• Exécution de DMX sur câble Ethernet
  • Qu'est-ce que l'Ethernet
  • Principes de base du DMX sur Ethernet
    • Alimentation par Ethernet – PoE
    • Explication du DMX sur Ethernet
• Art-Net
• sACN
  • Comparaison et application des protocoles Art-Net et sACN implémentant DMX sur des réseaux Ethernet
  • Câbles Ethernet pour les protocoles de contrôle d'éclairage de scène
  • Pour la transmission DMX sur Ethernet, les éléments suivants sont utilisés :
• Comprendre la structure de la trame Ethernet et son rôle dans la transmission de DMX sur IP
  • Ethernet classique et commuté pour DMX
  • Conversion d'Ethernet en DMX – fourniture de signaux aux luminaires
  • Adaptateurs Ethernet vers DMX – Convertisseurs
• FAQ
• Comment sortir le signal DMX sur Ethernet

Bien que largement utilisé, le DMX512 présente des limitations qui deviennent critiques pour les installations d'éclairage modernes :

• Pas plus de 32 unités de charge ne peuvent être connectées à une ligne ;
• Il fonctionne à une vitesse de seulement 250 kilobits par seconde ;
• La longueur maximale d'un segment de chaîne DMX, du contrôleur au dernier projecteur, est de 300 mètres ;
• Le DMX512 est unidirectionnel, ce qui limite les capacités de contrôle, de diagnostic et de surveillance des projecteurs ;
• Le signal DMX512 est sensible aux interférences électromagnétiques.

Aujourd'hui, ce protocole est insuffisant pour contrôler de nombreux appareils multicanaux. À l'origine, il a été conçu pour des racks de gradateurs AC, où le principal paramètre, et souvent le seul, était le niveau de luminosité de la lampe connectée ou du groupe de lampes. Il n'y avait pas besoin d'un système d'adressage complexe, et chaque canal de gradateur était assigné à un canal DMX.

Avec l'avènement des projecteurs LED avec des circuits de gradation intégrés et des appareils multifonctions capables de consommer plus d'une centaine de canaux DMX pour un contrôle complet, les 512 canaux standards sont rapidement épuisés avec seulement quelques projecteurs. C'est pourquoi il est nécessaire de faire passer le DMX par câble Ethernet.

C'est une solution moderne pour le contrôle de l'éclairage scénique, offrant une évolutivité, une flexibilité et des performances améliorées sans précédent. En utilisant les infrastructures réseau existantes, cette technologie simplifie la gestion de l'éclairage, économise du temps et réduit la quantité de câblage. Maîtriser le DMX sur Ethernet permet de créer des conceptions d'éclairage complexes et dynamiques.

Ethernet (« réseau éther ») est une famille de technologies pour la transmission de données par paquets dans les réseaux locaux.

À la fin de 1972, Robert Metcalfe, un ingénieur et informaticien américain de Xerox PARC, a achevé le développement d'un réseau avec une vitesse de 3 Mbit/s. Initialement appelé Alto Aloha Network, il a vite été renommé Ethernet, et sa documentation officielle a été publiée le 22 mai 1973. C'était le premier LAN de l'histoire.

En 1979, Xerox, DEC et Intel, avec la participation de Metcalfe, ont standardisé Ethernet II, augmentant la vitesse à 10 Mbit/s.

En 1982, le projet IEEE 802.3 a commencé pour la standardisation officielle, et à la fin des années 1990, la technologie est devenue dominante dans les réseaux locaux.

Ethernet évolue constamment, augmentant les vitesses. De la vitesse initiale de 10 Mbit/s (802.3) sur les coaxiaux « épais » et « fins », les paires torsadées et la fibre optique, il est passé à 100 Mbit/s sur les paires torsadées et la fibre optique.

Le gigabit (1 Gbit/s, 802.3z, 802.3ab) est répandu, et pour les exigences élevées, le 5G (2,5 et 5 Gbit/s, 802.3bz) et le 10G (10 Gbit/s, 802.3ae, 802.3an) ont été développés.

