Protocollo beDMX Basato su Bluetooth per la Trasmissione Wireless DMX

Nei sistemi di controllo dell'illuminazione wireless, una console genera il segnale DMX e lo trasmette via cavo a un trasmettitore radio. Questo trasmettitore poi diffonde il segnale su un canale radio verso un dispositivo ricevente, che lo converte nuovamente in un segnale DMX per controllare gli apparecchi di illuminazione, solitamente consegnandolo attraverso una connessione cablata.

I moduli wireless consentono la trasmissione del segnale DMX dal punto "A" a più punti come "B", "C" e oltre, aggirando ostacoli che rendono l'installazione via cavo impraticabile.

Questa soluzione è particolarmente preziosa per configurazioni sceniche dinamiche, come le scene teatrali rotanti dove un cerchio mobile gira attorno a un asse. L'alimentazione elettrica è fornita alla sezione rotante tramite anelli collettori o contatti a spazzola, ma trasmettere il segnale DMX attraverso i cavi introduce complessità aggiuntive.

Le reti DMX sono intrinsecamente complesse, coinvolgendo numerosi dispositivi che richiedono una pianificazione accurata e l'installazione delle linee di cavo. Queste linee richiedono una terminazione adeguata, distribuzione del carico, cavi e connettori specializzati, rendendo i sistemi radio una scelta ottimale. I trasmettitori radio accelerano anche il dispiegamento dei sistemi di illuminazione quando la posa di lunghi cavi è poco pratica.

Tuttavia, per eventi su larga scala come i concerti di artisti rinomati, dove la sincronizzazione precisa dell'illuminazione con la musica, i vocalizzi e la coreografia è essenziale, la trasmissione del segnale radio potrebbe non essere sufficientemente affidabile. Anche interruzioni minori nella scena di illuminazione possono portare a conseguenze significative, rendendo preferibili le connessioni cablate in tali casi.

Fondata nel 1876, Ericsson inizialmente si concentrò sulla produzione di telefoni da campo ferroviari e militari, nonché sulla riparazione di apparecchiature telegrafiche e di segnalazione. L'azienda svedese espanse le sue operazioni, fornendo apparecchiature di rete ai paesi vicini, a città dell'Impero Russo e ai mercati oltreoceano.

I primi anni '90 segnarono un aumento della popolarità dei telefoni cellulari. Ericsson Mobile, un leader di mercato, cercò di migliorare la funzionalità dei suoi dispositivi.

Il concetto di Bluetooth nacque con Nils Rydbeck, direttore tecnico di Ericsson, che nel 1994 incaricò l'ingegnere Jaap Haartsen di sviluppare una tecnologia wireless a corto raggio per la trasmissione di voce e dati tra dispositivi elettronici. Le soluzioni esistenti non riuscivano a soddisfare tutti i criteri specificati, che includevano la connettività diretta, la trasmissione simultanea di voce e dati e il basso consumo energetico. Anche altre tecnologie esplorate da Haartsen risultavano inadeguate.

Un momento cruciale avvenne alla conferenza IEEE all'Aia, dove Haartsen partecipò a simposi sulle comunicazioni e le reti wireless per PC. Nel 1995, fu affiancato da Sven Mattisson, uno specialista svedese di tecnologia wireless.

Quello stesso anno, Ericsson iniziò a sviluppare una tecnologia di comunicazione radio a corto raggio. Per garantire la compatibilità e una più ampia adozione, era necessaria la collaborazione con altre aziende. Nel 1998, Ericsson, Intel, IBM, Nokia e Toshiba fondarono il Bluetooth Special Interest Group (SIG) per standardizzare la tecnologia.

Nokia migliorò l'integrazione di Bluetooth con i dispositivi mobili, Toshiba garantì la compatibilità hardware con i computer e IBM standardizzò i protocolli, trasformando il Bluetooth in una piattaforma universale.

Jim Kardach di Intel suggerì di chiamare la tecnologia "Bluetooth", ispirandosi al re danese del X secolo Harald I Bluetooth. Proprio come il re unificò le varie tribù danesi in un unico regno, la tecnologia Bluetooth mirava a unire i diversi ambiti dei PC e delle comunicazioni mobili in un ecosistema wireless senza soluzione di continuità. Fu concepita come un ponte che collega vari protocolli di comunicazione in uno standard universale, cancellando le distanze tra i dispositivi e creando un regno digitale.

Il re guadagnò il suo soprannome da un dente anteriore scuro—"Blåtand" in danese. Mentre il moderno scandinavo "blå" si traduce in "blu", ai tempi dei vichinghi significava "nero", probabilmente riflettendo il colore effettivo del dente. Dati i problemi di navigazione, guerre e incursioni durante quell'epoca, è plausibile che la salute dentale dei vichinghi fosse scarsa, supportando l'idea di un dente scurito.

