Ejecutar DMX sobre cable Ethernet

• Uso de DMX sobre Cable Ethernet
  • Qué es Ethernet
  • Conceptos Básicos de DMX sobre Ethernet
    • Alimentación a través de Ethernet – PoE
    • Explicación de DMX sobre Ethernet
• Art-Net
• sACN
  • Comparación y aplicación de los protocolos Art-Net y sACN implementando DMX sobre redes Ethernet
  • Cables de Ethernet para protocolos de control de iluminación escénica
  • Para la transmisión de DMX sobre Ethernet, se utilizan los siguientes:
• Entendiendo la estructura de tramas de Ethernet y su papel en la transmisión de DMX sobre IP
  • Ethernet clásico y conmutado para DMX
  • Convirtiendo Ethernet a DMX – suministrando señales a luminarias
  • Adaptador de Ethernet a DMX – Convertidores
• Preguntas Frecuentes
• Cómo emitir una señal DMX sobre Ethernet

A pesar de su uso generalizado, el DMX512 tiene limitaciones que se vuelven críticas para las instalaciones de iluminación modernas:

• No se pueden conectar más de 32 unidades de carga a una sola línea;
• Opera a una velocidad de solo 250 kilobits por segundo;
• La longitud máxima de un segmento de la cadena DMX, desde el controlador hasta la última luminaria, es de 300 metros;
• DMX512 es unidireccional, lo que limita las capacidades de control, diagnóstico y monitoreo de las luminarias;
• La señal DMX512 es susceptible a las interferencias electromagnéticas.

Hoy en día, este protocolo es insuficiente para controlar numerosos dispositivos multicanal. Originalmente, fue diseñado para racks de dimmers de CA, donde el parámetro principal, y a menudo el único, era el nivel de brillo de la lámpara o grupo de lámparas conectadas. No había necesidad de un sistema de direccionamiento complejo, y cada canal de dimmer se asignaba a un canal DMX.

Con la llegada de luminarias LED con circuitos de regulación incorporados y dispositivos multifuncionales capaces de consumir más de cien canales DMX para un control completo, los 512 canales estándar se agotan rápidamente con solo unas pocas luminarias. Por eso es necesario ejecutar DMX sobre cable Ethernet.

Esta es una solución moderna para el control de iluminación de escenarios, que ofrece una escalabilidad, flexibilidad y rendimiento mejorado sin precedentes. Al utilizar infraestructuras de red existentes, esta tecnología simplifica la gestión de la iluminación, ahorra tiempo y reduce la cantidad de cableado. Dominar DMX sobre Ethernet permite la creación de diseños de iluminación complejos y dinámicos.

Ethernet ("red de éter") es una familia de tecnologías para la transmisión de datos por paquetes en redes de área local.

A finales de 1972, Robert Metcalfe, ingeniero y científico informático estadounidense de Xerox PARC, completó el desarrollo de una red con una velocidad de 3 Mbit/s. Inicialmente llamada Alto Aloha Network, pronto fue renombrada como Ethernet, y su documentación oficial fue publicada el 22 de mayo de 1973. Esta fue la primera LAN de la historia.

En 1979, Xerox, DEC e Intel, con la participación de Metcalfe, estandarizaron Ethernet II, aumentando la velocidad a 10 Mbit/s.

En 1982, comenzó el proyecto IEEE 802.3 para la estandarización oficial y, a finales de la década de 1990, la tecnología se convirtió en dominante en las redes de área local.

Ethernet está en constante evolución, aumentando velocidades. Desde los iniciales 10 Mbit/s (802.3) en coaxial "grueso" y "delgado", par trenzado y fibra óptica, se pasó a 100 Mbit/s en par trenzado y fibra óptica.

El gigabit (1 Gbit/s, 802.3z, 802.3ab) está muy extendido, y para altas demandas se han desarrollado 5G (2.5 y 5 Gbit/s, 802.3bz) y 10G (10 Gbit/s, 802.3ae, 802.3an).

El de mayor velocidad, 100G (40 y 100 Gbit/s, 802.3ba), utiliza cables ópticos.

Todas las versiones anteriores operan sobre un mismo principio, utilizando conexiones por cable y direccionamiento MAC para identificar al emisor y receptor en la red. Las direcciones MAC (individuales, de grupo, de difusión) pueden ser asignadas por el fabricante o administrador.

La longitud máxima estándar de segmento para par trenzado es de 100 metros. Con el uso de equipos especializados (convertidores, repetidores y divisores), la longitud de la línea puede extenderse a cientos o incluso miles de metros.