Le 100G (40 et 100 Gbit/s, 802.3ba) de plus haute vitesse utilise des câbles optiques.

Toutes les versions ci-dessus fonctionnent sur un principe unique, utilisant des connexions par câble et l'adressage MAC pour identifier l'expéditeur et le destinataire dans le réseau. Les adresses MAC (individuelles, de groupe, de diffusion) peuvent être assignées par le fabricant ou l'administrateur.

La longueur maximale standard d'un segment pour le paires torsadées est de 100 mètres. Avec l'utilisation d'équipements spécialisés (convertisseurs, répéteurs, et séparateurs), la longueur de la ligne peut être étendue à des centaines ou même des milliers de mètres.

Comparé au DMX traditionnel, l'Ethernet offre :

• Un plus grand nombre d'appareils sans compromettre les performances ;
• Une gestion flexible depuis n'importe quel point du réseau, ce qui est pratique pour les lieux grands ou ouverts ;
• Une installation simplifiée et plusieurs univers DMX sur un seul câble ;
• Une résistance aux interférences et une stabilité de l'installation d'éclairage ;
• Un rapport coût-efficacité – la paire torsadée est souvent moins chère que le câble DMX.

En résumé, utiliser le DMX sur Ethernet améliore l'efficacité du système d'éclairage, permettant aux utilisateurs de dépasser les limitations du standard de base, devenu obsolète au début des années 2000.

Power over Ethernet – PoE

L'Ethernet permet d'alimenter les appareils clients sur le même câble pair torsadé en utilisant la technologie Power over Ethernet (PoE). Le PoE n'affecte pas la transmission – c'est un avantage significatif de la transmission DMX sur Ethernet.

Éliminer les câbles d'alimentation séparés simplifie la maintenance des appareils et augmente la sécurité électrique grâce à une alimentation basse tension – la tension maximale pour le PoE est de 57V.

Les équipements de contrôle d'éclairage professionnel ont une protection haute tension – nos appareils supportent jusqu'à 310V, garantissant la sécurité même en cas de conditions d'alimentation instables.

DMX Over Ethernet Expliqué

Le DMX sur Ethernet fonctionne via les protocoles réseau standard de l'industrie Art-Net et sACN, qui utilisent l'Ethernet comme moyen de transport.

Art-Net, publié par Artistic License en 1998, est le standard de facto pour la transmission de DMX512 dans des paquets IP. Il utilise UDP, garantissant une latence minimale :

• Prend en charge le protocole de gestion à distance des appareils (RDM, ANSI E1.20), permettant la rétroaction et le contrôle à distance des appareils. La version Art-Net IV, publiée en 2016, prend en charge la transmission Unicast des données RDM, résolvant les problèmes de transmission Broadcast dans les versions antérieures;
• Permet la fusion des flux DMX512 sur la base de la priorité la plus haute ou de la valeur la plus élevée;
• A gagné un large soutien – il est utilisé par plus de 500 fabricants mondiaux d'équipements de contrôle d'éclairage scénique, y compris Sundrax.

Chaque nœud Art-Net prend en charge jusqu'à 1024 canaux DMX (deux univers) par adresse IP. Le système peut théoriquement prendre en charge jusqu'à 32,768 nœuds avec 512 canaux DMX chacun. Le nombre réel d'univers (jusqu'à 32,768 pour Art-Net IV) est limité par la bande passante du réseau.

Streaming ACN, ou ANSI E1.31, développé par ESTA, fait partie de la famille de protocoles ACN (Architecture for Control Networks). Il transmet des données DMX sur des réseaux Ethernet UDP/IP. sACN utilise le streaming UDP vers plusieurs destinataires sans accusé de réception, ce qui est typique pour les protocoles de streaming :

• Le système de priorité intégré permet à plusieurs sources de données DMX de contrôler un univers, en sélectionnant automatiquement les données avec la priorité la plus élevée. Cela augmente la résilience du système et réduit la probabilité d'erreurs ;
• Synchronise les univers DMX512, garantissant un traitement simultané des données par plusieurs récepteurs sous un seul contrôleur ;
• La transmission multicast dans sACN crée une charge réseau moindre que la transmission broadcast.

