HDBaseT, PoE e o Bluetooth 3.0

Com a popularização dos home-theaters e HDTVs surgiu outro problema, que é a multiplicação dos cabos. Mesmo com o HDMI incluindo também suporte a áudio, temos ainda os cabos de energia, cabos de rede e assim por diante. O HDBaseT oferece uma solução elegante para o problema, transmitindo vídeo em alta definição (Full-HD sem compressão), áudio, 100 watts de eletricidade, comandos de controle e ainda por cima uma interface de rede de 100 megabits usando um único cabo Cat 5e ou Cat 6. Em resumo, ele oferece todos os insumos necessários para a operação de uma TV ou home-theater usando um único cabo de rede, eliminando a necessidade do uso de um cabo HDMI para a imagem, cabo de energia e etc. como hoje em dia.

Dentro do padrão, dispositivos com saídas HDMI como laptops, Blu-ray players e video-games podem ser ligados a um switch HDBaseT, que é por sua vez conectado através de cabos de rede às HDTVs onde o sinal será exibido. O switch (batizado de “Media Hub”) permite que vários dispositivos sejam ligados à mesma HDTV (usando um único cabo de rede entre ela e o switch em vez de cabos separados para cada dispositivos) ou mesmo que várias HDTVs compartilhem os mesmos dispositivos. Dentro do sistema, apenas o switch precisa ser ligado na tomada, já que as HDTVs são alimentadas por ele através do próprio cabo de rede. O mesmo se aplica à conexão com a Internet, que é automaticamente compartilhada pelo Media Hub através do cabo de rede:

O HDBaseT inclui também uma interface de controle, que permite que o Media Hub seja controlado através de smartphone ou tablet, determinando qual HDTV receberá qual sinal e assim por diante.

O padrão é desenvolvido pela HDBaseT Alliance (http://www.hdbaset.org/), formada em 2010 pela Samsung, Sony, LG e Valens. Ele não é propriamente um padrão de rede, mas sim um padrão de interface de multimídia desenvolvido de forma independente pela entidade, sem o envolvimento do IEEE, mas ele não deixa de ser uma tecnologia interessante a se acompanhar, já que se integra com redes domésticas já existentes.

Enquanto escrevo, os primeiros produtos ainda estão para chegar ao mercado, mas o padrão tem chances reais de vir a se tornar popular ao longo dos próximos anos, complementando o HDMI.

O HDBaseT tem raízes comuns com outro padrão, o PoE, ou “Power Over Ethernet”. Em muitas situações, pontos de acesso e outros dispositivos de rede precisam ser instalados em telhados e outros locais de difícil acesso. Nesses casos, além do cabo de rede, é necessário fazer a instalação elétrica, o que aumenta os custos. O Power over Ethernet, ou PoE, é um padrão que permite transmitir energia elétrica usando o próprio cabo de rede, juntamente com os dados, solucionando o problema.

Tudo começou com projetos artesanais, que utilizavam os dois pares de fios não usados em redes 100BASE-TX (de 100 megabits) para enviar corrente elétrica através do cabo de rede. Você poderia então crimpar os cabos de rede utilizando apenas os pares verde e laranja e usar o par marrom ou azul para transmitir uma corrente de 12V DC para o dispositivo do outro lado do cabo, eliminando a necessidade de usar uma fonte de alimentação separada. Ao contrário da corrente alternada usada na rede elétrica, a corrente contínua não gera muita interferência, permitindo que estas soluções artesanais funcionassem relativamente bem.

Com o passar do tempo, a ideia acabou pegando e deu origem ao padrão IEEE 802.3af, ratificado em 2005, que passou a ser suportado por diversos produtos.

No padrão, dois dos quatro pares de fios do cabo de par trançado são utilizados para transmitir uma corrente com tensão de 48 volts e até 400 mA o que, depois de descontadas todas as perdas, resulta em uma capacidade de fornecimento de até 12.95 watts. A energia é suficiente para alimentar a grande maioria dos pontos de acesso, telefones VoIP e outros dispositivos menores ou até mesmo um notebook de baixo consumo.

Um sistema especial de modulação permite que os dois pares que transmitem energia sejam usados também para transmitir dados, o que permite o uso em conjunto com dispositivos Gigabit Ethernet. A tecnologia não é muito diferente da utilizada desde o início do século passado no sistema telefônico, que também transmite uma corrente com tensão de 48 volts (usada para alimentar o aparelho) juntamente com o sinal de voz.

Existem duas opções para utilizar o PoE. A primeira é utilizar um conjunto de injector (injetor) e splitter (divisor) posicionados entre o switch e o dispositivo que vai receber energia. O injetor é ligado na tomada e “injeta” energia no cabo, enquanto o splitter separa a corrente elétrica do sinal de rede, oferecendo dois conectores ao dispositivo: um conector de rede e um conector de energia, ligado no lugar da fonte:

Usar o injetor e o splitter é a solução mais simples, já que você não precisa mexer no resto da estrutura da rede, mas não é necessariamente a mais barata, já que você precisa comprar dois dispositivos adicionais para cada aparelho que precisa receber energia:

Injetor PoE (sem a fonte) e splitter

A segunda solução, mais viável para situações em que você queira usar o PoE para vários dispositivos é usar diretamente um PoE switch (um switch Ethernet capaz de enviar energia em todas as portas) e apenas pontos de acesso e outros dispositivos compatíveis, eliminando a necessidade de usar injectors e splitters:

O switch é capaz de detectar se o dispositivo ligado na outra ponta do cabo suporta ou não o PoE, o que é feito medindo a resistência. Só depois de detectar a presença de um dispositivo compatível é que ele inicia a transmissão de corrente. Isso permite que você conecte também dispositivos “normais” ao switch, sem risco de queimá-los.

