MOST网络中的媒体(电影，MTV等)视频信号的器件。
声音输出：用户可以收听MOST网络中的媒体(电影，MTV，音乐等)音频信号的器件。
触摸交互：用户可以与节点进行MOST网络媒体控制(播放，暂停等)交互的器件。
图6是本发明中主机的软件架构图；图7是本发明中分节点的软件架构图；
其中：
USB/MLB Driver：INIC芯片的USB/MLB 驱动软件。
NAPI Driver：MOST网络中的INIC芯片作为以太网卡的驱动软件。
TCP/IP Stack: 互联网通信协议栈。
UDP，TCP：MOST网络节点通信传输的协议。
ISOC Driver：MOST网络中的INIC芯片作为传输TS的驱动软件。
TS：Transport Stream，一种媒体格式。
CONTROL Driver： MOST网络中的INIC芯片作为控制通道的驱动软件。
CONTROL：MOST网络中的INIC芯片之间控制通道的控制信息。
主机有独立的MLB 和 USBD Driver，以支持多个MOST环。
接收端节点如果用到MLB Driver，就不会用到USB Driver；如果用到USB Driver，就不会用到MLB Driver。
说明：
1.mac地址：TCP/IP 协议中网卡的物理地址，6个字节，比如：02:00:00:01:01。
2.使用图6，图7中的CONTROL Driver，CONTROL进行测试判定MOST环是否封闭和每个节点是否获得mac地址。
3.启动MOST环网的各种不同的应用程序，举例如下：
a.节点在同一个环或者节点在不同的环进行应用协议通信时，使用图6，图7中的NAPI Driver， TCP/IP协议， TCP,UDP进行通信。
b.节点通过主机访问互联网，使用图6，图7中的NAPI Driver， TCP/IP协议，TCP,UDP进行通信。
c.接收端节点使用图6，图7中的NAPI Driver， TCP/IP协议， TCP,UDP 将具体控制播放信息(播放，暂停，重复播放，上一首，下一首)发送给主机，主机将执行的结果通过图6，图7中的NAPI Driver， TCP/IP协议， TCP,UDP发送给对应的节点，同时主
机将节点指定的媒体数据通过图6，图7中的ISOC Driver传送给节点，节点通过图6，图7中的ISOC Driver收到TS流，进行解码后准确的显示给用户。
如图8所示，公开了一种本发明中所述的网络结构的初始化方法，包括如下步骤：
1）主机判断每个单环MOST网络结构是否为封闭环，如果每个单环MOST网络结构是封闭环，则进行步骤2），如果存在不封闭的单环MOST网络结构，则主机提示错误信息；
2）主机对每个单环MOST网络结构内的每个节点分配以太网mac地址，并判断每个节点是否都获得了mac地址，如果每个节点都获得了mac地址，则进行步骤3），如果存在没有获得mac地址的节点，则主机提示错误信息；
3）主机记录所有节点的信息，启动MOST环网的各种不同的应用服务。
Claims (10)
1.一种单主机多环MOST网络结构，其特征在于：包括主机，所述主机内设有两个以上的主机环网节点以及一个TCP/IP转发模块，每个主机环网节点与主机外相应的一个单MOST网络结构构成一个封闭的单环MOST网络结构，所述主机环网节点通过所述TCP/IP转发模块进行互联和传输数据，其中，每个单MOST网络结构包括N个分节点，N为大于大等于1，小于等于63的自然数。
2.如权利要求1所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：所述主机内还设有以太网卡/无线模块，所述以太网卡/无线模块与所述TCP/IP转发模块双向连接，用于连接有线网络或无线网络。
3.如权利要求1所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：所述主机环网节点包括第一MOST网络物理接口、第一INIC芯片以及第一MLB总线或第一USB总线，第一MLB总线或第一USB总线与第一INIC芯片双向连接，第一INIC芯片与第一MOST网络物理接口双向连接。
4.如权利要求3所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：每个分节点包括第二MOST网络物理接口、第二INIC芯片、第二MLB总线或第二USB总线、屏幕显示模块、声音输出模块以及触摸交互模块，第二MOST网络物理接口与第二INIC芯片双向连接，第二INIC芯片与第二MLB总线或第二USB总线双向连接；屏幕显示模块用于显示MOST网络中的视频信号；声音输出模块用于收听MOST网络中的音频信号；触摸交互模块用于控制节点，实现用户与节点之间的交互。
5.如权利要求4所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输出端与第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第一个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第二个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第三个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，依次类推，第N-1个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输入端连接，第N个分节点上的第二MOST网络物理接口的输出端与主机环网节点上的第一MOST网络物理接口的输入端连接，如此这样组成了一个封闭的单环MOST网络结构。
6.如权利要求4所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：所述INIC芯片使用OS81118或OS81110型芯片。
7.如权利要求2所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：所述TCP/IP转发模块为一种网络的路由硬件芯片或者是基于操作系统的路由软件模块，用于将节点的数据进行加工处理，上行到以太网卡/无线模块中，并通过以太网卡/无线模块发送数据到互联网中；互联网中的数据通过以太网卡/无线模块下行到TCP/IP转发模块时，进行加工处理，转发到节点中。
8.如权利要求2所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：通过主机内的TCP/IP转发模块实现不同环网之间的不同节点间的通信。
9.如权利要求1所述的单主机多环MOST网络结构，其特征在于：所述节点间的传输介质是光纤或同轴。
10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的网络结构的初始化方法，其特征在于包括如下步骤：
1）主机判断每个单环MOST网络结构是否为封闭环，如果每个单环MOST网络结构是封闭环，则进行步骤2），如果存在不封闭的单环MOST网络结构，则主机提示错误信息；
2）主机对每个单环MOST网络结构内的每个节点分配以太网mac地址，并判断每个节点是否都获得了mac地址，如果每个节点都获得了mac地址，则进行步骤3），如果存在没有获得mac地址的节点，则主机提示错误信息；
3）主机记录所有节点的信息，启动MOST环网的各种不同的应用服务。
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