- CobraNet
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CobraNet es un protocolo de red que combina soportes físicos y soportes lógicos compatibles con Ethernet para distribuir audio digital en tiempo real y sin´comprimir, gestionando libremente múltiples canales de audio desde cualquier ubicación de la cadena de sonido hasta cualquier punto de destino en ésta.
Debido a que no comprime la información de audio, CobraNet transmite y recibe exactamente lo mismo en cada punto, lo cual significa que el sistema no afecta la calidad del audio que viaja por éste, no aporta ninguna distorsión en el proceso de transmisión y conserva las propiedades de la información intactas.
Contenido
Origen
CobraNet fue diseñado en 1996 por la empresa canadiense Peak Audio para ser usado en instalaciones de audio a gran escala como iglesias, estadios, aeropuertos, parques de atracciones, recintos para presentaciones en vivo, etc., es decir para aplicaciones en las cuales un gran número de canales de audio deben ser transmitidas a lo largo de distancias relativamente largas y/o con varios puntos de partida de la señal para múltiples puntos de llegada.
En sus inicios este protocolo transmitía audio a 10Mbits/s de un punto a otro y con una capacidad de envío de canales limitada, siendo su primera aplicación puesta en marcha en el hilo musical del parque temático Animal Kingdom en Estados Unidos. Con la colaboración de la empresa norteamericana OSC Audio Products, CobraNet fue ampliamente comercializada mejorando su capacidad de envío de señal hasta 64 canales por conexión Ethernet, y su lanzamiento definitivo al mercado del audio digital tuvo lugar durante el medio tiempo de la trigésimo primera edición del Super Bowl en el año 1997.
En el año 2001 la empresa Cirrus Logic adquirió los activos de Peak Audio e introdujo su tecnología DSP para desarrollar un chip con un circuito integrado más económico para el procesamiento de la señal convirtiendo la tecnología CobraNet en la más solicitada por los fabricantes de equipos de audio e instalaciones de grandes dimensiones a nivel mundial.
Especificaciones
Características de funcionamiento
Los datos en CobraNet viajan a la velocidad de la luz, lo cual reduce considerablemente la latencia de la información entre un punto y otro de la cadena. Esta información se organiza en canales de audio y paquetes o bundles. Una señal típica de CobraNet puede tener hasta 4 bundles con información que viaja de forma bidireccional convirtiéndose en 8 bundles (4 que envían y reciben datos) y cada bundle puede contener hasta 8 canales de audio digital (si la frecuencia de muestreo es de 48kHz con una cuantificación de 20bits), lo cual quiere decir que es capaz de gestionar hasta 64 canales de audio digital, es decir 128 canales de información que viaja de forma bidireccional (64 que envían y reciben datos). Esta capacidad de transmisión se puede incrementar o disminuir en función de la cuantificación que se utilice ya que CobraNet gestiona tres niveles: 16bits, 20bits y 24 bits.
El nivel de distorsión armónica de una señal de audio a 20bits es de 0,000078% con un rango dinámico de 112,16dB. Para una cuantificación de 24bits el rango dinámico se incrementa hasta 146,24dB y la distorsión armónica baja a 0,0000049% y, en cualquiera de los casos su respuesta en frecuencia a ± 0dB es de 0Hz a 24KHz, lo cual sobrepasa los resultados de cualquier conversión analógica-digital y viceversa. CobraNet puede transmitir hasta 100Mbits/s a través de Ethernet a grandes distancias, siempre que se usen los cables apropiados de acuerdo a la aplicación que se destine; como los CAT-5 para distancias comprendidas entre 0 y 100 metros, fibra óptica multimodo para distancias entre 0 y 2Km. y fibra óptica monomodo para distancias entre 0 y 300Km., radicando allí el éxito de esta tecnología con respecto al audio analógico ya que su calidad no se degrada por el efecto de las interferencias electromagnéticas, picos de voltaje, o la longitud de los cables utilizados.
Este protocolo también puede funcionar de forma inalámbrica con el uso de Internet, siempre que las condiciones de conectividad a la red sean ideales en cuanto a la fiabilidad y velocidad de la banda ancha, pero debido a que las conexiones típicas de Internet tienden a sufrir desconexiones inesperadas, su uso de esta forma sólo es posible usando sistemas láser.
