1．HDBaseT技術背景
商用設備市場的連接標準與消費級家用設備市場的連接標準并不相同。直到現在，商用設備安裝仍然在使用那些傳統(tǒng)以家庭為核心的技術和線纜，因為符合音頻/視頻(A/V)連接特性的線纜標準只有那么幾個。但是，這些為消費類電子(CE)市場特別定制的標準，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。無論是在機場安裝視頻墻、在教室安裝投影機、還是在商場安裝數字標牌，線纜長度仍然是集成商面臨的最大A/V挑戰(zhàn)。
一種被稱之為HDBaseT的連接新技術開始成為設備安裝方的首選，因為它能解決上述主要，乃至更多難題。由來自日韓的家電大廠LG、Samsung、Sony等公司，以及以色列的半導體公司Valens Semiconductor，組成了HDBaseT聯盟，2009年通過Intel的HDCP認證，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標準不僅能夠實現視頻信號傳輸，還加入了對5.1聲道的支持，幾乎可兼容所有視頻和音頻信號源。同時，具備USB 2.0的功能并將支持移動存儲設備。因而，影音設備制造廠商可以去除多標準接口的設計，從而降低產品成本。
HDBaseT2.0實現了HDBaseT從專業(yè)影音向消費電子的推移，幫助建立多媒體互聯家庭解決方案，能夠通過一根長達百米的單芯局域網線（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、控制信號以及最高100W的功率，能夠同時為多個顯示屏提供5Play功能集，支持HDMI2.0。
HDBaseT并沒有像HDMI跟Display Port一樣重新設計一個新接口，而是采用大眾都不陌生的8P8C(RJ45)接頭，俗稱水晶頭或以太網接頭，傳輸介質采用了人們非常易得和常見的網線。HDBaseT標準除了提供視頻信號傳輸功能外，還具有網絡連接以及以太網供電(POE)功能。HDBaseT技術首次在可長距離傳輸的單根線纜上實現了5Play™ (五大功能)：視頻、音頻、網絡、控制和電源的一次性傳輸。
下圖所示為基于HDBaseT技術的信號延長系統(tǒng)示意圖，采用單根網線可以傳輸五類信號，分別介紹如下。
圖1 基于HDBaseT技術的信號延長系統(tǒng)示意圖
視頻和音頻：HDBaseT支持多種電視和個人電腦視頻格式，包括標準、增強、高清和3D視頻以及所有標準音頻格式。HDBaseT可將全高清/3D和2K/4K無壓縮視頻信號傳輸給網絡設備或用于點對點連接。無壓縮內容支持所有視頻源，包括傳統(tǒng)產品、需要準確顯示游戲圖形和功能的內容，例如電子節(jié)目指南(EPG)等，但所有這些都不會降低視頻質量或增加時延。
100BaseT以太網：HDBaseT支持100Mb以太網，可實現電視、Hi-Fi設備、計算機和其他消費類電子設備間互動，以及多媒體內容，包括視頻、圖片和音頻的存取。
線纜供電：借助同樣的CAT5e/6線纜進行供電，這讓安裝方可以選擇不將設備插入壁裝電源插座，增加了靈活性。HDBaseT能給遠程電視機和設備提供最高達100瓦的電源功率。
多種控制信號傳輸：HDBaseT可針對不同應用傳輸不同類型的控制信號，從消費性電子控制協(xié)議(CEC)到能夠遠程操控設備的推薦性標準(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特點及優(yōu)勢
在今天的商業(yè)市場中，僅提供視頻和音頻連接是遠遠不夠的。在支持網絡和所有A/V格式之外，設備安裝方現在可依靠HDBaseT對各種控制信號和電源進行支持。HDBaseT具備增強型功能、延長的線纜長度、易于安裝和整體靈活性，給設備安裝方帶來了多重便利。
商業(yè)機構、酒店和教育機構中的投影機和視頻顯示設備依賴的是靠RS‐232、CEC或互聯網協(xié)議(IP)鏈路進行傳輸的專用控制信號，并不在意使用何種管理軟件。HDBaseT支持所有這些控制信號，賦予設備生產商和集成商靈活性，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。利用同樣的局域網線，HDBaseT可給功耗100瓦及以下的設備供電，還可同時傳輸其他四路信號。
利用一根100米/328英尺長的局域網線和普通RJ-45接頭，設備安裝方既能使用現有的RJ-45基礎設施，也能以對于設備安裝方和客戶來說更低的價格安裝單線纜。在整個安裝過程中，局域網線既支持現場終端設備，又支持多達8根100米線纜組成的多級聯網。這種可靠性高、低維護率、可擴展的技術為設備安裝方快速、經濟、自信的完成更大型任務提供了靈活性。
