Art-Net und sACN

Eine DMX512-Strecke endet bei 512 Stellwerten. Wer mehr braucht, zieht entweder eine zweite Leitung — oder er packt die Datenpakete in Netzwerkpakete und schickt viele Universen über dieselbe Ethernet-Verkabelung. Genau das leisten Art-Net und sACN. Sie ändern nichts an dem, was am Ende aus einer DMX-Buchse herauskommt; sie ändern den Weg dorthin, und mit dem Weg ändern sich die Regeln.

Ausführliche Erklärung

Beide Verfahren benutzen UDP, den Netzwerkdienst ohne Quittung. Damit setzt sich die Betriebsart fort, die DMX512 ohnehin hat: Gesendet wird der vollständige aktuelle Stand aller Werte, immer wieder. Geht ein Paket verloren, kommt das nächste mit denselben Zahlen. ANSI E1.31 sagt das für sACN ausdrücklich — es gibt keine Bestätigung und damit keine Zusicherung, dass alle Pakete angekommen sind.

sACN — der genormte Weg

sACN ist in ANSI E1.31 festgelegt und benutzt Multicast: Jedes Universum bekommt eine eigene Gruppenadresse, gebildet aus 239.255 und den beiden Bytes der Universumsnummer. Universum 37 landet damit auf 239.255.0.37, Universum 650 auf 239.255.2.138. Der Zielport ist 5568. Ein Empfänger meldet dem Netzwerk, welche Gruppen er hören will, und bekommt nur diese — dafür verlangt die Norm, dass er IGMP in der zweiten Fassung beherrscht.

Zwei Festlegungen sind für die Planung wichtiger als die Adressen.

Die erste ist die Priorität. Jedes Paket führt einen Wert zwischen 0 und 200 mit; wer keine veränderliche Priorität unterstützt, sendet 100. Empfängt ein Gerät dasselbe Universum von mehreren Sendern, gilt die höchste anliegende Priorität als maßgeblich. Damit lässt sich ein zweiter Sender als Reserve einplanen, ohne dass beide sich in die Quere kommen. Liegen mehrere Sender auf derselben höchsten Priorität, mischt der Empfänger sie — üblich ist, je Stellwert den größeren der Werte zu nehmen. Für Helligkeiten ergibt das Sinn, für die Position eines beweglichen Scheinwerfers nicht.

Die zweite ist die Zeitgrenze. Bleiben von einem Sender 2,5 Sekunden lang die Pakete aus, gilt dieses Universum als abgemeldet. Ein Umsetzer, der aus sACN wieder DMX512 macht, muss dann in einer Betriebsart arbeiten können, in der er sofort aufhört zu senden; er darf zusätzlich anbieten, den letzten gültigen Stand weiter auszugeben. Welche der beiden Reaktionen eingestellt ist, entscheidet, ob ein Netzwerkausfall den Raum dunkel macht oder das Bild einfriert. Das ist eine Einstellung und keine Eigenschaft — sie gehört in die Anlagendokumentation.

Dazu kommen zwei Ergänzungen, die selten gebraucht werden und dann wichtig sind: Synchronisationspakete, mit denen ein Sender mehrere Universen gleichzeitig wirksam werden lässt — gedacht für LED-Flächen und Medienserver, bei denen ein zeitversetzter Bildaufbau sichtbar wäre —, und eine Universumserkennung auf dem festen Universum 64214, über die jeder Sender alle zehn Sekunden bekannt gibt, welche Universen er bedient.

