Категория 6А для мультимедийных сетей

Стандарт 10GBaseT существует с 2006 года, спецификации структурированных кабельных систем (СКС) категории 6А были приняты в 2008 году. Прошло почти 10 лет, но мы не видим массового внедрения данной технологии в офисной и промышленной среде. Похоже, что 10 гигабитный сетевой протокол на несколько лет опередил свое время. Следует отметить, что новые стандарты СКС, принятые в 2010-2014 годах, рекомендуют устанавливать системы категории 6А в учреждениях здравоохранения, центрах обработки данных и образовательных учреждениях. Потребность развития надежных сверхскоростных сетей дополняется технологиями, лежащими за рамками традиционных локальных сетей, но развивающихся вместе и в единстве с ними. Например, беспроводная передача данных с гигабитными скоростями, развитие высококачественных мультимедийных технологий. Приложение HDBaseT является примером объединения сетевых и мультимедийных технологий, создающее новое качество и имеющее многогранные перспективы развития.

Приложение мультимедийных сетей HDBaseT

Использование высококачественных цифровых видео систем для жилых домов и коммерческих помещений создает потребность в видео приложениях, работу которых обеспечивает локальная сеть (ЛС).

В частных домах и квартирах желательно иметь возможность смотреть видео из центрального источника – компьютера, планшета или видео проигрывателя – на мониторах в разных комнатах.

Пример конфигурации сети HDBaseT для частных приложений

В коммерческих помещениях – бизнес центрах, крупных супермаркетах, учебных аудиториях, переговорных и конференц центрах и других установка видео дисплеев позволяет решать разнообразные задачи по презентации, продвижению и рекламе.

Пример конфигурации сети HDBaseT для бизнес-приложений

Растет потребность в видео высокой четкости в здравоохранении, что дает возможность наблюдать, консультировать и диагностировать удаленно через Интернет. В университетских аудиториях, также имеется спрос на качественное мультимедийное оборудование, высокоскоростные локальные сети и Интернет для повышения качества и наглядности процесса обучения.

Именно в этом контексте начинается внедрение технологии HDBaseT как приложения, которое расширяет возможности удаленного подключения мониторов. Расстояние от источника сигнала до монитора увеличивается от нескольких метров при подключении мультимедийными кабелями до размеров локальной сети.

HDBaseT взамен HDMI

Протокол связи «Мультимедийный Интерфейс Высокой Четкости» (HDMI – High Definition Multimedia Interface) был разработан для подключения монитора к источнику сигнала в пределах одной комнаты. Хотя нет никакой формальной спецификации для длины кабелей HDMI, они должны обеспечить качество видео сигнала и ограничены длиной 12-15 метров. Для передачи несжатого видео на удаление более 15 метров требуется установить усилитель сигнала.

Основной недостаток HDMI – ограничение длины кабелей от передатчика до приемника мультимедийного сигнала.

Второй недостаток заключается в том, что разъемы HDMI громоздкие, несовместимые с разъемами СКС и неудобные в монтаже и работе.

Третье препятствие применения технологии HDMI – высокая стоимость брендовых кабелей, доходящая до 130 000 рублей за кабель длиной 12 метров.

Это недостатки, представляющие серьезное препятствие для распространения высококачественных мультимедийных приложений, были преодолены благодаря альтернативной возможности использования стандартных кабелей для локальных сетей внедрением приложения HDBaseT.

Название протокола HDBaseT легче запомнить в оригинале, чем перевести. Перевод названия протокола «Высокая Четкость BaseT» требует уточнения и означает передачу видеосигналов высокого разрешения в базовом формате по витой паре. Для специалистов информационных технологий Base означает передачу базового сигнала, что является принципом работы сетевого протокола Ethernet, Т – Twisted Pair – витая пара.

Разработчики HDBaseT

В 2010 году альянс компаний LG Electronics, Samsung Electronics, Sony Pictures Entertainment и Valens Semiconductors представил окончательные спецификации первой версии кабельного стандарта передачи высококачественного видео и звука, получившего название HDBaseT. Этот стандарт дал более дешёвую и практичную альтернативу универсальному цифровому интерфейсу HDMI, широко применяемому в бытовой видеотехнике с 2003 года. Учредители объединения рассчитывали, что появление стандарта HDBaseT привлечет новых партнеров, и их ожидания оправдались. К марту 2011 года в состав альянса вошли 23 компании, в том числе: Microsemi, Tyco Electronics, Crestron Electronics, Gefen, Intersil. В начале 2015 года данное объединение насчитывало более 130 участников, число которых продолжает расти.

Функции протокола HDBaseT

Приложение HDBaseT, разработанное на основе 10GBase-T, обеспечивает пять функциональных возможностей:

Передачу сигналов несжатого видео высокого разрешения.
Поддержка всех аудио форматов.
Возможность удаленного управления.
Канал Ethernet 100 Мбит/с (100BASE-TX).
Питание постоянным током по тому же кабелю.