En comparación con el DMX tradicional, Ethernet ofrece:

• Un mayor número de dispositivos sin comprometer el rendimiento;
• Gestión flexible desde cualquier punto de la red, lo cual es conveniente para lugares grandes o abiertos;
• Instalación simplificada y múltiples universos DMX a través de un solo cable;
• Resistencia a las interferencias y estabilidad de la configuración de iluminación;
• Rentabilidad: el par trenzado suele ser más barato que el cable DMX.

En resumen, el uso de DMX sobre Ethernet mejora la eficiencia del sistema de iluminación, permitiendo a los usuarios superar las limitaciones del estándar básico, que quedó obsoleto a principios de los años 2000.

Power over Ethernet – PoE

Ethernet permite alimentar dispositivos cliente a través del mismo cable de par trenzado utilizando la tecnología Power over Ethernet (PoE). PoE no afecta la transmisión, lo que es una ventaja significativa de transmitir DMX sobre Ethernet.

La eliminación de cables de alimentación separados simplifica el mantenimiento de los dispositivos y aumenta la seguridad eléctrica debido a la alimentación de bajo voltaje; el voltaje máximo para PoE es de 57V.

El equipo de control de iluminación profesional tiene protección contra altas tensiones; nuestros dispositivos soportan hasta 310V, garantizando seguridad incluso en condiciones de suministro eléctrico inestable.

Explicación de DMX Sobre Ethernet

DMX sobre Ethernet funciona a través de los protocolos de red estándar de la industria Art-Net y sACN, que utilizan Ethernet como medio de transporte.

Art-Net, lanzado por Artistic License en 1998, es el estándar de facto para transmitir DMX512 en paquetes IP. Utiliza UDP, asegurando una latencia mínima:

• Soporta el protocolo Remote Device Management (RDM, ANSI E1.20), permitiendo retroalimentación y control remoto de dispositivos. La versión Art-Net IV, lanzada en 2016, soporta la transmisión Unicast de datos RDM, abordando los problemas de transmisión Broadcast en versiones anteriores;
• Permite la fusión de flujos DMX512 basándose en la mayor prioridad o el mayor valor;
• Ha ganado un amplio apoyo – es utilizado por más de 500 fabricantes globales de equipos de control de iluminación escénica, incluyendo a Sundrax.

Cada nodo Art-Net soporta hasta 1024 canales DMX (dos universos) por dirección IP. El sistema puede soportar teóricamente hasta 32,768 nodos con 512 canales DMX cada uno. El número real de universos (hasta 32,768 para Art-Net IV) está limitado por el ancho de banda de la red.

Streaming ACN, o ANSI E1.31, desarrollado por ESTA, es parte de la familia de protocolos ACN (Arquitectura para Redes de Control). Transmite datos DMX sobre redes Ethernet UDP/IP. sACN utiliza transmisión UDP a múltiples destinatarios sin reconocimiento, lo cual es típico para protocolos de transmisión:

• El sistema de prioridad integrado permite que múltiples fuentes de datos DMX controlen un solo universo, seleccionando automáticamente los datos con la prioridad más alta. Esto aumenta la resiliencia del sistema y reduce la probabilidad de errores;
• Sincroniza universos DMX512, asegurando el procesamiento simultáneo de datos por múltiples receptores bajo un controlador;
• La transmisión multicast en sACN genera menos carga en la red que la transmisión Broadcast.

Además, sACN supera a Art-Net en escalabilidad, admitiendo hasta 65,535 universos DMX, lo que lo hace más aplicable para configuraciones con una gran cantidad de equipos de iluminación.

Alex Chomsky
CTO Sundrax Electronics

Ambos protocolos compiten en el entorno de Ethernet para la transmisión de DMX512, utilizando paquetes UDP. Sin embargo, la disponibilidad de ambos protocolos, así como los convertidores DMX compatibles con Art-Net y sACN, expande significativamente las capacidades de los especialistas técnicos y los diseñadores de iluminación.

Una diferencia clave es que Art-Net tiene soporte incorporado para RDM, mientras que sACN requiere un protocolo separado para la transmisión de datos RDM. Para un funcionamiento efectivo con una red sACN, se requiere un nivel más alto de conocimiento técnico en la gestión del tráfico de red, debido al uso de grupos de multidifusión para cada universo DMX y la necesidad de configurar IGMP Snooping en los interruptores para prevenir la sobrecarga de la red.

Para los protocolos Art-Net y sACN, que utilizan Ethernet para la transmisión de datos DMX, son adecuadas varias categorías de cables de red. La elección depende de los requisitos de velocidad, la longitud de la línea y las condiciones de funcionamiento.