Bundles
Cada bundle tiene un número de identificación, siendo el máximo 65.279 para una red estándar, que especifica el origen y destino del bundle. Para asignar un número a un bundle específico, para el envío y recepción de la información, se usa software en una computadora a través de una conexión Ethernet o USB o con un interruptor pulsador ubicado en el propio dispositivo que administra los datos.
Unicast
Son números de bundle que se envían desde un dispositivo CobraNet a otro u otros configurados para recibir este número. A pesar de lo que indica su nombre, los bundle Unicast pueden ser enviados a múltiples dispositivos bien sea duplicando la señal de audio digital o utilizando direcciones multicast, lo cual se conoce como multi-unicast. Su efectividad reside en el hecho de que intentan viajar solamente a dispositivos que realmente quieren recibirlos. Los números asignables a este bundle van desde el 256 hasta el 65.279.
Multicast
Son números de bundle que se envían desde un dispositivo CobraNet de origen a cada destino de la red y puede obtenerse desde cualquier punto de ésta usando un Ethernet multicast addressing. Cada dispositivo receptor determina individualmente si usará o no este número. Los números reservados para este bundle van desde el 1 hasta el 255.
Privados
Son números de bundle que pueden ser utilizados en direcciones unicast o multicast y están asociados a la dirección MAC del equipo que los transmite. Para recibir un bundle privado se debe especificar en el equipo receptor el número de bundle y la dirección MAC. Los números asignables en este caso van desde el 65.279 hasta el 65.535.
Latencia
Cada bundle contiene hasta ocho canales de audio no comprimido con una frecuencia de muestreo que puede ser de 48KHz o de 96KHz y una cuantificación de 16, 20 ó 24bits. Para cualquiera de los casos CobraNet ha estandarizado su modo de latencia en 1,33 milisegundos para aplicaciones de dimensiones medias, 2,66 milisegundos para aplicaciones grandes y 5,33 milisegundos para aplicaciones gigantes. Tener una latencia fija asegura que todos los dispositivos conectados al sistema funcionarán con el mismo retardo sin importar la distancia que deba viajar la señal, haciéndola controlable y manejable a efectos de tratamientos sonoros finales por parte de los operadores del equipo. Sin embargo la reducción de esta latencia tiene sus bemoles ya que esto requiere la utilización de más recursos del sistema para procesar la señal y en algunos casos habrá dispositivos que pierdan la capacidad de procesar todos los bundles que reciba simultáneamente.
Sincronización
El dispositivo maestro en una red CobraNet se llama conductor, el cual envía un paquete o base de tiempo multicast con una latencia muy corta, configurable y común a todos los dispositivos. El código de tiempo lo genera el mismo dispositivo o puede recibirlo de un dispositivo externo. De esta forma, si todos los dispositivos CobraNet tienen la misma configuración, el primero de ellos que logre ingresar a la red será el conductor mientras que los demás se sincronizarán a éste como los esclavos. Si por alguna razón el dispositivo conductor se retirara o fallase al generar los códigos de tiempo, todos los dispositivos detectarán el fallo y cualquier otro de la cadena, de forma arbitraria, se convertirá en el nuevo conductor en tan sólo milisegundos. Una vez determinado quién es el conductor y quiénes los esclavos cada dispositivo envía los bundles de audio correspondientes y esperan un tiempo fijo para recibirlos. El nivel de imprecisión del reloj es de 5 millonésimas de segundo (a 48KHz) lo cual es realmente insignificante y, debido a las constantes correcciones que realiza el sistema, las imperfecciones del código de tiempo, conocidas como Jitter, se mantienen a menos de una mil millonésima de segundo
Paquete de tiempo
Conocido como beat packet, es el proceso de sincronización en el cual el conductor envía a los demás dispositivos una señal a la velocidad de 750 paquetes por segundo que es reconocida por el resto de los equipos en la cadena. Esta señal contiene los parámetros de operación de la red, la base de tiempos común a todos los dispositivos y los números de bundle unicast y multicast.
Paquetes de audio
Son paquetes enviados por cada dispositivo de la cadena una vez que reciben el beat packet, a partir de lo cual ocurre la transmisión de un bundle de audio por cada beat packet, recibido si los parámetros de latencia son estándar.