De plus, sACN dépasse Art-Net en termes d'évolutivité, prenant en charge jusqu'à 65 535 univers DMX, ce qui le rend plus applicable pour les configurations avec un grand nombre d'équipements d'éclairage.

Alex Chomsky
CTO Sundrax Electronics

Les deux protocoles sont en concurrence dans l'environnement Ethernet pour la transmission DMX512, utilisant des paquets UDP. Cependant, la disponibilité des deux protocoles, ainsi que des convertisseurs DMX compatibles à la fois avec Art-Net et sACN, élargit considérablement les capacités des spécialistes techniques et des concepteurs d'éclairage.

Une différence clé est qu'Art-Net dispose d'un support intégré pour RDM, tandis que sACN nécessite un protocole distinct pour la transmission des données RDM. Pour un fonctionnement efficace avec un réseau sACN, un niveau de connaissance technique plus élevé dans la gestion du trafic réseau est requis, en raison de l'utilisation de groupes multicast pour chaque univers DMX et de la nécessité de configurer IGMP Snooping sur les commutateurs pour éviter la surcharge du réseau.

Pour les protocoles Art-Net et sACN, qui utilisent Ethernet pour la transmission de données DMX, diverses catégories de câbles réseau sont adaptées. Le choix dépend des besoins de vitesse, de la longueur de la ligne et des conditions de fonctionnement.

Principes généraux :

• La paire torsadée est le principal type de câble. La torsion des paires réduit la diaphonie et les interférences externes ;
• Le connecteur RJ-45 (8P8C) est la norme pour les câbles à paires torsadées, largement utilisé dans les réseaux Ethernet de bureau et à domicile. Cependant, dans l'industrie du divertissement, où les équipements sont soumis à un stress mécanique constant, des vibrations, de la poussière et de l'humidité, la fragilité et la non-fiabilité du RJ45 sont atténuées par l'utilisation de l'etherCON de Neutrik – des connecteurs RJ45 robustes et protégés avec un boîtier métallique rond et rigide et un loquet de verrouillage sécurisé ;
• Vitesse et performance – plus la catégorie du câble est élevée, plus la bande passante qu'il fournit est grande, ce qui est essentiel pour transmettre un grand nombre d'univers DMX sans délais ;
• La présence d'un blindage en feuille ou tressé (F/UTP, U/FTP, S/FTP) augmente la résistance aux interférences – dans des conditions d'éclairage de scène, il peut y avoir de nombreuses sources d'interférences électromagnétiques, ce qui rend le blindage obligatoire.

La paire torsadée multi-brins est plus flexible. Elle convient aux cordons de raccordement où le câble est souvent déplacé (par exemple, pour une connexion à des commutateurs ou des appareils terminaux dans des installations mobiles). La paire torsadée monobrin est plus résistante mais moins flexible ; elle est optimale pour une installation fixe dans des murs, sous des planchers, où le câble ne sera pas fréquemment déplacé. Elle offre de meilleures performances sur de longues distances.

Catégories de câbles – comment choisir une paire torsadée pour transmettre des données DMX sur Ethernet

Cat-1, Cat-2, Cat-3, Cat-4 ne sont pas destinés à l'Art-Net/sACN en raison de la faible vitesse et des caractéristiques de fréquence insuffisantes (16 Mbit/s et jusqu'à 20 MHz pour Cat-4).

Cat-5 n'est plus reconnu par la Telecommunications Industry Association (TIA/EIA-568-B) et n'est pas recommandé pour les installations modernes en raison de problèmes potentiels de stabilité à des vitesses plus élevées. Bien que Cat-5 puisse physiquement transmettre des données à 100 Mbit/s (100Base-T) et même, théoriquement, sur de courtes distances, 1000 Mbit/s (1000Base-T), il n'a pas été conçu et testé avec les mêmes tolérances strictes pour les interférences et la diaphonie que le Cat-5e ou le Cat-6. En conséquence, dans la pratique, des problèmes de stabilité peuvent survenir, en particulier dans des applications exigeantes telles que la transmission DMX sur Ethernet, où les retards et les pertes de paquets sont critiques.

