HDBaseT: technologie budoucnosti z blízka
28.4.2011, Pavel Zubatý, článek
Video o rozlišení 4K × 2K, zvuk, ovládání, ethernet a 100 W napájecího příkonu – to vše umožňuje distribuovat technologie HDBaseT. Přitom se to děje s využitím „obyčejného“ Cat 5 kabelu na vzdálenost až 100 metrů, aniž by docházelo ke zhoršení kvality signálu.
Kapitoly článku:
- HDBaseT: technologie budoucnosti z blízka
- Připojení za chodu, 5play
- Závěr
Když TV Freak vloni přinesl informaci o tom, že světlo světa spatřila specifikace rozhraní HDBaseT 1.0 přenášející po síťových kabelech multimediální i doplňková data velkou rychlostí na vzdálenost mnoha desítek metrů, v diskuzi se hned objevily skeptické příspěvky od „nevěřících Tomášů“. Nebude tedy na škodu podívat se technologii HDBaseT pod pokličku, aby bylo zřejmé, že nejde o žádná kouzla a čáry, ani že to není pouhá marketingová bublina, ale technicky obhajitelná inovace.
Zakládající členové HDBaseT Alliance.
Za zrodem této technologie stojí izraelská společnost Valens Semiconductor, která ji pojmenovala jako 5Play (video, zvuk, signály ovládání včetně CEC, 100Mb Ethernet a dokonce napájení pro vzdálený spotřebič na opačném konci až do příkonu 100 W). Netrvalo dlouho a už počátkem minulého roku vznikla aliance firem Valens Semiconductor, LG Electronics, Samsung Electronics a Sony Pictures Entertainment. O půl roku později už vznikl standard HDBaseT 1.0. Tato HDBaseT Alliance se později přeměnila na akciovou společnost.
Možná vás teď napadlo, že HDBaseT asi nahradí HDMI, ale není to pravda (tedy alespoň zatím). V nynější podobě je HDBaseT „pouhým“ vylepšením HDMI, které má dosah jen několika metrů. V případě HDBaseT jsou všechna data zpracována nejdříve čipem HDMI, až pak si vládu nad datovým tokem přebírá kroucená dvojlinka s konektorem RJ 45 systému HDBaseT.
Jak už bylo řečeno, HDBaseT je prodloužením HDMI a jako většina jeho alternativ využívá kabel Cat5e/6. Ona většina ale používá dvojici těchto svazků kroucených dvojlinek: jeden kabel pro TDMS, video/audio a příslušné časovací signály. Po druhém kabelu zase putují signály pro navázání spojení (nutné kvůli zachování integrity signálu) a nízkoproudé napětí pro řízení HDMI částí přijímače. Bohužel jak varianta dvou kabelů, tak i varianta s jednou dvojlinkou (všechno v jednom) není příliš odolná vůči elektromagnetickému rušení. To ostatně bývá problémem všech vysokofrekvenčních přenosů na velké vzdálenosti.
Srovnání parametrů moderních rozhraní pro přenos multimediálních dat
(pro zvětšení obrázku klikněte)
Proto jsou v případě HDBaseT vysílány nízkofrekvenční modulované signály, které využívají PAM (Pulzní amplitudovou modulaci). Té se využívá rovněž v případě Ethernetu, který má dokonce v kabelu HDBaseT svůj vlastní kanál. Tím ale jejich podobnost končí (takže žádné internetové protokoly). Ale zpět k modulaci: jejím principem je převod digitálních dat do různých úrovní stejnosměrného proudu neboli pulzů (např. 125 milionů pulzů za sekundu v případě Ethernetu).
Rozhraní HDBaseT používá k přenosu dat kabel typu Cat5e/6 s konektorem RJ45, stejně jako Ethernet.
