14 de noviembre de 2010

Audio en Red - Parte II: Puntos a tener en cuenta


Primero: latencia
Los 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 tarda 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 provocan 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 aplicaciones 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 deseados, y una latencia superior a 5 milisegundos puede percibirse como reverberación y provocar eco o slap en los valores más elevados. Para los sistemas PA y los sistemas de altavoces 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 protocolo CobraNet utiliza un intervalo de valores de latencia fija para los sistemas de audio en red medio, grandes y muy grandes para permitir un direccionamiento libre a través de la red.

Algunos fabricantes como OPTOCORE y Riedel utilizan una arquitectura patentada diseñada para funcionar con baja latencia. Son sistemas cerrados y sólo funcionan con sus propios equipos.

Segundo: redundancia
El los sistemas analógicos, las señales de audio pasan por cables individuales, por lo que si un cable se avería, normalmente 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 larga 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 IT ha desarrollado distintas y excelentes funciones de redundancia, puesto que los
bancos, las centrales nucleares y las agencias espaciales también 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 utilizar hardware redundante, puesto que los equipos IT principalmente están diseñados para utilizarse en salas con aire acondicionado y pueden ser más vulnerables al utilizarse durante las giras.

Tercero: complejidad
Para cada conexión funcional de un sistema analógico, la forma física de la conexión es visible, normalmente como un cable XLR. Cualquier persona que observe el sistema o los cables que cuelgan por la parte posterior de la consola de mezcla, sabrá qué está conectado con qué. En una red, eso es totalmente diferente puesto que las conexiones funcionales están completamente separadas de las conexiones físicas. Si un detector de errores observa un sistema en red sólo verá dispositivos conectados a otros dispositivos con pocos cables de fibra o UTP. Un cable puede transportar dos señales de audio o tal vez trescientas 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 sistema 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 tendrán que acostumbrarse todas las personas involucradas en el
proceso.


¿Qué es una red Ethernet?

En 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 ARPANet, Internet ha evolucionado. Robert Metcalfe, que trabajó en PARC y más adelante fundó su propia empresa 3COM, desarrolló un práctico estándar de conexión en red para utilizarlo en oficinas 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 protocolo Ethernet está estandarizado como 802.3 por la organización de estándares IEEE.

Elementos básicos
Los elementos básicos de las redes Ethernet son las tarjetas de interface de red (NIC, integradas en dispositivos como ordenadores, 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 información 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.

Direccionamiento
Ethernet funciona dividiendo flujos de información en pequeños paquetes y enviándolos a través de la red a una determinada dirección receptora especificada por el emisor.

Cada tarjeta de interface de red (NIC) dispone de una dirección 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 dirección “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 direccionamiento “definible por el usuario” para que la gestión de la red sea más fácil para las redes locales. Esta dirección 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 dirección host de un byte.

Un byte (8 bits) puede tener un valor entre 0 y 255. En las pantallas de ajustes de red de las PCs, el software rellena los valores de subred e IP con cuatro números 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 forma que el administrador de red puede utilizar 255 direcciones host, puesto que sólo el último byte puede cambiarse y asignarse 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 espacio 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 (switch, router o ordenador) para que lo haga de forma automática cuando se conecte una NIC utilizando el Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).

VLAN
El estándar 802.1q de Ethernet permite crear redes de área local 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 gestionados son compatibles con el estándar VLAN.

Audio en red
Cada dispositivo de audio en red compatible con Ethernet, como por ejemplo los dispositivos CobraNet y EtherSound, tiene una NIC integrada para poder enviar y recibir
información en una red Ethernet. Los protocolos de audio utilizan 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.

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