Ethernet amplía la infraestructura existente

Ethernet está ganando velocidad. Los mercados a nivel mundial se están desarrollando a un ritmo muy rápido, y la elección del cableado para transmisión de datos es generalmente lo que es más adecuado para diferentes instalaciones. Así mismo, Ethernet se ha convertido en algo muy atractivo para las nuevas instalaciones con centros de cableado existentes de red.

Ethernet puede funcionar sobre cualquier cable usado en un diseño de sistema. Se puede utilizar para soluciones de solo video, así como soluciones de integración.

Utilizar un solo método de transmisión puede ayuda a regular el sistema en general. Cuando todos los dispositivos utilizan Ethernet, esto permite que un servidor tenga la capacidad de controlar y acceder a todos los dispositivos, permitiendo así una plena integración de los diferentes sistemas.

Ethernet normalmente funciona en cualquier cable de par trenzado o fibra. La limitación con par trenzado es que la distancia máxima de transmisión es de 100 metros, mientras que es ilimitado con cable de fibra, dependiendo de la tecnología de transmisión utilizada.

La fibra multi-modo por lo general puede transmitir a 100 megabits (Mb) a distancias de hasta dos kilómetros, y de 1 gigabit (Gb) a distancias de hasta 550 metros. La compresión de datos resuelve la mayoria de los temas de ancho de banda.

Compresión y Ethernet

Con la aparición de vídeo IP, el ancho de banda se ha convertido en un factor muy importante para decidir qué método de transmisión cableado utilizar.

Las señales de vídeo deben ser comprimidas, ya que el ancho de banda máximo de Ethernet es de 10 Gb. Debido a que una señal de vídeo puede tomar 140 Mb, esta capacidad se agota rápidamente.

Actualmente, el mayor ancho de banda que los cables UTP pueden llevar es de 1.000 Mb por segundo (Mbps), una cámara analógica común usa alrededor de 10 MHz como máximo, mientras que una cámara de alta definición sin comprimir tiene alrededor de 1.300 Mbps. La calidad de la transmisión se ve afectada porque los grandes archivos transmitidos en anchos de banda limitados llevan a la pérdida de señales y compresión. La única manera de evitar esto, es usar un medio de transmisión con un mayor ancho de banda, tal como pasar de UTP a fibra óptica.

En términos de velocidad, Ethernet transfiere datos a velocidades fijas de 10 Mb y 100 Mb o 1 Gb y 10 Gb. A menos que grandes cantidades de vídeo se transmitan a través del cableado, Ethernet no debería tener problemas en términos de velocidad. Pero una vez que grandes cantidades de vídeo se transmiten, habrá un poco de latencia, y el intercambio de datos será demorado.

Extensores de Redes Ethernet

Una de las mayores preocupaciones cuando se integran soluciones de transmisión es la utilización de la infraestructura existente. Esto reduce los desperdicios, en lugar de retirar el cableado antiguo y sustituirlo por uno nuevo. Un conversor Ethernet puede ayudar a utilizar los cables conectados a los dispositivos analógicos. Adicionalmente, los protocolos IP de una cámara de red pueden ser transformados a DSL, y llevados de 2.400 a 2.600 metros sobre el cable de la infraestructura comercial existente, para luego ser convertidos de nuevo en Ethernet y ser guardados en un NVR.

Esta técnica permite una mayor flexibilidad cuando se añade Ethernet a una instalación existente. Si los cables existentes fueran cables de fibra, sería extremadamente costoso y requiere mucho tiempo para extender el sistema que utiliza cables de fibra. Otros problemas vienen por las limitaciones del gobierno en relación con la colocación de los cables subterráneos, que se deben hacer al instalar el cable de fibra para un proyecto grande.

Un ejemplo de un gran sistema serían controles de semáforos. Se basan en Extensores Ethernet y cables de teléfono de emergencia para transmitir datos, que ayuda a ahorrar costes adicionales de cableado.

PoE

PoE utiliza los mismos cables de la transmisión de vídeo para llevar la potencia de los dispositivos, lo que ahorra el cableado adicional. La potencia puede provenir de un inyector PoE o de un Switch PoE.

El mercado de PoE ha crecido un 50 por ciento anual desde 2008, y alcanzó los 185,6 millones de puertos PoE en el año 2011, según un informe de IDC. El mercado PoE de High Power IEEE 802.3at se ha triplicado cada año desde 2008, y alcanzó un total de 34,3 millones de puertos PoE para el año 2011.

Los switches PoE transmiten datos y potencia para múltiples dispositivos conectados en el mismo switch. El estándar High Power IEEE 802.3at es la tendencia actual PoE en el mercado debido a su capacidad para proporcionar hasta 30 vatios de potencia por puerto a través de cables de red, además de datos de la más alta calidad.

Algunos puntos deben ser considerados al momento de elegir un switch PoE. Las condiciones ambientales, confiabilidad y disponibilidad de potencia son algunas de las consideraciones clave en la posibilidad de utilizar un switch PoE de tipo industrial en vez de uno de categoría comercial. Hay necesidad de tener un amplio rango de temperatura de operación y un diseño robusto, resistencia a vibración y a los golpes, así como un alto nivel de protección de aislamiento para tener desempeño confiable en ambientes  industriales.

El voltaje requerido para cada aplicación varía. En un sistema de transporte público, el sistema de alimentación es generalmente de 24 VDC, el cual no entra en el rango de 44 V DC a 57 V DC, como se define en el estándar IEEE 802.3af.

En estas circunstancias, los transformadores de voltaje adicionales son necesarios. Sin embargo, esto puede incrementar el costo y exceder las limitaciones de espacio. Ser capaz de alimentar a un mayor rango de voltajes sería la solución más fácil. Esto se convierte en otro desafío para los fabricantes, ya que podrían satisfacer las necesidades de las diversas aplicaciones industriales.

Redundancia

Si una parte de la red de transmisión falla, los sistemas redundantes de forma automática redirigen las señales. Algunos switches Ethernet pueden proporcionar una tecnología de anillo “dual-homing” para asegurar que si una ruta de video se ve comprometida, la transmisión podrá  automáticamente re-direccionarse para evitar el enlace roto, y asegurar la confiabilidad del vídeo. Además, dos fuentes de alimentación redundantes, fibra y puertos Ethernet opcionales de doble redundancia pueden también ayudar a prevenir la pérdida de información.

La compensación de la señal debe ser llevada a cabo para mantener una amplitud y relación de señal a ruido aceptable. Sin embargo, conscientes de los presupuestos para los sistemas, la redundancia no siempre es viable.

Convertidores, repetidores, amplificadores

Los convertidores, repetidores y amplificadores fortalecen las señales durante la transmisión. Después de una cierta distancia de transmisión, los repetidores de señal necesitan sincronización para regenerar las señales a las amplitudes adecuadas para enviarlas a los otros segmentos.

Estos Reducen el ruido, permiten tener características eléctricas correctas y refuerzan las señales antes de retransmitir al receptor siguiente. Para los datos ópticos, estos pueden técnicamente doblar la distancia de transmisión. Sin embargo, la distancia real depende de la velocidad de datos, la capacidad de cable, conectores y empalme, ya que estos debilitan las señales.

Generalmente, estos dispositivos no alteran los datos en modo alguno y sólo sirven para extender la distancia de las transmisiones digitales. Así es como distancias de transmisión de 40 kilómetros y superiores se pueden lograr con un cable de fibra mono-modo. Sin embargo, para la transmisión analógica, los repetidores influencian la señal porque cada vez que la señal es convertida, el ruido es introducido en el sistema. Por lo tanto, las distancias son limitadas debido a que la relación de señal a ruido por encima de una cierta distancia se degrada tanto que la señal original no puede ser recuperada.

Desafíos

Hay diversos lugares donde las instalaciones demandan de mayor cuidado, lugares con infraestructura de cableado existente, separados o remotos, o aplicaciones en movimiento, entre otros. Es crucial calcular la distancia de transmisión y la cantidad de datos que se enviarán para evitar la pérdida de señales. La incorporación de los repetidores y amplificadores puede rápidamente generar costos adicionales. Para las instalaciones móviles, los cables flexibles de red son necesarios para evitar que se rompan.

Una mirada hacia el futuro

Se han logrado avances en el cableado de par trenzado para asegurar una mejor señal. Hubs recibidores digitales multicanal son usados para completar y ajustar automáticamente las pérdidas de señales de vídeo debido a la atenuación del cable. El resultado es una señal similar a la fibra que se entrega al equipo de grabación y codificación.

En cuanto a la transmisión de fibra óptica se refiere, será impulsado por la demanda del streaming en tiempo real de vídeo de alta resolución. Esta tendencia se dará por la creciente popularidad de las cámaras de alta definición. A pesar del avance de la tecnología de compresión, el ancho de banda sigue siendo una restricción importante. Para superar esto, la fibra óptica será la mejor opción.

Pasar a megapíxel y cámaras de alta definición requiere un mayor ancho de banda para la transmisión. El debate actual es si el análisis de vídeo se debe colocar en la cámara, al borde de la red, o si las señales de vídeo se deben transmitirse sin comprimir, así, toda la información contenida en la imagen se envía a la sala de control para el análisis que se aplicará. La transmisión pasa a primer plano en la última opción, debido a que un vídeo sin comprimir requiere más ancho de banda.

La transmisión por cable sigue desempeñando un papel importante. Las transmisiones cableadas o inalámbricas tienen sus respectivos lugares en el sistema, así como sus ventajas y desventajas. Esto es importante para encontrar y equilibrar la idoneidad de cada opción con los requisitos de cada proyecto, a fin de lograr una solución óptima que sea económicamente viable para los usuarios.