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高速介面時代來臨 測試驗證輕鬆搞定
視訊影音邁入超高速時代

【作者: 王岫晨】   2016年05月25日 星期三

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新興雲端應用興起,社群網路當紅,即時高清影音播放及大數據資料分享等新生活型態,造成網路流量大幅攀升,除了 Data Center的大量佈建之外,如何有效提升資料處理量,亦是刻不容緩的議題。而隨著傳輸處理介面規格的全面革新,資料傳輸也將邁入超高速傳輸時代。


大量的資料處理需求帶動高速介面發展,Data Center內部訊息互連(interconnect)如 100G/400G Ethernet、InfiniBand EDR、128G FC 等,如火如荼的發展,並進一步踏上100GbE、朝400GbE邁進。伺服器內匯流排也急起直追,PCI-e Gen4挑戰16Gbps訊號傳輸處理極限,Type C/USB3.1 等高速 I/O也跨過10Gbps門檻、直達20Gbps資料傳輸量。設計者在設計驗證上,也面臨了全新的挑戰。


在這波風潮的興起下,從晶片商到系統廠,皆加緊研發相關高速傳輸介面方案。而測試驗證廠商,也卯足全力,為這些高速介面的品質把關。


HDMI

USB Type-C在公告並推廣後,HDMI是參與度比較低的組織。因為HDMI是屬於消費性產品,而USB相對是屬於工業性的產品,在整合上有各自不同的利益考量。


在HDMI的認定上,採取比較開放的態度,基本上產品只要擁有4:2:0或6GHz的信號能力,便可以取得HDMI 2.0認證,BT2020廣色域則是色域的選項,並未要求一定要採用。


HDCP 2.2則是採用更嚴格的加密方式,到目前為止應該還無法用簡易的方式解,HDCP2.2也是選項之一,但無論產品採用何種加密模式,必須選擇HDCP 1.x或HDCP 2.2,對於HDMI的產品,HDCP加密是必要的功能。


值得注意的是,HDCP並不是HDMI的技術,HDCP是由獨立DCP組織所擁有,提供給有需要的相關集團應用,如HDMI或Display port。值得注意的是,WiFi無限串流Miracast也是採用HDCP2.2的加密模式,預計未來將成為Miracast的標準之一。



圖1
圖1

由於加密測試的認證儀器需經過一連串長時間的密集測試,目前新一代的HDCP測試儀器僅有Simplay Lab所提供的有線SL-8800及WiFi SL-8810能進行認證測試。


而6GHz信號的推廣,常常忽略了必須對更換高速的cable,以至於系統無法正確顯示,於是在2015年9月份特別公告了HDMI 6GHz cable的測試規範,稱之為Premium Cable Certification program,而非先前的HDMI2.0 cable CTS。參加Premium cable Certification program得到認證,且在市面販售的線材,是需要付US$0.04權利金的,但相對的HDMI LLC推出防偽3D QR code,可透過手機APP連線,以取得該線材的認證履歷,來確保線材品質及消費者權益。


在2015年8月,HDMI LLC另公告了HDMI 2.0的HDMI 2.0a版,其中也導入了HDR(High Dynamic Range)的應用。


USB Type-C

USB自從推出Type-C介面之後,便帶動了產業界對USB的興趣。再加上蘋果公司同意採用Type-C為下一代產品的接口,USB Type-C於是產生了統一各種介面的想像空間。


USB Type-C經過這段時間的推廣,消費者對於這個新的接頭都有了基本的認識。Type C是重新定義的connector type,有三個重點。重點之一是正反插兼容,重點二是各種信號兼容,重點三是Power delivery的宣告。


由以上資訊可以看出USB Type-C在理論上,是可以涵蓋目前大部分的有線訊號傳輸,為未來的有線訊號提供整合的基礎。但是也因為兼容太多其他的應用,相對使得在使用上的複雜度大大的提升。也因為如此,Type-C的認證遲遲無法定案,在產品相容性上似乎少了一些保障,尤其是供電的範圍增加到100W,在實際的應用上必須更加謹慎。製造商可以多參加USB IF所舉辦的plug fest,以增加產品的信心度。


MHL

MHL是第二個加入Type-C alternative mode計畫的組織。理由很單純,因為MHL是為行動裝置所設計的介面,而Type-C connector則最有機會被下一代行動裝置所採用。


MHL是由Nokia、Samsung、Silicon Image、Sony and Toshiba組成的聯盟所主導推廣,並由Silicon Image主導介面的技術。由於手機的運算能力提升,有一陣子製造商企圖把手機當作家庭的網路及文書處理中心,消費者回家不必帶著筆電,只要把手機影像透過MHL介面傳輸到電視或電腦螢幕上,便可以執行一般的上網動作以及簡易的文書處理。


大量的資料處理需求帶動高速介面發展,伺服器內匯流排也急起直追。設計者在設計驗證上,正面臨著全新的挑戰。


圖2
圖2

有一陣子,系統商如三星,曾嘗試推出名叫Smart Book的產品,目的就是把CPU由NB移出,Smart book僅執行顯示、滑鼠鍵盤、觸控及充電的任務,聽起來是個很不錯的使用方式。但由於當時規範不嚴謹,資料的回傳相當困難,如果想連接電視,又會被纜線的長度限制住。隨著大尺寸手機與平板的逐漸普及,MHL的優勢已經漸漸消失。今日如果需要把手機上的影像播放到電視的話,多數消費者會選擇使用Miracast或DLNA等無線傳輸的方式來進行。


下一代的MHL則將進到Super MHL的時代。Super MHL在規範中,將有更多的頻寬可以傳輸。


Display Port

Display Port是VESA協會所定義的數位信號介面,也是最早定義為USB Type-C alternative mode的訊號。


Display Port的編碼方式跟常見的HDMI、DVI、LVDS等信號很不一樣,Display port是以Data Packets的方式傳輸信號,clock則混入編碼當中,因此所有的Lanes都可以當作資料來傳輸,總傳輸量可以比同樣4個Lane的HDMI要來得高。


Display Port 1.3版訂定於2014年9月。該介面訂定免認證、免授權金,應用於新型的數位式媒體介面,主要適應於連接電腦和螢幕,或是電腦和家庭劇院系統等。目的在餘取代舊有的VGA、DVI和LVDS等多媒體傳輸介面技術。


而Display Port 1.3都還沒正式實施,2016年初便公告了1.4版。USB Type-C alternative DP mode(或稱DP over Type-C)的架構,跟MHL處理方式類似,同樣要把power delivery、CC control,以及正反插的應用考慮進去。


(本文參考資料:宜特科技高速介面傳輸驗證規範)


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