Tietoverkkokin on useimmiten ollut erillinen, suljettu verkko, jonka AV-järjestelmätoimittaja on rakentanut vain järjestelmää varten. Viime vuosien aikana teknologinen kehitys on harpannut sen verran eteenpäin, että 4K-videokuvan, kymmenien äänikanavien ja valo-ohjauksen liittäminen asiakkaan omaankin verkkoon on mahdollista.

Haasteet ja mahdollisuudet

Pääasiallinen hyöty AV-järjestelmien siirtymisestä verkkoon on erilaisten liitäntöjen ja yhteystapojen yhdenmukaistaminen, joka mahdollistaa tilan kaapeloinnin yksinkertaistamisen sekä vähentämisen. Tällöin rakennus- ja huoltokustannukset pienenevät, ja järjestelmän päivittäminen tekniikan kehittyessä on huomattavasti helpompaa. AV-järjestelmät voidaan lisäksi liittää suoraan asiakkaan omaan verkkoon, jolloin verkkoinfrastruktuurin hallinta ja valvonta on yhdessä pisteessä. Samalla AV-laitteiden etävalvonta ja -hallinta sekä päivitykset mahdollistuvat toisin kuin perinteisissä, yksittäisen tilan kattavassa suljetussa AV-verkossa. Huoltokutsuun reagoiminen voi tapahtua minuuteissa tuntien sijaan.

PoE (Power over Ethernet) on ottanut vahvan jalansijan myös AV-maailmassa. Alun perin IP-puhelinten virransyöttöön kehitetyssä tekniikassa syötetään laitteen tarvitsema virta samassa verkkokaapelissa kuin datayhteys. Virransyötöstä tällöin huolehtii verkkokytkin. AV-järjestelmän laitteissa on perinteisesti lähes jokaisella ollut oma virtalähde, joten PoE-maailmassa virtalähteiden määrä vähenee ja samalla myös riski virtalähteiden vikaantumisen tuottamista ongelmista pienenee oleellisesti. PoE-standardit ovat vuosien aikana kehittyneet, ja uusimmassa versiossa (IEEE 802.3bt) yksittäisessä kaapelissa kulkeva teho voi olla jopa 100 W.

Kaikki tämä kuulostaa hyvältä, mutta samalla haasteitakin on. Tietoturva on oleellisessa osassa kytkettäessä AV-laitteita asiakkaan omaan verkkoon. Tietohallinto ei yleensä halua hallitsemaansa verkkoon epämääräisiä laitteita, joita he itse eivät ole valinneet – ja AV-projekteissahan tilanne normaalisti on juuri näin. Ratkaisuna on verkon segmentointi eli jakaminen erityyppisiin lohkoihin, joiden välinen liikenne on tarkkaan rajattua. Segmentointi on nykyisin arkipäivää, ja AV-toimittajalle voidaan luoda yleensä etäyhteys vain tarvittavaan verkkosegmenttiin.

Kuvansiirron ottaminen mukaan asiakkaan verkkoon mahdollistaa kuvalähteen ja esityslaitteen sijoittamisen hyvin joustavasti pitkienkin matkojen päähän toisistaan. Tapahtumat voidaan esittää kamerakuvan välityksellä useassa paikassa yhtä aikaa käytännössä viiveettä, jolloin saavutetaan joustavuutta tilaratkaisuihin. Kuvansiirrossa tosin verkon kytkinten välinen kapasiteetti nousee merkittävään rooliin – kaistavaatimukset ovat sellaisia, mitä tavallisessa tietoverkossa ei ole totuttu näkemään. Lisäksi kuvansiirto pohjautuu suurelta osin niin sanottuun multicast-liikenteeseen, joka toisaalta säästää verkon kapasiteettia, mikäli samaa kuvaa näytetään usealla näyttölaitteella, mutta toisaalta vaatii erityistä asiantuntemusta tietoverkon suunnittelussa ja konfiguroinnissa.

AV-laitteiden virransyötön siirtäminen PoE-kytkimelle tuo myös vaatimuksia käytettävälle verkkokytkimelle. Kytkimien virransyöttökapasiteetti vaihtelee mallikohtaisesti, ja samalla kytkimen oman virtalähteen hajoaminen voi lamauttaa AV-järjestelmän toiminnan jopa kokonaan. Kytkinmallin valitseminen siten, että sen oma virtalähde on helposti vaihdettavissa tai kriittisissä järjestelmissä kaksoisvirtalähteellä varustettuna tuo omalta osaltaan järjestelmään käyttövarmuutta ja nopeutta huolto-toimenpiteisiin. Tietohallinnon ottaminen mukaan AV-projektiin mahdollisimman varhaisessa vaiheessa mahdollistaa hyvän verkkosuunnittelun ja kapasiteetin mitoittamisen riittäväksi.

Ääni verkossa

Äänen siirtyminen verkkoon alkoi jo yli kaksikymmentä vuotta sitten, kun amerikkalainen puoli-johdevalmistaja Cirrus Logic julkaisi CobraNet-protokollan 1996. Melko pitkään CobraNet olikin käytännössä ainoa luotettava AoE (Audio over Ethernet) -ratkaisu. Suurin mullistus äänen verkotuksessa tapahtui kuitenkin vasta 2012 kun Yamaha otti käyttöön vuonna 2006 julkaistun australialaisen Audinaten Dante-protokollan uudessa mikseriperheessään. Dante on tämän jälkeen saavuttanut lähes yksin-valtiaan aseman "protokollasodassa" ja vasta viimeisen parin vuoden aikana on ollut nähtävissä liikehdintää, joka tätä valta-asemaa voi horjuttaa. Markkinoille on tullut sittemmin avoimiin standardeihin pohjautuvia ratkaisuja, kuten AVB/TSN ja AES67, joiden etuna on riippumattomuus tietystä laite- tai piirisarjavalmistajasta.

AVB/TSN (Audio Video Bridging/Time Sensitive Networking) on nimensä mukaisesti äänen ja kuvan siirtoon tarkoitettu kokoelma standardeja. AVB/TSN on kaikille avoin IEEE 802.1-pohjainen standardi mikä tuo mukanaan monia etuja. Suurimpana hyötynä on standardinmukainen QoS-priorisointi, jolloin käyttäjän, tai IT-osaston ei tarvitse huolehtia multicast- ja SNMP-asetuksista. AVB-liikenne ei missään tilanteessa voi ylittää sille määritettyä verkkokapasiteettia, eikä toisaalta normaali "ei-aikakriittinen" verkkoliikenne voi häiritä reaaliaikaista video- tai audioliikennettä. Sittemmin joukko AV- ja verkkolaitevalmistajia on tehnyt lisäyksiä AVB/TSN-protokollaan ja yhdistänyt ne nimen Milan alle. Milan takaa eri valmistajien laitteiden yhteensopivuuden AVB-verkossa, mikä on ollut yksi standardin alkuperäisistä haasteista. Protokolla kun ei eksplisiittisesti määrittele tapaa, jolla laitteet keskustelevat keskenään. Milan ryhmittymään kuuluu muun muassa Biamp, L-Acoustics, Cisco, D&B ja Meyer Sound.

Vuonna 2013 julkaistu AES67 ei ole lähtökohtaisesti varsinainen standardi äänen verkotukseen, vaan se määrittää erilaisten ääniverkkojen yhteensopivuutta. AES67 mahdollistaa käyttää yhdessä esimerkiksi Dante-, Ravenna- ja Q-Lan -pohjaisia laitteita.

Kahdessakymmenessä vuodessa on tultu pitkä matka käytettävyyden ja luotettavuuden näkökulmasta ääniverkkojen hyödynnettävyydessä. 2019 ei enää tarvitse miettiä voiko ääni toimia verkossa, eikä edes, että pitääkö äänelle olla oma fyysinen verkko. Nyt voidaan miettiä parhaat ratkaisut kaikilta laitevalmistajilta ja luottaa siihen, että ne voidaan yhdistää toimivasti ja luotettavasti IT-infrastruktuurin avulla.  Kaikki tämä on mahdollistanut asiat, jotka aiemmin olisi ollut hyvin hankalasti, tai vähintäänkin kalliisti toteutettavia. Järjestelmien laajennettavuus ja muunneltavuus on nyt helpompaa kuin koskaan.

