yamaha system solutions libro blanco - escuela de musica

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El tema de este libro blanco es el “audio en red”. La conexión de audio en red presenta nuevas e increíbles posibilidades para la industria del audio profesional. Pero también cambia drásticamente el diseño, la construcción y el uso de los sistemas de audio al presentar nuevas tecnologías y temas estratégicos que deben tenerse en cuenta al invertir en un sistema de audio en red. En este libro blanco se tratan los principios básicos de la conexión de audio en red en un formato sencillo y claro. Asumimos que el lector tiene un conocimiento avanzado de los sistemas de audio analógico, un conocimiento básico de los sistemas de audio digital y ningún conocimiento de las redes informáticas. Este libro blanco es sólo una introducción básica al tema. Para obtener información detallada, le recomendamos que consulte en Internet los distintos documentos que los fabricantes de equipos TI de todo el mundo han puesto a su disposición. El equipo Yamaha Commercial Audio. YAMAHA System Solutions Libro blanco Introducción al audio en red 1. ¿Qué es el audio en red? 2. Tres puntos que debería conocer acerca del audio en red 3. Tres puntos que debe tener en cuenta acerca del audio en red 4. ¿Qué es una red Ethernet? 5. Topologías de red 6. Conceptos de redundancia 7. Cableado 8. Más acerca de CobraNet™ 9. Más acerca de EtherSound™ 10. Ingeniería del sistema 11. Invertir en un sistema de audio en red 12. Glosario de audio en red Introducción al audio en red El paquete completo

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Page 1: YAMAHA System Solutions Libro blanco - Escuela de Musica

El tema de este libro blanco es el “audio en red”.

La conexión de audio en red presenta nuevas e increíbles posibilidades para la industria del audio profesional. Pero también cambia drásticamente el diseño, la construcción y el uso de los sistemas de audio al presentar nuevas tecnologías y temas estratégicos que deben tenerse en cuenta al invertir en un sistema de audio en red.

En este libro blanco se tratan los principios básicos de la conexión de audio en red en un formato sencillo y claro. Asumimos que el lector tiene un conocimiento avanzado de los sistemas de audio analógico, un conocimiento básico de los sistemas de audio digital y ningún conocimiento de las redes informáticas. Este libro blanco es sólo una introducción básica al tema. Para obtener información detallada, le recomendamos que consulte en Internet los distintos documentos que los fabricantes de equipos TI de todo el mundo han puesto a su disposición.

El equipo Yamaha Commercial Audio.

YAMAHA System Solutions Libro blanco

Introducción al audio en red

1. ¿Qué es el audio en red?

2. Tres puntos que debería conocer acerca del audio en red

3. Tres puntos que debe tener en cuenta acerca del audio en red

4. ¿Qué es una red Ethernet?

5. Topologías de red

6. Conceptos de redundancia

7. Cableado

8. Más acerca de CobraNet™

9. Más acerca de EtherSound™

10. Ingeniería del sistema

11. Invertir en un sistema de audio en red

12. Glosario de audio en red

Introducción al audio en red

El paquete completo

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1. ¿Qué es el audio en red?

Audio en red

Con la introducción de las tecnologías digitales, la cantidad de información que puede transportar un único cable ha cre-cido de algunos miles de bytes de los años sesenta a algunos miles de millones de bytes del año 2006. Las conexiones ase-quibles regulares de los sistemas de información cotidianos ahora transportan un gigabit de información en un único ca-ble de fibra por distancias que abarcan varios kilómetro.Esta amplitud de banda es suficiente para transportar centena-res de canales de audio de alta calidad, sustituyendo los cente-nares de quilogramos de cableado de los sistemas analógicos convencionales. Y lo que es más importante, las conexiones funcionales de un sistema de audio en red pueden diseñarse para permanecer completamente separadas de las conexiones físicas de la red. Esta funcionalidad abre una amplia variedad de increíbles posibilidades para la industria del audio: cual-quier número de ubicaciones de e/s pueden conectarse a la red en cualquier lugar del sistema sin las limitaciones de la gran cantidad de cables, de esta forma las conexiones reales podrán gestionarse con facilidad para utilizar el software. Los sistemas de audio en red son digitales por lo que las conexio-nes de audio se mantienen en el dominio digital, alejadas de las interferencias electromagnéticas y capacitancias de cable que degeneran la calidad del audio analógico. Las señales de control pueden incluirse en la red sin cables adicionales. Los ordenadores pueden utilizar la red para controlar y monitori-zar los dispositivos de audio, como por ejemplo mezcladores digitales y procesamiento con DSP. Las conexiones de vídeo pueden incluirse utilizando asequibles cámaras IP, etc.

Distribución de audio digital

En el mercado existen muchos sistemas que distribuyen el au-dio por un único cable utilizando cableado de fibra o de cobre compatible con conexiones punto a punto como por ejemplo MADI. Esos formatos se conocen como sistemas “P2P” y co-nectan la ubicación A con la ubicación B, ofreciendo solucio-nes rentables para diseños fijos con dos ubicaciones.

EtherSound™

El protocolo EtherSound™ desarrollado por Digigram tiene la capacidad de dirigir 64 canales de audio en modo bidirec-cional a través de una red Ethernet con una latencia muy baja. Los sistemas EtherSound™ pueden diseñarse utilizando una topología de conexión en cadena, ofreciendo un direcciona-miento estilo bus de canales de audio tanto de bajada como de subida. Estos sistemas EtherSound™ tienen opciones de redundancia limitadas y requieren una conectividad precon-figurada. Los sistemas compatibles EtherSound™ ES-100 también pueden diseñarse utilizando una topología de anillo redundante.

CobraNet™

CobraNet™ (una división de Cirrus Logic) de Peak Audio es un protocolo de red compatible con Ethernet que permite ges-tionar libremente bundles de canales de audio desde cualquier ubicación a cualquier destino.

La única restricción, como sucede con cualquier tecnología de red, es la amplitud de banda de la red. En los sistemas modernos se utiliza la tecnología Gigabit Ethernet, que per-mite transportar varios centenares de canales de audio de alta calidad a través de la red. Con esta amplitud de banda, las co-nexiones de audio pueden realizarse independientemente del cableado físico, lo que permite utilizar esquemas de conexión “obvios” en las giras y ofrece un elevado grado de libertad para distribuir ubicaciones de E/S por todo un local.

Sistemas abiertos EtherSound™ y CobraNet™ utilizan una arquitectura de red Ethernet estándar. Eso significa que los equipos TI adecuada-mente elegidos podrán utilizarse para crear una red, aprove-chando al máximo los desarrollos de la industria de la TI por lo que se refiere a la funcionalidad, fiabilidad, disponibilidad y, por supuesto, al nivel de coste. La mayoría de los fabrican-tes de audio profesional más importantes del mundo tienen la licencia de ambos protocolos, por lo que podrá combinar sin problemas productos de distintos fabricantes que utilicen el mismo protocolo en un sistema.

Yamaha?Yamaha adopta un enfoque abierto e inclusivo, abogando por la elección de una plataforma de red adecuada a los requisitos del sistema. La gama de productos de Yamaha incluye pro-ductos compatibles con CobraNet™ y EtherSound™.

Cable alargador de fibra de 150m

Rack de escenario de 8 entradas

Cable alargador de fibra de 150m

Rack de amplificador Cable alargador de fibra de 150m

Rack de escenario de 24 entradas y 8 salidas

Mezclador digital

Soluciones de audio en red para ir de gira

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2. Tres puntos que debería conocer acerca del audio en red

Primero: flexibilidad y peso del cable

En los sistemas convencionales de audio analógico cada co-nexión utiliza un cable de cobre. Con un gran número de ca-nales y cables de gran longitud, el peso del cable puede supe-rar los 100 kilógramos. Con la creciente popularidad de los mezcladores digitales en la industria Pro-Audio, a menudo se utiliza el cableado digital como por ejemplo AES/EBU para sustituir a los cables analógicos, por lo que se reduce el peso del cable y aumenta la calidad de audio puesto que las inter-ferencias electromagnéticas y los problemas de capacitancia de cable no representan ningún problema (específico) en el cableado digital. Los formatos de audio serie como MADI y los protocolos de red como CobraNet™, EtherSound™ y OPTOCORE® últimamente han adquirido más popularidad en las aplicaciones en directo y de estudio y han sustituido el cableado de cobre individual por el ligero UTP (“Unshielded Twisted Pair”, Par trenzado sin blindaje) o cableado de fibra. El peso del UTP o cableado de fibra es inferior en compara-ción con el cableado de cobre analógico y digital. Además, el cableado de fibra elimina los problemas de derivación a masa.