Paquetes reservados
Estos paquetes son transmitidos cuando los dispositivos lo necesitan o, en su defecto al menos una vez por segundo. Su función es iniciar las interconexiones de todos los dispositivos CobraNet, controlar el status de la banda ancha y monitorizar la correcta operación de cada dispositivo de la cadena.
Hardware
Existen muchos modelos de tarjetas CobraNet y algunas de ellas pueden soportar más canales que otras. Independientemente del modelo, las tarjetas tienen dos puertos Ethernet identificados como “primario” y “secundario”, siendo necesario conectar únicamente el puerto primario para poder funcionar y el secundario para garantizar el correcto funcionamiento del sistema ya que, si el puerto primario se desconectara de la red, el secundario automáticamente se conectaría sin representar una falla significativa en el sistema ni en el resultado final del procesamiento de la señal.
Las tarjetas CobraNet comúnmente distribuidas por Cirrus Logic son:
- CM-1 es capaz de gestionar 32X32 canales de entrada y salida simultáneos.
- CM-2 es la más económica, compacta y menos potente pudiendo gestionar 8 ó 16 canales simultaneamente.
Software
Cirrus Logic provee a sus clientes con el software CobraCAD que es capaz de diseñar sistemas CobraNet y comprobar si la amplitud de la banda en la red es suficiente para gestionar la cantidad de bundles del diseño planteado. Igualmente, el software detecta si la comunicación entre los dispositivos es la correcta para su óptima operatividad y si puede haber una latencia no deseada en determinada configuración del sistema.
Además de CobraCAD, existe el software Discovery que sirve para monitorizar los dispositivos CobraNet usados en la red con el fin de verificar los posibles errores que se presenten mientras el audio fluye a través de éstos, para lo cual genera archivos de informes que contienen los errores generados y los ajustes realizados.
Ventajas de CobraNet
- La ventaja más palpable en términos de tiempo es precisamente todo el que se ahorra al realizar una instalación de audio a gran escala, ya que las labores de montaje se reducen a la conexión de un cable a través del que viaja toda la información que antes viajaba a través de 64 cables.
- La segunda ventaja, relacionada con la anterior, es de tipo económico ya que los costos pasan de la compra y mantenimiento de grandes cantidades de cables y conectores analógicos a la adquisición de un solo cable por dispositivo y un par de conectores por cable, razón por la cual los gastos de traslado e instalación de los equipos, para eventos en directo por ejemplo, se ven también reducidos.
- En tercer lugar la configuración del sistema se guarda automáticamente en el dispositivo que se utilice y puede ser modificada, cambiada o borrada fácilmente sin que sea necesaria la desinstalación de los equipos, las modificaciones esctructurales en recintos de instalación fija o la desconexión y reconexión de sus cables.
- En cuarto lugar está la fiabilidad del sistema que está diseñado prácticamente para operar sin que se generen errores producidos por las interferencias electromagnéticas, los picos de voltaje, el crosstalk y las coloraciones del sonido no deseadas por el uso de grandes longitudes de cable. Además, el sistema se mantiene en constante monitorización y corrección de errores generados por la pérdida de los códigos de tiempo, latencias, etc.
- Por último, y no menos importante, la calidad del sonido que se transmite a través de Cobra Net no sufre ningún tipo de alteración, modificación o compresión, lo cual significa que lo mismo que entra en el sistema es lo que se escucha.
Desventajas de CobraNet
- A pesar de que la latencia entre los equipos es realmente baja (entre 1,33 y 5,33 milisegundos de acuerdo a la configuración) y de que esta es ajustable para que todos funcionen bajo los mismos parámetros de retardo, la conversión de analógico a digital y viceversa para poder escuchar el sonido agrega también una latencia que, en espectáculos en vivo, podría causar problemas.
- La inversión inicial que debe realizarse tanto en equipos, accesorios y software es muy elevada considerando que generalmente las empresas que ofrecen servicios de instalación de este tipo ya cuentan con sus sistemas analógicos que les han servido para sonorizar eventos. En todo caso, siempre que sea considerado como una inversión y un futuro ahorro de tiempo y dinero, tal vez esta desventaja podría convertirse en una ventaja a largo plazo.
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