在選擇基于HDBaseT技術設備進行工作的時候，集成商將會高興地發(fā)現，那些曾經是他們日常工作一部分的各種障礙不復存在了。這種無縫解決方案延長了數據傳輸距離，擴展了分布范圍，簡化了安裝，降低了整個系統(tǒng)成本。
有了HDBaseT技術，距離不再是問題。安裝方不再需要丈量距離，也無需再擔心傳輸距離只有幾米遠時中繼器或擴展器帶來的成本問題。對于更短的距離，甚至不需要測量。利用標準局域網線纜，安裝方可以在線纜工作后現場終止傳輸。HDBaseT將原來利用現有技術的網絡傳輸距離至少延長了4倍，此外，還拓展了整個空間的分布范圍。
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)質線纜用以傳輸高清和最新3D格式信號；
l 擴展器/中繼器能夠支持更高像素時鐘的新音視頻格式；
l 品質控制：HDBaseT可發(fā)送各類控制信號，并同時確保可靠性和低時延；
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、不再一團糟—真正的單線纜解決方案。
安全性：自從數字視頻傳輸出現之后，內容供貨商就一直很擔心數字格式內容的安全和保護問題。為了防止盜版。各種類型的數字視頻設備都必須使用內容保護方案。
針對這個問題，HDBaseT已經得到了英特爾旗下Digital Content Protection(DCP)LLC公司的授權。采用高清數字化內容保護(HDCP)技術。HBaseT技術獲得HDCP批準之后。可保證所有利用HDBaseT技術發(fā)布的數字內容都是安全和受保護的，不會被非法復制或發(fā)布。
當然，HDBaseT最大的優(yōu)勢并不僅僅在于技術層面，它相對于HDMI的另一個優(yōu)勢是其技術完全開放授權。不需要授權費用.這讓許多生產HDMI相關產品的廠商可以利用這點同時把HDBaseT與HDMI納入支持。由于內容保護同樣采用HDCP，除了電路成本以外內置HDBaseT所需的成本低到幾乎可以忽略的地步。
3．HDBaseT詳細技術簡介
HDBaseT信號延長技術需要發(fā)送器和接收器配合工作。而發(fā)送器和接收器內部有專門的HDBaseT信號轉發(fā)芯片。下圖所示為Valens公司的VS100發(fā)送接收芯片組成的HDMI信號延長器功能原理圖。
圖2 基于HDBaseT技術的HDMI信號延長器組成原理圖
HDBaseT依賴于脈沖幅度調制（PAM）技術。基本上，這和編碼以太網信號傳輸采用同樣的技術，高速數字信號采用不同的DC電壓級別進行調制傳輸，但HDBaseT并不使用IP協(xié)議，它僅僅使用和以太網一樣的雙絞線進行傳輸。例如，100BaseT以太網信號使用5級PAM調制（PAM-5），10GBaseT以太網使用16級PAM調制（PAM-16），而HDBaseT使用一個專屬的PAM調制版本。
下圖所示為HDBaseT發(fā)送芯片VS100TX內部原理示意圖。HDMI信號源TMDS數字信號線經過TMDS接收轉換，經過HDBaseT發(fā)送器鏈路層和物理層后輸出網絡傳輸信號。
圖3 基于HDBaseT技術的HDMI信號延長器發(fā)送器內部原理圖
下圖所示為HDBaseT接收芯片VS100RX內部原理示意圖。網絡傳輸信號經HDBaseT接收器物理層和鏈路層后，進入TMDS發(fā)送器轉換成HDMI信號TMDS數字信號線輸出。
4．HDBaseT產品應用
4.1 產品應用模式
從應用模式來看，HDBaseT信號延長相關產品包括如下幾種典型應用模式。
1）點對點應用（單延長器）
圖5 點對點應用（單延長器）
2）多點對單點應用（切換延長器）
圖6 多點對單點應用（切換延長器）
3）單點對多點應用（分配延長器）
圖7 單點對多點應用（分配延長器）
4）單點對多點應用（遠程視頻墻）
圖8 單點對多點應用（遠程視頻墻）
5）多點對多點應用（矩陣延長器）
圖9 多點對多點應用（矩陣延長器）
4.2 產品應用場合
簡單地說，HDBaseT是一個全面性廣泛性的接口，適用于整個商業(yè)級集成安裝市場。如下列舉了幾個典型應用場合：
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，非常方便的將一臺壁掛式投影機接入一個分配矩陣(Distribution Matrix)。任何類型的投影機—包括最先進的3D投影機—都能和任何管理軟件一起使用。這種類型的聯網應用非常適合舉行視頻會議。HDBaseT以無壓縮格式進行數據傳輸，從而能夠以最小的時延帶來無可匹敵的高質量視頻畫面，且不需要視頻編解碼器就能支持所有視頻格式。同時，HDBaseT依靠局域網線纜輸送電力的能力，意味著設備不需要連接壁裝電源插座，從而實現一個真正意義的單線纜解決方案。集中式視頻中心(A centralized video hub)可以就此連接多個顯示器和攝像機，而不再需要中間轉換器。
該類型的投影機連接方式同樣可應用于包括教學、舞臺劇院和教堂在內的多種環(huán)境。除視頻會議外，HDBaseT還支持所有要求具備增強型A/V連接的應用場景。
2）酒店
HDBaseT可讓安裝人員連結酒店套房、大堂和會議室的顯示器實現聯網，從而為客人提供無縫的觀賞體驗。無論是連接套間內的各種設備，還是在酒店內舉辦大型會議，HDBaseT網絡都能通過現有以太網絡基礎設施輕松實現。例如，可以將消費類電子設備放置在100米左右以外的單獨區(qū)域。這套聯網系統(tǒng)可讓平板顯示器直接安裝在任意一面墻壁上，卻依舊與遠程設備相連，從而在提供額外空間的基礎上免去了線纜一團糟的苦惱。
HDBaseT還允許人們利用許多商業(yè)設施中已有的低價線纜來進行部署，所以環(huán)保、安裝維護成本低廉、易于升級。
3）機場和購物中心
數字標牌已成為日益增長的商用設施市場，但它也面臨著包括傳輸距離、電源鄰近性(power proximity)和控制便利性在內的許多挑戰(zhàn)。借助菊鏈或星形拓撲，HDBaseT不但可實現顯示屏的輕松聯網，還可將最多達8層的100米局域網線串聯在一起，繼而產生市場上其它任何技術都無法做到的長距離傳輸網絡。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。
除這些應用案例之外，監(jiān)控、醫(yī)療和任何其他商用集成市場領域都可以重視并利用HDBaseT 5Play功能集。
5．HDBaseT典型產品介紹
基于HDBaseT技術的產品較多，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對點HDMI HDBaseT延長器產品SCHU-04A為例進行介紹。該設備完全具備HDBaseT2.0最新標準所賦予的功能，即：5Play™ (五大功能)：視頻、音頻、網絡、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、RS232、IR等控制信號、傳輸最遠達120米。SCHU-04A基于HDBaseT技術設計，設備運用一根網線同時傳輸三個通道信號：HDMI 1.4版高清信號 + 來自主機的RS232控制信號及回傳 + IR紅外控制信號。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遠紅外信號傳輸及回傳、控制。SCHU-04A 需成對使用，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高清信號延長器
SCHU-04A產品主要特性如下：
l 兼容能力：
符合HDMI1.4標準，HDCP1.2標準
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：采用單根網線同時傳輸HDMI、紅外遙控信號，發(fā)送器與接收器共同作用，無需設置
l 傳輸速率：10.2Gbps高速雙工傳輸
l 特色技術：
采用HDBase-T技術，支持全高清1080P@60Hz@30/36/48位,3D,4K×2K
內建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米外的主機端
內建RS232控制信號傳輸通道，意即來自主機或客戶端的控制信號可通過單根網線隨同視頻數據一同雙向傳輸，便于項目及工程集成
l 拓撲結構：自動反饋，自動調衡，用戶無需擔心線長
l 傳輸距離：最遠距離120米（超5類/ 6電纜遵循的IEEE - 568B標準標準）
l 外觀結構：體積輕便、方便安裝、同時滿足桌面式、壁掛式安裝要求
6．小結
HDBaseT高達20Gb/s的傳輸帶寬不僅可以傳輸視頻、音頻信號從而取代HDMI電纜，它同時還能傳送諸多類型的信號：紅外和RS232等各類控制信號、百兆網絡數據，甚至還可以實現100W功率的網絡供電。這樣不僅可以把信號源的內容傳送給顯示設備，還可以同時實現遙控操作和進行設備監(jiān)控管理，過去視頻、音頻、控制、網絡等各種線纜的功能如今只需要一根普通網線就可以實現100米以上的傳輸距離，大大簡化了工程布線。
HDBaseT技術的推出為無壓縮音視頻信號傳輸帶來了革命性的一場變革，圍繞這場變革，各廠家分別推出了多種類型的支持HDBaseT的高清信號產品，采用這一標準的墻面插座、矩陣切換器、集成控制管理功能的HDMI延長器等產品也競相面世，讓HDBaseT技術可以擁有眾多可選設備從而變得更加實用化，為視聽領域集成商提供了靈活的解決方案。
相信隨著高清信號質量和帶寬的不斷提升，還會出現更先進的無壓縮網絡信號傳輸技術，我們的高清視界將變得更遠、更清晰！
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