Un White Paper de InfoComm International®
Les recordamos que la primera parte se publicó en el ejemplar de Julio 2016 de esta revista Install Magazine
-Segunda parte-
AV Inalámbrico 101
La comunicación inalámbrica se produce en el rango de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético. Todas las frecuencias en el espectro de RF se dividen en partes más pequeñas llamadas bandas. Una banda es una gama de frecuencias que es lo suficientemente amplio como para permitir una o varias vías de comunicación sin afectar a las bandas adyacentes. Sólo algunas bandas específicas se pueden utilizar sin una licencia especial de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC), órgano regulatorio en los Estados Unidos de América.
Las señales AV inalámbricas se transmiten normalmente en las bandas 2,4 GHz, 5 GHz (específicamente 5.1- 5.8 GHz), y 60 GHz (o más específicamente 57- 66 GHz). Con la excepción de la tecnología inalámbrica de alta definición (WiHD), los estándares de comunicación inalámbrica en estos rangos son especificados por el Grupo de Trabajo 802.11 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE).
En la siguiente tabla se muestran las características de varias tecnologías de red inalámbrica usadas para AV / IT, incluyendo la frecuencia, velocidad de bits máxima, rango nominal, número de canales, ancho de banda de canal, tipo de modulación, y su confiabilidad para la visualización de AV inalámbrico. En las secciones siguientes se explican cada uno de ellos.
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Wi-Fi |
Wi-Fi |
Wi-Fi |
WiGig |
WiHD (UltraGig) |
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Estándar IEEE |
802.11g |
802.11n |
802.11ac |
802.11ad |
N/A |
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Frecuencia |
2.4 GHz |
2.4/5.1 – 5.8 GHz |
5.1 – 5.8 GHz |
57 – 66 GHz |
57 – 66 GHz |
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Frecuencia Máxima de Bits |
54 Mbps |
450 Mbps |
1 Gbps |
> 6.75 Gbps |
Hasta 28 Gbps en los cuatro canales |
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Rango Nominal |
91.4 metros |
91.4 metros |
91.4 metros |
9.14 metros |
9.14 metros |
|
# de Canales RF |
14, dependiendo del país |
24, con DFS/TPC* |
24 |
4 |
Múltiples |
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Ancho de banda del canal |
20 MHz |
20/40 MHz con unión de canales |
20/40/80/160 MHz con unión de canales |
2.16 GHz |
2.16 GHz |
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Tipo de Modulación |
OFDM, DSSS |
OFDM |
OFDM/256 QAM |
OFDM |
OFDM/256 QAM |
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Recomendable para desplegar inalámbricamente |
Limitado |
Si |
Si |
Si |
Si |
Bandas y Canales
La industria AV ha sido inalámbrica ha sido durante décadas, específicamente en el uso y funcionamiento de sistemas de micrófonos inalámbricos, los cuales operan hoy en la banda de RF de frecuencia ultra alta (UHF), entre 470 y 698 MHz en los Estados Unidos.
Cuando se trata de transmitir de forma inalámbrica y/o hacer stream de contenido multimedia (audio y vídeo), las soluciones inalámbricas suelen utilizar partes del espectro de RF definidas en diversos estándares de redes inalámbricas IEEE.
Las bandas de frecuencia para cada especificación se componen de un número de canales con una especificación de potencia máxima y un número máximo de usuarios. Operar por encima de estos límites provoca interferencias y arriesga la comunicación. Cada canal también proporciona un ancho de banda determinado.
El estándar 802.11g opera en la banda de 2,4 GHz, en la cual sólo hay tres canales que no se traslapan – 1, 6, y 11 – lo que se traduce en un espacio utilizable limitado en esa banda para soluciones inalámbricas AV. Lo lógico sería ir a la frecuencia de 5 GHz (802.11n, 802.11ac) U-NII o súper alta frecuencia (SHF), y 60 GHz (802.11ad), bandas de muy alta frecuencia (EHF).
La banda EHF es también conocida como la región de ondas milimétricas. Las olas en esta región son más largas que las ondas de infrarrojos o rayos X, pero más corta que las ondas de radio o microondas. Esta abarca las frecuencias de 30 GHz a 300 GHz.