• Cat-5e – la norme minimale recommandée pour Art-Net et sACN. Reconnu par TIA/EIA et testé selon des spécifications plus élevées, il fonctionne à une bande passante de 125 MHz. Lors de l'utilisation de deux paires, il prend en charge 100Base-T ; avec quatre paires, il prend en charge 1000Base-T (Gigabit Ethernet). La longueur maximale du segment est de 100 mètres. Il offre un excellent rapport qualité-prix pour la plupart des applications standard, surtout si le nombre d'univers n'est pas trop élevé et qu'une bande passante ultra-élevée n'est pas requise ;
• Cat-6 – offre une amélioration significative des performances par rapport au Cat-5e. Il est enroulé plus étroitement et a souvent un blindage externe. Il fonctionne à 250 MHz et prend techniquement en charge jusqu'à 10 Gbit/s (10GBASE-T). La longueur maximale est de 100 mètres. Recommandé pour les installations plus exigeantes où une marge de bande passante est nécessaire ;
• Cat-6a (Catégorie 6 augmentée) – capable de supporter le double de la bande passante jusqu'à 500 MHz et 10GBASE-T à des distances allant jusqu'à 100 mètres. Le blindage est obligatoire pour le Cat-6a, ce qui élimine pratiquement la diaphonie mais rend le câble moins flexible. Recommandé pour les installations fixes professionnelles où une performance maximale et une protection contre les interférences sont requises. Le Cat-6a est entièrement rétrocompatible avec le Cat-5 et le Cat-6. Cependant, dans toute ligne de câble, la vitesse de transmission des données sera toujours limitée par la vitesse du câble ou du connecteur de la catégorie la plus basse installée dans cette ligne.

Cat-7 (classe F selon ISO/IEC 11801) est une norme propriétaire qui diffère des catégories Ethernet courantes en ce qu'elle n'utilise traditionnellement pas le connecteur RJ-45. Il est conçu pour fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 600 MHz. Malgré ses performances élevées, le Cat-7 est souvent redondant pour la plupart des applications Art-Net/sACN standard, sauf si des exigences extrêmement spécifiques concernant les caractéristiques de fréquence existent. Les câbles de catégorie 7 ne sont pas une norme acceptée universellement et leurs performances peuvent généralement être atteintes avec le Cat-6a largement supporté.

Cat-8 est destiné aux centres de données et aux très courtes distances (jusqu'à 30 mètres pour 25GBASE-T/40GBASE-T). Techniquement, il peut être utilisé, mais ses capacités sont très redondantes, et le coût ainsi que les limitations de longueur le rendent peu pratique pour la plupart des installations Art-Net/sACN.

En conclusion, pour un fonctionnement fiable des systèmes DMX sur Ethernet (Art-Net, sACN) dans des environnements professionnels, il est recommandé d'utiliser des câbles de catégorie Cat-5e et au-delà. Pour les projets critiques et de grande envergure, les câbles blindés Cat-6 ou Cat-6a (F/UTP, S/FTP) sont préférés.

L'unité de données du protocole Ethernet est appelée trame, qui constitue la base de la transmission en réseau. Un appareil forme cette trame, qui est ensuite convertie par son adaptateur réseau en signal électrique ou optique correspondant. Ce signal est ensuite dirigé vers un commutateur ou un routeur au sein du réseau local. Ici, l'adresse MAC du destinataire est vérifiée. L'appareil destinataire final accepte la trame, effectue une vérification d'intégrité à l'aide du checksum (FCS), puis procède au traitement des données qu'elle contient.

