Il problema di distribuire in ambiente domestico segnali HDMI si pone quando i dispositivi da collegare a sorgenti, come decoder e lettori Blu-ray, si trovano a distanze troppo grandi (oltre i 5 m o addirittura i 10 m) per l’utilizzo di un cavo HDMI o sono in posizione difficile da cablare (come un proiettore a soffitto).

La soluzione del problema dipende dalla combinazione di due fattori: qualità del segnale da distribuire e distanza a cui sono poste le apparecchiature da collegare. Nel caso di segnali HDMI con qualità Full HD si possono usare tecnologie wireless fino a distanze di 30 m oppure tecnologie cablate per distanze superiori. Nel caso di segnali HDMI 4K le tecnologie di distribuzioni wireless non sono più adeguate e giocoforza si deve ricorrere a soluzioni cablate.

Quale tecnica di distribuzione

Mettiamo a confronto le due tecniche di distribuzione HDMI wireless e cablata.

La distribuzione wireless del segnale HDMI ha il grande vantaggio di lasciare piena libertà nella disposizione delle apparecchiature da collegare, che, eliminando i vincoli del cablaggio, potrà essere cambiata a seconda delle circostanze. Gli extender HDMI wireless con tecnologia digitale sono i successori degli Audio/Video Sender SCART con tecnologia analogica, rispetto ai quali oltre a una migliore definizione del segnale (HD invece di SD), garantiscono anche una maggiore resistenza alle interferenze di router WiFi e forni microonde ormai ampiamente diffusi nelle nostre case.

Gli extender wireless HDMI prevedono inoltre un estensore del segnale del telecomando che permette di gestire le sorgenti audio/video dagli ambienti dove si trovano le apparecchiature utilizzatrici. A fronte della loro flessibilità di impiego, gli extender HDMI wireless hanno però il limite di poter distribuire il segnale con qualità massima Full HD a una distanza fino 20 m. Il valore massimo della portata si può ottenere in grandi ambienti senza pareti interposte, mentre fra ambienti diversi con pareti interposte la distanza coperta non potrà superare i 10 m.

Quando occorre distribuire il segnale HDMI a distanze superiori a 10-20 m con qualità Full HD occorre fare ricorso a una tecnologia cablata con cavo Ethernet oppure powerline su rete elettrica, che consentono distanze fino a 150 m.

Per il trasporto di segnali con definizioni 4K occorre invece utilizzare opportuni extender HDMI su cavi Ethernet per distanze fino a 120 m oppure su fibra ottica in grado di raggiungere distanze ancora superiori.

La maggior parte degli extender HDMI su rete cablata è anche in grado di trasportare il segnale necessario per in controllo della sorgente attraverso il telecomando IR.

Impiego di extender HDMI
Tecnologie wireless e cablate consentono di estendere il segnale HDMI nelle diverse posizioni della casa

Extender HDMI senza fili

Gli extender HDMI Full HD wireless utilizzano modulazioni digitali con una serie di contromisure che consentono di mantenere inalterata la qualità del segnale anche in presenza delle interferenze di altri apparati nell’ambiente domestico. Operano prevalentemente in banda 5 GHz con modulazione digitale di tipo multicarrier OFDM, come quella utilizzata per le trasmissioni della TV digitale terrestre. Viene impiegato un sistema di antenne MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) per migliorare la copertura dell’ambiente. La portata del sistema può arrivare a 30 m in campo libero, ma in presenza di ostacoli e di pareti interposte scende a 10 m.

L’unità trasmittente ha le dimensioni di un lettore blu-ray mentre l’unità ricevente ha dimensioni più compatte che permettono di collegarla direttamente all’apparecchiatura HDMI utilizzatrice. Alcuni extender integrano la funzionalità Matrix Wireless per la commutazione fra 2 diverse sorgenti HDMI nell’unità trasmittente e fino a 5 diversi utilizzatori HDMI nella unità ricevente. In tal modo è possibile per esempio guardare la TV via cavo in un luogo (lato trasmittente) e, allo stesso tempo, guardare un film su Blu-ray in un altro luogo (lato ricevente).

L’extender wireless HDMI prevede un ripetitore di telecomandi, che permette di comandare le apparecchiature sorgenti direttamente dal lato ricevente utilizzando il telecomando originario o un telecomando fornito in dotazione con il kit. Il ripetitore di telecomandi opera a 433 MHz e riceve il comando IR dal telecomando attraverso un fotodiodo. All’altro lato il segnale a 433 MHz viene rivelato e reso disponibile a un fotodiodo che lo invia all’apparecchiatura da telecomandare.

Da segnalare che gli extender HDMI wireless consentono la diffusione domestica non solo di programmi Full HD, per esempio da un decoder TV, ma anche di film 3D che oggi sono disponibili solo su Blu-ray 3D HD, essendo stata sospesa ogni trasmissione di TV 3D.

Extender HDMI wireless IR
Impiego di Extender HDMI wireless con percorso di trasmissione del segnale del telecomando all’apparato sorgente del segnale HDMI

Extender HDMI cablati

Nel caso si voglia estendere la copertura HDMI a distanze superiori a 10-20 m con qualità Full HD occorre ricorrere all’impiego di cablaggio Ethernet o della rete elettrica domestica con la tecnica powerline. Nel caso si voglia estendere la copertura HDMI con qualità 4K si deve ricorrere al cablaggio Ethernet oppure alla fibra ottica, che consente distanze molto maggiori.