Las ventajas de las bandas SHF y EHF:
- Las antenas son pequeñas
- Alta resistencia impulsos y otros ruidos
- Canales mucho más amplios, traduciéndose en un ancho de banda más amplio
La Banda de 5 GHz
La banda de 5 GHz es muy popular en estos días. Las señales en esta banda pueden atravesar paredes mientras no estén hechas de material absorbente como placas de yeso.
Un total de 24 canales están disponibles en esta banda de baja potencia. Sin embargo, dependiendo de la sofisticación del equipo, sólo nueve de estos canales pueden estar disponibles para AV inalámbrico ya que el espectro se comparte con otras tecnologías, como los sistemas de radar. Cada canal es de 20 MHz de ancho, y los canales se pueden unir según sea necesario para aumentar ancho de banda para velocidades de transferencia de datos más altas.
Teniendo en cuenta que la banda de 5 GHz es compartida por diferentes tecnologías, los organismos reguladores restringen el número o el uso de canales de 5 GHz y requieren redes Wi-Fi para funciones como detección por radar y la capacidad de evitar obstáculos en dispositivos. La norma 802.11h ya contempla este requisito al agregar compatibilidad con lo que se conoce como la selección dinámica de frecuencias (DFS) y transmisión de control de potencia (TPC) en cada canal DFS. Estos requisitos son impuestos por la FCC en los Estados Unidos, IC en Canadá, y ETSI en la Unión Europea. Como resultado, todas las normas posteriores, incluyendo 802.11n ofrecen esta funcionalidad.
Si la señal es lo suficientemente fuerte, DFS identifica y evita la colisión con las transmisiones de misión crítica y TPC reduce automáticamente el nivel de potencia en el enlace de receptor de transmisión con el fin de utilizar la potencia mínima necesaria para mantener una conexión confiable.
Los dispositivos que operan en la banda de 5 GHz están sujetos a las regulaciones de la FCC Parte 15 (dispositivos de radiación restringida) de la siguiente forma:
- Usos de 5,18 a 5,24 GHz se limitan a su uso en interiores, para una potencia máxima de 50 mW.
- Usos de 5,24 a 5,7 GHz puede utilizar en interiores o al aire libre, para una potencia máxima de 250 mW, y llevará la DFS y TPC.
- Usos de 5,745 a 5,825 GHz se pueden utilizar en interiores o al aire libre, para una potencia máxima de 1 W.
La implementación de DFS y TPC en más dispositivos podría facilitar la expansión de las soluciones AV inalámbricas.
Banda de 60 GHz
La banda V o de 60 GHz tiene un rango de operación más corto que las bandas de 2,4 y 5 GHz, aunque las señales se reflejan en cualquier material y contenido en una habitación.
En la mayoría de las aplicaciones, el primer y último tramo de la red son los más caros, lo que hace que la tecnología inalámbrica de vídeo de 60 GHz especialmente adecuado para aplicaciones en las que no se dispone de cobre o de opciones de cable de fibra óptica. El rango de propagación en esta frecuencia es de hasta 30 pies (10 m), en interiores y hasta 1,5 millas (2 kilómetros) al aire libre.
A pesar de que 60 GHz puede no ser apropiado para todo uso, puede beneficiar a aplicaciones como eventos en vivo, que requieren de alta calidad, vídeo sin comprimir, y en situaciones donde la fiabilidad, seguridad y la transmisión LoS (line of sight) son deseables.
Considere lo siguiente: Un levantamiento en sitio podría revelar los problemas de interferencias en las bandas de 2,4 GHz y 5 GHz, ya que pueden ser ocupados por la red inalámbrica de un centro de eventos y los dispositivos móviles de los espectadores. En tal caso una solución de 60 GHz puede evitar la interferencia y eliminar una compleja y larga coordinación de frecuencias. Por otra parte, la tecnología de 60 GHz permite la difusión inalámbrica en directo de vídeo de alta definición sin comprimir.
La banda de 60 GHz ofrece 7 GHz del espectro útil de entre 57 GHz y 64 GHz en América del Norte y Corea. Esto proporciona la capacidad de alto ancho de banda para la transmisión de video 1,485 Gbps 720p o vídeo 1080i HD SDI sin compresión. En adición:
- En ciertos países están disponibles hasta 9 GHz está disponible (Unión Europea y Japón).