Kuva verkossa

Digitaalisten kuvaliitäntöjen yleistyminen vuosituhannen alkupuolella aiheutti AV-järjestelmissä runsaasti päänvaivaa, kun analogisiin liitäntöihin verrattuna digitaalisissa kuvansiirtokaapeleissa oli huomattavasti lyhyemmät maksimipituudet. Ratkaisuksi tähän keksittiin käyttää samaa, erinomaisesti häiriöitä sietävää Cat-kuparikaapelointia kuin tavallisissa tietoverkoissa. Standardiksi muodostui lopulta HDBaseT, jossa HDMI-kuvasignaalia voidaan jatkaa 4K-tarkkuudella jopa 100 metrin verran tehokkaan kuvasignaalin käsittelyn ansiosta. Samasta kaapelityypistä ja -liittimistä huolimatta HDBaseT ja vastaavat eivät ole AV over IP -teknologioita, eikä niitä voi kytkeä verkkokytkimiin.

Tietoverkkojen kapasiteetin sekä prosessointitehon kasvamisen myötä parin viime vuoden aikana markkinoille on saapunut käyttökelpoisia vaihtoehtoja kuvansiirron toteuttamiseksi oikeassa IP-tietoverkossa siten, että se on vertailukelpoinen esimerkiksi HDBaseT:n kanssa. Aiemmin kuvan pakkaaminen oli liian hidasta, jolloin esittämisessä huomattava viive eli latenssi oli aivan liian suuri samassa tilassa tapahtuvaan esittämiseen. Tällä hetkellä, keväällä 2019, eri laitevalmistajat markkinoivat omia tuotteitaan juuri latenssilla sekä kuvanlaadulla. Välillä argumentit menevät jo nyansseihin, joilla käytännössä ei juurikaan ole merkitystä, mutta ainakin kilpailukykyisiä vaihtoehtoja on runsain mitoin. Nyt on mahdollista käyttää tavallista yhden gigabitin tietoverkkolinkkiä 4K-kuvan siirtämiseen ilman käytännön viivettä tai kuvanlaadun heikkenemistä. Myös 10 gigabitin vaihtoehtoja on, mutta tällöin käyttökohteen tulee olla erityisen vaativa, jotta eroa huomaisi lainkaan.

Paras kilpailuvaltti kuvansiirron toteuttamiseksi verkossa on se, että perinteistä kuvamatriisia ei enää ole, vaan sen on korvannut verkkokytkin. Kuvamatriisit ovat yleensä kiinteän kokoisia, jolloin AV-järjestelmän elinkaaren aikana laajennusmahdollisuudet ovat rajalliset. Verkkokytkimiä sen sijaan voi laajentaa suhteellisen pienillä kustannuksilla.

Langattomat kuvanjakotavat ovat erityisen suosittuja esimerkiksi pienissä neuvotteluhuoneissa, joissa kaapelointia halutaan välttää. Useilla eri valmistajilla onkin tuotteita, joilla tietokoneen kuvan voi jakaa langattomasti esityslaitteelle. Koska tavallisesti tällöin kuvaa joudutaan pakkaamaan hyvinkin paljon, niin tämä tapa toimii paremmin esimerkiksi laskentataulukon tai tekstidokumentin esittämiseen kuin videotiedostojen esitykseen. Langattomia ratkaisuja suunnitellessa on myös hyvä pitää asiakkaan tietohallinto mukana. Joskus kuvanjakolaitteet halutaan liittää suoraan asiakkaan omaan WLAN-verkkoon, jolloin tukiasemien määrä voidaan pitää vähäisenä ja täysin ohjelmistopohjaiset vaihtoehdot löytävät laitteet oikein. Jos laitteita ei liitetä asiakkaan verkkoon, niin käytettävät WLAN-kanavat tulee sopia yhdessä, jotta kuvaa jaettaessa ei esiinny yhteyden pätkimistä tai hidastumista.

