A Sennheiser WMAS technológiája által támogatott redundancia
Dr. Sebastian Georgi a Sennheiser fejlesztés alatt álló WMAS rendszerének egyik rendszermérnöke. Georgi több mint 10 éve foglalkozik a vezeték nélküli szélessávú megoldások kutatásával, és azok professzionális hangtechnikai eszközökben történő alkalmazásával. Georgi doktori disszertációját a Hamburgi Műszaki Egyetemen az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés (OFDM) támájában írta. Georgi erős kötődést érez a zenéhez, valamint egy félprofi szimfonikus zenekarban fagottozik Hannoverben.
Bevezetés
Amikor egy forradalmi technológia bevezetéséről, vagy egy addig ismeretlen műszaki terület feltérképezéséről van szó, a „mi van, ha” kérdések felvetése és a hagyományos technológiával való összehasonlítás magától értetődő. A vezeték nélküli többcsatornás hangrendszerekről (röviden WMAS) szóló tájékoztatókon és a kollégákkal folytatott szakmai megbeszéléseken a „redundancia” (biztonsági tartalék) témája különösen érdekesnek ígérkezett.
A Sennheiser WMAS-rendszer lelke egy rack-be szerelt központi egység, amely – a hagyományos keskenysávú technológiánál alkalmazott egyedi adó-vevő és vevő-adó kapcsolatok sokaságával szemben – egyszerre több vezeték nélküli mikrofont és fülmonitort kezel. Mi történik, ha a központi egység meghibásodik? Milyen biztonsági tartalékot kínál a Sennheiser WMAS megoldása? Jelen tanulmány célja, hogy ezeket a kérdéseket az egyes alkalmazási forgatókönyvek és a kapcsolódó Sennheiser WMAS megoldások vizsgálatán keresztül válaszolja meg.
A Sennheiser WMAS technológiájának működései elve: egyetlen rack-be szerelt központi egység egyazon RF-csatornán belül egyszerre több vezeték nélküli mikrofont és fülmonitort kezel
Redundancia
Technikai értelemben a redundancia az egyes alrendszerek megduplázását jelenti, melynek célja, hogy akkor is biztosított legyen a megszakítás nélküli működés, ha az egyik alrendszer meghibásodna. Ezért a biztonsági tartalék mérlegelésekor minden alrendszert ki kell értékelni abból a szempontból, hogy mekkora az adott alrendszer meghibásodásának valószínűsége, és hogy szükség van-e a duplikálásra.
Ha egy műszaki rendszer meghibásodását teljesen ki akarjuk védeni, kézenfekvő megoldásnak kínálkozik a teljes rendszer megkettőzése. Pro hangosítás területéről ismert példa a duplikált keverőpult vagy nagyobb televíziós élőközvetítéseknél a kettős tartalékmotorral ellátott pult, illetve broadcast stúdiókban az eszközökkel felszerelt komplett duplikált rack.
Élőhangosításból vett példa a redundanciára: két párhuzamosan működő DiGiCo Quantum 5 keverőpult a pekingi Nemzeti Előadóművészeti Központ frontkeverő állásában, az intézmény 2023. decemberi „The Canal Ballad” című nyitó operaelőadásán.
(Kép jogtulajdonosa: Racpro)
Élőhangosításból vett példa a redundanciára: két párhuzamosan működő DiGiCo Quantum 5 keverőpult a pekingi Nemzeti Előadóművészeti Központ frontkeverő állásában, az intézmény 2023. decemberi „The Canal Ballad” című nyitó operaelőadásán. (Kép jogtulajdonosa: Racpro)
Vezeték nélküli audiorendszerek esetén ez a teljes rendszer megkettőzését jelentené, egymástól bizonyos távolságra felállítva, különböző frekvenciákon, külön tápegység áramkörökkel, ideális esetben külön generátorokkal stb. működtetve. Gazdasági szempontból azonban ennek a megoldás a gyakorlati alkalmazások legtöbbjénél értelmetlen.
Titkosítás
A Sennheiser által kifejlesztett WMAS technológia kapcsolatorientált. Ez azt jelenti, hogy a vezeték nélküli eszköz (pl. kézimikrofon vagy fülmonitor) a rack-be szerelhető központi egységgel létesít kapcsolatot. Ezt a kezdeti kapcsolatlétesítést a továbbiakban párosításnak nevezzük. Amikor egy-egy vezeték nélküli eszközt párosítunk a központi egységgel, egy titkosító kulcs cserélődik ki közöttük. Ezt azután a hangátvitelre használt ugyanazon kétirányú RF-csatornán belül egy állandó távirányító-csatorna segítségével koordinálhatjuk.
Ez azt jelenti, hogy ugyanazon RF-jel lehallgatására egy második vevő már nem használható – vagyis a ma gyakran egyfajta biztonsági hálóként alkalmazott eljárásra nincs lehetőség. Érdemes azonban megjegyezni, hogy ez a lehetőség a korábbi keskenysávú vezeték nélküli audiorendszerek esetében is meg fog szűnni, mivel a személyes adatok védelmére (pl. a hangátvitel titkosítására) vonatkozó szabályozási követelmény 2025-től kötelező érvényű lesz az EU-ban.
A Sennheiser WMAS technológiájával megvalósítható redundancia-forgatókönyvek
Először vessünk egy pillantást az esetleges hibaforrásokra, és az ezeket kezelő Sennheiser WMAS megoldásokra.
RF-interferencia
Forgatókönyv:
Egy adott RF-frekvencián interferencia jelentkezik – például azért, mert koordinálatlan vezeték nélküli audioeszközöket kapcsoltunk be anélkül, hogy ellenőriztük volna, hogy az adott frekvencia épp szabad-e. Egy másik lehetséges hibaforrás, ha a TV UHF frekvenciatartományban egy nemkívánt RF jeleket kibocsátó egyéb (nem audio) eszköz működik.
Ellenintézkedés:
A Sennheiser WMAS technológiájával működés közben is folyamatos szkennelést végezhetünk. Minden WMAS eszköz (akár vezeték nélküli eszköz, akár fix antenna) folyamatosan figyeli és méri a használt rádiófrekvenciás spektrumot (ún. osztott spektrumérzékelés alkalmazásával). A begyűjtött adatok alapján a kezelő jelzést kap az észlelt interferenciáról, segítve a helyzetre történő dinamikus válaszreakciót. A helyszíni tesztek alapján a WMAS némi interferencia mellett még képes problémamentesen működni – ezáltal a kezelőszemélyzet az élő rendezvényeken elegendő időt nyer ahhoz, hogy beazonosítsa és kiiktassa az interferenciaforrást.
Ha a kiosztott TV-csatornában nagyobb mértékű az interferencia (az adott RF-csatornán belül több interferenciaforrás is működik) és esetlegesen nem lehet fenntartani a működést, akkor az RF-csatorna másodperceken belül megváltoztatható. A már párosított vezeték nélküli eszközöket nem kell újra párosítani. Rövid keresést követően a rendszer észleli az új vivőfrekvenciát. Ez néhány másodperces hangkimaradást okoz, viszont ez elhanyagolható következmény, ha figyelembe vesszük, mennyi időt vesz igénybe több keskenysávú vevő- és adóegység újraprogramozása. Alternatív megoldásként – ha a vezeték nélküli eszközökkel bizonyos mértékig még fennáll a kommunikáció – az állandó távirányító-csatornán frekvenciaváltási parancs adható ki. Ezzel az eljárással csökkenthető a hangkimaradás ideje.
Balra: Egyetlen 200 kHz-es interferenciaforrás is zavart okozhat egy sűrűn telepített többcsatornás keskenysávú rendszerben. Minimum egy hangcsatorna kiesik; szükség van egy tartalékfrekvencián működő eszközre. Több interferenciaforrás esetén több csatorna is kieshet.
Jobbra: Ugyanaz az interferenciajelenség egy WMAS-rendszer esetén. Frekvencia-diverzitásának és fejlett jelfeldolgozásának köszönhetően a WMAS-rendszer erős védelmet kínál az azonos csatornában fellépő interferenciaforrással szemben. Több interferenciaforrás előfordulása esetén a kezelőt a rendszer magabiztos kezelésében az osztott spektrumérzékelés és a rendszerezközök távvezérelhetősége segíti.
Kábelsérülés
Forgatókönyv:
Általánosságban elmondható, hogy a központi rack-nél a vezeték nélküli rendszerek esetében is sok kábelre van szükség. A rack-be szerelt eszközök szokásos tápkábelein és a külső antennák csatlakozókábelein túl a Dante-féle audiohálózatokhoz, vagy a MADI-n (többcsatornás audio digitális interfészen) keresztüli csatlakozásokhoz is kábelekre van szükség. Ezen kábelek pedig bármikor megsérülhetnek, vagy véletlenül kihúzódhatnak.
Ellenintézkedés:
A Sennheiser WMAS technológiájával minden audio kapcsolat könnyedén pótolható.
Ha ugyanazon az RF-csatornán több antenna is működik, az nemcsak a lefedett terület kiterjesztését szolgálja, hanem az „elveszett” antenna kompenzálására is alkalmas: valamely antennakapcsolat megszakadása esetén egy másik antenna észrevétlenül át tudja venni a kiesett antenna szerepét, feltéve, hogy a vezeték nélküli eszközök a lefedett területen belül vannak. Így az egymást átfedő antennazónák redundanciát képeznek, és bár a WMAS rendszernek gyakran mindössze egyetlen antennára lenne szüksége a központi egységhez, az RF-menedzserek gyakran döntenek egy-egy további antenna hozzáadása mellett.
Ha átmenetileg meg is szakadna a központi egység és a vezérlőhálózat közötti kapcsolat, az nem jár hangkimaradással. A tápellátást illetően tartalék tápegységek és tápkábelek jelenthetik a megoldást.
Vezérlő-számítógép meghibásodása
Forgatókönyv:
Egy-egy produkciót megelőzően és az esemény közben a rendszer konfigurálásához és felügyeletéhez laptopra vagy asztali számítógépre van szükség. Ez a számítógép meghibásodhat.
Ellenintézkedés:
A WMAS technológia a kábelsérülési forgatókönyvhöz hasonlóan a a vezérlő-PC meghibásodása esetén is lehetővé teszi a produkció folytatását. A kezelő egy csere-számítógépet csatlakoztatva a WMAS-rendszer központi egységéhez, feltöltheti a produkció adatait az új vezérlő-számítógépre. Így az átveheti a meghibásodott eszköz összes funkcióját.
Mikrofon meghibásodása
Forgatókönyv:
A vezeték nélküli eszközök a durva színpadi használat során megsérülhetnek. A Lavalier mikrofonkapszulák rácsozata a smink vagy az izzadság hatására eltömődhet.
Ellenintézkedés:
A hagyományos keskenysávú rendszerekhez hasonlóan itt is tartalék eszközök csatlakoztathatók a központi egységhez. Így bármely meghibásodott eszköz helyettesíthető.
Egy lendületesebb színpadi show a mikrofonok számára is megpróbáló lehet. Tartalékeszközök készenlétben tartására továbbra is szükség van.
A WMAS-rendszer rack-be szerelt központi egységének meghibásodása
Forgatókönyv:
Mi a teendő abban a nem túl valószínű esetben, ha egy központi egység hibásodna meg? Bár a meghibásodásnak igen kicsi a valószínűsége, előfordulhatnak olyan kritikus alkalmazási területek, ahol kulcsfontosságú a rendszer redundanciája.
Ellenintézkedés:
A WMAS technológia lehetővé teszi egy második központi egység konfigurálását, amely szükség esetén át tudja venni a fennálló kapcsolatokat a testvér központi egységtől. Ennél a megoldásnál a kezelő egy-egy nagyobb horderejű esemény előtt az első központi egység teljes konfigurációját átmásolja egy másodikra. Ez a titkosító kulcsot és a párosítási információkat is magában foglalja. Ha át kéne állni a tartalék központi egységre, akkor az át tudja venni az első egységtől a működést. Az „RF-interferencia” fejezetben leírtaknak megfelelően a vezeték nélküli eszközöknek az új központi egységgel is létre kell hozniuk a kapcsolatot, ami pár másodperces megszakítást jelenthet. Mindamellett párosításra vagy újrakonfigurálásra nincs szükség.
Következtetés
A Sennheiser WMAS technológiáján alapuló termékek lépésről-lépésre egyre több redundancia opciót kínálnak számunkra. Ez a technológia a redundanciát igénylő esetek jelentős részénél a hang hallható megszakítása nélkül képes megoldást biztosítani. Abban a nem túl valószínű esetben, ha interferenciából adódóan egy teljes 6 vagy 8 MHz széles RF-csatorna működésképtelenné válna, vagy a rack-be szerelt központi egység hibásodna meg, a produkció egy rövid megszakítás után folytatódhat. Ha rövid ideig sem engedhető meg a hangkimaradás, a vezeték nélküli audio rendszer duplázása jelenthet megoldást. A WMAS technológiával, amely csupán egyetlen kompakt központi egységet használ, ez is sokkal könnyebben kivitelezhető, mint a rack-nyi mikrofon-vevőegységet és fülmonitor adóegységet alkalmazó mai keskenysávú rendszerekkel.
2024. szeptember 11. 09:05