Granite River Labs, GRL
Sophie Lee
VESA는 2022년 DisplayPort v2.1(DP2.1) 사양을 공식 발표하기 이 전 2019년 DP2.0을 출시할 때 DP2.0 케이블 규격을 정하고 이를 UHBR 케이블(Ultra High Bit Rate Cable)로 명명했는데, DP40과 DP80 두 가지 규격으로 나뉩니다. 더 높은 속도를 전송할 수 있는 하드웨어 요구 사항 외에도 이전 케이블과 페어링된 DP2.0 제품으로 인해 발생하는 단자 문제를 방지하기 위한 것입니다. 이 규격은 또한 Cable ID의 기능을 추가하여 DP2.0 제품이 케이블을 식별할 수 있도록 한 후 케이블 사양에 따라 전송 속도를 결정합니다. 이 단계에서 UHBR 케이블은 GRL 인증을 받을 수 있습니다. 이 기사에서는 UHBR 케이블의 사양 요구사항과 테스트 항목을 소개합니다.
UHBR 케이블 전송 속도
앞서 소개한 대로 DP2.0은 최대 20Gbps(UHBR20)까지 지원할 수 있으며, 기타 지원되는 전송 속도는 10Gbps(UHBR10)와 13.5Gbps(UHBR13.5)입니다. 두 규격의 UHBR 케이블(DP40 및 DP80)의 차이는 지원 가능한 최대 전송 속도에 있습니다. 규격명의 숫자는 4개의 고속채널을 지원할 수 있는 UHBR10을 의미하는 40Gbps와 4개의 고속채널을 지원할 수 있는 UHBR20을 의미하는 80Gbps를 나타냅니다. UHBR 케이블이 지원하는 최대 전송 속도가 기존 HBR38K 케이블보다 높기 때문에 이 케이블로 조명할 수 있는 최대 해상도도 높아졌습니다. 아래 표는 두 개가 지원할 수 있는 최대 해상도입니다.
표 1: HBR3 8K 케이블 및 UHBR DP80 케이블에서 지원하는 해상도
UHBR 케이블 커넥터
또한 원래의 Standard DisplayPort 및 Mini DisplayPort 커넥터는 하드웨어 제한으로 인해 DP2.0의 전송 속도를 지원할 수 없습니다. 따라서 VESA는 Enhanced Full-Size DisplayPort(Enh FS DP) 및 Enhanced Mini DisplayPort(Enh mDP) 커넥터라는 개선된 커넥터를 구현할 계획입니다. 모든 UHBR 케이블은 Enh FS DP 또는 Enh mDP 커넥터를 사용해야 합니다.
케이블 양단 커넥터의 종류에 따라 표 2의 케이블 종류로 구분할 수 있으며 케이블에는 그림 1과 같이 DP40 또는 DP80의 해당 로고 마크가 있어야 합니다.
표 2: UHBR 케이블 유형
그림 1: UHBR 케이블 마킹(출처: https://vesa.org/)
UHBR 케이블 설계
위에서 언급한 케이블 중 어느 하나라도 사양에 따라 설계된다면 임피던스 설계는 85옴 정도가 되어야 하는데, 이는 UHBR 케이블과 기존 케이블 사양의 차이점 중 하나입니다. 또 다른 점은 UHBR 케이블은 Cable ID로 설계되어야 한다는 점인데, Cable ID의 기능은 DP2.0 Source와 DP2.0 Sink가 현재 연결된 케이블이 UHBR 케이블인지 식별할 수 있도록 하는 것입니다. 이 기능은 DP2.0 Source와 DP2.0 Sink가 연결되면 Link Training 과정인 UHBR의 전송 속도로 통신 및 영상 전송을 하기 때문에 필요합니다. 케이블 용량이 부족하면 10Gbps 이상의 전송 속도로 이미지를 전송할 때 신호 손실이 너무 커서 화면이 켜지지 않거나 오작동을 일으킬 수 있습니다. 따라서 연결 시 DP2.0 Source 또는 DP2.0 Sink가 연결 시 케이블 사양을 식별하도록 할 수 있으며, UHBR 케이블인 경우 후속 Link Training은 UHBR 전송 속도를 사용하고 그렇지 않은 경우 더 낮은 전송 속도를 사용합니다. HBR3 이하의 전송 속도입니다. DP1.4 Source와 DP1.4 Sink에 비해 전송률이 낮아 구형 케이블이나 UHBR 케이블을 사용할 때 케이블 용량 부족 문제가 없기 때문에 케이블 ID 기능은 설계하지 않습니다.
Enh FS DP, Enh mDP 또는 USB Type-C 케이블은 모두 Cable ID 기능을 갖추어야 합니다. Enh FS DP와 Enh mDP는 동일한 Cable ID 디자인을 가집니다. 그림 2와 같이 저항과 직렬로 연결되어야 합니다. 케이블 사양이 DP40인지 DP80인지는 저항의 저항 값에 따라 결정되며, 680kohm은 DP40, 220kohm은 DP80입니다. DP2.0 Source와 DP2.0 Sink에 케이블을 연결한 후 Sink는 CONFIG1에 3.3V의 전압을 공급하게 되는데 이때 CONFIG2는 CONFIG1에 저항과 직렬로 연결되어 있으므로 전압 레벨 또한 변경됩니다.
그림 2: UHBR 케이블 케이블 ID 회로 설계(출처: 케이블 식별 섹션 추가 초안에 대한 DP v2.1 SCR4)
USB Type-C 케이블은 eMarker 설계를 추가하고 SOP'의 Discover Mode에서 발표될 Power Delivery 기능 발표에 지원되는 전송 속도를 추가해야 합니다.
표 3: USB Type-C 케이블 eMarker IC 발표
Cable ID 시험 인증
케이블 ID가 있는 UHBR 케이블의 설계로 인해 인증 테스트에서도 기능을 검증해야 한다고 규정되어 있습니다. 아래 표는 UHBR 케이블 인증 테스트 항목을 나열한 것입니다. 시간 영역 항목에 속하는 Impedance, Inter-Pair Skew, Intra-Pair Skew를 제외하고 주파수 영역 관련 항목은 모두 s4p 파라미터 이후에 네트워크 분석기로 측정한 다음 VESA 인증 테스트 소프트웨어로 측정합니다. 계산을 수행하고 결과를 판단하는 데 사용됩니다.
표 4: UHBR 케이블 인증 테스트 항목
USB-C to DP 케이블은 위의 테스트 항목 외에도 전원 공급 및 상호 운용성(호환성 테스트)과 관련된 테스트 항목을 확인하여 케이블의 기능이 정상이며 관련 사양을 준수하는지 확인해야 합니다. GRL은 Huasheng Technology와 협력하여 Enh FS DP 커넥터를 사용하는 세계 최초의 DisplayPort DP40 UHBR 케이블 인증을 완료했으며, GRL은 USB-C to DP 케이블 인증을 위해 제조업체와도 협력하고 있습니다.
결론
이전의 DP1.4 케이블의 하드웨어 한계로 인해 이미지 전송 압축 기술이 개발되어 낮은 대역폭으로도 높은 해상도를 달성할 수 있게 되었습니다. 이제 UHBR 케이블은 계속해서 경계를 허물고 더 높은 전송 속도를 지원할 수 있는데 원래 HBR3만 지원했던 표준 DisplayPort는 UHBR10도 지원할 수 있습니다. 저자는 USB Type-C가 미래에 시장 점유율을 장악할 수 있지만 Standard DisplayPort는 여전히 고유한 시장과 수요를 가질 것이라고 믿습니다.
Reference
- VESA DisplayPort (DP) Standard Version 2.0 26 June, 2019: https://vesa.org/
- DP v2.1 SCR on Cable Identification Section Addition Draft4 1 December, 2021: https://vesa.org/
- VESA DisplayPort Alt Mode on USB Type-C Standard Version 2.1, Draft 5 7 March, 2022: https://vesa.org/
Author
GRL 대만 테스트 엔지니어 Sophie Lee
국립대만대학교 기계공학과 졸업. 그는 GRL에서 3년 이상의 테스트 경험을 가지고 있으며 DisplayPort, 이더넷 및 기타 테스트 사양에 익숙하며 GRL 기술 기사 및 강사의 저자로 활동하고 있습니다.
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2022/05/13 AN-220513-TW
