HDMI1.4測試解決方案

1 引言

從入門(mén)高清消費電子級產(chǎn)品到高端家庭影院系統，包括電視，機頂盒，DVD 播放機和A/V接收器，HDMI（High-DefiniTIon Multimedia InteRFace）接口快速地在消費者中普及，圖1為HDMI應用實(shí)例。HDMI是一個(gè)非常成功的標準，超過(guò)850個(gè)設備制造商采用HDMI標準，預計 2010年會(huì )有10億臺DHMI設備投放市場(chǎng)。最新版本的HDMI標準是HDMI1.4，是2009年6月通過(guò)的。本文重點(diǎn)是介紹HDMI1.4基礎技術(shù)及測試需求。

圖1 HDMI應用實(shí)例

HDMI1.4協(xié)議規定，HDMI連接器通過(guò)一線(xiàn)對（即為HEAC+和HEAC-）融合了以太網(wǎng)通道和音頻回傳通道，使得一根雙絞線(xiàn)可以只攜帶以太網(wǎng)、語(yǔ)音或兩者同時(shí)攜帶。很早在HDMI兼容測試標準補充2（HDMI Compliance Test Specification，Supplement 2）中，就已經(jīng)定義了以太網(wǎng)和音頻回傳通道的測試，即HEAC（HDMI Ethernet and Audio Return Channel）。本文著(zhù)重介紹HDMI1.4第八章節有關(guān)網(wǎng)絡(luò )測試的內容。

HDMI以太網(wǎng)通道（HEC）是把以太網(wǎng)集成在HDMI里，避免使用單獨的線(xiàn)纜和連接器，減少了制造商成本，簡(jiǎn)化了用戶(hù)家庭網(wǎng)絡(luò )。HDMI1.4規定，HEC采用802.3以太網(wǎng)標準，特別是參照100Base-TX標準，表1列舉了HDMI和802.3的幾點(diǎn)不同之處。

表1 以太網(wǎng)和HDMI HEC的差別

除了物理層的區別以外，在以太網(wǎng)的方式使用通道之前，HEC需要一個(gè)初始化過(guò)程，這個(gè)初始化過(guò)程叫做能力發(fā)現和控制（CDC，Cpability Discovery and Control）HEC設備必須通過(guò)符合協(xié)議規范的測試，本文主要介紹HDMI-HEC技術(shù)和測試需求。

2 HDMI-HEC基礎技術(shù)

2.1 解決環(huán)路問(wèn)題

為了解決網(wǎng)絡(luò )環(huán)路問(wèn)題，HDMI1.4借鑒了最小生成樹(shù)協(xié)議STP（Spanning Tee Protocol）來(lái)解決此問(wèn)題。最小生成樹(shù)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò )拓撲，形成樹(shù)狀拓撲，因此從網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)節點(diǎn)到另外任何一個(gè)節點(diǎn)都只有一條途徑。圖2為最簡(jiǎn)單的 HEC網(wǎng)絡(luò )，構成一個(gè)最基本的最小生成樹(shù)。

圖2 最基本的最小生成樹(shù)

如果網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)a成為根節點(diǎn)，就需要去使能節點(diǎn)b和節點(diǎn)c之間的鏈路，消除潛在的網(wǎng)絡(luò )環(huán)路。網(wǎng)絡(luò )之間的節點(diǎn)通信是用STP協(xié)議，或RSTP協(xié)議（Rpid Sanning Tee Potocol）。IEEE802.1w定義了RSTP協(xié)議，它是對原有STP的一個(gè)改進(jìn)，減少了聚斂時(shí)間，STP的聚斂時(shí)間是30~0s，STP的聚斂時(shí)間只有6s。RSTP節點(diǎn)之間的通信是使3橋協(xié)議數據單元BPDU（Uses Bridge Protocol Data Units），當某條鏈路出現故障，RSTP可以把一條去使能的鏈路轉變?yōu)檗D發(fā)模式，使整網(wǎng)的各節點(diǎn)可達。如圖3所示，如果節點(diǎn)a和節點(diǎn)c之間的鏈路出現故障，將使能節點(diǎn)b和節點(diǎn)c之間的鏈路。

