Was ist HDBaseT?

Hochauflösende digitale Bild- und Tonsignale, gekoppelt mit Steuer- und Rückmeldungssignalen über große Distanzen zu übertragen ist nicht leicht – zumal ja die Qualität am Ende erhalten bleiben soll. HDBaseT liefert eine einfache, auf Cat-Kabeln basierende Lösung.

Inhalt dieses Artikels:

• HDMI über Cat-Kabel
• HDBaseT-Chipsets
• HDBaseT in der Praxis

Wenn wir einmal vom HDMI-Standard ausgehen, erfordert die Signalübertragung drei sogenannte TMDS-Kanäle (Transition Minimized Differential Signalling) für die Bildinformationen als R, G & B-Signal. In diese Kanäle werden zudem die Audiodaten paketiert. Über weitere Leitungen werden die erforderlichen Hot-Plug-Detect-, EDID- und CEC-Informationen geführt und last but not least der HDCP-Handshake abgewickelt. Und ab HDMI-Version 1.4 dann noch Ethernet- und Audio-Return und dies mit einer Bandbreite von bis über 300 MHz. Dass dies Anforderungen sind, die über das digitale Grundverständnis von Nullen und Einsen hinausgehen, wird bald klar und damit auch, dass eine so komplexe Kabelverbindung nicht endlos lang werden kann. Bis 4 Meter funktioniert das noch mit fast jedem billigen HDMI-Kabel; die in professionellen Installationen oft erforderlichen 20 Meter sind aber bereits eine echte Herausforderung.

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HDMI über Cat-Kabel

Was, wenn es über weitere Distanzen gehen muss? Da gute HDMI-Kabel nicht gerade billig sind, bedurfte es einer wirtschaftlicheren Lösung. Was lag näher, als herkömmliche Cat-Kabel mit dieser Aufgabe zu betrauen. Cat.5/6/7-Kabel sind leicht verfügbar und preisgünstig. Jeder Elektroinstallateur kann diese nach Plan in Leerverrohrungen einziehen, mit RJ45-Stecker versehen und auf Erfüllung der Spezifikation prüfen. So entstand die Idee der Umsetzung der komplexen HDMI-Verbindung auf Cat-Kabel. Und es funktioniert!

Anfangs kamen Systeme auf den Markt die zwei Cat-Kabel zur Übertragung erforderten, eines für die TMDS-Wege, das zweite für Clock und Steuersignale; es waren durchwegs aktive, für kurze Distanzen auch passive Systeme. Dies war ein Anfang, aber noch mit Schwächen und Unzulänglichkeiten hinsichtlich Reichweite und Stabilität behaftet, daher kam der Ruf nach einem Einkabelsystem mit folgenden Prämissen:

• Verlustfreie Übertragung über lange Distanz
• Einfache Installation
• Zuverlässigkeit
• Flexibilität
• Geringe Installationskosten

2009 dann wurde federführend von dem Chip-Hersteller Valens Semiconductors die „HDBaseT Allianz“ mit den Firmen LG, Samsung und Sony gegründet, die gemeinsam die Spezifikationen dieser neuen Übertragungstechnologie definierten.

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HDBaseT-Chipsets

Ende 2010 brachte der Chiphersteller Valens HDBase-T konforme Chipsets und Entwicklerkits auf den Markt. HDBaseT bezeichnet seither seine Leistungsmerkmale als „5 Play Features“, diese sind:

• Unkomprimiertes Full-HD Video
• hochaufgelöstes Audio
• 100BaseT Ethernet
• Power over HDBaseT (100 W)
• diverse Kontrollsignale

Und diese fünf Signale werden über eine Cat.5e/6/7-Leitung bis zu 100 Meter weit übertragen. In der Praxis bedeutet dies, unkomprimierte Videosignale bis 10.2 Gbps können übertragen werden: 2K- und 4K-Auflösung, auch 3D-Signale, alle Audioformate, auch Dolby TrueHD oder DTS Master HD. Zugleich werden Steuersignale wie bi-direktionale RS232 oder Infrarot, zusätzlich eine Ethernet-Verbindung und die Versorgung eines angeschlossenen Gerätes mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 100 Watt übertragen.

Das erste Chipset, das alle diese Leistungsmerkmale erfüllte, ist die VS100-Familie, mit dem VS100TX als Transmitter (Sender) und dem VS100RX als Receiver (Empfängerbaustein). Dieses Chipset liefert Valens mit den zugehörigen Entwicklerkits an die der Allianz zugehörigen Hersteller. Der große Vorteil liegt darin, dass es sich bei HDBaseT um einen herstellerübergreifenden Standard handelt. Somit können Geräte eines Herstellers direkt mit Geräten anderer Hersteller verbunden werden. Hat der Matrix-Switcher oder der Verteilverstärker bereits den Sender integriert genügt ein einziges Cat-Kabel zur Herstellung der funktionsfähigen Signalübertragung.

Es gibt auch eine „Light-Version“ des Chipsets mit der Bezeichnung VS010TX resp. VS010RX. Dieses Chipset stellt mit Ausnahme der LAN-Verbindung alle Leistungsmerkmale bereit, ist aber für Kabellängen bis maximal 70 Meter konzipiert.