Inizialmente concepito come un nome temporaneo, "Bluetooth" è rimasto quando alternative come "RadioWire" e "PAN" sono state respinte a causa del loro uso comune online. L'adagio secondo cui nulla è più permanente di una soluzione temporanea si è rivelato vero, e la tecnologia ha mantenuto il suo nome originale e il significato incorporato.

Il logo Bluetooth, ora simbolo riconosciuto della comunicazione wireless, combina due rune scandinave: Hagall ᚼ e Berkana ᛒ, che rappresentano le iniziali del re Harald Bluetooth (Harald Blåtand).

Il trasmettitore Bluetooth per segnali DMX supporta tassi di trasmissione dati fino a 3 Mbps, opera su 79 canali radio e rileva segnali su 32 canali.

La tecnologia Bluetooth si basa su Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS), operando nella banda di 2,4 GHz, che è divisa in più sotto-frequenze. I dispositivi Bluetooth passano continuamente tra queste sotto-frequenze, facendo sembrare il segnale rumore su un analizzatore di spettro.

Il nucleo della rete Bluetooth è il piconet, che collega un dispositivo master a un massimo di sette dispositivi slave attivi. Per la trasmissione DMX wireless, è richiesto un minimo di due dispositivi: un trasmettitore e un ricevitore, disposti in una topologia a stella.

Il Bluetooth utilizza la banda a 2,4 GHz, suddivisa in 79 sottofrequenze, impiegando un rapido salto di frequenza per minimizzare le interferenze. Ad esempio, una coppia di dispositivi potrebbe saltare tra le frequenze 1, 20 e 31, mentre un'altra utilizza 2, 38 e 49.

Ogni piconet segue una sequenza di salto unica, operando su una propria frequenza dinamicamente variabile, il che riduce la sovrapposizione dei segnali. Questo rende la trasmissione DMX wireless tramite Bluetooth resistente alle interferenze, poiché ogni coppia di dispositivi utilizza un modello di salto distinto non noto agli altri, permettendo a più gruppi Bluetooth di funzionare in stretta vicinanza.

I pacchetti di dati vengono trasmessi in segmenti attraverso diverse frequenze, e solo il ricevitore designato può riassemblarli, migliorando la sicurezza contro le intercettazioni.

I nostri dispositivi vanno oltre il semplice frequency hopping analizzando attivamente le onde radio per identificare le interferenze.

Il protocollo beDMX incorpora l'Adaptive Frequency Hopping (AFH), permettendo ai dispositivi di selezionare automaticamente canali radio chiari ed evitare interferenze. I dispositivi beDMX cambiano frequenza circa 1000 volte al secondo. Ad esempio, se la terza frequenza mostra un segnale debole, il sistema la esclude dalla sequenza di hopping, passando a un'altra frequenza per garantire una trasmissione ininterrotta. Questo processo si applica a qualsiasi frequenza problematica.

Conosciuto come jumping adattivo, questo meccanismo si basa su un monitoraggio costante dello spettro. I dispositivi beDMX valutano la qualità della trasmissione a ogni cambio di frequenza, che avviene ogni millisecondo. In modo semplificato, i cambi di frequenza seguono una tabella di frequenze adatte, con la frequenza successiva calcolata utilizzando l'algoritmo CRC32: un valore iniziale di 0xFFFFFFFF viene aggiornato in base al CRC32 precedente, determinando l'indice delle frequenze memorizzate. Se una frequenza è rumorosa, il trasmettitore invia un SYNC_COMMAND, inclusi il CRC attuale e un elenco di frequenze "buone", per sincronizzare i ricevitori e confermare la loro presenza. I ricevitori riconoscono la connessione o, dopo 20 tentativi senza risposta, vengono considerati scollegati, escludendo temporaneamente la frequenza problematica. Successivamente, il sistema ritesta queste frequenze, aggiornando l'elenco dei canali disponibili.

Questo assicura che i sistemi wireless DMX di Sundrax, comprendenti più piconet, operino perfettamente. Ogni piconet utilizza una sequenza unica di commutazione delle frequenze, determinata dall'indirizzo del trasmettitore (ad esempio, 0xDBF51A0CXX per la scoperta o 0x5C4D90FBXX per la trasmissione) e dal numero di subnet, riducendo al minimo la sovrapposizione del segnale. Interferire con tali dispositivi richiederebbe un'interferenza opprimente su tutta la banda da 2,4 GHz. Disservizi localizzati, come Wi-Fi o altri dispositivi, non possono interrompere la trasmissione, poiché beDMX passa istantaneamente a una frequenza libera.