圖3 最小生成樹(shù)發(fā)現過(guò)程

HDMI1.4測試規范要求HDMI設備可以在HEC上正確轉發(fā)BPDU幀，用RSTP協(xié)議取消網(wǎng)絡(luò )環(huán)路。

2.2 隊列控制 （Queue Control）

希望HEC網(wǎng)絡(luò )中的設備可以區分流量的優(yōu)先級，對時(shí)間敏感的應用流量，例如在線(xiàn)游戲，視頻，VoIP應該比文件下載的流量的優(yōu)先級高。在HEC網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)使用VALN（Virtual Lcal Aea Ntwork）區分流量?jì)?yōu)先級。圖4和圖5說(shuō)明了這個(gè)過(guò)程。

圖4 插入了VLAN TAG的以太網(wǎng)幀

圖5 VLAN TAG的結構

HEC規范規定在網(wǎng)絡(luò )里至少支持4個(gè)隊列。我們需要測試用VLAN TAG區分不同流量的優(yōu)先級，并確保HEC設備在網(wǎng)絡(luò )發(fā)生擁塞時(shí)，不丟失高優(yōu)先級的流量。進(jìn)一步的測試還需要驗證VLAN TAG值通過(guò)HEC網(wǎng)絡(luò )是不變化的。

2.3 流行的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

HEC之所以重要和流行，是因為它在家庭網(wǎng)絡(luò )中具有競爭優(yōu)勢。第一是被機頂盒生產(chǎn)廠(chǎng)商、游戲提供商和集中多媒體的PC提供商所推動(dòng)，可以在這些設備上提供互聯(lián)網(wǎng)終端。第二是被電視生產(chǎn)廠(chǎng)商推動(dòng)，他們在不斷尋求新的功能。一個(gè)明顯的機會(huì )是在電視范圍內增加全面的網(wǎng)絡(luò )功能，提供全面的網(wǎng)絡(luò )能力，例如統一即插即用 UPnP（Universal Plug and Play）、數字生活網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟DLNA（Digital Living Network Alliance）和LiquidHD。

UPnP是一套完整的協(xié)議，使家庭網(wǎng)絡(luò )中的設備可以無(wú)縫相互連接。UPnP協(xié)議包括6個(gè)重要功能：尋址、發(fā)現、描述、控制、事件觸發(fā)和展示。

DLNA即在家庭內外建立一個(gè)集中管理個(gè)人電腦（PC）、家電（CE）和移動(dòng)電子設備的互操作性網(wǎng)絡(luò )，創(chuàng )造一個(gè)能夠共享和發(fā)展全新數字媒體和內容服務(wù)的無(wú)縫環(huán)境。DLNA標準定義了四種主要的產(chǎn)品類(lèi)型，即Digital Media Server（DMS），Digital Media Player（DMP），Digital MediaController（DMC）和Digital Media Printer（DMPr）。

LiquidHD這項新型個(gè)人娛樂(lè )技術(shù)可將電視、消費電子設備、個(gè)人電腦、便攜媒體設備以及家庭影院快速、簡(jiǎn)便地連接成一個(gè)無(wú)縫網(wǎng)絡(luò )，讓身處網(wǎng)絡(luò )中的消費者能在家里任何一臺采用LiquidHD技術(shù)的顯示器上盡享任何一個(gè)來(lái)源設備上的數字內容。目前，消費者只能在電視上觀(guān)看多媒體內容，數碼攝像機、機頂盒、DVD/藍光光盤(pán)（Blu-ray Disc?）播放器或游戲機與電視直接相連。有了LiquidHD技術(shù)，消費者能夠在家里隨心所欲地觀(guān)看，他們可以先暫?？蛷d電視上正在播放的電影、電視節目或視頻游戲，然后按一下遙控器按鈕，就可以在另一臺電視或筆記本電腦上接著(zhù)觀(guān)看。LiquidHD可以使用各種物理介質(zhì)，其中包括 HDMI，Ethernet，同軸電纜和輸電線(xiàn)。