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HDBaseT-Standard: Schnelle Bildübertragung ohne Kabelsalat

Bildgebende Verfahren sind unabding­barer Bestandteil der Diagnose, Behandlungsführung und Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachbereiche. Die schnelle und zuverlässige Verfügbarkeit der Daten stellt neben der Auswahl geeigneter Geräte auch höchste Anforderungen an die Signalübertragung.

Neben der Qualität ist vor allem die schnelle Datenübertragung in der medizinschen Bildgebung von entscheidender Bedeutung. Bildquelle: © Adlink

Neben der Qualität ist vor allem die schnelle Datenübertragung in der medizinschen Bildgebung von entscheidender Bedeutung.

Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit medizinischer Geräte sind ein essenzieller Baustein für die hochqualitative Betreuung der Patienten. Adäquate Bildauflösung über die gesamte Bildkette von der Aufnahme bis zur Wiedergabe, akkurate und unverfälschte Farb­wiedergabe und keine sichtbaren Verluste bei Bilddetails stehen hierbei nicht zur Disposition. Moderne OP-Säle und klinische Behandlungsräume verfügen heutzutage über eine Vielzahl von bildgebenden und wiedergebenden, verarbeitenden oder bildspeichernden Geräten. Von einheitlichen Videoformaten, Übertragungstechnologien bis hin zu vereinfachter Konnektivität und Interoperabilität kann das medizintechnische Fachpersonal bislang leider nur träumen. Effektives und effizientes Arbeiten im OP verlangt neben bestmöglicher Auslastung des beschränkten Raumangebotes nach rascher Vorbereitung für die nächste anstehende Prozedur. Die benötigten Geräte zu verkabeln, ist nicht nur zeitaufwendig und fehlerbehaftet, sondern stellt auch ein Hygiene- und Unfallrisiko im Operationssaal oder Behandlungsraum dar.

 

Adlink Bildquelle: © Adlink

Bild 1. HDBaseT- Sende- und Empfangseinheiten.

Physikalische Grenzen und Gesetzmäßigkeiten stellen auf den ersten Blick häufig ein unüberwindbares Hindernis dar. Gleichzeitig spornen sie Entwickler auch dazu an, nach maximaler Ausnutzung der gegebenen Möglichkeiten zu streben sowie vormals abgesteckte Rahmenbedingungen neu zu definieren und Grenzen zu verschieben. Ausgehend von einer zum medizinischen Umfeld vergleichbaren Problematik im professionellen Audio- und Videobereich haben bereits vor acht Jahren führende Köpfe der Entwicklungsabteilungen verschiedener Unternehmen – unter anderem LG, Samsung, Sony und Valens – ihre Kräfte gebündelt, um sich über die Definition eines neuen Industriestandards diesen Herausforderungen zu stellen (Kasten). Ergebnis dieser Entwicklung stellt der HDBaseT-Standard dar, mittlerweile gereift zur 2. Generation. Mehr als 200 Unternehmen gehören heute zur HDBaseT-Allianz und arbeiten aktiv am Design neuer, ­HDBaseT-zertifizierter Produkte (Bild 1). Damals ging es vor allem darum, die Verkabelung zu vereinfachen, den gestiegenen Anforderungen an die ­Videoauflösung und der damit verbundenen Bandbreite gerecht zu werden sowie die Kosten zu reduzieren, ohne Kompromisse bei der Qualität eingehen zu müssen. Diesen Zielstellungen begegnen wir heute mit etwas Verzögerung im Healthcare-Bereich.

Betrachtung der Übertragungsverfahren

Die in Tabelle 1 dargestellten und im Medizinbereich gebräuchlichen Verfahren der Signalübertragung weisen hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten höchst unterschiedliche Rahmenbedingungen auf. So bieten ältere Medizingeräte häufig nur analoge Schnittstellen zur Signalweiterleitung und Gerätesteuerung. Trotz robuster Kabel und Anschlussstecker ist die Bandbreite und somit die Leitungslänge beschränkt; gleichzeitig sind sie gegenüber externen Störungen anfällig. Auch die im privaten Unterhaltungsgeräte- und Computerbereich üblichen HDMI-, DVI- und DisplayPort-Techniken zur Signalübertragung mit beschränkten Steuermöglichkeiten verlangen bei Kabellängen ab 5 m nach speziellen Lösungen und sind spätestens ab etwa 15 m nicht mehr zuverlässig nutzbar.