- Los canales son 2,16 GHz de ancho.
- La potencia máxima permitida es de 500 mW (43 dBm isotópica potencia radiada aparente [PIRE]).
¿Por qué utilizar 60 GHz para la transmisión inalámbrica de vídeo? Globalmente el espectro no tiene licencia. Más específicamente:
- En los Estados Unidos y Canadá, 57-64 GHz están exentos de licencia.
- En el Reino Unido, 57-64 GHz están exentos de licencia, mientras que 64-66 GHz requiere una licencia de luz.
- En la Unión Europea, 57-66 GHz están exentos de licencia.
Tecnologías inalámbricas para la transmisión de AV
La transmisión inalámbrica de contenidos audiovisuales y streaming requiere tasas altas de transferencia de datos. Los estándares inalámbricos 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ad (o Gigabit inalámbrico), y de alta definición inalámbrico (WiHD o UltraGig) parecen prometedores para este tipo de aplicaciones.
Wi-Fi y WiGig
Wi-Fi Alliance ha estado trabajando para proporcionar interoperabilidad inalámbrica a través de sus programas de certificación desde 1999. La tasa de datos en sus productos certificados se ha incrementado de 11 Mbps a 1 Gbps a través de diferentes estándares 802.11. La gama de productos listos para Wi-Fi ha crecido desde los ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes, logrando conectividad de dispositivo a dispositivo a través de Wi-Fi Direct y compartición de pantalla entre dispositivos con Miracast, compatible con HDCP. El protocolo Miracast, que funciona como «HDMI vía Wi-Fi», permite a los dispositivos descubrirse en una red y reflejar su contenido. Tanto la fuente como el destino deben ser compatibles con Miracast para el protocolo funcione.
WiGig (802.11ad) representa otra categoría de productos certificados que apoyan velocidades de datos de múltiples gigabits para conectividad en la misma sala en la banda de 60 GHz. Según los informes, es eficiente en manejo de energía, tiene una latencia muy baja, y soporta el uso de chips multi-gigabit que proporcionan tri-banda de red con transferencia ininterrumpida entre 60 GHz y 2,4 / 5 GHz. Dependiendo de la rapidez con que se adopte WiGig, la banda de 60 GHz puede ser el futuro del video de alta definición inalámbrico.
La Wi-Fi Alliance planea permitir la interoperabilidad para aún más dispositivos, incluyendo casas, automóviles y redes de sensores, para apoyar las crecientes necesidades de conectividad de Internet de las cosas mediante Wi-Fi.
Alta Definición Inalámbrica (WiHD)
WiHD es una especificación que muestra potencial para aplicaciones AV profesionales, cuya información no sido actualizada en varios años. Una red de video WiHD (WAVN) utiliza un coordinador HDMI (que pudiera ser un display) y una o más estaciones o dispositivos que tienen contenido de la pantalla de alta resolución para transmitir o reproducir. El coordinador selecciona de la lista de estaciones disponibles para establecer una conexión inalámbrica. Dependiendo de la velocidad de la capa de red física, las estaciones pueden sostener comunicación bidireccional con el coordinador, intercambiando vídeo de baja resolución, audio y metadata.
La tecnología soporta streaming de video sin pérdidas, además de conectividad de datos de 1 Gbps, en dispositivos portátiles de baja potencia, como tabletas, reproductores multimedia portátiles y teléfonos inteligentes. Proporciona HDCP 2.0 y soporta formatos de vídeo hasta 4K o 3D.
Silicon Image obtuvo la tecnología propietaria WiHD en 2011 de SiBEAM. En 2015, Silicon imagen fue adquirida por Lattice Semiconductor, que ahora controla la tecnología inalámbrica, por lo que es desconocido su futuro, sin embargo algunas compañías todavía están mostrando enlaces inalámbricos cámara/pantalla a 60 GHz.
Te recomendamos estar al pendiente de la tercera parte white paper “Ancho de Banda-el reto principal”.
Recuerda que puedes escribirnos a sgaitan@infocomm.org para estar informado de las actividades y programas en Mexico.