Une trame Ethernet se compose d'un en-tête, d'une charge utile et d'une remorque. L'en-tête (14 octets) contient les adresses source et destination, ainsi que des informations sur le type ou la longueur de la charge utile. La charge utile est les données transmises, et la remorque inclut un checksum pour la vérification de l'intégrité.

Parmi les différents formats de trame, Ethernet II est le plus courant. Il a un en-tête fixe de 14 octets et une charge utile variable allant jusqu'à 1500 octets, où le champ de type indique le protocole de la charge utile (IPv4, IPv6 ou ARP).

De plus, il existe les normes IEEE 802.3 (en-tête de 14 octets, charge utile jusqu'à 1492 octets, champ de longueur et remorque CRC de 4 octets), ainsi que ses extensions IEEE 802.2 (en-tête de 16 octets, charge utile jusqu'à 1490 octets, champs DSAP/SSAP) et IEEE 802.2 SNAP (en-tête de 22 octets, charge utile jusqu'à 1484 octets, avec champ OUI et champ de type dans la remorque). Les différences entre les formats résident dans la taille et le contenu des en-têtes/remorques, ainsi que dans la méthode de détermination du protocole de la charge utile.

Les normes Ethernet régulent la couche physique (connexions filaires et signaux électriques) et la couche de liaison des données du modèle OSI (format de la trame et protocoles d'accès au média). Pendant ce temps, les protocoles Art-Net et sACN fonctionnent à des niveaux supérieurs du modèle réseau – couches de transport et d'application, utilisant IP (IPv4 ou IPv6) et UDP pour la transmission de données. Les paquets IP/UDP correspondants avec les informations Art-Net ou sACN sont ensuite encapsulés dans l'un des formats de trame Ethernet pour une transmission physique ultérieure sur le réseau.

Ethernet classique utilisait des hubs, créant une topologie physique en “étoile” avec une topologie logique en “bus”. Dans ce modèle, les sous-couches LLC et MAC étaient présentes ensemble, et la méthode d'accès CSMA/CD contrôlait les collisions (chevauchements de trames). Cependant, l'Ethernet classique devient inopérant à des charges autour de 50% en raison de collisions fréquentes. Cela le rend peu souhaitable pour transmettre des données DMX via Art-Net/sACN, car des données sensibles aux délais et à la perte de paquets entraîneraient un fonctionnement imprévisible des appareils d'éclairage. De grands réseaux avec des centaines ou des milliers de nœuds ne peuvent pas être construits de manière fiable sur un seul médium partagé de technologie Ethernet classique, même avec un Gigabit à haute vitesse.

Aujourd'hui, la seule norme acceptable pour les systèmes de contrôle d'éclairage professionnel (ainsi que pour le 10G et au-delà) est l'Ethernet commuté avec une bande passante dédiée pour chaque connexion. Au lieu d'un hub, un commutateur est utilisé, fournissant des connexions directes de port à port grâce à la technologie point à point. Les trames sont dirigées vers le destinataire via un algorithme de pont transparent, éliminant complètement les collisions et augmentant considérablement l'efficacité du réseau.

Bien que les protocoles Art-Net et sACN soient formellement compatibles avec l'Ethernet classique à médium partagé, pour un fonctionnement fiable et efficace dans l'éclairage scénique, ils utilisent nécessairement le commutateur.

Les protocoles Art-Net et sACN permettent de transmettre des milliers d'univers DMX sur un seul câble Ethernet, économisant ainsi du temps et des ressources lors des installations. Cela nécessite un nœud DMX-Ethernet (convertisseur) qui convertit Art-Net ou sACN en DMX standard. Les systèmes modernes de contrôle d'éclairage utilisent Ethernet comme support de transport, ce qui nécessite des protocoles séparés ; cependant, les luminaires fonctionnent avec DMX512. Les convertisseurs Art-Net vers DMX et sACN vers DMX traduisent les données numériques Ethernet en un signal DMX compréhensible par les luminaires.

