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
Možná si teď někteří z vás říkají něco ve smyslu „a co připojení zařízení k HDBaseT za chodu?“. Je pravda, že HDMI podporuje tzv. Hot swap (plug) a HDBaseT navíc podporuje i USB (kde je absence připojení za chodu nemyslitelná), ale i tak kabel HDBaseT nemá vyhrazený vodič pro HDP (Hot Plug Detect – detekce připojení periferie za chodu). Přesto však Hot swap u HDBaseT funguje. Čím to?
Oficiální logo projektu HDBaseT.
Vývojoví inženýři to vyřešili šikovně. Každý z dvojice čipů (přijímač i vysílač) totiž obsahuje algoritmus, který vygeneruje příznak připojení ze strany zdroje, kdykoliv je tam přidáno nové zařízení. Pomocí této logiky je pak inicializován proces získání informace EDID a je zahájena výměna klíčů HDCP stejně jako v kabelu HDMI. Problémy však mohou nastat u integrace Ethernetu z rozhraní HDMI verze 1.4 (HEC = HDMI Ethernet Channel) nebo kanálu reverzního audia (Reverse Audio Channel). Je ale otázkou, kolik zařízení je (bude) schopno podporovat tuto část konverze z HDMI do HDBaseT. I ve specifikaci HDMI 1.4 jsou tyto funkce ostatně pouze doplňkové, nikoliv povinné. Mimochodem, pokud si chcete doplnit znalosti o rozhraní HDMI a jeho funkcích, zkuste tento článek na TV Freaku.
100 metrů jako maximum? Ale kdeže... stačí switch a další kabely.
S Ethernetem pojí HDBaseT i možnost prodloužit celkovou vzdálenost dosahu pomocí switchů, propojených buď jako řetězec nebo do hvězdy. Délka jednoho kabelu navíc může dosáhnout i 200 metrů (s maximálním rozlišením), pokud je tedy použit kabel typu Cat 6. Takto je možné v klidu propojit celé průmyslové instalace do jedné sítě HDBaseT. Není divu, že z tohoto důvodu je HDBaseT v hledáčku kabelových společností. Technologie HDBaseT jim totiž umožňuje regulovat maximální vzdálenost, kam má daná část infrastruktury HDBaseT dosáhnout. Navíc je možné toto omezení aplikovat jen na určité typy přenášeného materiálu.
Už snad nemusím opakovat, proč tento projekt původně nesl název 5Play. Přesto je ale dobré si těchto pět částí dále rozvést:
1. Nekomprimované HD Video
Jak už bylo řečeno, HDBaseT podporuje jak Full HD video, tak 3D formáty (v opravdovém Full HD) a dokonce i rozlišení 4K × 2K se stejnou snímkovou frekvencí jako u HDMI (4K video je k vidění v některých kinech, minimálně v zahraničí). HDBaseT by mělo podporovat všechny nové technologie HDMI 1.4 jako je Deep Color (12bitová hloubka barev) nebo Color Space. Díky podpoře HDPC a vyspělé modulaci přenosu je přehrávání prémiového obsahu dokonce spolehlivější než přes HDMI (které posílá pouhý binární tok o vysoké rychlosti). Standardně ale není podporován DisplayPort, i když by měl fungovat trik s duální verzí DisplayPort++ napojeném přes rozhraní HDMI.
I když platforma HDBaseT zpočátku slibovala přenos dat „pouze“ rychlostí 8 Gb/s, její teoretická hodnota na hranici technických možností použité pulzně amplitudové modulace může dosahovat až 20 Gb/s.
2. Audio
Další nedílnou součástí je zvuk. Ten je posílán přes stejné vodiče, jako video a se stejnou šíří formátů jaké jsou podporovány ve specifikacích HDMI (včetně chráněného audio obsahu). Dokonce je možné používat HDBaseT pouze pro přenos audio signálu, ale sami musíte uznat, že v širším měřítku by to bylo plýtváním.
3. Ovládání
Důležitou vlastností HDBaseT je možnost využívat CEC (parafrází Tolkiena: „jeden ovladač káže všem“) integrovaném v HDMI, navíc v tomto využívá stejnou topologii jako HDMI. Kromě toho HDBaseT zvládá integraci dalších kontrolních/řídicích signálů, jako je např. přenos RS 232 a IR přes stejný kabel najednou. Určité úskalí bohužel spočívá v tom, že HDBaseT nehledí na specifikaci těchto kontrolních signálů. To pak vede jednotlivé výrobce k tomu, že musí vytvořit vlastní řešení tohoto problému a bez jednotného standardu je pak výsledek jasný: vzájemná nekompatibilita.
USB 2.0 Ranger 2101 od Icron Technologies.
Na druhou stranu je možné využít IP kontrolu přes Ethernetový kanál, který dokáže vést stejně jako třeba USB: už v prosinci 2009 oznámila kanadská firma Icron Technologies Corp., že se jí podařilo použít HDBaseT v jejich produktech (jako ExtremeUSB). Tato firma se přitom zaměřuje na netradiční způsoby vedení USB rozhraní jako jsou Ethernet nebo wi-fi. Převod z USB bohužel není bez omezení: HDBaseT sice podporuje jak USB 1.1, tak i USB 2.0, ale nezvládá plnou rychlost přenosu přes USB 2.0 (která činí až 480 Mb/s).
4. Ethernet
Nynější standard podporuje rychlost Ethernetu do 100 Mb/s. Omezení na 100 Mb/s je dáno Ethernetovým kanálem v HDMI 1.4, ale nebude problém jej později navýšit na Gigabit. Problém naopak mohl nastat v tom, že RJ 45 používá jak Ethernet, tak HDBaseT. Z toho důvodu je HDBaseT schopno rozeznat kabel s „obyčejným“ Ethernetem od kabelu vedoucí data patřící HDBaseT. Uživatel se tedy nemusí bát, že se něco stane, když omylem „píchne“ zástrčku HDBaseT do zásuvky Ethernetu (spíš bych se bál opačného zapojení, viz další bod).
HDMI prodlužka ELEC-HX1C6-PRO firmy Tributaries Cable.
5. Napájení
Kope to? Kope. Kabel HDBaseT je schopen vést elektrickou energii. Na úrovni samotných drátů odpovídá HDBaseT normě IEEE 802.3at-2009 Power over Ethernet Plus (PoE+, napájení přes ethernet). Zařízení PoE+ dokážou doručit 25 W výkonu s využitím jednoho páru samostatných vodičů. Tato norma dále stanovila schopnost doručit napětí na úrovni 57 V při stejnosměrném proudu do max. výše 400 mA. V případě HDBaseT šli vývojáři ještě dál – je navíc možno přenést až 100 W výkonu stejnosměrného proudu, pokud se využijí všechny vodiče daného svazku.
Informační obrazovky na letištích jsou hezkým příkladem možného využití napájení přes HDBaseT (ilustrační snímek z letiště Charlese de Gaulla v Paříži).
Relativně vysoké napětí a nízký proud minimalizuje přehřívání kabelu, ale i tak se nedoporučuje kabely sdružovat do větších svazků. Potenciální příkon 100 W pak odpovídá požadavku průmyslu na 1 W na palec úhlopříčky obrazovky. Jinými slovy: drtivá většina v současnosti vyráběných LED a OLED televizorů takto dokáže být napájena jedním kabelem HDBaseT (když vybraný spotřebič půjde připojit přes ethernetovou zásuvku). Se všemi ztrátami by tak mělo být proveditelné rozběhnutí 40" obrazovky, napojené přes celý stadion na obyčejný kabel Cat 5, a nic víc.
Oficiální logo projektu HDBaseT.
Vývojoví inženýři to vyřešili šikovně. Každý z dvojice čipů (přijímač i vysílač) totiž obsahuje algoritmus, který vygeneruje příznak připojení ze strany zdroje, kdykoliv je tam přidáno nové zařízení. Pomocí této logiky je pak inicializován proces získání informace EDID a je zahájena výměna klíčů HDCP stejně jako v kabelu HDMI. Problémy však mohou nastat u integrace Ethernetu z rozhraní HDMI verze 1.4 (HEC = HDMI Ethernet Channel) nebo kanálu reverzního audia (Reverse Audio Channel). Je ale otázkou, kolik zařízení je (bude) schopno podporovat tuto část konverze z HDMI do HDBaseT. I ve specifikaci HDMI 1.4 jsou tyto funkce ostatně pouze doplňkové, nikoliv povinné. Mimochodem, pokud si chcete doplnit znalosti o rozhraní HDMI a jeho funkcích, zkuste tento článek na TV Freaku.
100 metrů jako maximum? Ale kdeže... stačí switch a další kabely.
S Ethernetem pojí HDBaseT i možnost prodloužit celkovou vzdálenost dosahu pomocí switchů, propojených buď jako řetězec nebo do hvězdy. Délka jednoho kabelu navíc může dosáhnout i 200 metrů (s maximálním rozlišením), pokud je tedy použit kabel typu Cat 6. Takto je možné v klidu propojit celé průmyslové instalace do jedné sítě HDBaseT. Není divu, že z tohoto důvodu je HDBaseT v hledáčku kabelových společností. Technologie HDBaseT jim totiž umožňuje regulovat maximální vzdálenost, kam má daná část infrastruktury HDBaseT dosáhnout. Navíc je možné toto omezení aplikovat jen na určité typy přenášeného materiálu.
5Play – jádro HDBaseT
Už snad nemusím opakovat, proč tento projekt původně nesl název 5Play. Přesto je ale dobré si těchto pět částí dále rozvést:
1. Nekomprimované HD Video
Jak už bylo řečeno, HDBaseT podporuje jak Full HD video, tak 3D formáty (v opravdovém Full HD) a dokonce i rozlišení 4K × 2K se stejnou snímkovou frekvencí jako u HDMI (4K video je k vidění v některých kinech, minimálně v zahraničí). HDBaseT by mělo podporovat všechny nové technologie HDMI 1.4 jako je Deep Color (12bitová hloubka barev) nebo Color Space. Díky podpoře HDPC a vyspělé modulaci přenosu je přehrávání prémiového obsahu dokonce spolehlivější než přes HDMI (které posílá pouhý binární tok o vysoké rychlosti). Standardně ale není podporován DisplayPort, i když by měl fungovat trik s duální verzí DisplayPort++ napojeném přes rozhraní HDMI.
I když platforma HDBaseT zpočátku slibovala přenos dat „pouze“ rychlostí 8 Gb/s, její teoretická hodnota na hranici technických možností použité pulzně amplitudové modulace může dosahovat až 20 Gb/s.
2. Audio
Další nedílnou součástí je zvuk. Ten je posílán přes stejné vodiče, jako video a se stejnou šíří formátů jaké jsou podporovány ve specifikacích HDMI (včetně chráněného audio obsahu). Dokonce je možné používat HDBaseT pouze pro přenos audio signálu, ale sami musíte uznat, že v širším měřítku by to bylo plýtváním.
3. Ovládání
Důležitou vlastností HDBaseT je možnost využívat CEC (parafrází Tolkiena: „jeden ovladač káže všem“) integrovaném v HDMI, navíc v tomto využívá stejnou topologii jako HDMI. Kromě toho HDBaseT zvládá integraci dalších kontrolních/řídicích signálů, jako je např. přenos RS 232 a IR přes stejný kabel najednou. Určité úskalí bohužel spočívá v tom, že HDBaseT nehledí na specifikaci těchto kontrolních signálů. To pak vede jednotlivé výrobce k tomu, že musí vytvořit vlastní řešení tohoto problému a bez jednotného standardu je pak výsledek jasný: vzájemná nekompatibilita.
USB 2.0 Ranger 2101 od Icron Technologies.
Na druhou stranu je možné využít IP kontrolu přes Ethernetový kanál, který dokáže vést stejně jako třeba USB: už v prosinci 2009 oznámila kanadská firma Icron Technologies Corp., že se jí podařilo použít HDBaseT v jejich produktech (jako ExtremeUSB). Tato firma se přitom zaměřuje na netradiční způsoby vedení USB rozhraní jako jsou Ethernet nebo wi-fi. Převod z USB bohužel není bez omezení: HDBaseT sice podporuje jak USB 1.1, tak i USB 2.0, ale nezvládá plnou rychlost přenosu přes USB 2.0 (která činí až 480 Mb/s).
4. Ethernet
Nynější standard podporuje rychlost Ethernetu do 100 Mb/s. Omezení na 100 Mb/s je dáno Ethernetovým kanálem v HDMI 1.4, ale nebude problém jej později navýšit na Gigabit. Problém naopak mohl nastat v tom, že RJ 45 používá jak Ethernet, tak HDBaseT. Z toho důvodu je HDBaseT schopno rozeznat kabel s „obyčejným“ Ethernetem od kabelu vedoucí data patřící HDBaseT. Uživatel se tedy nemusí bát, že se něco stane, když omylem „píchne“ zástrčku HDBaseT do zásuvky Ethernetu (spíš bych se bál opačného zapojení, viz další bod).
HDMI prodlužka ELEC-HX1C6-PRO firmy Tributaries Cable.
5. Napájení
Kope to? Kope. Kabel HDBaseT je schopen vést elektrickou energii. Na úrovni samotných drátů odpovídá HDBaseT normě IEEE 802.3at-2009 Power over Ethernet Plus (PoE+, napájení přes ethernet). Zařízení PoE+ dokážou doručit 25 W výkonu s využitím jednoho páru samostatných vodičů. Tato norma dále stanovila schopnost doručit napětí na úrovni 57 V při stejnosměrném proudu do max. výše 400 mA. V případě HDBaseT šli vývojáři ještě dál – je navíc možno přenést až 100 W výkonu stejnosměrného proudu, pokud se využijí všechny vodiče daného svazku.
Informační obrazovky na letištích jsou hezkým příkladem možného využití napájení přes HDBaseT (ilustrační snímek z letiště Charlese de Gaulla v Paříži).
Relativně vysoké napětí a nízký proud minimalizuje přehřívání kabelu, ale i tak se nedoporučuje kabely sdružovat do větších svazků. Potenciální příkon 100 W pak odpovídá požadavku průmyslu na 1 W na palec úhlopříčky obrazovky. Jinými slovy: drtivá většina v současnosti vyráběných LED a OLED televizorů takto dokáže být napájena jedním kabelem HDBaseT (když vybraný spotřebič půjde připojit přes ethernetovou zásuvku). Se všemi ztrátami by tak mělo být proveditelné rozběhnutí 40" obrazovky, napojené přes celý stadion na obyčejný kabel Cat 5, a nic víc.
