Спектр радиочастот, в котором работают современные беспроводные микрофонные системы и системы персонального мониторинга (IEM), практически всюду является ресурсом совместного использования. То есть такое профессиональное оборудование в самых разных проектах работает в основном на тех же частотах, которые одновременно используют другие пользователи: частные лица, коммерческие и государственные службы, в частности радиостанции и военные. Поэтому конкретный спектр ТВ-УВЧ, доступный беспроводным микрофонным и мониторным системам, почти везде сильно зависит от специфики соответствующей локации, а точнее – от количества и активности местных пользователей.
И именно поэтому, хотя в большинстве стран мира диапазон радиочастот совместного пользования определяется и контролируется государственными регулятивными органами, непосредственное согласование всех технических вопросов использования определенных частот для организации и проведения каких-то мероприятий чаще всего осуществляется прямо на месте с учетом интересов всех локальных пользователей, и так, чтобы все задействованные на месте беспроводные системы функционировали должным образом и не создавали помех друг другу.
Как правило, обязанности по координации частот на месте выполняет назначенный организатором мероприятия или главным звукорежиссером учреждения (например, концертной арены или театра) квалифицированный специалист или целая группа (в отдельных рабочих ситуациях). На все время мероприятия или в определенной локации этот специалист, т.н. "координатор частот" или проще RF-менеджер, согласовывает, предотвращает и устраняет любые вопросы и проблемы, связанные с частотами. Он (или они) также собирает техническую информацию и обращение всех других пользователей, планирует и распределяет частоты, которые будут использоваться при проведении мероприятия, назначает резервные, измеряет уровни помех, ищет их источники и следит за ними, а также устраняет неисправности оборудования и мониторит определен диапазон частот на этапах организации и проведения мероприятия.
Следует выделить основные проблемы с современными технологиями.
Выцветание существенно влияет на производительность
Проектирование радиочастотной системы может быть дорогим
Потери в радиочастотном кабеле трудно преодолеть
Задержка может быть проблемой в современных цифровых IEM
Разнообразие антенн ограничивает размещение и радиус действия.
Портативное устройство Разнообразие минимальное
Расчет частоты может быть сложным
Стойки для оборудования и провода могут быть обширны.
Мультизональные системы сложные и дорогие
Статическая конфигурация ссылок
Проблемы с передающей и приемной антеннами ближнего и дальнего радиуса действия
Нефазный когерентный звук на разных устройствах
Агрессивное использование спектра
Потребность в больших запасах для аренды устройств
Удаленное управление ограничено
Существуют только однонаправленные устройства
В тоже время преимущества широкополосной связи, можно выделить в следующие пункты:
Чрезвычайно вежливое использование спектра
50 мВт в диапазоне 6 МГц/8 МГц*.
Низкая спектральная плотность мощности позволяет быстрее повторно использовать
Вне зоны досягаемости портативные устройства перестают передавать данные
Широкополосная связь обеспечивает значительное уменьшение эффектов замирания/многолучевости, эквивалентно 30+ Diversity (6 МГц) / 40+ (8 МГц) с одной антенной*.
Больше никаких вычислений частоты
Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) - распределение временных интервалов на аудиоканал/устройство
Дуплекс с временным разделением (TDD) – двунаправленная связь в одном радиочастотном канале
Ортогональное мультиплексирование с частотным разделением каналов (OFDM) – Использование частотного разнообразия с помощью OFDM и канального кодирования
Бесшумный слот обеспечивает распределенное сканирование спектра и обнаружение помех во время работы
Технология WMAS – кардинальное решение проблемы дефицита частотного ресурса для профессиональных беспроводных микрофонных и IEM-систем на масштабных мероприятиях
Технология беспроводных многоканальных аудиосистем (WMAS) представляет собой прежде всего полное переосмысление методов организации и использования беспроводных аудиосистем в таких многоканальных проектах, как в частности прямые трансляции масштабных общественных мероприятий, концерты, театральные постановки, студийные прямые эфиры или любые другие инвентари . Фактически WMAS от Sennheiser - это двунаправленная беспроводная широкополосная система, объединяющая микрофоны, наушники персональных систем мониторинга и звукорежиссерский пульт в единый широкополосный радиочастотный канал. Таким образом, WMAS позволяет значительно эффективнее использовать доступные частоты, не только путем применения более совершенного технологического решения, но и путем оптимизации рабочих процессов.
В основе радиореализации WMAS – технологии мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), дуплекса с временным разделением (TDD) и многократного доступа с временным разделением (TDMA). Применяемый метод цифровой передачи представляет собой комбинацию OFDM с канальной кодировкой и позволяет задействовать частотный разнос беспроводного РЧ-канала. Чем больше разнос, тем надежнее передача, независимо от того, где она осуществляется - в помещении или на открытой площадке.
Технология TDD предполагает двунаправленную передачу сигнала, когда за определенный период времени данные принимаются, а за другой – передаются. Продолжительность обоих периодов регулируемая, то есть в таком режиме работать могут все имеющиеся микрофонные системы, все системы персонального мониторинга или те и другие в любых их комбинациях.
TDMA разделяет эти периоды передачи и получения данных на определенные временные интервалы. Системе WMAS можно назначить один или сразу несколько временных интервалов. Можно даже сказать, что они и являются основным ресурсом WMAS как выделенные частоты для узкополосных систем. Образно говоря, каждая система WMAS будто говорит (передает) в течение каждого выделенного ей временного интервала и молчит в остальных. И каждая точно знает, когда ему нужно слушать (принимать). При этом ни одно из устройств никогда не говорит одновременно с каким-либо другим. Соответственно, доступную полосу радиочастотного канала каждое устройство WMAS использует хоть и в течение короткого промежутка времени, но полностью и исключительно само.
С точки зрения RF-менеджера WMAS работает на тех же частотах, что и современные узкополосные системы. Однако микрофон и IEM-наушники, разбросанные сегодня между двумя радиочастотными диапазонами на расстоянии нескольких мегагерцев, теперь можно, во-первых, свести вместе в единый телевизионный канал, а во-вторых, работают они через один единственный поясной беспроводной передатчик. И через одну общую антенну.
Другими словами, вместо привычных двух разнесенных антенн, которые оснащаются типичными приемниками беспроводных микрофонных систем, WMAS хватает одной антенны, которая, однако, обеспечивает 30-кратный разнос в телеканале 6 МГц и 40-кратный в телеканале 8 МГц. Преимущества технологии очевидны. К тому же и работать на сцене не с двумя беспроводными передатчиками, как сейчас, а с одним не только гораздо удобнее. Такие комбинированные двунаправленные беспроводные поясные передатчики обеспечивают еще и полноценный цифровой персональный мониторинг true digital со сверхнизкой задержкой.
Использовать две и более антенн тоже можно, но уже для решения других задач, а именно для резервирования, расширения покрытия и охвата дополнительных частотных диапазонов. Ведь WMAS в зависимости от версии отлично функционирует и в стандартном ТВ-УВЧ, и в диапазоне 1350–1525 МГц.
Система работает с общей мощностью передачи 50 мВт на каждый широкополосный РЧ-канал 6 МГц или 8 МГц почти так же, как одна обычная узкополосная микрофонная система. А значит, в условиях, когда пропускная способность системы ограничена, больше не нужно придумывать, как масштабировать общую мощность передачи в соответствии с количеством привлеченных устройств.
Звукорежиссер же может когда-либо настраивать качество звука, задержку аудиосигнала и выделять частоту отдельно для каждого беспроводного устройства в системе. При этом все мобильные устройства будут работать с идеальной синхронностью, то есть WMAS предоставляет возможность не только настроить настоящий беспроводной стереозвук, но и вести запись 3D-звука без проблем с фазой. При этом одна базовая станция WMAS, обрабатывающая до 64 каналов (32 входа и 32 выхода), помещается в обычную речную стойку 19"/1U.
Итак, если действительно нужен максимально качественный цифровой звук без проблем с поиском и координацией свободных частот, значит - WMAS!
Конечно, разработчики WMAS учли, что этой технологии придется еще достаточно долго сосуществовать с многочисленными узкополосными системами, а точнее работать на тех же частотах. И на уровне, например, двух конкретных беспроводных систем обоих типов, это означает, что если они работают в одном диапазоне, то создавать помехи и мешать друг другу они не будут.
На месте, в частности, во временных локациях, эти и сопутствующие вопросы согласовываются RF-менеджерами в рабочем порядке. И, по крайней мере, в ближайшие несколько лет координация частот для узкополосных систем и система WMAS будет осуществляться стандартными и общеприемлемыми методами. С той лишь разницей, что благодаря WMAS сам этот процесс будет гораздо проще и быстрее.
Технология WMAS также предусматривает, что все устройства в системе должны быть приемниками, потому что все они не только передают, но и принимают контрольные данные, необходимые для организации и точной синхронизации работы всей системы. Поэтому каждое устройство WMAS может быть как аудиопередатчиком, так и аудиоприемником или одновременно и тем, и другим. И осуществлять передачу и прием аудиоданных для одного или нескольких аудиоканалов. Кстати, устройству WMAS совсем не обязательно работать одновременно и аудиопередатчиком, и двухканальным аудиоприемником – впрочем, как его настроит звукорежиссер, так он и будет работать.
Базовая станция WMAS способна сама сканировать радиочастотный спектр, давая звукорежиссеру (или звукооператору) видеть, что транслируется в эфире, без дополнительного оборудования. На этапе подготовки к работе звукорежиссер подключает к базовой станции и настраивает мобильные устройства WMAS, выбирает единую несущую частоту WMAS, указанную координатором частот, и затем переключает систему в рабочий режим. Без малейшего риска, что система начнет транслировать сигнал случайно по старым настройкам.
Мобильное устройство WMAS, по каким-то причинам потерявшее связь со своей базовой станцией, через некоторое время автоматически прекращает передачу и переключается в режим восстановления.ние подключения. Это делается для того, чтобы гарантированно предотвратить помехи от передатчиков, которые остаются в эфире случайно. К примеру, когда кто-то из пользователей вместе со своим передатчиком пошел бродить по территории или где-то кем-то общается.
Любая система WMAS работает с очень низкой спектральной плотностью и низкой мощностью передачи, и это, по сути, является ключевым залогом ее беспрепятственного сосуществования с системами других типов даже в очень тесном диапазоне частот. Это безусловное преимущество технологии WMAS также позволяет значительно меньшие расстояния разделения и позволяет развернуть в выделенном диапазоне больше необходимого оборудования, что очень выгодно в таких сложных ситуациях, как, например, организация нескольких сцен на многодневном музыкальном фестивале, на концертной арене или в нескольких студиях прямого эфира. Возможность использования тех же частот повторно, скорее всего, нужно будет согласовывать отдельно, и регулируемая мощность передачи значительно упрощает и эту задачу тоже.
Также вероятна и ситуация, когда кто-то из пользователей нарушил предварительно согласованный частотный план, и в одном канале оказались WMAS с узкополосной системой. Что будет происходить в таком случае?
А будет происходить следующее. Приемник узкополосной системы на 200 кГц захватит лишь небольшую часть (1/30 или 1/40, в зависимости от того, какой ширины – 6 или 8 МГц – телеканал задействован) излучения от WMAS. В полосу же приемника устройства WMAS попадет все излучение передатчика узкополосной системы 200 кГц.
Предположим, что на канале WMAS 8 МГц случайно начинает работать линия микрофона 50 мВт / 200 кГц узкополосной микрофонной системы на 200 кГц. Следовательно, приемник последней в своей полосе 200 кГц будет "ловить" помехи примерной мощностью 1.25 мВт (затратами на распространение сейчас пренебрежем). Для сравнения, приемник WMAS на 8 МГц в то же время получает помехи мощностью 50 мВт (тоже примерно). Уточним, на всякий случай: сейчас речь идет о том, что всего одна узкополосная микрофонная система работает в одном канале с многоканальной системой, у которой 16, 32 или даже больше каналов.