I dispositivi attivi mantengono una comunicazione continua bidirezionale, scambiandosi dati di servizio con ogni salto. Il trasmettitore invia pacchetti SYNC per verificare i ricevitori, che rispondono allineando i loro timer al suo ritmo. Questa sincronizzazione consente risposte rapide ai cambiamenti delle onde radio. Ad esempio, se un ricevitore non risponde, il trasmettitore aggiorna lo stato della rete tramite la richiesta BT2_PROT_REQ_STATE, fornendo al controller centrale dati in tempo reale sul buffer e sulla connessione del dispositivo. A differenza delle soluzioni di bassa qualità a frequenza fissa, beDMX offre alta affidabilità e resistenza alle interferenze attraverso l'adattamento dinamico e la gestione intelligente delle frequenze.

Le nostre soluzioni di controllo dell'illuminazione DMX wireless sono basate sulla tecnologia Bluetooth, utilizzando il protocollo HCI di livello inferiore, adattato per una trasmissione dati in tempo reale affidabile. Questo approccio, implementato tramite un'interfaccia di comunicazione standard con il controller Bluetooth (UART, 921600 baud), assicura un funzionamento costante e preciso nella banda da 2,4 GHz

Con l'ampia esperienza nel Bluetooth risalente ai primi chip di Ericsson, comprendiamo che "di più" non significa sempre "meglio" 

Ad esempio, i sistemi DMX wireless di alcuni produttori possono utilizzare:

• 81 frequenze invece di 79 per evitare interferenze, ma superare l'intervallo standard 2400–2483.5 MHz può portare a conflitti con altri dispositivi. Al contrario, beDMX impiega AFH, analizzando lo spettro con comandi come SYNC_COMMAND ed escludendo i canali rumorosi dalla sua tabella delle buone frequenze, garantendo la compatibilità con Wi-Fi e altri dispositivi a 2.4 GHz senza espansioni di spettro non necessarie.
• Sia le bande a 2.4 che 2.5 GHz invece di attenersi strettamente ai 2.4 GHz, spesso indicando una scarsa soppressione delle interferenze. Estendere oltre i 2483.5 MHz riduce l'intervallo a causa dell'aumento dell'attenuazione del segnale. beDMX opera esclusivamente nella banda 2.4 GHz, raggiungendo fino a 1500 metri con antenne direzionali attraverso la stretta aderenza agli standard Bluetooth e salti intelligenti tramite calcoli CRC32, garantendo prestazioni ininterrotte e prevedibili anche sotto carichi RF pesanti.

Dispositivi come RadioGate Arma migliorano ulteriormente l'affidabilità con la comunicazione bidirezionale: trasmettitori e ricevitori scambiano dati di servizio ogni millisecondo, sincronizzando i timer e monitorando lo stato della rete.

Sebbene spesso associato ad applicazioni a corto raggio, il Bluetooth può connettere dispositivi su distanze significative, a seconda della classe di potenza del trasmettitore:

Classe 3: Meno di 5 metri (ad es., elettronica indossabile)

Classe 2: 10-20 metri (ad es., dispositivi mobili)

Classe 1: 100-200 metri (ad es., dispositivi di trasmissione DMX)

La portata diminuisce con ostacoli come scenari, pareti o alberi, e la riflessione del segnale dagli edifici la riduce ulteriormente

Negli ambienti di spettacolo con muri, partizioni e numerosi dispositivi, le condizioni ideali di trasmissione sono rare. Pertanto, pianificare un sistema DMX wireless richiede attrezzature con riserve di portata sufficienti a tener conto di questi fattori

I dispositivi Sundrax offrono flessibilità di portata con antenne RP-SMA staccabili. Le antenne whip omnidirezionali standard forniscono una copertura affidabile fino a 200 metri, adatte per aree di medie dimensioni senza componenti aggiuntivi.

Per distanze maggiori, queste possono essere sostituite con antenne a pannello (fino a 1,5-2 km) o antenne Yagi altamente direzionali (potenzialmente fino a 5 km in condizioni ideali). beDMX migliora la portata attraverso la sincronizzazione bidirezionale, con trasmettitori e ricevitori che scambiano dati di servizio ogni millisecondo per mantenere la stabilità anche a distanze estreme. Le antenne direzionali sono disponibili su ordinazione, consentendo l'ottimizzazione del sistema per qualsiasi applicazione.

I dispositivi standard a canale singolo trasmettono segnali DMX unidirezionalmente dal trasmettitore al ricevitore. I nostri ricetrasmettitori, tuttavia, possono operare sia in modalità di trasmissione che di ricezione, commutabili tramite pulsanti sui contenitori dei dispositivi.

