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高速介面时代来临 测试验证轻松搞定
视讯影音迈入超高速时代

【作者: 王岫晨】2016年05月25日 星期三

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新兴云端应用兴起,社群网路当红,即时高清影音播放及大数据资料分享等新生活型态,造成网路流量大幅攀升,除了Data Center的大量布建之外,如何有效提升资料处理量,亦是刻不容缓的议题。而随着传输处理介面规格的全面革新,资料传输也将迈入超高速传输时代。


大量的资料处理需求带动高速介面发展,Data Center内部讯息互连(interconnect)如 100G/400G Ethernet、InfiniBand EDR、128G FC 等,如火如荼的发展,并进一步踏上100GbE、朝400GbE迈进。伺服器内汇流排也急起直追,PCI-e Gen4挑战16Gbps讯号传输处理极限,Type C/USB3.1 等高速 I/O也跨过10Gbps门槛、直达20Gbps资料传输量。设计者在设计验证上,也面临了全新的挑战。


在这波风潮的兴起下,从晶片商到系统厂,皆加紧研发相关高速传输介面方案。而测试验证厂商,也卯足全力,为这些高速介面的品质把关。


HDMI

USB Type-C在公告并推广后,HDMI是参与度比较低的组织。因为HDMI是属于消费性产品,而USB相对是属于工业性的产品,在整合上有各自不同的利益考量。


在HDMI的认定上,采取比较开放的态度,基本上产品只要拥有4:2:0或6GHz的信号能力,便可以取得HDMI 2.0认证,BT2020广色域则是色域的选项,并未要求一定要采用。


HDCP 2.2则是采用更严格的加密方式,到目前为止应该还无法用简易的方式解,HDCP2.2也是选项之一,但无论产品采用何种加密模式,必须选择HDCP 1.x或HDCP 2.2,对于HDMI的产品,HDCP加密是必要的功能。


值得注意的是,HDCP并不是HDMI的技术,HDCP是由独立DCP组织所拥有,提供给有需要的相关集团应用,如HDMI或Display port。值得注意的是,WiFi无限串流Miracast也是采用HDCP2.2的加密模式,预计未来将成为Miracast的标准之一。



图1
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由于加密测试的认证仪器需经过一连串长时间的密集测试,目前新一代的HDCP测试仪器仅有Simplay Lab所提供的有线SL-8800及WiFi SL-8810能进行认证测试。


而6GHz信号的推广,常常忽略了必须对更换高速的cable,以至于系统无法正确显示,于是在2015年9月份特别公告了HDMI 6GHz cable的测试规范,称之为Premium Cable Certification program,而非先前的HDMI2.0 cable CTS。参加Premium cable Certification program得到认证,且在市面贩售的线材,是需要付US$0.04权利金的,但相对的HDMI LLC推出防伪3D QR code,可透过手机APP连线,以取得该线材的认证履历,来确保线材品质及消费者权益。


在2015年8月,HDMI LLC另公告了HDMI 2.0的HDMI 2.0a版,其中也导入了HDR(High Dynamic Range)的应用。


USB Type-C

USB自从推出Type-C介面之后,便带动了产业界对USB的兴趣。再加上苹果公司同意采用Type-C为下一代产品的接口,USB Type-C于是产生了统一各种介面的想像空间。


USB Type-C经过这段时间的推广,消费者对于这个新的接头都有了基本的认识。 Type C是重新定义的connector type,有三个重点。重点之一是正反插兼容,重点二是各种信号兼容,重点三是Power delivery的宣告。


由以上资讯可以看出USB Type-C在理论上,是可以涵盖目前大部分的有线讯号传输,为未来的有线讯号提供整合的基础。但是也因为兼容太多其他的应用,相对使得在使用上的复杂度大大的提升。也因为如此,Type-C的认证迟迟无法定案,在产品相容性上似乎少了一些保障,尤其是供电的范围增加到100W,在实际的应用上必须更加谨慎。制造商可以多参加USB IF所举办的plug fest,以增加产品的信心度。


MHL

MHL是第二个加入Type-C alternate mode计画的组织。理由很单纯,因为MHL是为行动装置所设计的介面,而Type-C connector则最有机会被下一代行动装置所采用。


MHL是由Nokia、Samsung、Silicon Image、Sony and Toshiba组成的联盟所主导推广,并由Silicon Image主导介面的技术。由于手机的运算能力提升,有一阵子制造商企图把手机当作家庭的网路及文书处理中心,消费者回家不必带着笔电,只要把手机影像透过MHL介面传输到电视或电脑萤幕上,便可以执行一般的上网动作以及简易的文书处理。


大量的资料处理需求带动高速介面发展,伺服器内汇流排也急起直追。设计者在设计验证上,正面临着全新的挑战。


图2
图2

有一阵子,系统商如三星,曾尝试推出名叫Smart Book的产品,目的就是把CPU由NB移出,Smart book仅执行显示、滑鼠键盘、触控及充电的任务,听起来是个很不错的使用方式。但由于当时规范不严谨,资料的回传相当困难,如果想连接电视,又会被缆线的长度限制住。随着大尺寸手机与平板的逐渐普及,MHL的优势已经渐渐消失。今日如果需要把手机上的影像播放到电视的话,多数消费者会选择使用Miracast或DLNA等无线传输的方式来进行。


下一代的MHL则将进到Super MHL的时代。 Super MHL在规范中,将有更多的频宽可以传输。


Display Port

Displayport是VESA协会所定义的数位信号介面,也是最早定义为USB Type-C alternative mode的讯号。


Display Port的编码方式跟常见的HDMI、DVI、LVDS等信号很不一样,Display port是以Data Packets的方式传输信号,clock则混入编码当中,因此所有的Lanes都可以当作资料来传输,总​​传输量可以比同样4个Lane的HDMI要来得高。


Display Port 1.3版订定于2014年9月。该介面订定免认证、免授权金,应用于新型的数位式媒体介面,主要适应于连接电脑和萤幕,或是电脑和家庭剧院系统等。目的在余取代旧有的VGA、DVI和LVDS等多媒体传输介面技术。


而Display Port 1.3都还没正式实施,2016年初便公告了1.4版。 USB Type-C alternative DP mode(或称DP over Type-C)的架构,跟MHL处理方式类似,同样要把power delivery、CC control,以及正反插的应用考虑进去。


(本文参考资料:宜特科技高速介面传输验证规范)


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