Art-Net — der herstellergestützte Weg

Art-Net stammt von Artistic Licence und ist keine Norm, sondern eine veröffentlichte Festlegung eines Herstellers. Jeder darf sie ohne Lizenzgebühr benutzen; wer sie in ein Produkt einbaut, beantragt beim Urheber eine Herstellerkennung. Quell- und Zielport ist 6454. Ab Werk starten Art-Net-Geräte in einem Netz der Klasse A, dessen erste Stelle 2 oder 10 lautet und dessen Maske 255.0.0.0 ist — die Adresse leitet sich aus der MAC-Adresse ab, sodass zwei Geräte auch ohne Server im Netz miteinander reden. Der Preis dafür steht in der Festlegung selbst: Ein solches Netz gehört nicht ins Internet und braucht einen Router, der diese Adressen aussortiert.

Ein Universum heißt bei Art-Net Port-Address und setzt sich aus drei Stufen zusammen — Net, Sub-Net und Universe. Zusammen sind das 15 Bit, also Werte von 1 bis 32.767. Die Null ist ausdrücklich aufgegeben worden, um zu sACN zu passen.

Zwei Dinge kann Art-Net, die sACN nicht vorsieht, und sie sind der Grund, warum die beiden nebeneinander bestehen. Es findet Geräte selbst: Ein Sender fragt das Netz ab, und jedes Gerät antwortet mit seinen Anschlüssen und den Universen, die es hören will. Und es transportiert die Rückkanaldaten der Geräteverwaltung mit, für die auf der seriellen Strecke RDM zuständig ist. Die Art-Net-Festlegung beschreibt beides als seinen Vorzug gegenüber sACN und sieht deshalb Umsetzer vor, die je Anschluss wählen lassen, welches der beiden Verfahren die Lichtdaten liefert — Art-Net für Erkennung und Verwaltung, sACN für den laufenden Betrieb.

Auch beim Netzverkehr hat sich Art-Net bewegt. Ältere Anlagen kennt man als Rundruf-Anlagen, bei denen jedes Paket bei jedem Gerät landete. In der aktuellen Fassung ist das für Lichtdaten ausgeschlossen: Gesendet wird nur an Geräte, die sich für dieses Universum eingetragen haben. Unveränderte Daten werden trotzdem etwa jede Sekunde wiederholt, damit der Empfänger weiß, dass die Gegenseite noch da ist.

Was das Netzwerk davon merkt

Ein Universum, 44-mal je Sekunde wiederholt, ist für ein modernes Netz eine kleine Last. Der Ärger entsteht an der Verteilung. Multicast will im Switch behandelt werden, sonst geht jedes Paket an jeden Port — bei zwei Universen fällt das niemandem auf, bei zwanzig schon. Ein eigenes Netzsegment für die Steuerungstechnik hält Medien- und Gästeverkehr heraus. Und die Geräte an den Enden brauchen Strom, sei es über die Netzwerkleitung oder aus einem eigenen Netzteil.

Der zweite Punkt ist unangenehmer, weil er sich nicht messen lässt: Ein Netzwerk hat Zustände, die eine serielle Leitung nicht hat. Ein Switch startet neu, ein Baum aus Verbindungen rechnet sich um, ein Rechner meldet sich mit derselben Adresse an. Auf einer DMX-Leitung gibt es davon nichts. Deshalb gehört die Frage, was bei einem Netzausfall passieren soll, in die Planung und nicht in die Inbetriebnahme.

Häufiges Missverständnis

„Das läuft über das Netzwerk, das haben wir ja." Der Satz stimmt für das Kabel und für sonst nichts. Ein Hausnetz, das Fernseher, Rechner und Kameras bedient, ist etwas anderes als ein Netz, dem eine Beleuchtung anvertraut wird. Der Unterschied liegt bei der Verfügbarkeit und bei der Frage, wer daran arbeiten darf. Die Netzwerkleitung spart die zweite Verkabelung; sie spart nicht die Auseinandersetzung darüber, wie belastbar dieses Netz sein muss.

