劉力:高級工程師;畢業于清華大學無線電系,后進入中國科學院自動化研究所工作;曾參加國家重點科技項目的研發,現任北京利國電子公司總經理。
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利用網線(雙絞線、UTP、STP)傳輸模擬信號的技術以前已經講過,本文重點探討用網線傳輸數字信號(DVI、HDMI等)的技術與應用。網線按物理結構應稱為雙絞線,由4對雙絞線組成,根據技術發展與應用的需求,雙絞線的發展經歷了從1類到5類、5e類、6類、7類等發展過程,這些種類的雙絞線主要解決的是傳輸速率的問題,如5類是用于百兆網,6類用于千兆網。考慮到干擾的情況,網線又分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)。雙絞線的主要技術優勢在于利用雙絞的一對線平衡地傳輸信號,提高了線路的抗干擾性,本文中通稱為網線或雙絞線,而且以CAT5e、UTP為主。
一 網線傳輸數字信號(DVI、HDMI)技術
最早的網線是為傳輸數據信號設計的,包括我們目前用的以太網等網絡信號、計算機間的數據信號、通訊信號等,這與本文討論的數字信號(DVI、HDMI)格式不同,故稱其為數據信號。 數據信號傳輸時,采用雙絞線形式,利用通訊協議打包傳輸數據信號,通過路由器等等一系列通訊設備,并按協議拆包接收。而數字信號(DVI、HDMI)也是利用網線的雙絞線格式,按自有的協議方式傳輸,通過專用的調制/解調器完成,信號本質上與數據信號格式不同,因此這兩種方式不可混用,至少目前沒見到數字信號(DVI、HDMI)信號通過路由器等設備與數據信號混用的案例,還是需要通過專用的切換器等設備完成。
目前的網線傳輸技術發展的水平,對1080P或UXGA格式的信號而言,可傳輸至少30米,1080i或SXGA,可傳輸至少60米的距離,采用CAT5e與采用CAT6比較,原則上采用CAT6應更能提高傳輸距離,但實驗表明傳輸距離上沒有本質變化。故目前較少設備采用CAT6傳輸。
利用網線傳DVI與HDMI信號與傳統的電纜傳輸比較有以下幾點優勢:
1、距離:利用電纜傳輸在,1080P或UXGA情況下,DVI原則上可達7米,HDMI可達15米,傳輸距離較短,為達到較長的傳輸距離,就要在傳輸過程中增加許多“中繼器”,在相同距離的情況下設備成本自然增加。
2、成本:網線的價格比專用的DVI、HDMI電纜便宜許多,DVI或HDMI電纜一般在20~30元/米左右,而比較好的CAT5e電纜(UTP)在10元/米以內,價格優勢明顯。
3、 易施工:DVI與HDMI的電纜頭是不大可能在施工現場制作的,而網線的RJ45接口非常便于制作,網線也更易于采購,不用像DVI或HDMI電纜那樣要事先測量距離,定購各種不同長度的電纜,并且施工中穿線難度加大。
二 目前利用網線傳輸的產品種類
要將大于1.5G的數字信號(DVI、HDMI)在100MHz帶寬的CAT5e上傳輸,必須將DVI或HDMI信號進行調制/解調(估且將這種轉換稱為調制/解調)。理所當然的,目前已有了DVI/HDMI信號到網線的調制器和從網線上解出DVI/HDMI信號的解調器。只是DVI信號與HDMI信號有些不同。DVI信號中包括數字化的R. G . B信號和時鐘信號,同時也含有EDID等通訊信號,在不考慮EDID信號時,可用4對雙絞線完成傳輸,HDMI信號相下兼容DVI信號,但其含有HDCP的雙向認證信息,必須單獨建立HDCP等認證信號的雙向通道,因此要求傳輸HDMI信號或HDCP信號就必須要用兩組網線(8對),因此目前看到的相關產品都是雙網線的。而純的DVI信號只用4對線就可以,其EDID等數據可通過前端的學習而使用,這樣的優點是可以省一組線,DVI信號以前探討過,HDMI也作過說明,HDMI中包含HDCP協議。另一種利用DVI接口形式,包含HDCP協議的信號,一般稱其為HDCP形式,此時HDCP不僅表明一種保密協議,而成為一種信號格式。關于DVI、HDMI與HDMI信號格式的具體定義與特點,以前探討過,此處不作進一步討論。[Page]
如果僅有調制/解調器,僅能完成點對點的信號傳輸,傳輸距離有限,可實際應用中,尤其是在大面積多機位的數字信號傳輸中,還需要對CAT5e線的數字信號進行分配中繼甚至切換,北京利國電子公司就具有這類產品:
目前已有的產品種類
1、 調制器: DVI到CAT5e、單網線 、 DVI/RJ45接口、當然也包括帶DVI分配環出的
HDCP到CAT5e 、雙網線、 DVI/RJ45接口 、當然也包括帶HDCP分配環出口的
HDMI到CAT5e 、雙網線 、HDMI/RJ45接口、 當然也包括帶HDMI分配環出口的
2、解調器: CAT5e到DVI 單網