Un cable multipolar analógico, o un conjunto de cables in-dividuales, es muy voluminoso y no es demasiado flexible. En las giras, significa un aumento de los cables, por lo que necesitará equipos pesados y personal especializado y las po-sibilidades de distribución se verán limitadas.

En un edificio, una gran cantidad de cable requiere instalar unos conductos de gran tamaño por todo el edificio, lo que representa un problema, especialmente en locales ya existen-tes. En comparación, los cables de fibra y UTP son delgados y flexibles, una bobina de cable de fibra de 150 metros pesa sólo unos pocos kilógramos y una sola persona puede desen-rollarlo hasta el restaurante “Altitude 95” de la Torre Eiffel. La instalación es sencilla, puesto que los cables de red de un sistema de audio requieren muy poco espacio y pueden colo-carse en un conducto de cables ya existente.

Segundo: separación física y funcional

Para los protocolos de conexión de audio en red como Co-braNet™, las conexiones funcionales están separadas del ca-bleado físico. Eso significa que cuando se haya distribuido el cableado de red con suficiente amplitud de banda, podrá rea-lizarse cualquier conexión sin tener que cambiar el cableado. De esta forma, durante las giras podrá utilizar esquemas de conexión “obvios”: sólo tendrá que conectar los equipos de e/s en cualquier ubicación del sistema y pulsar el botón Power. En los edificios, los inevitables cambios de sistema después de la ceremonia de apertura de un proyecto sólo requerirán un tiempo de programación corto para cambiar los ajustes de red, por lo que ahorrará en cables.

Independientemente del diseño del cableado de fibra y UTP, las señales pueden llegar a las ubicaciones más remotas de una red. Al margen de donde estén conectadas las entradas y salidas en el sistema de audio, cualquier zócalo de fibra o UTP será suficiente. Por ejemplo, en una gira en directo, podrá distribuir pequeños grupos de entradas y salidas por el escenario en lugar de utilizar voluminosas cajas de conexión centralizadas. En los edificios, dispondrá de más libertad de elección para utilizar múltiples ubicaciones de e/s en un lo-cal, sin las limitaciones del cableado físico.

Tercero: ¡control!

Utilizar la tecnología de la información de red para distribuir audio ofrece la ventaja de incluir... la tecnología de la infor-mación. Las señales de control pueden incluirse en el mismo cableado de fibra o UTP, por lo que ya no tendrá que distri-buir cables GPI, RS232, RS422 o RS485 adicionales. Un ejemplo de ello son las conexión de vídeo IP, el control de software por Ethernet, el control del equipo utilizando puer-tos serie RS422, etc. Si está de suerte, incluso podrá conectar un módem de Internet o un punto de acceso inalámbrico...

Cableado analógico (16 canales) Cableado UTP (>100 canales) Conectores de audio en red con selección de bundle

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Primero: latenciaLos elementos básicos de las redes Ethernet son los cables y los switches. Para poder dirigir información a través de una red, un switch tiene que recibir información, estudiar los bits de direccionamiento y, a continuación, enviar la información al cable más adecuado para llegar al destino. Este proceso tar-da algo de tiempo, hasta 120 microsegundos en una red de 100 Mb. A medida que las redes crecen, también lo hace el número de switches por los que tiene que pasar una señal, aumentando el retardo con cada switch. En los sistemas de audio en directo de tamaño medio, la red, la conversión AD/DA y DSP pro-vocan aproximadamente 1/3 de la latencia total del sistema. La latencia total del sistema debe tenerse en cuenta y debe tratarse con cuidado para asegurar el mejor sonido. Las aplica-ciones de “Monitor In-ear” presentan la latencia más exigente y menos tolerante; una latencia de entre un milisegundo y 5 milisegundos puede provocar efectos de filtro de peine no de-seados, y una latencia superior a 5 milisegundos puede perci-birse como reverberación y provocar eco o slap en los valores más elevados. Para los sistemas PA FOH y los sistemas de al-tavoces de monitor, el problema es relativamente pequeño, un aumento de un milisegundo en la latencia equivale a colocar un altavoz sólo 30 centímetros más lejos.

El protocolo EtherSound™ utiliza una latencia determinista (variable según el tipo de red) muy baja, mientras que el proto-colo CobraNet™ utiliza un intervalo de valores de latencia fija para los sistemas de audio en red medio, grandes y muy gran-des para permitir un direccionamiento libre a través de la red.

3. Tres puntos que debe tener en cuenta acerca del audio en redAlgunos fabricantes como OPTOCORE® y Riedel utilizan una arquitectura patentada diseñada para funcionar con baja latencia. Son sistemas cerrados y sólo funcionan con sus pro-pios equipos.

Segundo: redundanciaEl los sistemas analógicos, las señales de audio pasan por ca-bles individuales, por lo que si un cable se avería, normal-mente sólo se verá afectada una conexión. En muchos casos, se planifican conexiones adicionales en cables multinúcleo, por lo que la funcionalidad del sistema no queda gravemente afectada si surge algún problema y es más fácil encontrar una solución.

Sin embargo, en una red, un fallo en un único cable de lar-ga distancia puede desactivar todo el sistema, por lo que el trabajo que deberá realizar el técnico para solucionarlo será considerable. Por este motivo, los sistemas en red se diseñan con mecanismos de redundancia: el sistema debería incluir conexiones redundantes que asumieran la funcionalidad del sistema automáticamente en caso de surgir algún problema.

En los últimos años, la industria de la TI ha desarrollado dis-tintas y excelentes funciones de redundancia, puesto que los bancos, las centrales nucleares y las agencias espaciales tam-bién necesitan redundancia en sus sistemas en red. Los cables pueden ser dobles en las conexiones de larga distancia más importantes, por lo que si se produce un error en un cable, el otro asume la función.

Especialmente durante las giras, también le aconsejamos utili-zar hardware redundante, puesto que los equipos TI principal-mente están diseñados para utilizarse en salas con aire acon-dicionado y pueden ser más vulnerables al utilizarse durante las giras.

Tercero: complejidadPara cada conexión funcional de un sistema analógico, la for-ma física de la conexión es visible, normalmente como un ca-ble XLR. Cualquier persona que observe el sistema o los cables que cuelgan por la parte posterior de la consola de mezcla, sa-brá qué está conectado con qué. En una red, eso es totalmente diferente puesto que las conexiones funcionales están comple-tamente separadas de las conexiones físicas. Si un detector de errores observa un sistema en red sólo verá dispositivos conec-tados a otros dispositivos con pocos cables de fibra o UTP. Un cable puede transportar dos señales de audio o tal vez trescien-tas sesenta y ocho, no existe ninguna forma para saberlo.

Mientras que los sistemas analógicos permiten que los usuarios sin experiencia realicen el diseño y la instalación ellos mismos, el diseño del sistema de audio en red requiere técnicos del sis-tema con experiencia que conozcan la tecnología de conexión en red. Eso cambia drásticamente el papel que desempeñan los integradores de sistemas, propietarios de sistemas y usuarios de sistemas en el proceso de adquirir, diseñar, crear, mantener y utilizar los sistemas de audio, un nuevo papel al que ten-drán que acostumbrarse todas las personas involucradas en el proceso.

Arquitectura de red Diseño de audio en redSwitch que provoca latencia

nube

nodo

nodo

nodo

nodo

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4. ¿Qué es una red Ethernet?EthernetEn los setenta, el Palo Alto Research Center de California, EE.UU. (www.parc.com) desarrolló una ingeniosa tecnología informática: el ratón, la impresora láser y las redes informáticas. Desde las primeras versiones de redes como Aloha-Net y ARPA-Net, Internet ha evolucionado. Robert Metcalfe, que trabajó en PARC y más adelante fundó su propia empresa 3COM, desarro-lló un práctico estándar de conexión en red para utilizarlo en ofi-cinas conocido como Ethernet. Más de 30 años más tarde, todo el mundo utiliza este estándar para crear sistemas de información y prácticamente todos los ordenadores personales que se venden actualmente disponen de un puerto Ethernet integrado. El proto-colo Ethernet está estandarizado como 802.3 por la organización de estándares IEEE.

Elementos básicosLos elementos básicos de las redes Ethernet son las tarjetas de interface de red (NIC, integradas en dispositivos como ordena-dores, mezcladores digitales), los cables para la conexión a la red y los switches; son dispositivos que vinculan todos los cables de una red y se ocupan de la dirección correcta de toda la informa-ción a través de la red. La velocidad de funcionamiento de estos elementos básicos, en función de la cantidad de información que una red puede transportar, ha evolucionado de 10 megabits por segundo en 1972 a un gigabit por segundo y más en 2006.

DireccionamientoEthernet funciona dividiendo flujos de información en pequeños paquetes y enviándolos a través de la red a una determinada di-rección receptora especificada por el emisor.

Cada tarjeta de interface de red (NIC) dispone de una direc-ción y switches, y conserva listas de direcciones conectadas a la red en su memoria para saber dónde deben enviar los paquetes. Cada NIC del mundo dispone de una única direc-ción “Media Access Control” (MAC) (Control de acceso al medio) programada por el fabricante. Existen 280 billones de direcciones MAC distintas y sólo existe una empresa en el mundo, la organización de estándares IEEE, que distribuye estas direcciones a los fabricantes. De esta forma, todas las direcciones MAC de todas las NICs del mundo son únicas. no existen duplicados y el sistema siempre funciona.Además de las direcciones MAC, se utiliza una capa de di-reccionamiento “definible por el usuario” para que la ges-tión de la red sea más fácil para las redes locales. Esta direc-ción de usuario adicional se conoce como dirección Internet Protocol y se abrevia como dirección “IP”. La dirección IP siempre tiene 4 bytes de longitud, divididos en un número de red y una dirección host. Esta división está determinada por una clave que también tiene una longitud de 4 bytes y se conoce como “máscara de subred”; cada bit de la dirección IP que tiene un número 1 en la máscara de subred pertenece al número de red, todos los bits con un cero pertenecen a la dirección host. El truco es que sólo las NICs con el mismo número de red pueden intercambiar información.

En la mayoría de los casos, el número de red de las redes de las oficinas pequeñas tiene una longitud de 3 bytes y la direc-ción host de un byte.Un byte (8 bits) puede tener un valor entre 0 y 255. En las pantallas de ajustes de red de los ordenadores personales, el software rellena los valores de subred e IP con cuatro núme-ros decimales (0~255) que corresponden a los cuatro bytes de la dirección y de la máscara de subred.

En las redes de las oficinas pequeñas, la máscara de subred a menudo tiene el valor por defecto de 255.255.255.0, de for-ma que el administrador de red puede utilizar 255 direcciones host, puesto que sólo el último byte puede cambiarse y asig-narse a los dispositivos de la red. Los primeros tres bytes no cambian y son el número de red. Para las redes más grandes, puede cambiarse la máscara de subred para obtener más espa-cio para más direcciones host.Normalmente los usuarios tienen que programar la dirección IP de la NIC manualmente para que la red funcione, pero en muchos casos puede programarse un dispositivo central (swit-ch, router o ordenador) para que lo haga de forma automática cuando se conecte una NIC utilizando el Dynamic Host Confi-guration Protocol (DHCP).

VLANEl estándar 802.1q de Ethernet permite crear redes de área lo-cal virtuales (VLANs) en una red de gran velocidad. De esta forma, pueden co-existir múltiples redes lógicas que utilicen el mismo hardware, por ejemplo para crear múltiples redes de audio para obtener más canales. La mayoría de switches ges-tionados son compatibles con el estándar VLAN.

Audio en redCada dispositivo de audio en red compatible con Ethernet, como por ejemplo los dispositivos CobraNet™ y Ether-Sound™, tiene una NIC integrada para poder enviar y recibir información en una red Ethernet. Los protocolos de audio uti-lizan la capa de dirección MAC para enviar y recibir los datos. Puesto que las direcciones MAC son únicas, los dispositivos funcionarán en cualquier red Ethernet del mundo.

Primer borrador de Ethernet de Robert Metcalfe

Puerto NIC tipo RJ45Ajustes de red NIC XP

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5. Topologías de red

Topología de conexión en cadena/en estrella (EtherSound™)

Topología en estrella (CobraNet™)Topología P2P (MADI)

A B

B CBxB

P2PEstrictamente, una topología Point to Point (P2P) no es una red, aunque puede usarse una red para crear este tipo de sis-temas. Un sistema P2P incluye sólo dos ubicaciones con una conexión multicanal fija. Los ejemplos de formatos de audio digital para sistemas P2P son AES/EBU y MADI. Puede uti-lizarse un dispositivo de distribución como un divisor o un matrix router para incluir más ubicaciones en el sistema.

Conexión en cadenaLa conexión en cadena es una topología simple que conec-ta dispositivos en serie. El protocolo EtherSound™ permite realizar conexiones utilizando una topología de conexión en cadena, con dispositivos que leen y escriben canales de audio en un flujo de datos bidireccional con una amplitud de banda fija de 64 canales en ambas direcciones. Una de las ventajas de esta topología es que el direccionamiento de la informa-ción de red es relativamente simple y, por lo tanto, rápido; un dispositivo EtherSound™ conectado en cadena añade laten-cia de sólo 1,4 microsegundos a la red. El inconveniente de la topología de conexión en cadena es el comportamiento del sistema en caso de fallo de un dispositivo de la cadena: si falla un dispositivo, el sistema se corta en dos partes, sin ninguna conexión entre ellas. Las conexiones en cadena EtherSound™ pueden dividirse utilizando switches en una topología de ubi-cación central, pero en este caso los datos de audio pueden fluir por los switches del sistema sólo en una dirección.

Los licenciatarios de EtherSound™ incluyen Allen & Hea-th, Archean, Audio Preformance, Auvitran, Bitner Audio, Bouyer, Camco, DiGiCo, Digigram, InnovaSon, Martin Au-dio, Fostex/Netcira, Klein & Hummel, Nexo, Peavy/Crest Audio, Richmond Sound Design, TESI, VTG Audio, Whir-lwind, Yamaha.

AnilloUna topología en anillo es una conexión en cadena donde el último dispositivo se conecta al primero para formar un anillo. Puesto que todos los dispositivos conectados al anillo pueden llegar a otros dispositivos en dos direcciones, la redundan-cia está integrada: si un dispositivo falla, sólo se desactiva ese dispositivo. Para mayor redundancia, puede utilizarse un doble anillo. OPTOCORE® ofrece un sistema patentado que utiliza una topología en anillo con una gran amplitud de ban-da de hasta 500 canales de audio, vídeo y conexiones serie. El estándar EtherSound™ ES-100 permite una topología en anillo redundante que ofrece 64 canales de audio.

EstrellaPuesto que una topología en estrella consigue la máxima efi-ciencia de uso de la amplitud de banda de una red, la mayo-ría de redes informáticas se diseñan en estrella. El centro de una estrella que lleva el máximo tráfico de información de la red se puede diseñar con más potencia de procesamiento y redundancia, mientras que las ubicaciones finales de una red en estrella no necesitan tanta potencia de procesamiento. Las variaciones de una topología en estrella son el “árbol” y la “estrella de estrellas”.

Una topología en estrella también permite una fácil amplia-ción, se pueden conectar nuevas ubicaciones en cualquier lu-gar de la red. Un inconveniente es el importante papel de la ubicación central, ya que toda la información de la red hacia y desde los dispositivos conectados pasan por la misma; si falla, queda afectada una gran parte de la red. Una red que utilice una topología en estrella puede hacerse redundante utilizando el protocolo Ethernet Spanning Tree (árbol de expansión).CobraNet™ utiliza una topología en estrella, con total redundancia ofreciendo dobles enlaces a la red. La lista de fabricantes que ofrecen dispositivos CobraNet™ incluye Alcorn-McBride, Ashly, Biamp, BSS, CAMCO, Crea-tive, Crest, Crown, DBX, Digigram, DigiSpider, EAW, Elec-troVoice, IED, JBL, LCS, Peavy, QSC, Rane, Renkus Heinz, Symetrix, Whirlwind, Yamaha.

Seleccionar una topologíaPara cada aplicación individual, es más apropiada una de estas cuatro topologías o la combinación de algunas de ellas. Los parámetros de decisión incluyen el número de ubicaciones, el número de canales, la latencia, los costes estimados del siste-ma, la fiabilidad, la ampliación, tecnología Ethernet estándar, abierta o cerrada o sistemas patentados, etc. Para elegir la to-pología, se requiere cierto nivel de experiencia en la tecnolo-gía de redes, que puede encontrar en un consultor externo o un integrador de sistemas cualificado con experiencia en diseño de sistemas de audio en red.

Revision 2.12 / September 2003 www.optocore.com [email protected]

is a patented, synchronous, optical fibre network system specially designed to meet the requirements of theprofessional live audio, broadcast, studio, installation and video industries. The system offers a unique, flexible and scalable,dual redundant ring structure providing maximum safety in an user-friendly network with an exceptionally low latency timewhilst using the least possible amount of optical fibres. Controlling and channel-routing is easily achieved from any pointwithin the network by computer or media-access device.

was developed for highest performance, professional audio and video applications requiring a wide dynamicrange, negligible distortion and extremely low noise. Due to its multiple advantages, it can be used everywhere where highperformance, high security networks are required.

is conceived to transmit all pro-audio and video signal types, including a wide range of computer data types, incompliance with highest quality standards and state-of-the-art technology via high performance, high bandwidth optical fibrecables.

was conceived and developed by Marc Brunke starting in 1993. Marc Brunke has worked in the field ofcommunication electronics engineering since 1988.

has found many friends in the pro-audio industry since the launch of the first available systems in 1996.

® is a registered trademark in Europe, USA and other countries.

, based in Munich, supplies a range of OPTOCORE devices in various configurations. Furthermore wewelcome OPTOCORE licensees to join the ever increasing OPTOCORE community and to share the multiple benefits of theOPTOCORE network platform. Detailed information on each device can be found in a separate brochure and at our web-site.

The is a fully synchronous ring network featuring a secondreverse redundant ring. The synchronous ring structure facilitates the transport of (synchronous) audio and video data whilstkeeping latency to an absolute minimum. Alternatively, a network can be reduced to a point to point connection. The networkis self-configuring and addressable using unique device IDs. Data flow between any two points in the network may beconfigured from any unit on the ring. Additionally, the excellent word clock capability of the system is available at all nodes onthe ring.

OPTOLINK 1 OPTOLINK 1OPTOLINK 1

OPTOLINK 1 OPTOLINK 1 OPTOLINK 1

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network showing ring connection and redundant ring

The intrinsic signal delay of an channel through the fibre is extremely small and is dominated bythe necessary converting times. All data streams transmitted through similar channel types will appear at all outputs on anetwork at the same time. Transmission delay is negligible amounting to <200ns for each unit attached to the network. WithOPTOCORE transmission there is no summing of delay throughout the units in a network. The processing of AD convertedaudio signals causes typically a delay of 39/FS and the processing of DA converted audio signals causes typically a delay of28/FS (FS = sample frequency). For synchronisation purposes and data re-arrangement another maximum of 2/FS of delayneeds to be calculated. The result is a delay of only 69/FS from “analog to digital to light to digital and back to analog”, whichcalculates to a maximum of 1.44ms @ FS=48kHz and 0.72ms @ FS=96kHz.

Topología en anillo (OPTOCORE®)

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6. Conceptos de redundanciaTroncalizaciónEl estándar de agregación del enlace Ethernet IEEE 802.1.ad permite conectar switches gestionados con 2 o más cables, para distribuir el tráfico de información que pasa por los cables. Esta función también se denomina troncalización. Una gran ventaja de este tipo de sistemas es que si falla un cable, los otros cables asumen la conexión perdida automáticamente. El enlace agrega-do pasará a una velocidad inferior cuando pierda un cable, por lo que los enlaces agregados deberían diseñarse con espacio abun-dante. La troncalización sólo hace redundante la conexión, si falla uno de los switches, se desconectan los dispositivos adjuntados al mismo.

AnilloUn anillo es básicamente una colección de dispositivos conec-tados en cadena con el último dispositivo y el primero también conectados para formar un anillo. Cada dispositivo se conecta a la red con dos cables, por lo que si un cable del sistema falla, la conexión queda intacta. Un segundo fallo cortaría la red en dos. Una topología en anillo redundante ofrece una redundancia excelente ya que requiere menos cables en comparación con las topologías en estrella.

Árbol de expansiónEn las redes en estrella los paquetes de información se envían a través de la red basándose en direcciones IP y MAC. Es vital que la red disponga de una arquitectura lógica: para cada combinación de origen-destino, puede haber sólo una ruta por los switches y los cables. Si hay más rutas pueden producirse bucles, con el pe-ligro de que los paquetes de información fluyan siempre por el bucle, lo que podría deteriorar o incluso desactivar la red.

Por lo tanto, los bucles no se permiten en las redes en estrella, excepto en redes que utilizan switches gestionados compa-tibles con IEEE 802.1w Spanning Tree Protocol, abreviado STP. Los switches compatibles con STP pueden bloquear los puertos que provocan un bucle pero desbloquearlos cuando el puerto activo del bucle falla. Se pueden crear varios bucles en una red para proteger áreas de red. Para una redundancia total, una red puede simplemente construirse doble, con do-bles switches en todas las ubicaciones conectadas entre ellas. La ventaja es que el sistema puede recuperarse de cualquier fallo, y la desventaja es que tarda un poco: hasta 30 segundos para redes grandes. Recientemente, se ha desarrollado el pro-tocolo IEEE 802.p Rapid STP que reduce el tiempo de recu-peración hasta los 100 milisegundos. La mayoría de switches gestionados permiten alguna forma de STP.

MallaLa malla es un caso extremo de uso de STP: cada dispositivo se conecta a todos los otros dispositivos. El resultado es una red que es prácticamente inmune al sabotaje: pueden extraer-se muchos cables antes de que el dispositivo quede aislado de la red. Un inconveniente es la gran cantidad de cables y capacidad de switch que se requieren, con mayor compleji-dad y costes.

CobraNet™ Dual LinkCada dispositivo CobraNet™ dispone de dos puertos Ether-net integrados, marcados como “primario” y “secundario”, que funcionan de forma redundante. En general, las tareas las ejecuta el puerto primario, pero si la conexión falla, el puerto secundario se recupera automáticamente.

Esto protege el cableado del dispositivo a la red, pero no la red. Sin embargo, los puertos de enlaces duales permiten conectar cada dispositivo CobraNet™ a switches separados, para permi-tir utilizar configuraciones STP de redundancia total que inclu-yan switches redundantes.

EtherSound™ ES-100 PPMEl estándar EtherSound™ ES-100 permite conectar dispositi-vos utilizando una topología en anillo, ajustando un dispositi-vo como “Maestro primario preferente”. Este dispositivo PPM bloquea el anillo en un funcionamiento normal, y lo desbloquea cuando el anillo falla en algún punto; una función similar al Árbol de expansión.

Seleccionar un concepto de redundanciaPara cada aplicación individual, puede seleccionarse uno de estos conceptos de redundancia o la combinación de algunos de ellos. Un parámetro de decisión es el nivel de redundancia requerido; en aplicaciones de giras sería recomendable el uso de switches redundantes, mientras que en sistemas instalados serían suficientes switches individuales. En general, el mínimo es disponer de cableado redundante de larga distancia, con los cables separados al máximo físicamente. Otro parámetro de de-cisión es el tiempo de recuperación: el tiempo que necesita el sistema para recuperarse del fallo de un cable o de un switch.

Si se utiliza un sistema cerrado como OPTOCORE®, el con-cepto de redundancia lo selecciona el fabricante. Si se utilizan equipos Ethernet estándar, se requieren algunos conocimientos para seleccionar el concepto de redundancia y programar todos los switches en un sistema de audio en red.

Troncalización Anillo Árbol de expansión con dobles switches

Malla

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7. CableadoCables UTPLa mayoría de redes Ethernet están constituidas por cuatro pares trenzados de cables de cobre. Este tipo blindado reci-be el nombre de STP, que significa Shielded Twisted Pair (blindado de pares trenzados), y evita las interferencias elec-tromagnéticas. El tipo no blindado más utilizado es el UTP, que significa Unshielded Twisted Pair (no blindado de pares trenzados). Existen diferentes calidades de cables y conecto-res dependiendo del tipo de aplicación, están estandarizadas por Telecommunications Industry Association (www.tiaon-line.org) de la categoría 1 a la 6 Las categorías varían por el material utilizado y el trenzado de los pares de cables por metro. CAT3 es un cable de baja calidad que se utiliza en las redes Ethernet 10Mb de baja velocidad. Para las redes basadas en Ethernet 100Mb, debe utilizase el tipo CAT5 o superior. Precaución: Los cables del tipo CAT3 son muy pa-recidos a los del tipo CAT5, con lo cual siempre debe obser-var las indicaciones del manguito del cable. Está disponible una versión mejorada de CAT5 para utilizarla con sistemas Gigabit: CAT5E. Las características de las prestaciones del CAT6, recientemente presentado, todavía son mejores. Las categorías TIA son compatibles con categorías inferiores. Están disponibles diferentes calidades dentro de una misma categoría: núcleo potente para instalaciones, núcleo flexible para realizar patches, chaquetas de protección y par trenza-do apantallado (S/FTP) para aplicaciones que resistan a los rigores de una gira.

Conectores UTP Los cables de cobre de las redes Ethernet utilizan conectores de factor de forma RJ45. La mayoría de las empresas venden los cables y los conectores por separado, los integradores de sistemas y los instaladores pueden montar los cables con he-rramientas de cable. Los cables de instalación (núcleo sólido) y los cables flexibles (núcleo trenzado) necesitan diferentes tipos de conectores RJ45. La mayoría de fabricantes de swit-ches denominan “TX” a los conectores de red de cobre CAT5, es decir, “100BASE TX”. En el campo de audio, a menudo se utiliza EtherCon® de Neutrik para los sistemas de conectivi-dad RJ45 resistentes a las exigencias de una gira.

Cables de fibraLos cables de fibra óptica resisten frecuencias mucho mayo-res que el cableado UTP, y se pueden usar tiradas de cable de más de 10 kilómetros. Existen dos tipos de sistemas de fibra: multimodo y unimodo. Las fibras multimodo gestionan conexiones Gigabit de hasta 2 kilómetros. Las fibras del tipo unimodo requieren un diodo láser más caro, pero gestionan conexiones de hasta 80 kilómetros. Ambos tipos pueden en-contrarse en tiendas IT como fibras de instalación; algunas empresas como Fiberfox® ofrecen cables de fibra de altas prestaciones para resistir a los rigores de una gira.

Conectores de fibraLos conectores de cables de fibra se presentan en diferentes variedades denominadas SC, ST, LC, etc. Puesto que mon-tar los conectores de fibra es muy complicado, los cables se venden mayoritariamente con los conectores incluidos. Los switches a menudo utilizan sistemas modulares para ofrecer conectividad de fibra; los estándares de la industria para estos módulos son GigaBit Interface Converter (GBIC) y su ver-sión mini denominada Small Formfactor Pluggable (SFP). La mayoría de fabricantes de switches se refieren a las conexio-nes de red de fibra como ‘FX’, ‘LX’ o ‘SX’, por ejemplo, “100BASE FX”. Para sistemas de conectividad resistentes a las exigencias de una gira, Neutrik desarrolló el sistema de conexiones OpticalCon® que ofrece protección adicional a los conectores de fibra más vulnerables. Connex ofrece Fi-berfox®, un sistema de conexiones que utiliza objetivos para dispersar la señal de fibra para que sea menos sensible a los arañazos y a la suciedad.

Convertidores de soportePuede usarse un switch sin módulo de fibra para trabajar con una conexión de fibra utilizando un convertidor de soporte. Los convertidores de soporte están disponibles para las co-nexiones 100Mb y Gigabit.

Conector RJ45 Neutrik EtherCon® Conector de fibra SC Fiberfox® EBC52 Convertidor de soporte

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8. Más acerca de CobraNet™BundlesLos dispositivos CobraNet™ envían y reciben audio en peque-ños paquetes por medio de la red Ethernet estándar. Los paque-tes de audio CobraNet™ se denominan “bundles”, cada bundle contiene hasta ocho canales de audio y un número de bundle que especifica el destino del paquete. Están disponibles 65279 números de bundle para cada red CobraNet™. Los dispositivos CobraNet™ cuentan con varios métodos de ajuste de números de bundle para el envío y la recepción: por software en un orde-nador utilizando una conexión Ethernet o USB con el dispositivo CobraNet™, o por switches dip en el dispositivo.

Unicast y MulticastLos números de bundle pueden programarse para que sean Uni-cast y Multicast. Los números de bundle del 1 al 255 son Mul-ticast, lo cual significa que se envían a cada destino de la red; el bundle puede obtenerse desde cualquier lugar. Los números de bundle del 256 al 65279 son unicast, lo cual significa que se en-vían sólo a un destino. Algunos dispositivos CobraNet™ como MY16-CII y la serie de satélites DME, pueden enviar un bundle unicast a un máximo de cuatro destinos, este método recibe el nombre de multi-unicast.

Modos de calidad y latenciaLos bundles contienen hasta ocho canales de audio no comprimi-do con tamaños de muestra de 16, 20 o 24 bits. Normalmente. la frecuencia de muestreo es de 48kHz, y también soporta 96kHz. CobraNet™ utiliza modos de latencia fija de 1,33 milisegundos para sistemas de tamaño medio, 2,66 milisegundos para sistemas grandes y 5,33 milisegundos para sistemas muy grandes.

La latencia fija asegura que la latencia de todas las conexio-nes del sistema es prácticamente igual, independientemente de la distancia que deba recorrer la señal. Los ajustes de cali-dad (tamaño de muestra, frecuencia de muestreo) y el modo de latencia determinan el tamaño del paquete; algunas combi-naciones no son posibles.

El conductorEl dispositivo CobraNet™ asignado como generador de tem-porización del sistema se denomina conductor. El conductor envía un pequeño “paquete de tiempo” multicast, disponible en toda la red con una latencia extremadamente corta. Los demás dispositivos CobraNet™ sincronizan sus generadores wordclock a este paquete de tiempo de forma que todas las señales se sincronizan con el temporizador de conductor. Al recibir un paquete de tiempo, todos los dispositivos Cobra-Net™ del sistema envían de inmediato los paquetes de audio correspondientes, pero esperan un tiempo fijo para recibirlos. De esta forma, la red Ethernet puede ordenar el direcciona-miento sin afectar a la temporización de audio. Un proceso de arbitrariedad del conductor selecciona el dispositivo Co-braNet™ que debe actuar de master de temporización de la red. Es un proceso automático, de forma que si se retira el dispositivo master de la red, en unos milisegundos se asignará un nuevo conductor.

Amplitud de bandaTodos los dispositivos CobraNet™ cuentan con un NIC in-tegrado de 100 Mb, que puede enviar hasta cuatro bundles añadiendo hasta 32 canales bidireccionales. Los cables que de una red a un dispositivo CobraNet™ pueden gestionar un máximo de 64 canales bidireccionales.

La propia red puede estar constituida por equipamiento Gi-gabit Ethernet con una amplitud de banda mucho mayor. Los bundles unicast sólo utilizan amplitud de banda en los swit-ches y cables por los que pasa el bundle desde su dispositivo de envío hasta el dispositivo de destino sin afectar a la am-plitud de banda de los demás dispositivos. Pero al enviar un bundle multicast en la red, éste pasa por todos los dispositivos conectados, utilizando hasta 1/8 de la amplitud de banda de todos los dispositivos de la red. Esto significa que en una red CobraNet™ pueden usarse un máximo de 8 bundles multicast (64 canales), pero muchos más bundles unicast. Para utilizar más de 8 bundles multicast y /o servicios IP adicionales en un sistema, pueden utilizarse switches gestionados por Gigabit con varios VLANs.

CobraCAD y Discovery

CobraCAD es un software para diseñar sistemas CobraNet™ y comprobar si la amplitud de banda de la red es suficiente para la cantidad de bundles del diseño. El software permite diseñar sistemas con un interface de usuario gráfico, e indica los números de bundle que deben usarse. Todos los dispositi-vos CobraNet™ y los switches recomendados se incluyen en las listas de componentes del software.

Discovery es un software para monitorizar los dispositivos CobraNet™ de la red y verificar los errores de los flujos de audio. También puede usarse para configurar un dispositivo CobraNet™ y generar archivos de informes que contengan todos estos ajustes.

Puede descargarse gratis ambos paquetes de software en www.cobranet.info

Circuito integrado CobraNet™ Diagrama de interface CobraNet™ Licenciatarios de CobraNet™

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9. Más acerca de EtherSound™TopologíaUn dispositivo EtherSound™ recibe y envía audio en pequeños paquetes rápidos por medio de una red Ethernet, utilizando has-ta toda la amplitud de banda de 100 Mb disponible en un enlace de 100Mb. El protocolo acepta 64 canales de audio de 24 bits y 48kHz en dos direcciones; subida y bajada, además de un canal de control de amplitud de banda pequeña. En la dirección de bajada, los canales de audio se envían en paquetes de emi-siones. En muchos puntos de la conexión en cadena el flujo de datos puede crear un bucle de retroceso como paquetes unicast de forma que los canales puedan volver a enviarse de “subida” a dispositivos anteriores, creando secciones de conexión en ca-dena con conectividad bidirecional.Para conseguirlo, los sistemas EtherSound™ utilizan la topo-logía de conexión en cadena; cada dispositivo se conecta a un dispositivo anterior utilizando el conector “IN”, y l dispositivo siguiente utilizando el conector “OUT”. El primer dispositivo de la conexión en cadena recibe el nombre de “Maestro pri-mario”, un flujo de audio de 64 canales de 100Mb baja por la conexión en cadena y, si se utiliza en modo bidireccional, recibe el flujo de audio devuelto que sube por la conexión en cadena. Pueden usarse los switches para dividir las conexiones en cadena en 2 o más conexiones en cadena. En este caso, el audio sólo puede fluir por el switch de bajada, no puede retro-ceder. Los segmentos bidireccionales se programan ajustando los modos “Loop Back” y “End Of Loop’” en los dispositivos adecuados.

Direccionar canales de audioTodos los dispositivos del sistema leen los paquetes de ambos flujos de audio, adoptan algunos canales para enviar como au-dio (“dispositivos esclavo”), sustituyen canales de audio uti-lizando entradas de audio (“dispositivos maestro”), o ambos (dispositivos maestro/esclavo).

Una vez insertados los canales de audio, los paquetes de emi-sión se envían de bajada al siguiente dispositivo, y los paque-tes unicast de subida al dispositivo anterior.

LatenciaPuesto que los dispositivos EtherSound™ sólo cuentan con un dispositivo de bajada y de subida como destino de los pa-quetes, el direccionamiento se ignora y los paquetes se de-vuelven casi al instante de recibirlos, consiguiendo una laten-cia muy baja de sólo 1,4 µs por dispositivo EtherSound™. El sistema utiliza un buffer de 5 muestras para la sincronización, que corresponden a una latencia de 104µs. Para cada switch de 100Mb del sistema se añade una latencia de unos 22µs, y para cada switch Gigabit, de 2,2µs. Añadiendo todos estos va-lores, la latencia total puede calcularse para cada conexión.

RedundanciaEn una topología pura de conexión en cadena, EtherSound™ es muy vulnerable a los errores: cualquier problema en un cable o dispositivo cortará el sistema en dos partes. Utilizan-do switches gestionados, los cables de larga distancia pue-den protegerse utilizando troncalización Ethernet. AuviTran ofrece una unidad especial para cableado de larga distancia redundante con una recuperación muy rápida.

El nuevo estándar ES-100 anunciado en 2006 permite utili-zar una topología en anillo redundante, ofreciendo una total redundancia del sistema. El conector OUT del último dis-positivo se conecta con el conector IN del maestro prima-rio formando un anillo. Si se ajusta el modo “Preferred Pri-mary Master” del dispositivo Primary Master se bloquea la conexión en funcionamiento normal, pero se desbloquea si la conexión se pierde en la conexión en cadena, un proceso parecido al árbol de expansión.

Amplitud de bandaEtherSound™ envía el audio en pequeños paquetes de emisión. Esto significa que para transmitir los 64 canales de audio de su-bida y de bajada, hay una gran cantidad de paquetes que fluyen por la red. Los dispositivos EtherSound™ están diseñados para poderlo gestionar sin problemas, pero los switches utilizados en los diseños de EtherSound™ también deben poder gestionar este procesamiento; es aconsejable consultar la lista de switches pro-bados en el sitio web www.ethersound.com. Los enlaces de larga distancia que aceptan más de 64 canales bidireccionales y servi-cios IP pueden crearse utilizando switches Gigabit gestionados con varios VLANs.

¿CobraNet™ o EtherSound™?CobraNet™ y EtherSound™ son protocolos compatibles con Ethernet, y puede elegir entre muchos suministradores de equi-pamiento para redes y audio. Cada protocolo ofrece ventajas y restricciones específicas. Resumen en tópicos básicos:

Es necesario considerar muchos más detalles para cada caso par-ticular. Es aconsejable mantener las opciones de diseño abiertas a los dos protocolos.

Tarjeta Auvitran AVY16-ES Mini YGDAI Unidad de cableado redundante Auvitran AVRed-ES

Topología de conexión en cadena

Tópico CobraNet™ EtherSound™ V2.09 ES-100Topología Estrella, árbol Cadena Cadena y

anilloRedundancia Red completa Sólo enlaces Red complet larga distancia (anillo)Routing Direccionado Estilo de busLatencia de la red Baja (< 1.4 ms) Muy baja (< 0.14 ms)

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10. Ingeniería del sistemaUsuarios del sistemaDesde el punto de vista del usuario, un sistema de audio en red bien diseñado no debe tener problemas; debe ofrecer una conectividad fácil y una logística flexible; y debe ser compa-tible con las aplicaciones más complejas y exigentes, como los sistemas instalados en los teatros, salas de baile, centros de ocio, comunidades, esuelas, etc. Además, las aplicaciones de giras en directo como producciones teatrales, conciertos de pop, musicales, operas, etc. que utilizan sistemas propios o alquilados en una empresa de alquileres pueden beneficiar-se de los sistemas de audio en red.

Ingeniería del sistemaA nivel de ingeniería, normalmente una parte del proceso de la ingeniería del sistema la gestiona el personal técnico del propietario del sistema, y la otra parte cae a cargo de un es-pecialista o integrador de sistemas. Puesto que la ingeniería de red requiere una habilidad minuciosa en tecnología de red, que normalmente no se encuentra en los ingenieros de audio, el papel de los expertos cualificados e integradores de sistemas aumentará para cubrir las necesidades de especifi-cación de redes, diseño y programación de sistemas de audio en red, diseño de funcionamiento fácil y configuración de procesos para los usuarios del sistema.

Especificación del sistemaEn primer lugar, debe configurarse la especificación del sistema.

La red de audio abre una amplia gama de nuevas posibilidades, pero el cielo todavía no es límite; sin una comprensión profunda de la tecnología de redes, es muy difícil valorar si las especifica-ciones son factibles o no. La especificación del sistema incluye el número de canales de audio, el número de ubicaciones, las distancias entre las ubicaciones, los ajustes de calidad de audio necesarios, el nivel de redundancia, los servicios de control, etc. Si un sistema instalado utiliza una infraestructura IT existente, el administrador del sistema IT también debe incluirse en el proceso de especificación. Para aplicaciones de gira deben in-cluirse especificaciones de gestión especiales, como la calidad del conector y el cable y la estandarización de la conectividad.

Diseño del sistema En base a las especificaciones del sistema. puede seleccionarse un formato de red, un formato de audio en red, una tipología de red, redundancia y conectividad que más se adapten a dichas especificaciones.

Componentes de audioLos sistemas cerrados ofrecen una variedad de componentes de audio determinados por el fabricante. En los sistemas abier-tos puede incluirse cualquier marca de componentes de audio que sea compatible con el estándar de red de audio. Los ejem-plos actuales de sistemas de audio en red son CobraNet™ y EtherSound™.Yamaha ofrece una selección de componentes de audio compa-tibles con CobraNet™ y EtherSound™ . Están disponibles para MADI and A-net™ componentes de audio alternativos con el estándar de conectividad Yamaha Mini-YGDAI.

Componentes de redPara sistemas cerrados el fabricante suministra el hardware de red. La variedad de componentes de red para sistemas abier-tos es abundante; el avanzado mercado de IT ofrece muchas marcas de diferentes calidades y niveles funcionales de equi-pamiento para la red. Es muy recomendable realizar pruebas de red para cada diseño.

Futuras ampliacionesLos sistemas cerrados permiten ampliaciones utilizando una selección limitada de las opciones de ampliación de hardware de fabricante. Los sistemas abiertos que utilizan tecnología de red estándar ofrecen una escalabilidad definible por el usua-rio; después de comprar un sistema, puede añadir componen-tes de red y de audio, sin que esté restringido por las marcas de los componentes utilizadas en el sistema original.

Integrador de sistemas cualificadoTodos los sistemas de audio en red requieren que un espe-cialista cualificado o un integrador de sistemas cualificado se responsabilice de la ingeniería del sistema. No existe ningún estándar para estas cualificaciones, aparte de un profundo co-nocimiento y experiencia en ingeniería de audio en red y en diseños de sistemas utilizados en el mercado.

Proceso de la ingeniería Diseño CAD (CobraCAD) Diseño CAD (CobraCAD)

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11. Invertir en un sistema de audio en redCostes del sistemaEl coste total de un sistema es la suma de los costes del com-ponente y de los costes de mano de obra para diseñar, crear y mantener el sistema. Básicamente, un sistema de audio en red aumenta los costes de componente y disminuye los de mano de obra.

La inversión en un sistema de audio en red también influye en los costes de uso y mantenimiento de un sistema una vez éste se ha entregado. Utilizar sistemas de audio en red en la industria de las giras permitirá disminuir los costes en logís-tica y ahorrar tiempo de configuración. Los sistemas instala-dos pueden beneficiarse del bajo coste y de los cambios del sistema ad-hoc.

Costes de componenteBásicamente, una red sustituye cableados de analógicos de larga distancia por redes digitales. Esto significa que los cos-tes de componente de todos los cableados de larga distancia se sustituyen por el coste del cableado y equipamiento de red, además de los componentes de audio adicionales necesarios.

El cableado y equipamiento de red actualmente son relativa-mente asequibles. Los costes principales recaen en el equipa-miento de audio adicional, especialmente si el sistema incluye consolas de mezcla digital que ya ofrecen funcionalidad E/S. En total, los costes de los componentes de una solución de mezclador digital/rack de escenario en red son más o menos iguales a los de una solución de mezclador analógico puro/multi-núcleo analógico.

Para conseguir una comparación de costes realista, deberían compararse los costes de un sistema de audio en red con los de un sistema analógico de una calidad de audio equivalente.

Costes de mano de obraEn sistemas instalados los costes de mano de obra pueden reducirse significadamente, ya que el cableado de larga dis-tancia de un local se reduce a unos cuantos cables de fibra o CAT5. Para sistemas de gira los ahorros en mano de obra ocurren una vez se ha entregado el sistema; el almacenamien-to, transporte y extensión de un cable de fibra es mucho más eficaz comparado con un sistema de cableado multinúcleo analógico equivalente.

Beneficios en competitividadLa calidad y el nivel de funcionalidad de un sistema de audio en red son mucho mayores que los de un sistema analógico. A medida que los proyectos son cada año más complejos, hay más trabajos que no pueden realizarse sin utilizar sistemas de audio en red, de forma que el inversor en este tipo de sistemas dispone de unos claros beneficios en competitividad sobre las soluciones analógicas. Estos beneficios en competitividad de-ben incluirse en los cálculos de costes.

La línea inferiorCada sistema consta de sus propias características económi-cas, existen demasiadas variables para proponer unas normas básicas para comparar los costes. En general, al sustituir un sistema analógico por un sistema de audio en red, el coste de componente será similar, el coste en mano de obra disminuirá y los beneficios en competitividad aumentarán. En general, la suma total de disminución/aumento de costes más los benefi-cios en competitividad se descompondrá incluso empezando en sistemas de gira e instalación de tamaño medio. Cuanto más grande y complejo es el sistema, mayores son los ahorros en costes.

Ahorros en costes de componente

Sin necesidad de multinúcleo

Sin necesidad de cable de distribución, manguera de escenario ni divisor

Costes del sistema de audio en red

Inversión en equipamiento de E/S

Inversión en cableado y equipamiento de red

Ahorros en costes de mano de obra

Instalar: Ahorro en cables

Giras: Ahorro en transporte y extensión

Beneficios en competitividad

Mejor calidad de audio

Más funcionalidad-flexibilidad

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12. Glosario de audio en redAES/EBUFormato de audio digital estandarizado por Audio Engineering Society y la Euro-pean Broadcasting Union, por ejemplo AES3. Utiliza cableado de cobre compen-sado con 2 canales por conexión.

Anillo Una red conectada en cadena con ambos extremos conectados, formando un ani-llo. A diferencia de la conexión en cadena, un anillo que puede transmitir los datos en ambas direcciones está creado en redundancia: en caso de fallo, todos los dispositivos permanecen conectados

BundlePaquete de información CobraNet™ que contiene hasta ocho canales de 24 bits y 48kHz a una latencia de 1,33 ms.

CAT5 Cable de categoría 5 capaz de transportar 100Mb en señal de audio por una lon-gitud máxima de 100 metros.

CAT5EEspecificación ampliada del cable de tipo CAT5 para frecuencias mayores.

Clase de red Categorización de la máscara de subred de la red; determina qué parte de la direc-ción IP es el número de red y qué parte es la dirección host. Clase A: número de red de 1 byte (8 bits), dirección host de 3 bytes (24 bits). Clase B: número de red de 2 bytes (16 bits), dirección host de 2 bytes (16 bits). Clase C: número de red de 3 bytes (24 bits), dirección host de 1 byte (8 bits). En general, en las oficinas pequeñas se utilizan redes de la clase C.

CobraNet™ Protocolo de red que utiliza Ethernet para transportar audio, así como para con-trolar y monitorizar los datos de una red. CobraNet™ es un verdadero protocolo de red, que separa las conexiones funcionales del cableado físico utilizando una topología en estrella.

Concentrador (Concentrador de repetición). Dispositivo simple de red que reenvia a todos los puertos los paquetes entrantes sin comprobar las direcciones. Los concentradores de repetición se utilizan para conectar juntos los segmentos de red y formar una gran red. La tecnología de los concentradores de repetición es obsoleta y no debe usarse en los sistemas nuevos.

Conexión en cadena Método de conexión de dispositivos. En caso de fallo en el dispositivo, el sistema se divide en dos.

Convertidor de soporte Dispositivo para convertir una conexión de fibra a una conexión de cobre RJ45 y viceversa. Existen convertidores de soporte para la mayoría de conectores de fibra y velocidades.

Dirección global Dirección IP que puede conectarse a Internet. Las direcciones globales se en-cuentran en InterNIC (www.internic.org), de esta forma cada dirección global es única.

Dirección IP Dirección del protocolo Internet, una dirección que puede definir el usuario para gestionar flujos de información en una red. Las direcciones IP incluyen un núme-ro de red y un número host. Permite direccionar la información en una red de área local (red de una oficina), así como en una red de área amplia (Internet).

Dirección MAC Media Access Control, un sistema para direccionar que utiliza una dirección de 48 bits (6 bytes), asignada por la organización de estándares IEEE. 48 bits equi-valen a 280 billones de direcciones únicas, sin que se repitan.

Dirección privada Dirección IP para utilizar para redes privadas sin obtener la aprobación de In-terNIC. Clase A: 10.0.0.0-10.255.255.255, Clase B: 172.16.0.0-172.31.255.255, Clase C: 192.168.0.0-192.168.255.255. Existen direcciones no direccionables y están restringidas para utilizarlas sólo en una subred local.

Dispositivo de reproducción de bucleEl dispositivo de reproducción de bucle EtherSound™ no sólo envía el los datos de bajada al siguiente dispositivo como paquetes de emisión, sino que también los envía de subida al dispositivo maestro primario (o al dispositivo final de bu-cle, V2.09 o superior) como paquete Unicast , creando un segmento de conexión en cadena entre los dos.

Dispositivo final de bucleLa versión 2.09 de EtherSound™ y superiores, incluyendo ES-100, permiten crear múltiples segmentos bidireccionales en una conexión en cadena. Además del maestro primario, cualquier dispositivo puede ajustarse al modo End Of Loop, bloqueando los datos de subida.

Emisión El estándar Ethernet 802.3 permite enviar información a todos los dispositivos de una red como paquetes de emisión. EtherSound™ utiliza este método para enviar canales de audio en una conexión en cadena.

Enlace dual Método de redundancia CobraNet™ conectando un dispositivo a un red con dos enlaces; si un enlace falla, se utiliza el otro

ES-100Una nueva versión de EtherSound™ que ofrece una mayor funcionalidad. ES-100 permite usar una topología en anillo redundante.

Estrella La topología de red más utlizada. El centro de la estrella puede estar diseñado con switches de potencia de procesamiento alta, mientras que los extremos de una red en estrella pueden diseñarse con menos potencia de procesamiento. Las estructuras “estrella de estrellas” o de “árbol” también son variantes comunes de esta topología.

EtherCon® Un conector RJ45 combinado con carcasa XLR resistente a los rigores de una gira, fabricado por Neutrik.

A-E

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Ethernet El protocolo de red más utilizado del mundo, estandarizado por el Institute of Elec-trical and Electronics Engineers como estándar IEEE802.3.

EtherSound™ Un protocolo de red que utiliza Ethernet para transportar audio, así como controlar y monitorizar datos en un a red. EtherSound™ utiliza una topología de conexión en cadena con un flujo de datos de amplitud de banda fija y una latencia determinista (variable según la topología de la red) muy baja. Una nueva versión de Ether-Sound™ con mas funcionalidad se ha presentado en 2006 como ES-100.

Fiberfox® Un sistema resistente a los rigores de unan gira para conectar cables de fibra, que dispersa la señal de la luz con un dispositivo para aumentar la superficie de contacto del conector. La gran superficie es menos sensible a los arañazos y a la suciedad.

Fibra Uso medio para transportar la información utilizando la luz. Existen los modos de fibra unimodo y multimodo. Las fibras pueden gestionar flujos de información de gran amplitud de banda y tener una longitud de varios kilómetros.

Fibra multimodo Conexiones capaces de gestionar grandes flujos de datos en una distancia de hasta 2 kilómetros, de acuerdo con el estándar de red. Las conexiones multimodo utili-zan un tipo de láser asequible.

Fibra unimodoConexiones capaces de gestionar grandes flujos de datos en una distancia de hasta 80 kilómetros, de acuerdo con el estándar de red. Las conexiones unimodo utilizan un tipo de láser de alta potencia costoso.

GBIC Convertidor Interface Gigabit, módulos de intercambio activo para añadir conecti-vidad óptica o cobre Gigabit a un switch.GigabitMil millones de bits (1.000.000.000 bits; Gb). Un enlace Gigabit puede transportar un Gigabit de información por segundo; un volumen de datos 10 veces superior al de los enlaces 100Mb (100 Megabits por segundo, también conocido como Ether-net rápido).

Latencia(latencia de red, retraso de transmisión). El tiempo que transcurre desde que el dispositivo de envío emite el paquete de información hasta que el dispositivo de destino lo recibe.

MADI Multichannel Audio Digital Interface, estandarizado por AES como AES10. Uti-liza una conexión simple para transferir 64 canales de audio de 24 bits

Malla Una topología que H/P utiliza en la cual todos los dispositivos de una red se conectan directamente a los demás. Este tipo de red es prácticamente inmune a los fallos distintos a los fallos de dispositivo.

Máscara de subred Número que especifica qué parte de la dirección IP representa al número de red y cuál la dirección host.

MegabitUn millón de bits (1.000.000 bits; Mb). Un enlace de Ethernet rápido puede trans-portar 100 Mb de información por segundo. En este documento, la velocidad o amplitud de banda de una conexión de 100 Megabits por segundo se abrevia como “100Mb”.

Modelo OSI Modelo estandarizado para protocoles de red publicados por la International Or-ganization for Standardization (Organización Internacional para la Normaliza-ción) ISO (www.iso.org). El modelo OSI define siete capas, definiendo desde la forma física de los datos eléctricos (capa 1) hasta la aplicación del servicio de red que utiliza la red (capa 7). La dirección MAC se define en la capa 2; la dirección IP en la capa 3.

Multicast El estándar Ethernet 802.3 permite enviar información a varios dispositivos de una red como paquetes de emisión. Es un método que CobraNet™ puede utilizar para enviar bundles a los demás dispositivos CobraNet™ de la red. El bundle puede obtenerse desde cualquier lugar de la red.

Multi UnicastAlgunos dispositivos CobraNet™ pueden enviar un bundle unicast a un máximo de 4 destinos. Para enviar bundles a más de 4 destinos, debe utilizase el método multicast.

OpticalCon® Neutrik Carcasa de conector XLR para conectores de fibra de tipo LC, que prote-gen los extremos de las fibras más vulnerables de los arañazos y la suciedad. OPTOCORE® Un estándar de red de audio de topología en anillo capaz de gestionar más de 500 canales, vídeo y conexiones en serie con latencia baja.

Preferred Primary Master Los dispositivos EtherSound™ ES-100 pueden usarse en una topología en ani-llo redundante, definiendo un dispositivo como maestro primario preferido. Este dispositivo bloquea el anillo (por lo tanto, es una conexión en cadena), pero lo desbloquea al perder la conexión.

Primary Master El primer dispositivo de una conexión en cadena de EtherSound™ recibe el nom-bre de maestro primario e inicia el flujo de datos de 64 canales enviado de bajada por la conexión en cadena. En modo bidireccional, el maestro primario es el último dispositivo en recibir los datos de subida. Un ordenador con software ES Monitor puede conectarse al puerto IN del maestro primario y controlar todos los dispositivos EtherSound™ de la red.

Protocolo Spanning Tree Estándar Ethernet IEEE802.1d . Protocolo para los switches Ethernet para blo-quear bucles en redes y reservarlos para utilizarlos en caso de que un enlace activo falle.

Puente Dispositivo de red que se utiliza para conectar redes. Los puentes trabajan con direcciones MAC, ignoran las direcciones IP. Para conectar redes a nivel de di-recciones IP es necesario un router.

QoSQuality Of Service. Funcionalidad de Ethernet que permite a los switches limitar la amplitud de banda de los puertos individuales.

Redundancia Redes de diseño con funcionalidad adicional para recuperarse de los fallos del sistema.

RJ11 Conector utilizado para el cableado de cobre de las aplicaciones telefónicas.

M-R

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RJ45 Conector utilizado para el cableado de cobre de las aplicaciones de red (por ejemplo, CAT5).

Router Dispositivo de red que se utiliza para conectar redes. Un router trabaja con direcciones IP y puede direccionar los datos entre redes conectadas con dife-rentes números de red.

RS232 Conexión en serie estandarizada por Electronics Industry Alliance (EIA) que define las características técnicas y mecánicas, compatible con conexiones P2P de bitrate. En 1991 se presentó un estándar RS232C mejorado.

RS422Conexión en serie estandarizada por Electronics Industry Alliance (EIA) que define las características técnicas y mecánicas.

RSTPProtocolo IEEE802.1w Rapid Spanning Tree, una versión más rápida que la del protocolo IEEE802.1d Spanning Tree.

Serial Bridge Conexión en serie en una red CobraNet™ que permite usar la red para comu-nicarse con dispositivos RS232.

Servidor serie Dispositivo para convertir RS232 o RS422 en Ethernet y viceversa, de esta forma pueden usarse las señales a través de una red.

SFP Small Formfactor Pluggable, versión mini de GBICs.

SNMPSimple Network Management Protocol, un método basado en los estándares para controlar y monitorizar los dispositivos de una red.

STP Abreviación de Spanning Tree Protocol o Shielded Twisted Pair.

SuperMACEstándar de red de audio de Oxford Technologies, estandarizado por AES como AES50. Transfiere 48 canales de audio de 24 bits y 48kHz a través de un cable CAT5.

SwitchDispositivo de red que conecta juntos los componentes. Los switches son con-centradores inteligentes, envían los paquetes entrantes sólo a los puertos conec-tados a la dirección de destino del paquete.

Switch gestionado Un switch con capacidades adicionales como gestión de VLANs, troncalización, árbol de expansión, calidad de servicio, unificación de estadísticas e informe de errores.

Topología La forma con que los dispositivos de red están conectados en una red. Las estruc-turas básicas son anillo, conexión en cadena, estrella y árbol.

Troncalización Se utilizan dos o más cables para conectar switches compatibles con la funcio-nalidad IEEE802.3ad Link Aggregation. Permite utilizar dos o más conexiones para actuar como una conexión única de gran capacidad o conexión redundan-te.

Unicast El estándar Ethernet 802.3 permite enviar la información sólo al dispositivo es-pecífico de una red como paquete unicast utilizando la dirección MAC. Cobra-Net™ utiliza este método cuando sólo los dispositivos CobraNet™ específicos de la red reciben los bundles de audio transmitidos, utilizando la amplitud de banda sólo en los enlaces involucrados. Consulte también Multicast.

UTP No blindado de pares trenzados. El tipo más utilizado es el 5; CAT5.

VLAN Virtual Local Area Network. Un switch gestionado puede separar el tráfico en dos o más redes “virtuales” utilizando el mismo hardware.

Wi-Fi Estándar de red inalámbrica IEEE802.11. Las variedades más utilizadas son la 802.11.b (11Mb/s) y la 802.11.g (54Mb/s).

Sitios web útiles www.aes.org Audio Engineering Society, AES3, MADI/AES10www.aviom.com A-net™www.cisco.com Ciscowww.cobranet.info CobraNet™www.dlink.com Dlinkwww.ethersound.com EtherSound™www.hp.com Hewlett Packardwww.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineerswww.iso.org International Organization for Standardiza-

tion (Organización Internacional para la Normalización)

www.internic.org ICANN Internet Corporation for Assigning Names and Numbers (Corporación de Internet para la asignación de nombres y nñumeros)

www.lightviper.com Lightviper™www.medianumerics.com RockNet™www.optocore.com OPTOCORE®www.parc.com Palo Alto Research Centerwww.sonyoxford.com SuperMAC/AES50www.tiaonline.org Telecommunications Industry Association

www.yamahaproaudio.com Yamaha

R-ZSitios web útiles

Page 16: YAMAHA System Solutions Libro blanco - Escuela de Musica

El paquete completo

La amplia cartera para audio comercial de Yamaha facilita una única solución de fabricación para las instalaciones de audio y giras más complejas. Ofrecemos procesamiento y mezcla digital, así como am-plificación en red y multicanal, y una amplia gama de dispositivos de salida avanzados.

Yamaha System Solutions

Aunque estamos satisfechos de nuestra línea de productos de calidad excelente, entendemos que una solución de sistema incluye más que sólo productos: cableado, tecnología de red, herramientas de diseño, herramientas de gestión de calidad, etc. Este documento apoya el diseño de sistemas de audio en red incluyendo ejemplos de componentes de terceros.

Libro blanco “Introducción al audio en red”

Yamaha Commercial Audio, 2006 - Ron Bakker, Hiroshi Hamamatsu, Tim Harrison, Kei Nakayama, Taku Nishikori, Tree Tordoff

A-Net™ es una marca comercial de Aviom, Inc. CobraNet™ es una marca comercial de Peak Audio, a division of Cirrus Logic. EtherCon® y OpticalCon® son marcas comerciales de Neutrik Vertrieb GmbH. EtherSound™ es una marca comercial de Digigram S.A. Fiberfox® es una marca comercial de Connex Elektrotechnische Stecksysteme GmbH. OPTOCORE® es una marca comercial de OPTOCORE GmbH.

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