Verbreitet ist auch die Annahme, Art-Net und sACN seien zwei Namen für dieselbe Sache. Sie lösen dieselbe Aufgabe und sind nicht austauschbar: verschiedene Ports, verschiedene Adressierung, verschiedene Verteilungsmodelle. Viele Umsetzer beherrschen beide, und das ist der übliche Ausweg — aber ein Sender, der Art-Net spricht, und ein Empfänger, der auf sACN wartet, finden einander nicht, obwohl beide Geräte fehlerfrei arbeiten.

Und schließlich die Zahl: Dass 32.767 Universen möglich sind, heißt nicht, dass sie durch eine Leitung passen. Die Art-Net-Festlegung nennt dafür Größenordnungen — bei Gigabit-Verkabelung einige tausend, bei 100 MBit einige hundert. Was zählt, ist ohnehin selten die Obergrenze, sondern die Frage, wie viele Umsetzer und wie viele Wege gepflegt werden müssen.

Nicht zu verwechseln mit

• DMX512: die serielle Strecke selbst, deren Pakete hier verpackt werden. Adressvergabe, Abschluss und Lastgrenzen gelten unverändert — nur eben erst hinter dem Umsetzer.
• RDM: der Rückkanal auf der seriellen Leitung. Art-Net kann ihn über das Netz weiterreichen, sACN nicht.
• KNX IP: Gebäudebus über dasselbe Netzwerk. Gleiche Infrastruktur, anderes Protokoll, andere Aufgabe — die beiden wissen nichts voneinander.
• RDMnet nach ANSI E1.33: Geräteverwaltung über IP-Netze. Es überträgt keine laufenden Lichtdaten und ersetzt weder Art-Net noch sACN.

In der Planung

Ein Mediaraum bekommt eine farbige Deckenvoute, hinterleuchtete Wandpaneele und beleuchtete Stufen. Vor der Verfahrensfrage steht eine andere: Wie viele Stellwerte kommen zusammen, und wie viele Orte im Haus müssen sie erreichen?

Bleibt alles in einem Raum und unter 512 Stellwerten, ist die Netzwerkfrage gegenstandslos — eine DMX-Leitung von der Steuerung zum ersten Gerät und weiter als Kette ist der einfachere und robustere Weg. Erst wenn mehrere Universen zusammenkommen oder die Geräte in verschiedenen Etagen sitzen, lohnt der Umweg über das Netz: Dann liegt eine Netzwerkleitung zu jedem Umsetzer, und die Zahl der Universen ist eine Einstellung statt einer Baumaßnahme.

Ist diese Entscheidung gefallen, folgen drei Festlegungen, die später niemand mehr rekonstruiert: welches der beiden Verfahren die laufenden Daten liefert, welche Universumsnummer zu welchem Umsetzer und welchem Anschluss gehört, und was die Umsetzer tun sollen, wenn keine Daten mehr kommen. Die dritte ist die, an der es im Betrieb hängt — ein Kinoraum, in dem nach einem Switch-Neustart alles Licht ausgeht, und ein Kinoraum, in dem das Licht auf dem letzten Wert stehen bleibt, unterscheiden sich in genau einem Häkchen.

Verknüpfte Inhalte

Was ein Universum ist, wie Startadressen vergeben werden und warum ein Stellwert keine Leuchte ist, steht bei DMX512. Der Rückkanal auf derselben Leitung ist RDM. Warum Multicast im Switch behandelt werden will, klärt der Eintrag zu Multicast und IGMP; die Trennung von Netzsegmenten der Eintrag zu VLAN und Subnetz. Wie Lichtwelt und Gebäudebus zusammenkommen, behandelt der Eintrag zum Gateway.

Quellen

Adressierung, Priorität, Zeitgrenzen, Synchronisation, Universumserkennung und die Anforderung an IGMP stammen aus ANSI E1.31 in der Fassung von 2018. Port, Voreinstellung der Adressen, Aufbau der Port-Address, die Regeln zum Versand an eingetragene Empfänger, die Wiederholrate und die Einbindung von Erkennung und Rückkanal stammen aus der Art-Net-4-Festlegung von Artistic Licence.