Valo verkossa

Myös valo-ohjaus on kokenut mullistuksen IP-verkkojen myötä. Siinä missä yhä yleisesti käytössä olevassa DMX (Digital MultipleX) -väylässä jokainen 512 ohjauskanavan "avaruus" vaati oman kaapelinsa, voi IP-verkossa kulkea tuhansia tai jopa miljoonia ohjauskanavia. Yhdellä ohjauskanavalla voidaan ohjata esimerkiksi valaisimen kirkkautta, valon väriä tai vaikkapa valaisimen suuntaa. Tekniikan kehittyessä 512 ohjauskanavaa on jäänyt riittämättömäksi ja valo-ohjaus on alkanut siirtymään verkkopohjaiseksi niin teattereissa, konserteissa ja julkisivuvalaistuksessa kuin toimitilavalaistuksessakin. Esimerkiksi esitysvalaistuksessa yleisien liikkuvien valaisimien (moving head) ohjaukseen voidaan tarvita kymmeniä tai jopa satoja ohjauskanavia ja tällöin 512 kanavan väylän kapasiteetti on äkkiä täynnä. Verkkoprotokollat niputtavat 512 DMX-kanavan lohkot useaksi universumiksi.

Käytännössä yksinkertainen valo-ohjausverkko pitää sisällään valo-ohjaimen, verkkokytkimen ja Ether-netistä DMX:ään muuntimen. Esitysvalaistuksessa käytetään usein myös varaohjainta, joka on liitetty samaan verkkoon. Tällä ratkaisulla haetaan käyttövarmuutta: mikäli varsinainen valo-ohjain lakkaa jostakin syystä toimimasta, siirtyy varaohjain ohjaamaan valoja. Myös valo-ohjausverkoille on olemassa useita verkkoprotokollia, osa näistä on valmistajakohtaisia ja osa niin ikään avoimia. Käytännössä valo-ohjainvalmistajan tuotteet toimivat keskenään valmistajakohtaisella protokollalla, joita ovat esimerkiksi MAnet, ETC Net3 ja HogNet. Tällöin IP-verkon yli synkronoidaan valo-ohjaimien välillä esimerkiksi show-tiedostot ja tieto esityksen edistymisessä. Yleiset verkkoprotokollat, kuten ArtNet ja sACN, puolestaan toimii melkeinpä millä tahansa valo-ohjaimella ja Ethernet-DMX muuntimella. Joihinkin valaisimiin on mahdollista kytkeytyä suoraan Ethernetillä ja tällöin muunnon IP-pohjaisesta protokollasta tapahtuu valaisimessa.

Valo-ohjausverkkoja suunnitellessa on hyvä miettiä, minkälaisia omaisuuksia verkolta vaaditaan. Käytännössä ohjauskanavien määrät tulevat harvoin vastaan, mutta sen sijaan eri protokollien ominaisuudet asettavat niin rajoitteita kuin mahdollisuuksia. Siinä missä esimerkiksi sACN tarjoaa erinomaiset työkalut eri ohjaimien väliseen priorisointiin, ArtNet tarjoaa valaisimien paluutiedon (RDM, Remote Device Management). Toiset Ethernet-DMX muuntimet toimivat vain yksinkertaisena muuntimena IP-pohjaisesta protokollasta DMX-protokollaan ja toiset tukevat esimerkiksi useamman ohjausuniversumin yhdistämisen (merger) ja lukuisia muita ominaisuuksia.

 

Artikkelin ovat kirjoittaneet Audicon verkotuksen asiantuntijat.

 

 

Audico palvelee kaikissa AV-verkotukseen liittyvissä kysymyksissä.
Ota yhteyttä ja kysy meiltä lisää!