Standardní 100BaseT Ethernet používá PAM úrovně 5 (PAM 5), novější typy (jako 802.an alias 10GBaseT) dokonce PAM 16. Technologie HDBaseT zrovna využívá modulaci podobnou PAM 5, kdy takto „nacpe“ příchozí data i kontrolní signály do jednoho svazku kroucených dvojlinek, údajně bez ztráty kytičky. Princip fungování HDBaseT pak lze popsat na blokovém schématu čipsetu vysílače (přijímače), který vyrábí Valens Semiconductor s označením VS100TX (VS100RX).
VS100TX – čip vysílače pro platformu HDBaseT vyráběný firmou Valens Semiconductor (blokové schéma).
Přenos dat přes rozhraní HDBaseT začíná na svazku vodičů TDMS, které jsou připojené k odpovídajícím TDMS vodičům příslušného čipu HDMI (k přijímači nebo k vysílači). Následující text bude zaměřený na vysílač (VS100TX), přijímač se od něj totiž liší jen minimálně (jak můžete vidět na obrázku dole). Vlevo nahoře je na něm vidět „trojice“ vodičů Rx0-2. Ty odpovídají červenému, modrému a zelenému kanálu výstupu HDMI. Znaménko v jejich zápisu pak značí zdvojení každého vodiče HDMI (symetrické vedení, jako ochrana proti rušení). Tyto vodiče rovněž slouží k přenosu zvuku. Poslední vodič RxC přenáší hodinový signál.
Blokové schéma čipu přijímače pro platformu HDBaseT - VS100RX.
Důležité jsou rovněž piny vpravo. Vrchní čtveřice odpovídá čtyřem krouceným dvojlinkám vrstvy PHY konektoru RJ45 (piny HDBT 0 až 3), které nesou ta stejná data jako vodiče Rx vysílajícího čipu HDMI, pouze modulované čipem HDBaseT. Pozornost si zaslouží i piny vpravo dole, které nejsou ničím jiným než výstupem HDMI A. Ve výsledku to znamená nejen to, že výrobci elektroniky mohou přidat i tento výstup, ale také fakt, že dnešní HDBaseT není náhradou samotného HDMI.
Schéma napojení obrazovky na zdroj HD videa.
Do HDBaseT jsou převedeny i ostatní piny z HDMI, tj. CEC (Consumer Electronics Control – ovládání několika zařízení jedním ovladačem a přenos dalších užitečných povelů sdílených více zařízeními), DDC (Display Data Channel – různá data určená monitoru či televizoru), HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection – rok prolomená ochrana před nelegálním kopírováním), detekce EDID (Extended display identification data – data rozšířené identifikace displeje), signály typu obsahu (Content Type Signaling) i HDMI 3D_Structures.
Zakládající členové HDBaseT Alliance.
Za zrodem této technologie stojí izraelská společnost Valens Semiconductor, která ji pojmenovala jako 5Play (video, zvuk, signály ovládání včetně CEC, 100Mb Ethernet a dokonce napájení pro vzdálený spotřebič na opačném konci až do příkonu 100 W). Netrvalo dlouho a už počátkem minulého roku vznikla aliance firem Valens Semiconductor, LG Electronics, Samsung Electronics a Sony Pictures Entertainment. O půl roku později už vznikl standard HDBaseT 1.0. Tato HDBaseT Alliance se později přeměnila na akciovou společnost.
Možná vás teď napadlo, že HDBaseT asi nahradí HDMI, ale není to pravda (tedy alespoň zatím). V nynější podobě je HDBaseT „pouhým“ vylepšením HDMI, které má dosah jen několika metrů. V případě HDBaseT jsou všechna data zpracována nejdříve čipem HDMI, až pak si vládu nad datovým tokem přebírá kroucená dvojlinka s konektorem RJ 45 systému HDBaseT.
