HDMI1.4测试解决方案

1 引言

　　从入门高清消费电子级产品到高端家庭影院系统，包括电视，机顶盒，DVD 播放机和A/V接收器，HDMI（High-DefiniTIon Multimedia InteRFace）接口快速地在消费者中普及，图1为HDMI应用实例。HDMI是一个非常成功的标准，超过850个设备制造商采用HDMI标准，预计 2010年会有10亿台DHMI设备投放市场。最新版本的HDMI标准是HDMI1.4，是2009年6月通过的。本文重点是介绍HDMI1.4基础技术及测试需求。

图1 HDMI应用实例

　　HDMI1.4协议规定，HDMI连接器通过一线对（即为HEAC+和HEAC-）融合了以太网通道和音频回传通道，使得一根双绞线可以只携带以太网、语音或两者同时携带。很早在HDMI兼容测试标准补充2（HDMI Compliance Test Specification，Supplement 2）中，就已经定义了以太网和音频回传通道的测试，即HEAC（HDMI Ethernet and Audio Return Channel）。本文着重介绍HDMI1.4第八章节有关网络测试的内容。

　　HDMI以太网通道（HEC）是把以太网集成在HDMI里，避免使用单独的线缆和连接器，减少了制造商成本，简化了用户家庭网络。HDMI1.4规定，HEC采用802.3以太网标准，特别是参照100Base-TX标准，表1列举了HDMI和802.3的几点不同之处。

表1 以太网和HDMI HEC的差别

　　除了物理层的区别以外，在以太网的方式使用通道之前，HEC需要一个初始化过程，这个初始化过程叫做能力发现和控制（CDC，Cpability Discovery and Control）HEC设备必须通过符合协议规范的测试，本文主要介绍HDMI-HEC技术和测试需求。

　　2 HDMI-HEC基础技术

　　2.1 解决环路问题

　　为了解决网络环路问题，HDMI1.4借鉴了最小生成树协议STP（Spanning Tee Protocol）来解决此问题。最小生成树简化网络拓扑，形成树状拓扑，因此从网络中的一个节点到另外任何一个节点都只有一条途径。图2为最简单的 HEC网络，构成一个最基本的最小生成树。

图2 最基本的最小生成树

　　如果网络节点a成为根节点，就需要去使能节点b和节点c之间的链路，消除潜在的网络环路。网络之间的节点通信是用STP协议，或RSTP协议（Rpid Sanning Tee Potocol）。IEEE802.1w定义了RSTP协议，它是对原有STP的一个改进，减少了聚敛时间，STP的聚敛时间是30~0s，STP的聚敛时间只有6s。RSTP节点之间的通信是使3桥协议数据单元BPDU（Uses Bridge Protocol Data Units），当某条链路出现故障，RSTP可以把一条去使能的链路转变为转发模式，使整网的各节点可达。如图3所示，如果节点a和节点c之间的链路出现故障，将使能节点b和节点c之间的链路。

图3 最小生成树发现过程

　　HDMI1.4测试规范要求HDMI设备可以在HEC上正确转发BPDU帧，用RSTP协议取消网络环路。

　　2.2 队列控制 （Queue Control）

　　希望HEC网络中的设备可以区分流量的优先级，对时间敏感的应用流量，例如在线游戏，视频，VoIP应该比文件下载的流量的优先级高。在HEC网络，通过使用VALN（Virtual Lcal Aea Ntwork）区分流量优先级。图4和图5说明了这个过程。

图4 插入了VLAN TAG的以太网帧

图5 VLAN TAG的结构

　　HEC规范规定在网络里至少支持4个队列。我们需要测试用VLAN TAG区分不同流量的优先级，并确保HEC设备在网络发生拥塞时，不丢失高优先级的流量。进一步的测试还需要验证VLAN TAG值通过HEC网络是不变化的。

　　2.3 流行的网络技术

　　HEC之所以重要和流行，是因为它在家庭网络中具有竞争优势。第一是被机顶盒生产厂商、游戏提供商和集中多媒体的PC提供商所推动，可以在这些设备上提供互联网终端。第二是被电视生产厂商推动，他们在不断寻求新的功能。一个明显的机会是在电视范围内增加全面的网络功能，提供全面的网络能力，例如统一即插即用 UPnP（Universal Plug and Play）、数字生活网络联盟DLNA（Digital Living Network Alliance）和LiquidHD。

UPnP是一套完整的协议，使家庭网络中的设备可以无缝相互连接。UPnP协议包括6个重要功能：寻址、发现、描述、控制、事件触发和展示。

　　DLNA即在家庭内外建立一个集中管理个人电脑（PC）、家电（CE）和移动电子设备的互操作性网络，创造一个能够共享和发展全新数字媒体和内容服务的无缝环境。DLNA标准定义了四种主要的产品类型，即Digital Media Server（DMS），Digital Media Player（DMP），Digital MediaController（DMC）和Digital Media Printer（DMPr）。

LiquidHD这项新型个人娱乐技术可将电视、消费电子设备、个人电脑、便携媒体设备以及家庭影院快速、简便地连接成一个无缝网络，让身处网络中的消费者能在家里任何一台采用LiquidHD技术的