Ad esempio, un sistema con un trasmettitore e tre ricevitori può utilizzare un set di quattro dispositivi—uno come trasmettitore e tre come ricevitori—oppure due coppie separate di trasmettitore-ricevitore.

Questa flessibilità semplifica la configurazione, specialmente per applicazioni di noleggio in cui le configurazioni variano tra gli eventi. Con i dispositivi Sundrax, gli utenti possono disimballare e configurarli in qualsiasi disposizione necessaria, e i dispositivi identificano automaticamente le frequenze ottimali.

Il pairing dei dispositivi è gestito tramite pulsanti sulle custodie. Il dispositivo master (trasmettitore) entra in modalità di ricerca, trasmettendo un segnale sulla sottorete 0xFF per rilevare tutti i ricevitori. I ricevitori in modalità ACCOPPIAMENTO lampeggiano i loro indicatori e trasmettono il loro ID, tipo e dettagli di funzione. Dopo la conferma dell'utente, gli slave selezionati si uniscono al master, formando un gruppo sulla sottorete designata.

Alcuni ricevitori, non trasmettendo attivamente dati, rimangono entro il raggio del master e ricevono periodicamente pacchetti SYNC_COMMAND per sincronizzare i loro timer con il trasmettitore. Questo permette un'attivazione rapida quando necessario, mantenendo la connettività di rete anche in standby.

Un solo master può connettersi a 64 ricevitori slave, con il gruppo che persiste attraverso le sessioni. I dispositivi scambiano una tabella di buone frequenze tramite SYNC_COMMAND, escludendo i canali rumorosi. Ogni gruppo utilizza una sequenza di frequenze unica, calcolata CRC32 sulla sua sottorete, permettendo a più gruppi di coesistere senza interferenze. La divisione frequenza-tempo è mantenuta tramite un cambio di frequenza a livello di millisecondi, sincronizzato dal master.

Ogni dispositivo presenta indicatori di stato di connessione, sfruttando il protocollo RDM per visualizzare i dispositivi connessi e il loro conteggio. Il master riceve dati di stato degli slave (incluso RSSI), consentendo il monitoraggio visivo della qualità della comunicazione. Gli indicatori LED forniscono un feedback completo: una luce lampeggiante di un ricevitore conferma la connettività, con l'indicazione disponibile in entrambe le modalità operative, semplificando il dispiegamento, la configurazione e la manutenzione.

RadioGate: Ricetrasmettitori DMX wireless con tecnologia beDMX su Bluetooth, garantendo una trasmissione del segnale affidabile. Il modello Arma, progettato per uso esterno e in aree aperte, è dotato di un alloggiamento in metallo impermeabile (IP65)—il più compatto nella sua classe, a differenza dei design in plastica più ingombranti dei concorrenti. Il modello Solid è adatto per il montaggio superficiale interno.

RadioGate Plus: Dispositivi ibridi in alloggiamenti Arma e Solid, integrando la conversione Art-Net/sACN a DMX, divisione/miglioramento DMX e trasmissione wireless beDMX. Questo riduce al minimo le necessità di attrezzature in configurazioni di illuminazione complesse, supportando sia protocolli cablati che wireless.

LEDGate Wireless: Driver wireless per il controllo PWM avanzato di LED, offrendo dimmerazione senza sfarfallio e protezione da cortocircuito. Disponibile in alloggiamento compatto o come scheda per un'integrazione flessibile.

A differenza del versatile standard Bluetooth, beDMX è un protocollo specializzato e brevettato di Sundrax, ottimizzato per la trasmissione DMX wireless in condizioni impegnative. Trasmette dati in buffer da 64 byte, ideale per l'universo DMX da 512 byte (diviso in otto buffer).

beDMX sfrutta le capacità ad alta velocità e resistenti alle interferenze di Bluetooth 5.0, arricchito da caratteristiche uniche. L'Adaptive Frequency Hopping (AFH) con sequenze calcolate CRC32 e sincronizzazione in millisecondi garantisce un adattamento immediato alle interferenze. Il supporto bidirezionale RDM facilita sia la trasmissione dei dati che la gestione dei dispositivi.

Riconosciamo l'illuminazione come uno strumento vitale, espressivo e affascinante per i progettisti. Dalle accoglienti esposizioni festive urbane ai massicci festival musicali, alle produzioni teatrali e all'illuminazione architettonica, beDMX consente ai creatori di realizzare visioni audaci senza restrizioni. Con le nostre attrezzature, la luce brilla in ogni colore e sfumatura, ovunque tu sia.