Takové lepší HDMI
Jak už bylo řečeno, HDBaseT je prodloužením HDMI a jako většina jeho alternativ využívá kabel Cat5e/6. Ona většina ale používá dvojici těchto svazků kroucených dvojlinek: jeden kabel pro TDMS, video/audio a příslušné časovací signály. Po druhém kabelu zase putují signály pro navázání spojení (nutné kvůli zachování integrity signálu) a nízkoproudé napětí pro řízení HDMI částí přijímače. Bohužel jak varianta dvou kabelů, tak i varianta s jednou dvojlinkou (všechno v jednom) není příliš odolná vůči elektromagnetickému rušení. To ostatně bývá problémem všech vysokofrekvenčních přenosů na velké vzdálenosti.
Srovnání parametrů moderních rozhraní pro přenos multimediálních dat
(pro zvětšení obrázku klikněte)
Proto jsou v případě HDBaseT vysílány nízkofrekvenční modulované signály, které využívají PAM (Pulzní amplitudovou modulaci). Té se využívá rovněž v případě Ethernetu, který má dokonce v kabelu HDBaseT svůj vlastní kanál. Tím ale jejich podobnost končí (takže žádné internetové protokoly). Ale zpět k modulaci: jejím principem je převod digitálních dat do různých úrovní stejnosměrného proudu neboli pulzů (např. 125 milionů pulzů za sekundu v případě Ethernetu).
Rozhraní HDBaseT používá k přenosu dat kabel typu Cat5e/6 s konektorem RJ45, stejně jako Ethernet.
Standardní 100BaseT Ethernet používá PAM úrovně 5 (PAM 5), novější typy (jako 802.an alias 10GBaseT) dokonce PAM 16. Technologie HDBaseT zrovna využívá modulaci podobnou PAM 5, kdy takto „nacpe“ příchozí data i kontrolní signály do jednoho svazku kroucených dvojlinek, údajně bez ztráty kytičky. Princip fungování HDBaseT pak lze popsat na blokovém schématu čipsetu vysílače (přijímače), který vyrábí Valens Semiconductor s označením VS100TX (VS100RX).
VS100TX – čip vysílače pro platformu HDBaseT vyráběný firmou Valens Semiconductor (blokové schéma).
Přenos dat přes rozhraní HDBaseT začíná na svazku vodičů TDMS, které jsou připojené k odpovídajícím TDMS vodičům příslušného čipu HDMI (k přijímači nebo k vysílači). Následující text bude zaměřený na vysílač (VS100TX), přijímač se od něj totiž liší jen minimálně (jak můžete vidět na obrázku dole). Vlevo nahoře je na něm vidět „trojice“ vodičů Rx0-2. Ty odpovídají červenému, modrému a zelenému kanálu výstupu HDMI. Znaménko v jejich zápisu pak značí zdvojení každého vodiče HDMI (symetrické vedení, jako ochrana proti rušení). Tyto vodiče rovněž slouží k přenosu zvuku. Poslední vodič RxC přenáší hodinový signál.
Blokové schéma čipu přijímače pro platformu HDBaseT - VS100RX.
Důležité jsou rovněž piny vpravo. Vrchní čtveřice odpovídá čtyřem krouceným dvojlinkám vrstvy PHY konektoru RJ45 (piny HDBT 0 až 3), které nesou ta stejná data jako vodiče Rx vysílajícího čipu HDMI, pouze modulované čipem HDBaseT. Pozornost si zaslouží i piny vpravo dole, které nejsou ničím jiným než výstupem HDMI A. Ve výsledku to znamená nejen to, že výrobci elektroniky mohou přidat i tento výstup, ale také fakt, že dnešní HDBaseT není náhradou samotného HDMI.
Schéma napojení obrazovky na zdroj HD videa.
Do HDBaseT jsou převedeny i ostatní piny z HDMI, tj. CEC (Consumer Electronics Control – ovládání několika zařízení jedním ovladačem a přenos dalších užitečných povelů sdílených více zařízeními), DDC (Display Data Channel – různá data určená monitoru či televizoru), HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection – rok prolomená ochrana před nelegálním kopírováním), detekce EDID (Extended display identification data – data rozšířené identifikace displeje), signály typu obsahu (Content Type Signaling) i HDMI 3D_Structures.