Seit 2014 verfügt Valens die zweite Generation der Colligo Chipset-Familie. Auch diese dient zur Übertragung von unkomprimierten Ultra-High-Definition (UHD) Video- und Audioformate, Steuersignale und USB 2.0 sowie Strom über HDBaseT. Die zweite Generation bringt Multipoint-Vernetzung, Verkettung von Peripheriegeräten, Multistreaming, Unterstützung von USB-2.0-Applikationen sowie von Glasfaserverkabelung. Die Familie umfasst folgende Chipsets:

• VS2000 für “5Play”, also Übertragung von Audio, Video, Steuersignalen, Ethernet-Architektur sowie Strom (bis 100 Meter) via Cat.5e-LAN-Kabel
• VS2310 für die nächste Generation des “5Play”, inklusive nativem USB-2.0-Support sowie Multistreaming und Verkettung von Peripherie
• VS2311 für HDBaseT über Glasfaser, um hohe Distanzen zu realisieren (ohne Strom)
• VS2110 für wirtschaftliche Lösungen von HDBaseT bis 30 Meter auf einem Cat.6a-Kabel
• VS210 und VS200 stellen wieder eine “Light-Version” des Chipsatzes ohne LAN-Verbindung dar, letzterem fehlt auch die USB 2.0 Übertragung. Außerdem werden hier Videosignale in HD nur bis max. 70 Meter und in UHD nur bis max. 40m übertragen, 4K Videosignale bei 60 Hz haben nur eine 4:2:0 Farbuntertastung.

Die Chips entsprechen der Spezifikation 2.0 der HDBaseT-Allianz und sind abwärts kompatibel zur Spezifikation 1.0. Die Chipsets von Valens sind in den Geräten vieler OEM-Partner verbaut, die beispielsweise in den Branchen Automotive, Industrie und Fertigung sowie Medizin, Pro-AV und Digital Signage ihren Einsatz finden. Derzeit haben schon über 100 Anwender-Firmen die HDBaseT-Technologie adaptiert.

Zur InfoComm 2019 hat Valens nun seine neuste Chip-Familie Stell0 mit der Modellbezeichnung VS3XXX und damit HDBaseT 3.0 vorgestellt, mit der man dem Chip-Hersteller Semtech und der AV over IP Technologie SDVoE Konkurenz machen möchte. Mit den Stello-Chipsätzen soll HDBaseT in die Lage versetzt werden unkomprimierte 4K Bildinformationen auf 60 HZ 4:4:4 mit voller 18Gb/s über Standard-Cat-Kabel bis zu 100m zu übertragen. Außerdem soll der Chipsatz mit einer “Port Duality” ausgestattet werden, bei der ein HDBaseT-Port entweder als Transmitter oder als Receiver-Port fungieren kann. Gleiches gilt auch für die HDMI Ports, die ebenfalls als Ein- und Ausgänge konfiguriert werden können. Das HDCP (Verschlüsselungs-) Processing wird direkt im Chip vollführt, genauso wie das De-/Embedding von Audiosignalen. Die neue Chip-Famile wird das Switchen von multiplen Videostreams und Chip2Chip-Verbindungen (DHDI) nativ unterstützen. Eine USB 2.0 und Kontrollsignal-Übertragung ist hier schon obligatorisch, hinzu kommen als neue Features allerdings enhanced Audio sowie bis zu 1GB Ethernet. Und der neue Chipsatz soll auch wieder vollständig kompatibel zu den älteren Chipsätzen sein (Funktionen sind dabei natürlich abhängig von dem, was das jeweilige ältere Chipmodell unterstützt).

Bisher umfasst die Valens Familie nur den Chipsatz VS3000 mit den zuvor genannten Features.

Laut Valens erhöht die neue Chip-Familie die Flexibilität, vereinfacht die Integration und senkt Kosten. Mit einem erhöhten Mehrwert für die Endkunden sollen Hersteller, die auf HDBaseT setzen, ihre Produkte noch effizienter gestalten können.

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HDBaseT in der Praxis

In der Praxis bewährt sich HDBaseT als stabiles System und verspricht bei Nutzung von Cat-Kabel eine effektive und kostengünstige Übertragungsstrecke für Distanzen bis 100 Meter. Grundsätzlich ist das System mittels Repeater kaskadierbar, so dass auch weitere Strecken überbrückt werden können. Wichtig ist in jedem Fall die Qualität der Cat-Verkabelung, hier sind Installationskabel und geschirmte Abschlussdosen und Stecker erforderlich. Die RJ-45-Belegung erfolgt nach T568B-Standard. Auch wenn Cat.5e geeignet ist, so zeigt die Praxis, dass Cat.6 und 7 für höhere Bandbreiten und größere Distanzen empfehlenswert sind. Die Verkabelung muss immer direkt erfolgen, nicht über Patch-Felder oder Switcher. Die letzten 1 bis 2 Meter Kabel zum Empfänger können durchaus mit Patch-Kabel erfolgen.

Weitere Informationen unter: www.hdbaset.org

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