V-by-one HS

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V-by-One HS는 저전압 차동 신호(LVDS)보다 저렴한 트위스트 페어 구리 케이블을 통해 더 빠른 속도로 구동할 수 있는 전기 디지털 신호 표준이다. 티네일렉트로닉스가 2007년 고화질 텔레비전을 위해 개발했지만 2010년부터 V-by-One HS는 문서 처리, 자동차 인포테인먼트 시스템, 산업용 카메라 및 기계 비전, 로봇 및 놀이 기구 등 다양한 시장에서 널리 채택되고 있다.

고화질 텔레비전은 일반적으로 픽셀 데이터를 전송하기 위해 LVDS를 사용했지만, 고해상도 및 색 심도 요건에 따라 데이터 속도를 증가시킴으로써 도체 간의 타이밍 스큐 문제가 나타났다. V-by-One HS는 SerDes 및 CDR(Clock 복구) 기술로 각 도체 쌍에 대해 3.75Gbit/s의 고속을 달성하여 도체 수를 감소시켜 케이블과 커넥터를 포함한 총 비용을 절감한다. 이것은 꼬치 문제를 해결하고 전자파 간섭(또는 EMI)과 전력 소비를 줄인다.

V-by-One HS는 V-by-One US에 의해 계승되어 레인당 데이터 신호 전송 속도(16Gb/s)의 4배를 제공한다.

V-by-one HS 개요

V-by-One HS는 티네일렉트로닉스가 개발한 개방형 표준이다. 역사적으로 평면 TV는 화소 데이터를 디스플레이 패널로 전송하기 위해 LVDS를 사용했지만 고해상도 및 색 깊이 확장으로 인해 텔레비전은 트위스트 페어 케이블의 수가 증가하고 타이밍 스큐 문제가 발생하는 등의 문제에 직면했다. V-by-One HS는 CDR과 이퀄라이제이션이 도입된 고속 SerDes 표준으로, 3.75 Gbit/s(초당 기가비트)를 달성하고 스큐 문제를 해결하며 전력 소비와 EMI를 줄인다. 이러한 특징 때문에 V-by-One HS는 케이블과 커넥터 비용을 포함한 인터페이스 시스템의 총 비용을 절감한다.

이퀄라이저 및 CDR 기술

V-by-One HS의 이퀄라이저는 LVDS 인터페이스에 비해 데이터 전송 품질을 개선한다. 이 규격 때문에 더 먼 거리 간 데이터 전송 확대가 가능하다.

또한 클럭 데이터 복구 또는 CDR은 LVDS 인터페이스에서 그 어느 때보다 가시적이었던 꼬치 문제를 해결한다. CDR 기술은 특정 고정 주파수 클럭에서 LVDS에 필요한 클럭 케이블을 제거하여 EMI 소음을 낮추게 한다. V-by-One HS는 600 Mbit/s에서 최대 3.75 Gbit/s까지 폭넓은 속도를 지원하여 고정 속도와의 인터페이스보다 낮은 에너지 소비를 가능하게 한다.

LVDS 채택자는 설계한 제품의 큰 변화 없이 LVDS에서 V-By-One HS로 원활하게 전환할 수 있다.

V-by-one HS 기술 개발

V-by-One HS는 원래 디지털 픽셀 디스플레이의 내부 인터페이스를 대체하기 위해 개발되었다.

브라운관(CRT) 디스플레이와 다른 LCD는 디지털 신호를 이용해 픽셀을 각각 보여줘야 한다. 노트북 PC가 CRT 디스플레이를 LCD로 대체하기 시작해 픽셀 데이터가 병렬 데이터로 전송되는 동안 인터페이스 시스템에서는 6비트 RGB 컬러당 18비트 컬러 깊이의 데이터를 전송하려면 20개 이상의 케이블이 필요하며 케이블 공간이 부족하고 스키프 조정이 어렵다는 문제를 발견했다.

이러한 문제를 해결하기 위해 저전압 차동신호(LVDS)를 사용하는 FPD-Link를 LCD에 채택했다. ANSI/TIA/EIA-644-A 표준에서 정의한 LVDS는 고속으로 구동할 수 있는 차동신호시스템이다. LVDS는 직렬 데이터 전송에서 작동한다. 주요 애플리케이션은 FPD-Link의 초기 채택에서 18비트 색의 깊이를 가졌기 때문에, 3개 채널 각각에 7비트 와이드 차동 케이블 쌍과 다른 클럭용 채널이 사용되게 되었다. 이러한 FPD-Link 채택에 의해 LCD의 내부 인터페이스 시스템은 22쌍 케이블을 고속 직렬 전송을 통해 8쌍으로 줄일 수 있었다. 비디오전자표준협회(VESA)는 이를 비디오 표준 사양으로 채택했고, FPD-Link는 LCD 인터페이스로 더 넓게 침투했다.

그러나 LCD는 화질이 훨씬 높고 색의 깊이가 필요하며 프레임률도 높아짐에 따라 FPD-Link는 LCD용 입력화소 데이터가 기하급수적으로 증가하고 LVDS 케이블 수도 급증하는 문제에 직면했다. 예를 들어 10비트 색 깊이와 이중 프레임률을 가진 풀 HD 텔레비전(1920 x 1080 픽셀)은 24개의 FPD-Link 차동 쌍이 필요하다. 그러한 경우는 훨씬 더 높은 속도 시계와 데이터 속도 때문에 수백 피코초 수준에서 스키를 조정해야 한다. 또한 LVDS는 주파수를 집중시키는 고정 클록 주파수를 요구하므로 인터페이스 시스템은 전자기 간섭을 최소화해야 한다.

나아가 FPD-Link는 표준에 따라 0V(지반 레벨)~1.2V 사이의 전기 디지털 신호를 주로 사용하기 때문에 고밀도 LSI 설계에 상당한 제약이 되었다. 이러한 상황에서 DVI, HDMI, DisplayPort, V-by-One HS와 같은 대체 가능한 인터페이스가 많이 제공되고 널리 채택된다.

DVI와 HDMI는 DVI와 HDMI가 skws를 조절할 수 있기 때문에 기기 간 외부 인터페이스로 널리 침투해 왔다. HDMI는 또한 콘텐츠 보호 체계인 HDCP의 하드웨어 구현이 필요하다. 반면 FPD-Link를 대체할 내부 인터페이스로 채택되지 않은 것은 라이선스 수수료가 필요하며 내부 데이터 전송에 필요 없는 기능이 있고, 고전압 차등신호가 칩 설계와 제조를 더욱 어렵게 만들기 때문이다. FPD-Link를 대체하기 위해 VESA에 의해 표준화 된 디스플레이포트는 널리 침투할 것으로 예상된다. 디스플레이포트는 PCI 익스프레스와 바이어스 사양이 유사해 디자인 장벽이 작을 것으로 예상된다. 그러나 디스플레이포트는 하나의 소스 기기가 여러 대의 모니터를 구동할 수 있도록 설계돼 있어 표준화된 링크 속도와 패킷화된 데이터 전송을 활용하기 때문에 추가적인 복잡성이 있다. 이를 위해서는 디스플레이 포트 싱크 장치가 다른 싱크 장치를 대상으로 한 패킷을 폐기하고 자신을 대상으로 한 패킷에서 데이터를 추출하는 데 필요한 회로를 갖추어야 하며, 디스플레이가 요구하는 링크 속도와 속도 사이의 속도 불일치를 처리하기 위해 메모리 버퍼도 있어야 한다. 다중 모니터는 서로 동시에 데이터가 필요할 수 있지만 디스플레이포트는 한 번에 한 대의 차동 쌍으로 한 대의 모니터에만 마이크로패킷을 전송할 수 있다. 이것은 모니터가 필요하기 전에 일부 마이크로패킷을 모니터로 먼저 보내고 각 모니터의 디스플레이 컨트롤러가 데이터를 필요로 할 때까지 대상 모니터에서 데이터를 버퍼링함으로써 해결된다.

이러한 상황에서 V-by-One HS가 개발되었다. 다른 인터페이스와 V-by-One HS에 의한 가장 큰 차이는 이퀄라이저 및 시계/데이터 복구(CDR) 기술에서 볼 수 있다. V-by-One HS는 수신기의 이퀄라이저를 사용하여 수신기가 들어오는 신호를 정리할 수 있도록 지원하므로 신호 무결성을 향상시키는 데 도움이 된다. 이러한 신호 무결성 향상으로 V-by-One HS는 FPD-Link가 허용하는 속도보다 높은 3.75 Gbit/s의 속도를 달성할 수 있다. 또한, 그것의 CDR 기술은 FPD-Link의 꼬치 문제를 해결하고 더 많은 전자파 간섭을 발생시키는 별도의 클럭 신호가 필요하지 않다.

V-by-One HS는 고속 데이터 전송 능력 때문에 케이블, 커넥터, 장비 내 관련 공간 및 최종적으로 총 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 예를 들어 초고화질 패널(UHD 패널, 3840 × 2160 픽셀)은 일반 LVDS 케이블 96쌍이 필요한 반면 V-by-One HS 기술이 적용된 16페어 케이블만 있으면 된다. V-by-One HS는 광범위한 전송 속도를 지원한다. 세트 메이커의 엔지니어는 기존의 LVDS 인터페이스와 큰 변화 없이 원활하게 채택할 수 있다.

적용

• 태블릿 및 TV를 포함한 평면 패널 디스플레이
• 문서 처리 및 다기능 프린터
• 자동차 인포테인먼트 시스템
• 산업용 카메라 및 기계 비전
• 로보틱스
• 놀이 기구

표준

V-by-One HS 표준은 THine Electronics에서 공개하고 제공된다. 2018년^[update] 9월 현재 가장 업데이트된 버전은 "V-by-One HS Standard 버전 1.52"이다.

참고 항목

• FPD-Link - 종종 실수로 LVDS라고 부른다. 그것은 표준 V-by-One HS가 대체하려고 하는 것이다.
• DisplayPort - Internal DisplayPort(iDP)는 평면 스크린 텔레비전에서 내부 사용을 위해 DisplayPort를 적응시킨 것이다. 비디오전자표준협회가 추진하는 V-by-One HS의 현대적 경쟁사다. 보조 데이터 채널인 DRM을 모두 제거해 설계자가 더 높은 대역폭 요구를 처리하기 위해 일반 디스플레이포트보다 더 많은 차선을 사용할 수 있게 하고, 들어오는 픽셀 속도에 묶인 클록 속도 대신 3.24GHz의 신호 속도 1개가 필요하다. 이 인터페이스는 설계자가 최대 4차로로 제한된 일반 디스플레이포트와는 달리 1개에서 무제한의 차선을 사용할 수 있도록 한다. 각 iDP 차선은 3.24GHz로 달린다. 별도의 클럭 신호 차선 없이도 클럭 복구가 가능한 8b/10b 오버헤드 때문에 각 레인에는 오버헤드가 제거된 후 초당 2.592기가비트가 전달된다. 패딩은 iDP가 제공하는 처리량과 원시 비디오 처리량의 차이를 처리하는 데 사용된다.
• THine Electronics - V-by-One HS의 설계자 겸 유지관리자.