Video- ÜbertragungVideo-QualitätVideo in EchtzeitKabellängeSignaleAufwand InfrastrukturSystemkosten (50-100m Kabellänge)
AnalogNiedrigJa≤ 20m
Nur Video
HochHoch
HDMIHochJa≤ 15mVideo / AudioHochHoch
DVI/DPHochJa≤ 15mNur VideoHochHoch
HDMI über GlasfaserHochJaMehrere 100mVideo / AudioMittelHoch
SDIHochJa≤ 30mNur VideoMittelMittel
Ethernet StreamingMittelNein*≤ 100mVideo / AudioNiedrigHoch
HDBaseTHochJa≤ 150m Cat > 800m GlasfaserVideo / Audio / USB / Ethernet / Strom (nur Cat)NiedrigNiedrig

 

* siehe Text

Tabelle 1. Formatvielfalt, Aufwand und Kostenbetrachtung der Signalübertragung.

Quelle: Adlink

 

Bei Verkabelungen in OP-Sälen oder abgesetzten Kontroll- und Untersuchungsräumen sind 15 m Kabellänge häufig nicht ausreichend. Die Umsetzung der Videosignale auf Glasfaserleitungen hebt diese Beschränkung der Kabellänge auf und kann Entfernungen von mehreren 100 m überbrücken. Bei der Kostenbetrachtung schlagen aber nicht nur hohe Ausgaben für das Glasfaserkabel selbst zu Buche. Auch die Kabelterminierung ist aufwendig und bleibt Spezialisten vorbehalten, die Kabel selbst sind fragil und die im Medizinbereich gebräuchlichen Steckverbinder zeichnen sich nicht durch Widerstandsfähigkeit gegenüber den täglichen Reinigungs- und Desinfektionsprozeduren aus.

Betrachtet man im Vergleich zu den vier erstgenannten die anderen, auf Kupferleitungen basierenden Übertragungsverfahren wie SDI, IP-Streaming und HDBaseT, bleiben als hauptsächliche Unterscheidungskriterien Echtzeitverhalten, Bandbreitenmanagement und Multi-Signalfähigkeit. Im Gegensatz zu SDI und HDBaseT können Streaming-Technologien in IP-basierten Netzwerken Echtzeitverhalten nur durch spezielle, proprietäre Verfahren ermöglichen. Die Interoperabilität zwischen Medizingeräten und Übertragungssystemen ist dementsprechend nicht gewährleistet, die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit spezieller Produkte und Preisgestaltung des jeweiligen Anbieters verspricht weder Investitionssicherheit, Nachhaltigkeit noch Wirtschaftlichkeit.

HDBaseT – Grundlegende Eigenschaften

Im Juni 2010 wurde die HDBaseT-Allianz von den Unternehmen LG Electronics, Samsung Electronics, Sony Pictures Entertainment und Valens Semiconductor ins Leben gerufen. Ein neuer Standard zur Übertragung von hochauflösenden Video­signalen über ein gebräuchliches-Cat-6A-Ethernetkabel sollte eine robuste und kostengünstige Alternative zu bestehenden Lösungen schaffen.

Cat-6A-Ethernetkabel ermöglichen Kabellängen von 100 Metern ohne Zwischenverstärker, sind weit verbreitet, leicht zu verlegen und zu konfektionieren. Allein diese Eigenschaften können durch gebräuchliche HDMI-, DVI-, SDI- oder DisplayPort-Videokabel bei Videoauflösungen von 1980 × 1080/60 Hz oder darüber nicht erreicht werden.