Su powerline

Utilizzano la tecnologia HomePlug AV1/AV2 che permette di distribuire il segnale sorgente attraverso la linea elettrica ai ricevitori collegati alle prese elettriche dell’impianto domestico, mantenendo il controllo della sorgente da remoto con telecomando IR. È la soluzione più immediata per distribuire il segnale HDMI in tutto l’appartamento senza dovere installare cavi Ethernet, con coperture fino a 120 m. Unico vincolo è che le diverse prese siano sullo stesso loop del quadro elettrico. La massima definizione condivisibile è Full HD, poiché la Ultra HD richiede larghezze di banda che la tecnologia HomePlug non consente.

Su cavo Ethernet

Trasmettitore e ricevitore sono collegati tra loro da un cavo Ethernet, si tratta di un collegamento punto-punto diretto, senza altri device di rete collegati. Il cavo è del tipo “patch” cioè con collegamento omonimi allineati e non “cross”, con collegamenti incrociati (come servirebbe fra due PC). A parte la necessità di stendere nell’abitazione un cavo Ethernet, questa è la soluzione più semplice per trasportare un segnale a distanze superiori a 100 m con risoluzione Full HD o fino a 40 m con risoluzione Ultra HD, mantenendo il controllo da remoto. È possibile utilizzare una rete LAN con protocollo TCP/IP e cablata con diversi host, in modo da poter usufruire del contenuto della sorgente in più stanze della casa. Gli HDMI extender Ethernet utilizzano le tecnologie di trasporto HDbaseT o HDbitT che hanno le stesse prestazioni di base, fra cui la trasmissione dei segnali per il controllo dei dispositivi elettronici come il CEC (Consumer Electronics Control), lo standard RS -232, e il controllo ad infrarossi (IR).

Extender HDMI Ethernet con IR
Impianto Extender HDMI su cablaggio Ethernet con trasmissione del segnale IR del telecomando

Su fibra ottica

Il trasmettitore converte il segnale HDMI standard TCP/IP e lo trasferisce su Fibra Ottica (generalmente monomodale in seconda finestra con connettori SC) al ricevitore. Viene utilizzato lo standard HDbitT nella versione 1.4 sviluppato appositamente per la fibra ottica con il supporto di HDMI solo Cat5/6/7, il supporto per HDMI 2.0 4K2K @30fps, e HDCP 2.2.

Il kit trasmettitore + ricevitore per segnali Full HD e Ultra HD supporta anche il trasporto bidirezionale del segnale IR. La soluzione extender su fibra ottica è in grado di coprire distanze fino ad alcuni chilometri ed è perciò adatta soprattutto per grandi complessi residenziali. 

Le connessioni

Per inviare il segnale video a una certa distanza con un extender HDMI si possono usare quattro differenti modalità di trasmissione: wireless, powerline, cablaggio Ethernet e cablaggio in fibra ottica. Vediamo in dettaglio le caratteristiche tecnologiche alla base di ciascuna.

Trasmissione wireless

Gli extender digitali HDMI che operano nella banda 4,9-5,9 GHz utilizzano la selezione dinamica delle frequenze per trovare il canale meno disturbato da interferenze locali e, una volta accesi, il collegamento avviene in tempi molto ridotti. Per contro la ripetizione da remoto del telecomando a 455 MHz può soffrire di un certo ritardo fra l’invio di un comando e il momento in cui si ha l’effetto sull’apparecchio utilizzatore.

Trasmissione powerline

La trasmissione powerline sfrutta la tecnologia delle onde convogliate per trasmettere i dati utilizzando i cavi elettrici. Le prese elettriche a cui vanno collegati i dispositivi powerline debbono appartenere all’impianto dello stesso interruttore differenziale del quadro elettrico. Lo standard HomePlug AV utilizza la modulazione OFDM con adeguati codici di protezione del segnale. La versione più recente HomePlug AV2 impiega la banda da 30 a 86 MHz con tecnologia MIMO (che permette di usare tutti i due fili+neutro di una presa a tre poli) e larghezza di banda fino a 1.200 Mbs (teorici).

Cablaggio Ethernet

Il cablaggio Ethernet si può alloggiare nelle canaline dei cavi coassiali di antenna terrestre o Sat oppure in un apposito corrugato dedicato, mentre è sconsigliato inserirlo insieme a cavi elettrici, che generano campi elettromagnetici che sono causa di disturbi e malfunzionamenti. La categoria del cavo stampigliata sulla guaina esterna ne denota la banda passante. Le più usate sono: Cat.5e per applicazioni fino a 1000BASE-T (Gigabit Ethernet), Cat 6/6A fino a 10GBASE-T (10 Gigabit Ethernet), ideale per l'utilizzo domestico per minimizzare i disturbi. Utilizza connettori di tipo RJ45, un connettore a 8 posizioni e 8 contatti, i cavi si possono acquistare già intestati, ma per facilitarne l’inserimento nelle canaline può essere più pratico utilizzare cavi senza connettori e provvedere poi all’intestatura con l’apposito tool.

Cablaggio in fibra ottica

Gli extender HDMI in fibra ottica operano in seconda finestra a 1.310 nm su fibra monomodale, che, per la bassa attenuazione, è preferibile sulle lunghe tratte o nelle reti ramificate con nodi di ripartizione. Il connettore è generalmente di tipo SC, in tal caso l’intestatura “fai-da-te” è sconsigliabile essendo richieste particolari attrezzature per ridurre le riflessioni di ritorno verso il laser trasmettitore, che comporterebbe elevate perdite di trasmissione.

Extender HDMI fibra
L'extender HDMI su fibra ottica consente la trasmissione del segnale a distanza in funzione della categoria del cavo in fibra utilizzato

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