Universal Differential Pair

Door RoadRunner84 op donderdag 18 oktober 2012 14:23 - Reageren is niet meer mogelijk
Categorie: -, Views: 2.695

De oude geschiedenis
Vroegah hadden we AT toetsenborden, RS-232 muizen en 40-pin PATA hardeschijven. Allemaal hele mooie aansluitingen, maar wel voor ieder apparaat weer net ietsjes anders. Mijn diskettestation had ook zo'n bandkabel, maar met net iets minder pinnetjes dan mijn PATA kabel. Mijn CD schroeier was dan weer via SCSI aangesloten op een SCSI kaart in mijn net iets andere PCI slot, of was het nou ISA?
Nouja, mijn punt is, vroeger hadden we allemaal verschillende bussen. De meeste parallel (SCSI, PATA, LPT, PCI, ISA), en sommige serieel (RS-232, PS/2, AT). Maar wel allemaal met andere lijnniveau's, timings, protocollen, etc.

De minder oude geschiedenis
Omstreeks 1994 kwam er de universele seriŽle bus, ofwel USB. Deze kenmerk zich door twee factoren:
1) Data wordt getransporteerd over een differentieel paar.
2) Het type apparaat wordt via afgesproken protocollen bepaald.
Nou is dit niet helemaal eerlijk, geen van beide eigenschappen is in die zin uniek. Ethernet gebruikte al lang UTP kabels met differentiŽle paren erin, en SCSI had al lang ondersteuning voor meerdere typen apparaten op 1 bus.
USB heeft echter wel een trend gezet.

De jonge geschiedenis
Met de opkomst van LCD/TFT schermen, was de keuze voor een analoog transport mechanisme voor video niet meer vanzelfsprekend, hier kwam DVI als opvolger van VGA om de hoek kijken. Niet veel later werd dit opgevolgd door HDMI en DisplayPort.
Deze drie digitale video interfaces hebben een aantal zaken gemeen:
1) Ze gebruiken allemaal differentiŽle paren (ook wel "lanes" genoemd)
2) (m.u.v. DVI) Ondanks de parallelle draadparen is hier duidelijk sprake van seriŽle verbindingen, gezien de paren onafhankelijk werken.

Het nu
SeriŽle differentiŽle paren zijn het nieuwe medium voor transport van data. Niet alleen video (HDMI/DP/ThunderBolt), maar ook schijven (SATA/SAS), interne periferie (PCI-e), randapparatuur (nog steeds USB) en externe periferie (expresscard/ThunderBolt) worden tegenwoordig via seriŽle differentiŽle paren gekoppeld.
Hier wil ik ThunderBolt in het bijzonder even uitlichten; TB is namelijk een transportlaagje met aan de lage kant een differentiŽle lijn en aan de hoge kant DisplayPort en PCI-e. Het is dus een soort van multiplexer.
Een andere vorm van multiplexing zien we in de MHL ofwel Mobile Highdefenition Link. MHL is een "mix" van USB en HDMI. In tegenstelling tot TB is MHL niet beiden tegelijk, het kan echter de datalijnen van een USB connector gebruiken om de drie lanes van HDMI geserialiseerd over ťťn lane (het USB differentiŽle paar) te versturen. Hiermee biedt een MHL smartphone de mogelijkheid om met een enkele microUSB connector ofwel een USB ofwel een HDMI verbinding aan te gaan.
De Samsung Galaxy S III heeft in plaats van de microUSB connector een 11-pin connector om zowel USB als HDMI te kunnen bieden aan een gebruiker, helaas ten koste van compatibiliteit (met andere MHL apparaten, de standaard stelt geen connector vast). In feite kan je hiermee dus een S III gebruiken als mobiel werkstation; toetsenbord op USB, scherm met MHL eraan en je hebt een "volwaardige" Android desktop machine.

De toekomst?
DifferentiŽle paren zijn here to stay. Met de huidige datasnelheden is alleen optisch een alternatief voor data transport.
De ThunderBolt interface heeft ook in de pijplijn staan om de kabels optisch uit te voeren. Let wel, alleen de kabels! De connectors zijn uitgevoerd met differentiŽle paren, de omzetting naar optisch vindt in die connectors plaats, niet in de socket of het apparaat zelf.
Voor consumenten is momenteel de enige optische datalijn die gebruikt wordt de Toslink audio interface. Prima snoertje, helaas kan er nog geen video overheen, laat staan op 4K.

Ik stel mijzelf bij dezen in de gelegenheid een beetje te brainstormen.
Apple heeft laatst de Lightning interface aangekondigd voor hun iPhone 5. Even voor de goede orde, Lightning en ThunderBolt hebben in het geheel niets overeenkomstig! Ze waren apetrots op hun kabeltje dat je linksom of rechtsom in de telefoon kon prikken. Laat ik dit eens combineren met het "probleem" van de S III en hun 11-pin MHL connector.
Stel nou, dat we twee micro USB connectors onderop een telefoon zetten op een afgesproken afstand van elkaar (zeg, 1 cm). En stel nou, dat ťťn van deze twee connectors ondersteboven zit. Maken we nu een kabel die in beide connectors tegelijk past, dan kan deze "dual USB" kabel linksom en rechtsom in de dubbele USB poort. Dit biedt zowel USB als MHL over ťťn "dual connector". Bovendien geeft het gebruikers de vrijheid om alsnog een enkele microUSB kabel te gebruiken als er geen behoefte is aan een MHL interface.
Als variant hierop, in plaats van twee microUSB connectors zou er gekozen kunnen worden voor een microUSB 3 connector, waar vervolgens de twee "USB 3" dataparen gebruikt kunnen worden voor ťťn (of zelfs twee!) MHL verbindingen. Met USB 3 zou wel het reversibele van de connector verloren gaan.

Ten slotte
Omdat het moet ;)
Hoe ThunderBolt en/of Mobile Highdefinition Link zich gaan ontwikkelen weet ik niet. Ik hoop echter op een grote mate van uniformiteit in de markt. Het gebruik van optische verbindingen schijnt helaas meer voeten in de aarde te hebben dan ik zou willen hopen. Ik zou namelijk graag een goedkope "dock" zien voor mijn (neem een willekeurig merk) telefoon, die mijn telefoon via twee metalen pinnen (voeding) en twee optische connectors (up en down) omtovert in een volwaardige desktop of home cinema. Ach ja, voorlopig... ik mag toch dromen?