É possível ainda usar soluções híbridas, combinando um ponto de acesso (ou outro dispositivo) com suporte nativo ao PoE com um switch comum. Nesse caso, você precisa apenas do injetor (os mais baratos custam a partir de US$ 20 no exterior), já que o dispositivo já incorpora os circuitos referentes ao splitter.

Os pontos de acesso com suporte a PoE estão se tornando cada vez mais comuns. Externamente, não existe nada que diferencie um AP com suporte a PoE de um tradicional, é necessário pesquisar nas especificações.

SMC WHSG14G, com suporte a PoE

Atualmente, o PoE é usado basicamente para alimentar pontos de acesso wireless instalados em locais inacessíveis, mas uma nova versão do padrão pode aumentar sua área de atuação. O padrão IEEE 802.3at ou PoE+ (PoE Plus) que foi ratificado em 2009 (http://www.ieee802.org/3/at/) aumentou a capacidade de transmissão para até 25 watts (com uma interface) ou 51 watts (com duas interfaces) o que aumentou bastante a gama de dispositivos atendidos pelo padrão.

Assim como no IEEE 802.3af (o Poe original) a energia é transmitida juntamente com os dados usando apenas dois dos pares do cabo. Isso abriu a brecha para que os fabricantes interessados em oferecer dispositivos de maior consumo incluíssem duas interfaces para a transmissão de energia no mesmo dispositivo, com a segunda utilizando os outros dois pares do cabo. Com isso, não apenas pontos de acesso, telefones VoIP, câmeras de vigilância e outros dispositivos menores, mas também notebooks e até mesmo PCs completos podem ser alimentados diretamente através do cabo de rede, sem precisar de uma fonte de alimentação adicional, como atualmente.

Embora os fabricantes de PCs e notebooks ainda estejam relutantes em incluir suporte ao padrão (já que poucos possuem switchs PoE, limitando o uso) esta é uma possibilidade para o futuro. Não seria nada ruim poder carregar o notebook simplesmente ligando-o ao cabo de rede, sem falar na possibilidade de usar PCs ultra-compactos, ou terminais de rede que precisem apenas ser ligados ao cabo de rede para funcionarem, sem a bagunça de cabos, filtros de linha e extensões que temos atualmente.

Outro novo padrão candidato a se tornar popular nos próximos anos é o Bluetooth 3.0. Em resumo, apopularização do Wi-Fi fez com que o Bluetooth perdesse muito de sua relevância. Inicialmente, o Bluetooth e o Wi-Fi eram vistos como padrões complementares, já que o Wi-Fi era mais rápido porém consumia muita energia, mas o desenvolvimento de transmissores mais econômicos reduziram a diferença, fazendo com que os dois acabassem atuando como concorrentes.

Para complicar, dispositivos que originalmente seriam público-alvo do Bluetooth passaram a utilizar interfaces Wi-Fi (como no caso das impressoras e até mesmo mouses) e muitos dos dispositivos que antes eram conectados aos smartphones via bluetooth (como no caso dos receptores GPS) passaram a vir integrados, enfraquecendo ainda mais a interface. Até mesmo o uso do smartphone como modem 3G se tornou mais comum via Wi-Fi, graças à função de hotspot 3G disponível em cada vez mais modelos. Com isso, o Bluetooth acabou se tornando um barramento secundário, usado usado quase que exclusivamente para a conexão de fones de ouvido, headsets e teclados. O único lugar onde o Bluetooth se manteve relevante é nos smartphones e eles também incluem interfaces Wi-Fi.

Percebendo a situação, o Bluetooth SIG se apressou em finalizar o Bluetooth 3.0, que além de um consumo mais baixo de energia tira proveito do transmissor Wi-Fi (quando presente) quando é necessário transmitir grandes volumes de dados. No sistema, os transmissores Bluetooth são usados para criar a conexão e os dados são transferidos utilizando os transmissores Wi-Fi, permitindo transferir dados a até 24 megabits.

A grande limitação é que o sistema só funciona caso os dois dispositivos suportem o Bluetooth 3.0 e caso ambos incluem também um transmissor Wi-Fi compatível, o que limita o uso. Como hoje em dia temos muitas opções para a transferência de arquivos diretamente através da rede Wi-Fi em smartphones (clientes e servidores de FTP, SMB e até mesmo SFTP) a única vantagem do Bluetooth 3.0 acaba sendo em relação à facilidade de uso.

Dispositivos que suportam as transferência via Wi-Fi são anunciados como “Bluetooth 3.0+HS”, enquanto os que se beneficiam apenas da redução no consumo e outras melhorias são chamados apenas de “Bluetooth 3.0”.