1．HDBaseT技術(shù)背景
商用設(shè)備市場(chǎng)的連接標(biāo)準(zhǔn)與消費(fèi)級(jí)家用設(shè)備市場(chǎng)的連接標(biāo)準(zhǔn)并不相同。直到現(xiàn)在，商用設(shè)備安裝仍然在使用那些傳統(tǒng)以家庭為核心的技術(shù)和線纜，因?yàn)榉弦纛l/視頻(A/V)連接特性的線纜標(biāo)準(zhǔn)只有那么幾個(gè)。但是，這些為消費(fèi)類電子(CE)市場(chǎng)特別定制的標(biāo)準(zhǔn)，卻在線纜傳輸距離、特色功能、安裝性和整體靈活性方面，給商用安裝集成商帶來了諸多限制。無論是在機(jī)場(chǎng)安裝視頻墻、在教室安裝投影機(jī)、還是在商場(chǎng)安裝數(shù)字標(biāo)牌，線纜長(zhǎng)度仍然是集成商面臨的最大A/V挑戰(zhàn)。
一種被稱之為HDBaseT的連接新技術(shù)開始成為設(shè)備安裝方的首選，因?yàn)樗芙鉀Q上述主要，乃至更多難題。由來自日韓的家電大廠LG、Samsung、Sony等公司，以及以色列的半導(dǎo)體公司Valens Semiconductor，組成了HDBaseT聯(lián)盟，2009年通過Intel的HDCP認(rèn)證，在2010年6月底，確定了 HDBaseT 1.0的正式規(guī)范；在2013年底，確定了HDBaseT 2.0的正式規(guī)范。
最新的HDBaseT 2.0標(biāo)準(zhǔn)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)視頻信號(hào)傳輸，還加入了對(duì)5.1聲道的支持，幾乎可兼容所有視頻和音頻信號(hào)源。同時(shí)，具備USB 2.0的功能并將支持移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。因而，影音設(shè)備制造廠商可以去除多標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)計(jì)，從而降低產(chǎn)品成本。
HDBaseT2.0實(shí)現(xiàn)了HDBaseT從專業(yè)影音向消費(fèi)電子的推移，幫助建立多媒體互聯(lián)家庭解決方案，能夠通過一根長(zhǎng)達(dá)百米的單芯局域網(wǎng)線（Cat5e或Cat6e，即通常所說的五類線、六類線）匯集非壓縮高清視頻（包括4K）、音頻、電源、以太網(wǎng)、控制信號(hào)以及最高100W的功率，能夠同時(shí)為多個(gè)顯示屏提供5Play功能集，支持HDMI2.0。
HDBaseT并沒有像HDMI跟Display Port一樣重新設(shè)計(jì)一個(gè)新接口，而是采用大眾都不陌生的8P8C(RJ45)接頭，俗稱水晶頭或以太網(wǎng)接頭，傳輸介質(zhì)采用了人們非常易得和常見的網(wǎng)線。HDBaseT標(biāo)準(zhǔn)除了提供視頻信號(hào)傳輸功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)連接以及以太網(wǎng)供電(POE)功能。HDBaseT技術(shù)首次在可長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯胃�纜上實(shí)現(xiàn)了5Play™ (五大功能)：視頻、音頻、網(wǎng)絡(luò)、控制和電源的一次性傳輸。
下圖所示為基于HDBaseT技術(shù)的信號(hào)延長(zhǎng)系統(tǒng)示意圖，采用單根網(wǎng)線可以傳輸五類信號(hào)，分別介紹如下。
圖1 基于HDBaseT技術(shù)的信號(hào)延長(zhǎng)系統(tǒng)示意圖
視頻和音頻：HDBaseT支持多種電視和個(gè)人電腦視頻格式，包括標(biāo)準(zhǔn)、增強(qiáng)、高清和3D視頻以及所有標(biāo)準(zhǔn)音頻格式。HDBaseT可將全高清/3D和2K/4K無壓縮視頻信號(hào)傳輸給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。無壓縮內(nèi)容支持所有視頻源，包括傳統(tǒng)產(chǎn)品、需要準(zhǔn)確顯示游戲圖形和功能的內(nèi)容，例如電子節(jié)目指南(EPG)等，但所有這些都不會(huì)降低視頻質(zhì)量或增加時(shí)延。
100BaseT以太網(wǎng)：HDBaseT支持100Mb以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)電視、Hi-Fi設(shè)備、計(jì)算機(jī)和其他消費(fèi)類電子設(shè)備間互動(dòng)，以及多媒體內(nèi)容，包括視頻、圖片和音頻的存取。
線纜供電：借助同樣的CAT5e/6線纜進(jìn)行供電，這讓安裝方可以選擇不將設(shè)備插入壁裝電源插座，增加了靈活性。HDBaseT能給遠(yuǎn)程電視機(jī)和設(shè)備提供最高達(dá)100瓦的電源功率。
多種控制信號(hào)傳輸：HDBaseT可針對(duì)不同應(yīng)用傳輸不同類型的控制信號(hào)，從消費(fèi)性電子控制協(xié)議(CEC)到能夠遠(yuǎn)程操控設(shè)備的推薦性標(biāo)準(zhǔn)(RS)-232、USB和紅外(IR)，從而讓系統(tǒng)更易于被控制和監(jiān)控。
2．HDBaseT特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
在今天的商業(yè)市場(chǎng)中，僅提供視頻和音頻連接是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在支持網(wǎng)絡(luò)和所有A/V格式之外，設(shè)備安裝方現(xiàn)在可依靠HDBaseT對(duì)各種控制信號(hào)和電源進(jìn)行支持。HDBaseT具備增強(qiáng)型功能、延長(zhǎng)的線纜長(zhǎng)度、易于安裝和整體靈活性，給設(shè)備安裝方帶來了多重便利。
商業(yè)機(jī)構(gòu)、酒店和教育機(jī)構(gòu)中的投影機(jī)和視頻顯示設(shè)備依賴的是靠RS‐232、CEC或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)鏈路進(jìn)行傳輸?shù)膶Ｓ每刂菩盘?hào)，并不在意使用何種管理軟件。HDBaseT支持所有這些控制信號(hào)，賦予設(shè)備生產(chǎn)商和集成商靈活性，用以選擇最貼合其需求的解決方案。
至于供電，安裝方不必再受電源線和墻壁電源插座鄰近性的限制。利用同樣的局域網(wǎng)線，HDBaseT可給功耗100瓦及以下的設(shè)備供電，還可同時(shí)傳輸其他四路信號(hào)。
利用一根100米/328英尺長(zhǎng)的局域網(wǎng)線和普通RJ-45接頭，設(shè)備安裝方既能使用現(xiàn)有的RJ-45基礎(chǔ)設(shè)施，也能以對(duì)于設(shè)備安裝方和客戶來說更低的價(jià)格安裝單線纜。在整個(gè)安裝過程中，局域網(wǎng)線既支持現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備，又支持多達(dá)8根100米線纜組成的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)。這種可靠性高、低維護(hù)率、可擴(kuò)展的技術(shù)為設(shè)備安裝方快速、經(jīng)濟(jì)、自信的完成更大型任務(wù)提供了靈活性。
在選擇基于HDBaseT技術(shù)設(shè)備進(jìn)行工作的時(shí)候，集成商將會(huì)高興地發(fā)現(xiàn)，那些曾經(jīng)是他們?nèi)粘９ぷ饕徊糠值母鞣N障礙不復(fù)存在了。這種無縫解決方案延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)傳輸距離，擴(kuò)展了分布范圍，簡(jiǎn)化了安裝，降低了整個(gè)系統(tǒng)成本。
有了HDBaseT技術(shù)，距離不再是問題。安裝方不再需要丈量距離，也無需再擔(dān)心傳輸距離只有幾米遠(yuǎn)時(shí)中繼器或擴(kuò)展器帶來的成本問題。對(duì)于更短的距離，甚至不需要測(cè)量。利用標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)線纜，安裝方可以在線纜工作后現(xiàn)場(chǎng)終止傳輸。HDBaseT將原來利用現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸距離至少延長(zhǎng)了4倍，此外，還拓展了整個(gè)空間的分布范圍。
利用HDBaseT解決的其它常見安裝困難還包括：
l 支持高清和3D：HDBaseT使用優(yōu)質(zhì)線纜用以傳輸高清和最新3D格式信號(hào)；
l 擴(kuò)展器/中繼器能夠支持更高像素時(shí)鐘的新音視頻格式；
l 品質(zhì)控制：HDBaseT可發(fā)送各類控制信號(hào)，并同時(shí)確�？煽啃院偷蜁r(shí)延；
l 電源插座鄰近性：免除電工工作之苦—HDBaseT可提供100瓦電源功率，內(nèi)置5Play功能集消除了必須要在顯示器附近裝電源插座的需求；
l 線纜雜亂：HDBaseT意味著用線更少、不再一團(tuán)糟—真正的單線纜解決方案。
安全性：自從數(shù)字視頻傳輸出現(xiàn)之后，內(nèi)容供貨商就一直很擔(dān)心數(shù)字格式內(nèi)容的安全和保護(hù)問題。為了防止盜版。各種類型的數(shù)字視頻設(shè)備都必須使用內(nèi)容保護(hù)方案。
針對(duì)這個(gè)問題，HDBaseT已經(jīng)得到了英特爾旗下Digital Content Protection(DCP)LLC公司的授權(quán)。采用高清數(shù)字化內(nèi)容保護(hù)(HDCP)技術(shù)。HBaseT技術(shù)獲得HDCP批準(zhǔn)之后�？杀ＷC所有利用HDBaseT技術(shù)發(fā)布的數(shù)字內(nèi)容都是安全和受保護(hù)的，不會(huì)被非法復(fù)制或發(fā)布。
當(dāng)然，HDBaseT最大的優(yōu)勢(shì)并不僅僅在于技術(shù)層面，它相對(duì)于HDMI的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其技術(shù)完全開放授權(quán)。不需要授權(quán)費(fèi)用.這讓許多生產(chǎn)HDMI相關(guān)產(chǎn)品的廠商可以利用這點(diǎn)同時(shí)把HDBaseT與HDMI納入支持。由于內(nèi)容保護(hù)同樣采用HDCP，除了電路成本以外內(nèi)置HDBaseT所需的成本低到幾乎可以忽略的地步。
3．HDBaseT詳細(xì)技術(shù)簡(jiǎn)介
HDBaseT信號(hào)延長(zhǎng)技術(shù)需要發(fā)送器和接收器配合工作。而發(fā)送器和接收器內(nèi)部有專門的HDBaseT信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)芯片。下圖所示為Valens公司的VS100發(fā)送接收芯片組成的HDMI信號(hào)延長(zhǎng)器功能原理圖。
圖2 基于HDBaseT技術(shù)的HDMI信號(hào)延長(zhǎng)器組成原理圖
HDBaseT依賴于脈沖幅度調(diào)制（PAM）技術(shù)�；旧�，這和編碼以太網(wǎng)信號(hào)傳輸采用同樣的技術(shù)，高速數(shù)字信號(hào)采用不同的DC電壓級(jí)別進(jìn)行調(diào)制傳輸，但HDBaseT并不使用IP協(xié)議，它僅僅使用和以太網(wǎng)一樣的雙絞線進(jìn)行傳輸。例如，100BaseT以太網(wǎng)信號(hào)使用5級(jí)PAM調(diào)制（PAM-5），10GBaseT以太網(wǎng)使用16級(jí)PAM調(diào)制（PAM-16），而HDBaseT使用一個(gè)專屬的PAM調(diào)制版本。
下圖所示為HDBaseT發(fā)送芯片VS100TX內(nèi)部原理示意圖。HDMI信號(hào)源TMDS數(shù)字信號(hào)線經(jīng)過TMDS接收轉(zhuǎn)換，經(jīng)過HDBaseT發(fā)送器鏈路層和物理層后輸出網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)。
圖3 基于HDBaseT技術(shù)的HDMI信號(hào)延長(zhǎng)器發(fā)送器內(nèi)部原理圖
下圖所示為HDBaseT接收芯片VS100RX內(nèi)部原理示意圖。網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)經(jīng)HDBaseT接收器物理層和鏈路層后，進(jìn)入TMDS發(fā)送器轉(zhuǎn)換成HDMI信號(hào)TMDS數(shù)字信號(hào)線輸出。
4．HDBaseT產(chǎn)品應(yīng)用
4.1 產(chǎn)品應(yīng)用模式
從應(yīng)用模式來看，HDBaseT信號(hào)延長(zhǎng)相關(guān)產(chǎn)品包括如下幾種典型應(yīng)用模式。
1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用（單延長(zhǎng)器）
圖5 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用（單延長(zhǎng)器）
2）多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)應(yīng)用（切換延長(zhǎng)器）
圖6 多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)應(yīng)用（切換延長(zhǎng)器）
3）單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（分配延長(zhǎng)器）
圖7 單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（分配延長(zhǎng)器）
4）單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（遠(yuǎn)程視頻墻）
圖8 單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（遠(yuǎn)程視頻墻）
5）多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（矩陣延長(zhǎng)器）
圖9 多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)應(yīng)用（矩陣延長(zhǎng)器）
4.2 產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)合
簡(jiǎn)單地說，HDBaseT是一個(gè)全面性廣泛性的接口，適用于整個(gè)商業(yè)級(jí)集成安裝市場(chǎng)。如下列舉了幾個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)合：
1）企業(yè)
通過使用HDBaseT，安裝人員可以利用單根328英尺Cat5線纜，非常方便的將一臺(tái)壁掛式投影機(jī)接入一個(gè)分配矩陣(Distribution Matrix)。任何類型的投影機(jī)—包括最先進(jìn)的3D投影機(jī)—都能和任何管理軟件一起使用。這種類型的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用非常適合舉行視頻會(huì)議。HDBaseT以無壓縮格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而能夠以最小的時(shí)延帶來無可匹敵的高質(zhì)量視頻畫面，且不需要視頻編解碼器就能支持所有視頻格式。同時(shí)，HDBaseT依靠局域網(wǎng)線纜輸送電力的能力，意味著設(shè)備不需要連接壁裝電源插座，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)真正意義的單線纜解決方案。集中式視頻中心(A centralized video hub)可以就此連接多個(gè)顯示器和攝像機(jī)，而不再需要中間轉(zhuǎn)換器。
該類型的投影機(jī)連接方式同樣可應(yīng)用于包括教學(xué)、舞臺(tái)劇院和教堂在內(nèi)的多種環(huán)境。除視頻會(huì)議外，HDBaseT還支持所有要求具備增強(qiáng)型A/V連接的應(yīng)用場(chǎng)景。
2）酒店
HDBaseT可讓安裝人員連結(jié)酒店套房、大堂和會(huì)議室的顯示器實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，從而為客人提供無縫的觀賞體驗(yàn)。無論是連接套間內(nèi)的各種設(shè)備，還是在酒店內(nèi)舉辦大型會(huì)議，HDBaseT網(wǎng)絡(luò)都能通過現(xiàn)有以太網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施輕松實(shí)現(xiàn)。例如，可以將消費(fèi)類電子設(shè)備放置在100米左右以外的單獨(dú)區(qū)域。這套聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可讓平板顯示器直接安裝在任意一面墻壁上，卻依舊與遠(yuǎn)程設(shè)備相連，從而在提供額外空間的基礎(chǔ)上免去了線纜一團(tuán)糟的苦惱。
HDBaseT還允許人們利用許多商業(yè)設(shè)施中已有的低價(jià)線纜來進(jìn)行部署，所以環(huán)保、安裝維護(hù)成本低廉、易于升級(jí)。
3）機(jī)場(chǎng)和購物中心
數(shù)字標(biāo)牌已成為日益增長(zhǎng)的商用設(shè)施市場(chǎng)，但它也面臨著包括傳輸距離、電源鄰近性(power proximity)和控制便利性在內(nèi)的許多挑戰(zhàn)。借助菊鏈或星形拓?fù)�，HDBaseT不但可實(shí)現(xiàn)顯示屏的輕松聯(lián)網(wǎng)，還可將最多達(dá)8層的100米局域網(wǎng)線串聯(lián)在一起，繼而產(chǎn)生市場(chǎng)上其它任何技術(shù)都無法做到的長(zhǎng)距離傳輸網(wǎng)絡(luò)。更重要的是，在克服了距離、電源和控制等重重障礙之后，5Play功能同樣可用。
除這些應(yīng)用案例之外，監(jiān)控、醫(yī)療和任何其他商用集成市場(chǎng)領(lǐng)域都可以重視并利用HDBaseT 5Play功能集。
5．HDBaseT典型產(chǎn)品介紹
基于HDBaseT技術(shù)的產(chǎn)品較多，這里以北京科思圖（ScienceImage）科技有限公司最新開發(fā)上市的一款最常用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)HDMI HDBaseT延長(zhǎng)器產(chǎn)品SCHU-04A為例進(jìn)行介紹。該設(shè)備完全具備HDBaseT2.0最新標(biāo)準(zhǔn)所賦予的功能，即：5Play™ (五大功能)：視頻、音頻、網(wǎng)絡(luò)、控制和電源的一次性傳輸。SCHU-04A由發(fā)送器和接收器組成，用CAT-5e/6 電纜代替HDMI電纜傳輸，將HDMI視音頻信號(hào)、RS232、IR等控制信號(hào)、傳輸最遠(yuǎn)達(dá)120米。SCHU-04A基于HDBaseT技術(shù)設(shè)計(jì)，設(shè)備運(yùn)用一根網(wǎng)線同時(shí)傳輸三個(gè)通道信號(hào)：HDMI 1.4版高清信號(hào) + 來自主機(jī)的RS232控制信號(hào)及回傳 + IR紅外控制信號(hào)。支持HDMI全高清傳輸不低于100米距離無損耗、RS232串口控制接口、IR遠(yuǎn)紅外信號(hào)傳輸及回傳、控制。SCHU-04A 需成對(duì)使用，分別為發(fā)射器SCHU-04AT和接收器SCHU-04AR。
圖10 北京科思圖（ScienceImage）科技 SCHU-04A HDBaseT高清信號(hào)延長(zhǎng)器
SCHU-04A產(chǎn)品主要特性如下：
l 兼容能力：
符合HDMI1.4標(biāo)準(zhǔn)，HDCP1.2標(biāo)準(zhǔn)
支持POE
支持CEC
支持HDMI無壓縮視頻
支持340MHz/3.4Gbps per channel (10.2Gbps all channel) 帶寬
支持3D格式
支持未壓縮音頻，如LPCM
支持壓縮音頻，如DTS Digital, Dolby Digital （inluding DTS-HD and Dolby True HD)
支持HDCP
l 特色功能：采用單根網(wǎng)線同時(shí)傳輸HDMI、紅外遙控信號(hào)，發(fā)送器與接收器共同作用，無需設(shè)置
l 傳輸速率：10.2Gbps高速雙工傳輸
l 特色技術(shù)：
采用HDBase-T技術(shù)，支持全高清1080P@60Hz@30/36/48位,3D,4K×2K
內(nèi)建IR紅外傳輸控制功能；用戶可通過此功能利用接收端用紅外指令控制及遙控100米外的主機(jī)端
內(nèi)建RS232控制信號(hào)傳輸通道，意即來自主機(jī)或客戶端的控制信號(hào)可通過單根網(wǎng)線隨同視頻數(shù)據(jù)一同雙向傳輸，便于項(xiàng)目及工程集成
l 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：自動(dòng)反饋，自動(dòng)調(diào)衡，用戶無需擔(dān)心線長(zhǎng)
l 傳輸距離：最遠(yuǎn)距離120米（超5類/ 6電纜遵循的IEEE - 568B標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)）
l 外觀結(jié)構(gòu)：體積輕便、方便安裝、同時(shí)滿足桌面式、壁掛式安裝要求
6．小結(jié)
HDBaseT高達(dá)20Gb/s的傳輸帶寬不僅可以傳輸視頻、音頻信號(hào)從而取代HDMI電纜，它同時(shí)還能傳送諸多類型的信號(hào)：紅外和RS232等各類控制信號(hào)、百兆網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，甚至還可以實(shí)現(xiàn)100W功率的網(wǎng)絡(luò)供電。這樣不僅可以把信號(hào)源的內(nèi)容傳送給顯示設(shè)備，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)遙控操作和進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控管理，過去視頻、音頻、控制、網(wǎng)絡(luò)等各種線纜的功能如今只需要一根普通網(wǎng)線就可以實(shí)現(xiàn)100米以上的傳輸距離，大大簡(jiǎn)化了工程布線。
HDBaseT技術(shù)的推出為無壓縮音視頻信號(hào)傳輸帶來了革命性的一場(chǎng)變革，圍繞這場(chǎng)變革，各廠家分別推出了多種類型的支持HDBaseT的高清信號(hào)產(chǎn)品，采用這一標(biāo)準(zhǔn)的墻面插座、矩陣切換器、集成控制管理功能的HDMI延長(zhǎng)器等產(chǎn)品也競(jìng)相面世，讓HDBaseT技術(shù)可以擁有眾多可選設(shè)備從而變得更加實(shí)用化，為視聽領(lǐng)域集成商提供了靈活的解決方案。
相信隨著高清信號(hào)質(zhì)量和帶寬的不斷提升，還會(huì)出現(xiàn)更先進(jìn)的無壓縮網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸技術(shù)，我們的高清視界將變得更遠(yuǎn)、更清晰！
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