Escuela secundaria V-by-One

V-by-One HS es un estándar de señalización digital eléctrica que puede funcionar a velocidades más rápidas a través de cables de cobre de par trenzado económicos que la señalización diferencial de bajo voltaje (LVDS). Fue desarrollado originalmente por THine Electronics , Inc. en 2007 para televisores de alta definición , pero desde 2010 V-by-One HS se ha adoptado ampliamente en diversos mercados, como el procesamiento de documentos, los sistemas de infoentretenimiento para automóviles, las cámaras industriales y la visión artificial , la robótica y los equipos de entretenimiento.

Si bien los televisores de alta definición ya utilizaban LVDS para la transferencia de datos de píxeles, surgieron problemas de desfase temporal entre los conductores a medida que aumentaban las velocidades de datos para satisfacer las necesidades de mayor resolución y profundidad de color. V-by-One HS, gracias a su tecnología SerDes y CDR ( recuperación de reloj ), alcanza una alta velocidad de 3,75  Gbit/s por cada par de conductores, lo que reduce el número de conductores y, por lo tanto, los costes totales, incluidos los cables y conectores. Esto resuelve los problemas de desfase y reduce la interferencia electromagnética (EMI) y el consumo de energía.

V-by-One HS es sucedido por V-by-One US , que ofrece una velocidad de señalización de datos cuatro veces superior por carril (16  Gb/s).

V-by-One HS es un estándar abierto desarrollado por THine Electronics . Históricamente, los televisores de pantalla plana utilizaban LVDS para transmitir datos de píxeles al panel de visualización, pero debido a la mayor resolución y la expansión de la profundidad de color , los televisores se enfrentaban a problemas como el aumento del número de cables de par trenzado y problemas de desfase temporal. V-by-One HS es un estándar SerDes de alta velocidad que introduce CDR y ecualización , alcanzando 3,75  Gbit/s (gigabits por segundo), solucionando los problemas de desfase y reduciendo el consumo de energía y las interferencias electromagnéticas (EMI). Gracias a estas características, V-by-One HS reduce los costes totales de los sistemas de interfaz, incluidos los costes de cables y conectores.

El ecualizador de V-by-One HS mejora la calidad de la transmisión de datos en comparación con la interfaz LVDS. Gracias a esta característica, permite ampliar la transmisión de datos a distancias mayores.

Además, la recuperación de datos de reloj (CDR) resuelve los problemas de desfase que se habían vuelto más evidentes que nunca en la interfaz LVDS. La tecnología CDR elimina los cables de reloj que requiere LVDS con una frecuencia fija específica, lo que reduce el ruido EMI. V-by-One HS admite una amplia gama de velocidades, desde 600  Mbit/s hasta 3,75  Gbit/s, lo que permite un menor consumo de energía que las interfaces de velocidad fija.

Los usuarios de LVDS pueden pasar sin problemas de LVDS a V-by-One HS sin realizar cambios significativos en el diseño de sus productos.

V-by-One HS se desarrolló originalmente para reemplazar las interfaces internas de las pantallas de píxeles digitales.

Las pantallas LCD, a diferencia de las pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT), deben usar señalización digital para mostrar cada píxel. Si bien las computadoras portátiles comenzaron a reemplazar las pantallas CRT por LCD, los datos de los píxeles se transmitían como datos paralelos, pero los sistemas de interfaz se encontraron con el problema de que se requerían más de 20 cables para transmitir datos con una profundidad de color de 18 bits para cada color RGB de 6 bits, además de la falta de espacio para los cables y la dificultad para ajustar las desviaciones.

Para solucionar estos problemas, se adoptó FPD-Link , que utiliza señalización diferencial de bajo voltaje (LVDS), en las pantallas LCD. LVDS, definido por el estándar ANSI/TIA/EIA-644-A, es un sistema de señalización diferencial que puede funcionar a alta velocidad. LVDS funciona en la transmisión de datos en serie. Dado que las principales aplicaciones tenían una profundidad de color de 18 bits en la adopción inicial de FPD-Link, se empezó a utilizar un par de cables diferenciales de 7 bits de ancho para cada uno de los 3 canales, con un canal adicional para el reloj. Gracias a esta adopción de FPD-Link, los sistemas de interfaz interna de las pantallas LCD pudieron reducir los cables de 22 pares a 8 pares con transmisión en serie de alta velocidad. La Video Electronics Standards Association (VESA) adoptó esto como especificación estándar de vídeo y FPD-Link se ha extendido como interfaz para pantallas LCD.

Sin embargo, debido a que las pantallas LCD requerían una definición mucho mayor, una mayor profundidad de color y una mayor velocidad de fotogramas, FPD-Link se enfrentó a problemas como el aumento exponencial de los datos de píxeles de entrada para las pantallas LCD y el incremento del número de cables LVDS. Por ejemplo, la televisión Full HD (1920 x 1080 píxeles) con una profundidad de color de 10 bits y el doble de velocidad de fotogramas requiere 24 pares diferenciales FPD-Link. En este caso, es necesario ajustar desfases de varios cientos de picosegundos debido a la mayor velocidad de reloj y de datos. Además, dado que LVDS requiere una frecuencia de reloj fija que concentra el espectro, los sistemas de interfaz deben minimizar la interferencia electromagnética.

Además, dado que FPD-Link utiliza principalmente señalización digital eléctrica entre cero voltios (nivel de tierra) y 1,2 voltios según su estándar, esto supuso una limitación importante para el diseño de circuitos integrados a gran escala (LSI) de mayor densidad. En estas circunstancias, se ofrecen y adoptan ampliamente numerosas interfaces sustituibles, como DVI , HDMI , DisplayPort y V-by-One HS.

DVI y HDMI se han popularizado como interfaces externas entre equipos, ya que permiten ajustar la distorsión. HDMI también requiere la implementación por hardware de HDCP , un esquema de protección de contenido. Sin embargo, no se han adoptado como interfaces internas para reemplazar FPD-Link debido a que requieren licencias, incluyen funciones innecesarias para la transmisión interna de datos y sus señales diferenciales de alto voltaje dificultan el diseño y la fabricación de chips. DisplayPort, estandarizado por VESA para reemplazar FPD-Link, se espera que tenga una amplia aceptación. DisplayPort tiene una especificación de polarización similar a PCI Express y se prevé que presente pocas barreras de diseño. No obstante, DisplayPort presenta una complejidad adicional, ya que está diseñado para permitir que un dispositivo fuente controle múltiples monitores, por lo que utiliza velocidades de enlace estandarizadas y transferencia de datos por paquetes. Esto requiere que los dispositivos receptores DisplayPort cuenten con circuitos para descartar paquetes dirigidos a otros dispositivos receptores y extraer datos de los paquetes dirigidos a sí mismos, además de un búfer de memoria para gestionar la diferencia de velocidad entre la velocidad de enlace estandarizada y la velocidad requerida por la pantalla. Es posible que varios monitores necesiten datos simultáneamente, pero DisplayPort solo puede transmitir un micropaquete a un monitor por par diferencial. Esto se soluciona enviando algunos micropaquetes a los monitores con antelación y almacenando sus datos en búfer en los monitores de destino hasta que el controlador de pantalla de cada monitor los necesite.

En estas circunstancias, se desarrolló V-by-One HS. Las principales diferencias de V-by-One HS con respecto a otras interfaces radican en su ecualizador y su tecnología de recuperación de reloj/datos (CDR). V-by-One HS utiliza un ecualizador en el receptor para optimizar la señal entrante y, por lo tanto, mejorar su integridad . Esta mejora permite que V-by-One HS alcance una velocidad de 3,75 Gbit/s, superior a la que permite FPD-Link. Además, su tecnología CDR resuelve los problemas de desfase de FPD-Link y elimina la necesidad de una señal de reloj  independiente que genera mayor interferencia electromagnética.

Gracias a su mayor velocidad de transmisión de datos, se espera que V-by-One HS reduzca la cantidad de cables, conectores y el espacio que ocupan dentro de los equipos, disminuyendo así los costos totales. Por ejemplo, los paneles de ultra alta definición (panel UHD, 3840 × 2160 píxeles) requieren solo 16 cables (8 pares) con la tecnología V-by-One HS, mientras que con los cables LVDS convencionales se necesitan 96 u 80 cables (48 pares para RGB de 36 bits o 40 pares para RGB de 24 bits). V-by-One HS admite una amplia gama de velocidades de transmisión. Los ingenieros de los fabricantes de televisores pueden adoptarlo fácilmente sin realizar cambios significativos en la interfaz LVDS existente.

• Pantallas planas, incluyendo tabletas y televisores.
• Procesamiento de documentos e impresoras multifuncionales
• Sistemas de infoentretenimiento para automóviles
• Cámaras industriales y visión artificial
• Robótica
• Equipos de entretenimiento

El estándar V-by-One HS es abierto y lo distribuye THine Electronics . A partir de septiembre de 2018. La versión más actualizada es “V-by-One HS Standard Versión 1.52”.

• FPD-Link , a menudo llamado erróneamente LVDS, es el estándar que V-by-One HS intenta reemplazar.
• DisplayPort - Internal DisplayPort (iDP) es una adaptación de DisplayPort para uso interno en televisores de pantalla plana. Es un competidor contemporáneo de V-by-One HS promovido por la Video Electronics Standards Association . Elimina todo el DRM, el canal de datos auxiliar, permite al diseñador usar más carriles que el DisplayPort estándar para satisfacer mayores necesidades de ancho de banda y requiere una velocidad de señalización de 3,24  GHz, en lugar de una velocidad de reloj vinculada a la tasa de píxeles entrante. Esta interfaz permite al diseñador usar desde uno hasta un número ilimitado de carriles, a diferencia del DisplayPort estándar, que está limitado a un máximo de 4 carriles. Cada carril iDP funciona a 3,24  GHz. Debido a la sobrecarga de 8b/10b, que permite la recuperación del reloj sin un carril de señal de reloj independiente, cada carril transmite 2,592 gigabits por segundo después de eliminar la sobrecarga. Se utiliza relleno para gestionar la diferencia entre el rendimiento proporcionado por iDP y el rendimiento de vídeo sin procesar.
• THine Electronics - Diseñador y encargado del mantenimiento de V-by-One HS.