HDMI1.4測試解決方案

1 引言

從入門高清消費電子級產(chǎn)品到高端家庭影院系統(tǒng)，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(yīng)用實例。HDMI是一個非常成功的標(biāo)準(zhǔn)，超過850個設(shè)備制造商采用HDMI標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計 2010年會有10億臺DHMI設(shè)備投放市場。最新版本的HDMI標(biāo)準(zhǔn)是HDMI1.4，是2009年6月通過的。本文重點是介紹HDMI1.4基礎(chǔ)技術(shù)及測試需求。

圖1 HDMI應(yīng)用實例

HDMI1.4協(xié)議規(guī)定，HDMI連接器通過一線對（即為HEAC+和HEAC-）融合了以太網(wǎng)通道和音頻回傳通道，使得一根雙絞線可以只攜帶以太網(wǎng)、語音或兩者同時攜帶。很早在HDMI兼容測試標(biāo)準(zhǔn)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）。本文著重介紹HDMI1.4第八章節(jié)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)測試的內(nèi)容。

HDMI以太網(wǎng)通道（HEC）是把以太網(wǎng)集成在HDMI里，避免使用單獨的線纜和連接器，減少了制造商成本，簡化了用戶家庭網(wǎng)絡(luò)。HDMI1.4規(guī)定，HEC采用802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，特別是參照100Base-TX標(biāo)準(zhǔn)，表1列舉了HDMI和802.3的幾點不同之處。

表1 以太網(wǎng)和HDMI HEC的差別

除了物理層的區(qū)別以外，在以太網(wǎng)的方式使用通道之前，HEC需要一個初始化過程，這個初始化過程叫做能力發(fā)現(xiàn)和控制（CDC，Cpability Discovery and Control）HEC設(shè)備必須通過符合協(xié)議規(guī)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(chǔ)技術(shù)

2.1 解決環(huán)路問題

為了解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)路問題，HDMI1.4借鑒了最小生成樹協(xié)議STP（Spanning Tee Protocol）來解決此問題。最小生成樹簡化網(wǎng)絡(luò)拓撲，形成樹狀拓撲，因此從網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點到另外任何一個節(jié)點都只有一條途徑。圖2為最簡單的 HEC網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個最基本的最小生成樹。

圖2 最基本的最小生成樹

如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點a成為根節(jié)點，就需要去使能節(jié)點b和節(jié)點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(jié)點通信是用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的一個改進，減少了聚斂時間，STP的聚斂時間是30~0s，STP的聚斂時間只有6s。RSTP節(jié)點之間的通信是使3橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU（Uses Bridge Protocol Data Units），當(dāng)某條鏈路出現(xiàn)故障，RSTP可以把一條去使能的鏈路轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)模式，使整網(wǎng)的各節(jié)點可達。如圖3所示，如果節(jié)點a和節(jié)點c之間的鏈路出現(xiàn)故障，將使能節(jié)點b和節(jié)點c之間的鏈路。

圖3 最小生成樹發(fā)現(xiàn)過程

HDMI1.4測試規(guī)范要求HDMI設(shè)備可以在HEC上正確轉(zhuǎn)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(shè)備可以區(qū)分流量的優(yōu)先級，對時間敏感的應(yīng)用流量，例如在線游戲，視頻，VoIP應(yīng)該比文件下載的流量的優(yōu)先級高。在HEC網(wǎng)絡(luò)，通過使用VALN（Virtual Lcal Aea Ntwork）區(qū)分流量優(yōu)先級。圖4和圖5說明了這個過程。

圖4 插入了VLAN TAG的以太網(wǎng)幀

圖5 VLAN TAG的結(jié)構(gòu)

HEC規(guī)范規(guī)定在網(wǎng)絡(luò)里至少支持4個隊列。我們需要測試用VLAN TAG區(qū)分不同流量的優(yōu)先級，并確保HEC設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，不丟失高優(yōu)先級的流量。進一步的測試還需要驗證VLAN TAG值通過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)廠商、游戲提供商和集中多媒體的PC提供商所推動，可以在這些設(shè)備上提供互聯(lián)網(wǎng)終端。第二是被電視生產(chǎn)廠商推動，他們在不斷尋求新的功能。一個明顯的機會是在電視范圍內(nèi)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(tǒng)一即插即用 UPnP（Universal Plug and Play）、數(shù)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(shè)備可以無縫相互連接。UPnP協(xié)議包括6個重要功能：尋址、發(fā)現(xiàn)、描述、控制、事件觸發(fā)和展示。

DLNA即在家庭內(nèi)外建立一個集中管理個人電腦（PC）、家電（CE）和移動電子設(shè)備的互操作性網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)造一個能夠共享和發(fā)展全新數(shù)字媒體和內(nèi)容服務(wù)的無縫環(huán)境。DLNA標(biāo)準(zhǔn)定義了四種主要的產(chǎn)品類型，即Digital Media Server（DMS），Digital Media Player（DMP），Digital MediaController（DMC）和Digital Media Printer（DMPr）。

LiquidHD這項新型個人娛樂技術(shù)可將電視、消費電子設(shè)備、個人電腦、便攜媒體設(shè)備以及家庭影院快速、簡便地連接成一個無縫網(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來源設(shè)備上的數(shù)字內(nèi)容。目前，消費者只能在電視上觀看多媒體內(nèi)容，數(shù)碼攝像機、機頂盒、DVD/藍光光盤（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看，他們可以先暫?？蛷d電視上正在播放的電影、電視節(jié)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觀看。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。