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準,，超過850個設(shè)備制造商采用HDMI標準,，預(yù)計2010年會有10億臺DHMI設(shè)備投放市場。最新版本的HDMI標準是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兼容測試標準補充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)標準,，特別是參照100Base-TX標準，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標準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,，他們可以先暫停客廳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,。
3 IXIA HDMI測試解決方案
HDMI協(xié)議標準是由技術(shù)創(chuàng)始廠家（Sony，Phillips,，Silicon Image,，Panasonic，Hitachi,，Thomson and Toshiba）研發(fā)出來的,，這些創(chuàng)始廠家建立了授權(quán)測試中心ATC（Authorized Testing Centers），生產(chǎn)廠家必須通過認證測試才能使用HDMI標志,。全世界有7個授權(quán)測試中心ATC,，它們分別分布在Sony（日本），Panasonic（日本）,，Phillips（印度和法國）,，Silicon Image（中國（2個ATC）和美國）。
生產(chǎn)廠家必須按照測試標準CTS（Compliance Test Specification）進行測試,，然后提交到ATC做協(xié)議一致性測試,。IXIA與Sony公司合作，制定了CTS標準,，在CTS中IxN2X是測試以太網(wǎng)通道（HEC）的惟一測試設(shè)備,。IxN2X執(zhí)行測試例來驗證CTS，測試場景如下：
（1）Packet Filtering/Forwarding,。
?。?）Forwarding of BPDU。
?。?）RSTP Functionality,。
?。?）Queue Control。
?。?）Unchanged Priority Tag Value,。
IxN2X測試環(huán)境配置如圖6所示,。
圖6 IxN2X測試環(huán)境配置
IxN2X提供轉(zhuǎn)換器（見圖7）一端是HDMI接口,，一端是以太網(wǎng)接口。HDMI的初始過程可以通過外置的CEC/CDC控制器或借助可選的EEPROM實現(xiàn),，SPDIF同時使能音頻回傳通道（與HDMI信號的方向相反）,。
圖7 IxN2X HDMI轉(zhuǎn)換器
以包過濾和轉(zhuǎn)發(fā)測試為例，介紹HDMI CTS測試過程,，測試配置和測試流程可參考圖8所示,。測試步驟如下：
圖8 包過濾和轉(zhuǎn)發(fā)測試
●連接和配置測試端口。
●以很高的流量速率,，從所有端口同時發(fā)送1s流量,，向過濾數(shù)據(jù)庫注冊源MAC地址；
●以100,，000frames/s的速率從所有端口發(fā)送10×106個64字節(jié)長度的包,。Port1向Port2發(fā)包；Port2向Port3發(fā)包,；Port3向Port1發(fā)包,。
●在所有測試端口統(tǒng)計接收的包數(shù)。
●在測試端口1,，按以下規(guī)則驗證,。其中，criteria #1 = 100 assuming 10×10-6packet error rate,；criteria #2 =2,。
——在port3上接收的包數(shù)-從port3上發(fā)送的報數(shù)≤criteria #1。
——在Port2上接收的包數(shù)≤criteria #2,。
——在Port1上接收的包數(shù)≤criteria #2,。
●如果DUT的端口數(shù)＞3個，可以輪流使用3個測試端口測試,。
●如果所有測試都通過,，則此測試成功。
4 結(jié)束語
對于家庭網(wǎng)絡(luò),，HEC是新興的發(fā)展方向,，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ贖DMI1.4 CTS（Compliance Test Specification）中,，IXIA IxN2X作為惟一被推薦的測試儀表,，可用于HDMI以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的測試,。