Tous les convertisseurs Sundrax se distinguent par leur haute performance, leur fiabilité et leur facilité d'utilisation. Des connecteurs professionnels, aucune pièce mobile, un refroidissement efficace et une architecture optimisée garantissent une réponse instantanée et une longue durée de vie. Les capacités Watchdog et de redondance intégrées garantissent un fonctionnement ininterrompu, tandis qu'une interface intuitive et la prise en charge de l'ArtGate Setting / ARISTO simplifient la configuration.

ArtGate est une gamme de convertisseurs DMX-Ethernet intelligents par Sundrax avec des fonctions de fusion des données et de redondance. Ils prennent en charge le chaînage pour l'alimentation, DMX, et Ethernet, permettant une mise à l'échelle facile du système. Tous les ports XLR sont bidirectionnels pour une configuration flexible.

La famille ArtGate comprend plusieurs modèles :

• Pro – un convertisseur complet avec 4 ou 8 ports DMX (éventuellement avec EtherCON), 2 ports Ethernet pour l'expansion/redondance/cascade, 2 ports de déclenchement, alimentation via PowerCON, et un boîtier métallique robuste pesant 1,2 kg;
• Solid – un convertisseur résistant au vandalisme avec 2 ou 4 ports DMX (XLR M ou F) et 2 ports Ethernet, pesant 1,2 kg;
• DIN – un convertisseur compact pour montage sur rail DIN avec 4 ou 8 ports DMX (blocs de jonction), 2 ports de déclenchement et connecteurs Ethernet, pesant 0,85 kg et occupant 12 modules;
• Arma – un modèle avec 2 ou 4 ports DMX (blocs de jonction), 2 ports Ethernet, et 2 connecteurs Ethernet professionnels;
• Compact – un convertisseur miniature avec 2 ports DMX, alimenté par PoE à travers 1 port Ethernet, ne pesant que 100 grammes, idéal pour une installation dans des boîtiers muraux standards de 10 centimètres;
• Board – un convertisseur puissant sous forme de carte pesant 50 grammes, équipé d'un connecteur DMX, 1 port Ethernet, et 1 connecteur Ethernet (éventuellement EtherCON).

Comment émettre un signal DMX sur Ethernet

Configurer le DMX sur Ethernet peut sembler complexe, mais en le décomposant en étapes plus petites, cela devient gérable. Voici un guide simple :

1. Rassemblez votre équipement – vous aurez besoin de nœuds Ethernet, d'un commutateur réseau, de câbles Ethernet et de luminaires compatibles DMX. Assurez-vous que vos nœuds sont compatibles avec le protocole choisi (Art-Net ou sACN)
2. Connectez les nœuds – branchez vos nœuds Ethernet dans le commutateur réseau à l'aide de câbles Ethernet. Ces nœuds convertiront les signaux DMX en Ethernet et vice versa
3. Configurez le réseau – attribuez des adresses IP à chaque nœud et configurez le réseau pour une communication fluide. Assurez-vous que tous les appareils sont sur le même sous-réseau pour éviter les problèmes de connectivité
4. Connectez-vous aux luminaires – utilisez des câbles DMX pour connecter vos luminaires aux nœuds Ethernet. Cette configuration permet aux nœuds de contrôler les lumières sur le réseau
5. Configurez le logiciel de contrôle – installez un logiciel de contrôle DMX sur votre ordinateur. Ce logiciel enverra des commandes sur le réseau Ethernet à vos luminaires. Configurez le logiciel pour qu'il corresponde aux paramètres de votre réseau
6. Testez la configuration – avant l'événement, effectuez des tests pour vous assurer que tout fonctionne correctement. Vérifiez chaque luminaire pour vous assurer qu'il répond correctement aux commandes du logiciel de contrôle

Sources :

• https://www.linkedin.com/advice/1/how-do-you-compare-contrast-ethernet-frame
• https://www.sundrax.com/
• https://www.linkedin.com/in/aleksandar-nikolic-203375312/
• https://www.linkedin.com/in/alex-chomsky-2a37b6311/
• https://en.wikipedia.org/wiki/User_Datagram_Protocol
• https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet