1 引言

　　從入門高清消費電子級產品到高端家庭影院系統，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應用實例。HDMI是一個非常成功的標準，超過850個設備制造商采用HDMI標準，預計 2010年會有10億臺DHMI設備投放市場。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基礎技術及測試需求。

　　圖1 HDMI應用實例

　　HDMI1.4協議規定，HDMI連接器通過一線對(即為HEAC+和HEAC-)融合了以太網通道和音頻回傳通道，使得一根雙絞線可以只攜帶以太網、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，就已經定義了以太網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第八章節有關網絡測試的內容。

　　HDMI以太網通道(HEC)是把以太網集成在HDMI里，避免使用單獨的線纜和連接器，減少了制造商成本，簡化了用戶家庭網絡。HDMI1.4規定，HEC采用802.3以太網標準，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 以太網和HDMI HEC的差別

　　除了物理層的區別以外，在以太網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現和控制(CDC，Cpability Discovery and Control)HEC設備必須通過符合協議規范的測試，本文主要介紹HDMI-HEC技術和測試需求。

　　2 HDMI-HEC基礎技術

　　2.1 解決環路問題

　　為了解決網絡環路問題，HDMI1.4借鑒了最小生成樹協議STP(Spanning Tee Protocol)來解決此問題。最小生成樹簡化網絡拓撲，形成樹狀拓撲，因此從網絡中的一個節點到另外任何一個節點都只有一條途徑。圖2為最簡單的 HEC網絡，構成一個最基本的最小生成樹。

　　圖2 最基本的最小生成樹

　　如果網絡節點a成為根節點，就需要去使能節點b和節點c之間的鏈路，消除潛在的網絡環路。網絡之間的節點通信是用STP協議，或RSTP協議(Rpid Sanning Tee Potocol)。IEEE802.1w定義了RSTP協議，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節點之間的通信是使3橋協議數據單元BPDU(Uses Bridge Protocol Data Units)，當某條鏈路出現故障，RSTP可以把一條去使能的鏈路轉變為轉發模式，使整網的各節點可達。如圖3所示，如果節點a和節點c之間的鏈路出現故障，將使能節點b和節點c之間的鏈路。

　　圖3 最小生成樹發現過程

　　HDMI1.4測試規范要求HDMI設備可以在HEC上正確轉發BPDU幀，用RSTP協議取消網絡環路。

　　2.2 隊列控制 (Queue Control)

　　希望HEC網絡中的設備可以區分流量的優先級，對時間敏感的應用流量，例如在線游戲，視頻，VoIP應該比文件下載的流量的優先級高。在HEC網絡，通過使用VALN(Virtual Lcal Aea Ntwork)區分流量優先級。圖4和圖5說明了這個過程。

　　圖4 插入了VLAN TAG的以太網幀

　　圖5 VLAN TAG的結構

　　HEC規范規定在網絡里至少支持4個隊列。我們需要測試用VLAN TAG區分不同流量的優先級，并確保HEC設備在網絡發生擁塞時，不丟失高優先級的流量。進一步的測試還需要驗證VLAN TAG值通過HEC網絡是不變化的。

　　2.3 流行的網絡技術

　　HEC之所以重要和流行，是因為它在家庭網絡中具有競爭優勢。第一是被機頂盒生產廠商、游戲提供商和集中多媒體的PC提供商所推動，可以在這些設備上提供互聯網終端。第二是被電視生產廠商推動，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增加全面的網絡功能，提供全面的網絡能力，例如統一即插即用 UPnP(Universal Plug and Play)、數字生活網絡聯盟DLNA(Digital Living Network Alliance)和LiquidHD。

　　UPnP是一套完整的協議，使家庭網絡中的設備可以無縫相互連接。UPnP協議包括6個重要功能：尋址、發現、描述、控制、事件觸發和展示。

　　DLNA即在家庭內外建立一個集中管理個人電腦(PC)、家電(CE)和移動電子設備的互操作性網絡，創造一個能夠共享和發展全新數字媒體和內容服務的無縫環境。DLNA標準定義了四種主要的產品類型，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可將電視、消費電子設備、個人電腦、便攜媒體設備以及家庭影院快速、簡便地連接成一個無縫網絡，讓身處網絡中的消費者能在家里任何一臺采用LiquidHD技術的顯示器上盡享任何一個來源設備上的數字內容。目前，消費者只能在電視上觀看多媒體內容，數碼攝像機、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，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，其中包括 HDMI，Ethernet，同軸電纜和輸電線。

　　3 IXIA HDMI測試解決方案

　　HDMI協議標準是由技術創始廠家(Sony，Phillips，Silicon Image，Panasonic，Hitachi，Thomson and Toshiba)研發出來的，這些創始廠家建立了授權測試中心ATC(Authorized TesTIng Centers)，生產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是測試以太網通道(HEC)的惟一測試設備。IxN2X執行測試例來驗證CTS，測試場景如下：

　　(1)Packet Filtering/Forwarding。

　　(2)Forwarding of BPDU。

　　(3)RSTP Functionality。

　　(4)Queue Control。

　　(5)Unchanged Priority Tag Value。

　　IxN2X測試環境配置如圖6所示。

　　圖6 IxN2X測試環境配置

　　IxN2X提供轉換器(見圖7)一端是HDMI接口，一端是以太網接口。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，SPDIF同時使能音頻回傳通道(與HDMI信號的方向相反)。

　　圖7 IxN2X HDMI轉換器

　　以包過濾和轉發測試為例，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 包過濾和轉發測試

　　●連接和配置測試端口。

　　●以很高的流量速率，從所有端口同時發送1s流量，向過濾數據庫注冊源MAC地址;

　　●以100，000frames/s的速率從所有端口發送10×106個64字節長度的包。Port1向Port2發包;Port2向Port3發包;Port3向Port1發包。

　　●在所有測試端口統計接收的包數。

　　●在測試端口1，按以下規則驗證。其中，criteria #1 = 100 assuming 10×10-6packet error rate;criteria #2 =2。

　　——在port3上接收的包數-從port3上發送的報數≤criteria #1。

　　——在Port2上接收的包數≤criteria #2。

　　——在Port1上接收的包數≤criteria #2。

　　●如果DUT的端口數>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 結束語

　　對于家庭網絡，HEC是新興的發展方向，具有很大的發展潛力。在HDMI1.4 CTS(Compliance Test Specification)中，IXIA IxN2X作為惟一被推薦的測試儀表，可用于HDMI以太網網絡的測試。