Функциональные возможности протокола HDBaseT

В 2013 году Альянс разработал версию 2, которая обеспечила маршрутизацию и разделение сигнала, обеспечила поддержку USB для подключения клавиатуры, мыши и других устройств, усовершенствовала метод коррекции ошибок для видео 4K (UltraHD), определила оптическое волокно в качестве среды передачи.

Классы HDBaseT

Приложение HDBaseT представлено в двух классах: класс А и оборудование Full HDBaseT и класс B – для оборудования HDBaseT Lite.

Класс А обеспечивает работу без ограничений при длине канала до 100 метров.

Класс B позволяет использовать только три функции при длине канала до 60 метров. Канал 100Base-ТХ Ethernet и питание постоянным током исключается. В оборудовании HDBaseT Lite используется упрощенная микросхема, однако ограничение дальности и функции электропитания дает экономию в цене оборудования там, где не требуется полная функциональность.

Оба класса поддерживают формат высокой четкости 1080 строк (1980х1080 пикселей), трехмерное изображение высокой четкости (1980х1080 точек, частоту развертки 120 Гц) и формат ультравысокой четкости несжатого потокового видео (4К – 3840х2160 пикселей).

Кабели HDBaseT

Приложение HDBaseT разрабатывалось с учетом возможности использования кабелей категории 5е и выше.

Первоначальные спецификации протокола HDBaseT допускали использование кабелей категории 5е и категории 6. Однако такая возможность имеется только для отдельных каналов небольшой длины, проложенных на достаточном удалении от силовых кабелей, что может быть применимо в отдельных случаях для жилых помещений.

Разработка «Альянсом HDBaseT» стандарта передачи мультимедийных файлов высокой четкости была завершена после принятия стандарта 10GBase-T и спецификаций категории 6а. Это позволило внести необходимые уточнения в стандарт HDBaseT и включить возможность передачи форматов ультравысокой четкости несжатого потокового видео.

Поскольку для передачи видео высокой и ультравысокой четкости используется протокол на основе 10GBase-T, для беспроблемной работы приложения необходимо учитывать также межкабельные наводки, определенные в соответствии со стандартами категории 6А. Поэтому при прокладке нескольких кабелей HDBaseT в жгутах, на лотках, что типично для коммерческих зданий, рекомендуется делать выбор в пользу более надежных и качественных решений, которые может обеспечить системы категории 6А и выше.

Разъемы HDBaseT

Приложение HDBaseT предусматривает использование стандартных разъёмов RJ-45. С 2010 года разъемы HDBaseT RJ-45 начали устанавливать во всех новых телевизорах под марками LG и Samsung. А со второй половины 2012 года эта технология доступна в виде лицензий для производителей любого оборудования.

Израильская компания Valens Semiconductor начала выпуск контроллеров стандарта HDBaseT 1.0 ещё в конце 2009 года. Приёмники и передатчики серии VS100 представляют собой довольно простые низковольтные (1/1,8 и 3,3 В) микросхемы, предназначенные для установки в проигрыватели DVD и Blu-ray, медиаплееры, A/V-ресиверы, игровые и телевизионные приставки, телевизоры и проекторы и оснащённые цифровым интерфейсом RJ-45 HDBaseT, через который они и получают полезный сигнал.

Микросхемы обеспечивают передачу несжатого видео высокого разрешения c параметрами до 1080 строк (1980х1080 пикселей) 60 Гц и 48-бит цвета, 3D-видео, а также видеосигнала 4K (3840х2160 пикселей). Кроме того, реализована поддержка технологии защиты цифровых файлов от несанкционированного копирования и обработка управляющих сигналов с последовательного (RS-232) и инфракрасных портов.

Электропитание постоянным током

Электропитание по стандарту PoE+ стандарт обеспечивает мощность до 25 Ватт по двум парам кабеля. Приложение HDBaseT обеспечивает мощность до 100 Вт за счет питания по всем четырем парами кабеля. При реализации функции питания большой мощности происходит нагрев проводников витых пар, поэтому кабели HDBaseT не допускается прокладывать в жгутах. Кабели категории 6A имеют большее сечение проводников и большее расстояние между парами, что обеспечивает возможность для рассеивания тепла и более высокой мощности электропитания. Этот факт также следует учитывать при выборе категории 6А для новых установок.

Схема сигнализации

В приложении HDBaseT применяется метод передачи данных, разработанный для 10GBASE-T и такая же схема сигнализации: 16-ти уровневая амплитудно-импульсная модуляция (PAM 16). Максимальная скорость передачи данных HDBaseT составляет 10,2 Гбит/с для видеосигнала 4K (3840х2160 пикселей). Для HD сигнала (1980х1080 пикселей) скорость передачи составляет около 5 Гбит/с. Следовательно, для систем HDBaseT применимы аналогичные требования, что и к протоколу 10GBASE-T. Они включают обязательный контроль межкабельных наводок при прокладке кабелей в жгутах и кабель-каналах.