Principios generales:

• El par trenzado es el tipo principal de cable. Trenzar los pares reduce la diafonía y la interferencia externa;
• El conector RJ-45 (8P8C) es el estándar para cables de par trenzado, ampliamente utilizado en redes Ethernet de oficina y hogar. Sin embargo, en la industria del entretenimiento, donde el equipo está sujeto a estrés mecánico constante, vibración, polvo y humedad, la fragilidad e inseguridad del RJ45 se mitigan utilizando etherCON de Neutrik: conectores RJ45 robustos y protegidos con una carcasa metálica redonda y rígida y un pestillo de bloqueo seguro;
• Velocidad y rendimiento: cuanto mayor es la categoría del cable, mayor es el ancho de banda que proporciona, lo cual es esencial para transmitir un gran número de universos DMX sin retrasos;
• La presencia de un blindaje de lámina o trenzado (F/UTP, U/FTP, S/FTP) aumenta la resistencia a la interferencia: en condiciones de iluminación de escenario, puede haber numerosas fuentes de interferencia electromagnética, haciendo que el blindaje sea obligatorio.

El par trenzado de múltiples hilos es más flexible. Es adecuado para cables patch donde el cable se mueve frecuentemente (por ejemplo, para conectar a switches o dispositivos finales en instalaciones móviles). El par trenzado de un solo hilo es más fuerte pero menos flexible; es óptimo para instalaciones fijas en paredes, bajo pisos, donde el cable no se moverá frecuentemente. Proporciona un mejor rendimiento a largas distancias.

Categorías de cables: cómo elegir el par trenzado para transmitir datos DMX sobre Ethernet

Cat-1, Cat-2, Cat-3, Cat-4 no están destinados para Art-Net/sACN debido a su baja velocidad y características de frecuencia insuficientes (16 Mbit/s y hasta 20 MHz para Cat-4).

Cat-5 ya no es reconocido por la Telecommunications Industry Association (TIA/EIA-568-B) y no se recomienda para instalaciones modernas debido a posibles problemas de estabilidad a velocidades más altas. Aunque Cat-5 puede transmitir físicamente datos a 100 Mbit/s (100Base-T) e incluso, teóricamente, a cortas distancias, 1000 Mbit/s (1000Base-T), no fue diseñado ni probado con las mismas tolerancias estrictas para interferencias y diafonía que Cat-5e o Cat-6. Como resultado, en la práctica, pueden surgir problemas de estabilidad, especialmente en aplicaciones exigentes como la transmisión de DMX sobre Ethernet, donde los retrasos y la pérdida de paquetes son críticos.

• Cat-5e – el estándar mínimo recomendado para Art-Net y sACN. Reconocido por TIA/EIA y probado a especificaciones más altas, opera a un ancho de banda de 125 MHz. Cuando se utilizan dos pares, soporta 100Base-T; con cuatro pares, soporta 1000Base-T (Gigabit Ethernet). La longitud máxima del segmento es de 100 metros. Ofrece una excelente relación precio-rendimiento para la mayoría de las aplicaciones estándar, especialmente si el número de universos no es demasiado grande y no se requiere un ancho de banda ultraalto;
• Cat-6 – proporciona una mejora significativa en el rendimiento sobre Cat-5e. Está enrollado más apretadamente y a menudo tiene un blindaje externo. Opera a 250 MHz y técnicamente soporta hasta 10 Gbit/s (10GBASE-T). La longitud máxima es de 100 metros. Recomendado para instalaciones más exigentes donde se necesita un margen de ancho de banda;
• Cat-6a (Categoría 6 Aumentada) – capaz de soportar el doble de ancho de banda hasta 500 MHz y 10GBASE-T a distancias de hasta 100 metros. El blindaje es obligatorio para Cat-6a, lo que prácticamente elimina la diafonía pero hace que el cable sea menos flexible. Recomendado para instalaciones estacionarias profesionales donde se requiere el máximo rendimiento y protección contra interferencias. Cat-6a es totalmente compatible con Cat-5 y Cat-6. Sin embargo, en cualquier línea de cable, la velocidad de transmisión de datos siempre será limitada por la velocidad del cable o conector de la categoría más baja instalado en esa línea.

Cat-7 (clase F según ISO/IEC 11801) es un estándar propietario que difiere de las categorías comunes de Ethernet en que tradicionalmente no utiliza el conector RJ-45. Está diseñado para operar a frecuencias de hasta 600 MHz. A pesar de su alto rendimiento, Cat-7 a menudo es redundante para la mayoría de las aplicaciones estándar de Art-Net/sACN, a menos que haya requisitos extremadamente específicos para las características de frecuencia. Los cables de categoría 7 no son un estándar universalmente aceptado, y su rendimiento generalmente se puede lograr con el ampliamente compatible Cat-6a.

Cat-8 está destinado a centros de datos y muy cortas distancias (hasta 30 metros para 25GBASE-T/40GBASE-T). Técnicamente, se puede usar, pero sus capacidades son altamente redundantes, y el costo y las limitaciones de longitud lo hacen poco práctico para la mayoría de las instalaciones de Art-Net/sACN.

En conclusión, para el funcionamiento confiable de sistemas DMX sobre Ethernet (Art-Net, sACN) en entornos profesionales, se recomienda usar cables de categoría Cat-5e y superiores. Para proyectos críticos y a gran escala, se prefieren cables blindados Cat-6 o Cat-6a (F/UTP, S/FTP).

La unidad de datos del protocolo Ethernet se llama trama, que constituye la base de la transmisión de red. Un dispositivo forma esta trama, que luego es convertida por su adaptador de red en la señal eléctrica u óptica correspondiente. Esta señal es dirigida a un conmutador o enrutador dentro de la red local. Aquí, se verifica la dirección MAC del destinatario. El dispositivo receptor final acepta la trama, realiza una verificación de integridad usando la suma de verificación (FCS) y procede a procesar los datos contenidos en ella

Una trama Ethernet consta de un encabezado, carga útil y tráiler. El encabezado (14 bytes) contiene las direcciones de origen y destino, así como información sobre el tipo o longitud de la carga útil. La carga útil es el dato transmitido, y el tráiler incluye una suma de verificación para la verificación de integridad

Entre varios formatos de tramas, Ethernet II es el más común. Tiene un encabezado fijo de 14 bytes y una carga útil variable de hasta 1500 bytes, donde el campo de tipo indica el protocolo de carga útil (IPv4, IPv6 o ARP)

Además, existen estándares IEEE 802.3 (encabezado de 14 bytes, hasta 1492 bytes de carga útil, campo de longitud y tráiler de CRC de 4 bytes), así como sus extensiones IEEE 802.2 (encabezado de 16 bytes, hasta 1490 bytes de carga útil, campos DSAP/SSAP) e IEEE 802.2 SNAP (encabezado de 22 bytes, hasta 1484 bytes de carga útil, con campos OUI y tipo en el tráiler). Las diferencias entre los formatos radican en el tamaño y contenido de los encabezados/tráilers, así como en el método de determinación del protocolo de carga útil

Los estándares Ethernet regulan la capa física (conexiones por cable y señales eléctricas) y la capa de enlace de datos del modelo OSI (formato de trama y protocolos de acceso al medio). Mientras tanto, los protocolos Art-Net y sACN operan en niveles más altos del modelo de red: capas de transporte y aplicación, utilizando IP (IPv4 o IPv6) y UDP para la transmisión de datos. Los paquetes IP/UDP correspondientes con información Art-Net o sACN son encapsulados en uno de los formatos de tramas Ethernet para su posterior transmisión física a través de la red

Ethernet clásico utilizaba concentradores, creando una topología física de “estrella” con una topología lógica de “bus”. En este modelo, las subcapas LLC y MAC estaban presentes juntas, y el método de acceso CSMA/CD controlaba las colisiones (solapamientos de tramas). Sin embargo, el Ethernet clásico se vuelve inoperable a cargas alrededor del 50% debido a colisiones frecuentes. Esto lo hace indeseable para transmitir datos DMX a través de Art-Net/sACN, ya que los datos sensibles a retrasos y pérdida de paquetes llevarían a un funcionamiento impredecible de los dispositivos de iluminación. No se pueden construir redes grandes con cientos o miles de nodos de manera confiable basándose en un único medio compartido de la tecnología Ethernet clásica, incluso con Gigabit de alta velocidad.

Hoy en día, el único estándar aceptable para sistemas de control de iluminación profesional (así como para 10G y superiores) es Ethernet conmutado con ancho de banda dedicado para cada conexión. En lugar de un concentrador, se utiliza un conmutador, proporcionando conexiones directas de puerto a puerto utilizando tecnología punto a punto. Las tramas se dirigen al receptor a través de un algoritmo de puente transparente, eliminando por completo las colisiones y aumentando significativamente la eficiencia de la red.

Aunque los protocolos Art-Net y sACN son formalmente compatibles con Ethernet clásico con un medio compartido, para una operación confiable y eficiente en iluminación escénica, necesariamente utilizan conmutación.

Los protocolos Art-Net y sACN permiten transmitir miles de universos DMX a través de un solo cable Ethernet, ahorrando tiempo y recursos en las instalaciones. Esto requiere un nodo DMX-Ethernet (convertidor) que convierte Art-Net o sACN a DMX estándar. Los sistemas modernos de control de iluminación utilizan Ethernet como medio de transporte, lo que requiere protocolos separados; sin embargo, los dispositivos de iluminación funcionan con DMX512. Los convertidores de Art-Net a DMX y de sACN a DMX traducen los datos digitales de Ethernet en la señal DMX comprensible por los dispositivos de iluminación.

Todos los convertidores Sundrax se distinguen por su alto rendimiento, fiabilidad y facilidad de uso. Conectores profesionales, sin piezas móviles, refrigeración eficiente y arquitectura optimizada aseguran una respuesta instantánea y una larga vida útil. Las capacidades integradas de Watchdog y redundancia garantizan un funcionamiento ininterrumpido, mientras que una interfaz intuitiva y el soporte para ArtGate Setting / ARISTO simplifican la configuración.

ArtGate es una línea de convertidores DMX-Ethernet inteligentes por Sundrax con funciones de fusión de datos y redundancia. Soportan conexión en cadena para alimentación, DMX y Ethernet, permitiendo una fácil ampliación del sistema. Todos los puertos XLR son bidireccionales para una configuración flexible.

La familia ArtGate incluye varios modelos:

• Pro – un convertidor con todas las funciones con 4 u 8 puertos DMX (opcionalmente con etherCON), 2 puertos Ethernet para expansión/redundancia/encadenamiento, 2 puertos de disparo, alimentación vía PowerCON y una carcasa metálica robusta que pesa 1.2 kg;
• Solid – un convertidor resistente al vandalismo con 2 o 4 puertos DMX (XLR M o F) y 2 puertos Ethernet, que pesa 1.2 kg;
• DIN – un convertidor compacto para montaje en carril DIN con 4 u 8 puertos DMX (bloques terminales), 2 puertos de disparo y conectores Ethernet, que pesa 0.85 kg y ocupa 12 módulos;
• Arma – un modelo con 2 o 4 puertos DMX (bloques terminales), 2 puertos Ethernet y 2 conectores Ethernet profesionales;
• Compact – un convertidor miniatura con 2 puertos DMX, alimentado por PoE a través de 1 puerto Ethernet, que pesa solo 100 gramos, ideal para la instalación en cajas de pared estándar de 10 centímetros;
• Board – un potente convertidor en forma de placa que pesa 50 gramos, equipado con 1 conector DMX, 1 puerto Ethernet y 1 conector Ethernet (opcionalmente etherCON).

Cómo enviar señal DMX a través de Ethernet

Configurar DMX a través de Ethernet puede parecer complejo, pero dividirlo en pasos más pequeños lo hace manejable. Aquí tienes una guía sencilla:

1. Reúne tu equipo – necesitarás nodos Ethernet, un conmutador de red, cables Ethernet y dispositivos de iluminación compatibles con DMX. Asegúrate de que tus nodos sean compatibles con el protocolo elegido (Art-Net o sACN)
2. Conecta los nodos – conecta tus nodos Ethernet al conmutador de red utilizando cables Ethernet. Estos nodos convertirán las señales DMX a Ethernet y viceversa
3. Configura la red – asigna direcciones IP a cada nodo y configura la red para una comunicación fluida. Asegúrate de que todos los dispositivos estén en la misma subred para evitar problemas de conectividad
4. Conecta a los dispositivos de iluminación – utiliza cables DMX para conectar tus dispositivos de iluminación a los nodos Ethernet. Esta configuración permite a los nodos controlar las luces a través de la red
5. Configura el software de control – instala software de control DMX en tu computadora. Este software enviará comandos a través de la red Ethernet a tus dispositivos de iluminación. Configura el software para que coincida con la configuración de tu red
6. Prueba la configuración – antes del evento, realiza pruebas para asegurarte de que todo funcione correctamente. Verifica cada dispositivo para asegurarte de que responde correctamente a los comandos del software de control

Fuentes:

• https://www.linkedin.com/advice/1/how-do-you-compare-contrast-ethernet-frame
• https://www.sundrax.com/
• https://www.linkedin.com/in/aleksandar-nikolic-203375312/
• https://www.linkedin.com/in/alex-chomsky-2a37b6311/
• https://en.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol
• https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet