La tecnologia Bluetooth, introdotta con la prima specifica pubblica, Bluetooth 1.0, nel 1999, ha subito un'evoluzione significativa nel corso dei suoi 26 anni di storia. Adattandosi alle esigenze moderne, il Bluetooth è diventato uno standard onnipresente, alimentando dispositivi che vanno dai telefoni cellulari e cuffie ai sistemi di realtà aumentata, progetti di infrastrutture IoT, dispositivi medici e automazione industriale. Ogni nuova versione del Bluetooth ha migliorato le velocità di connessione e scoperta dei dispositivi, i tassi di trasmissione dei dati, la resistenza alle interferenze radio e la sicurezza della connessione.
Per trasmettere in modo affidabile i segnali DMX con limitazioni minime, abbiamo sviluppato e brevettato il nostro protocollo proprietario beDMX. Esso consente la trasmissione dei dati del protocollo DMX512, compreso il supporto per lo standard di feedback RDM (Remote Device Management), su distanze fino a 300 metri utilizzando antenne standard nella banda di frequenza a 2,4 GHz.
Il protocollo beDMX è costruito su Bluetooth 5.0 come base per la comunicazione wireless.
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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 trasmette il segnale su un canale radio a un dispositivo ricevente, che lo riconverte in un segnale DMX per controllare i dispositivi di illuminazione, solitamente consegnandolo tramite una connessione cablata.
I moduli wireless consentono la trasmissione del segnale DMX dal punto "A" a più punti come "B", "C" e oltre, bypassando ostacoli che rendono l'installazione dei cavi impraticabile.
Questa soluzione è particolarmente utile per configurazioni sceniche dinamiche, come i palchi teatrali rotanti dove un cerchio mobile ruota attorno a un asse. L'alimentazione è fornita alla sezione rotante tramite anelli di contatto o contatti a spazzola, ma trasmettere il segnale DMX tramite cavi introduce ulteriori complessità.
Le reti DMX sono intrinsecamente complesse, coinvolgono numerosi dispositivi che richiedono un'attenta pianificazione e installazione delle linee di cavo. Queste linee richiedono una corretta terminazione, distribuzione del carico e cavi e connettori specializzati, rendendo i sistemi radio una scelta ottimale. I trasmettitori radio accelerano anche il dispiegamento dei sistemi di illuminazione quando è impraticabile posare lunghi cavi.
Tuttavia, per eventi su larga scala come i concerti di artisti rinomati, dove la sincronizzazione precisa dell'illuminazione con la musica, la voce e la coreografia è essenziale, la trasmissione del segnale radio potrebbe non offrire sufficiente affidabilità. Anche minori interruzioni nella scena illuminotecnica possono portare a conseguenze significative, rendendo preferibili connessioni cablate in tali casi.
Fondata nel 1876, Ericsson inizialmente si concentrava sulla produzione di telefoni da campo ferroviari e militari, oltre alla riparazione di apparecchi telegrafici e di segnalazione. L'azienda svedese ampliò le sue operazioni, fornendo apparecchiature di rete ai paesi vicini, alle città dell'Impero Russo e ai mercati oltreoceano.
Gli primi anni '90 segnarono un'impennata nella popolarità dei telefoni cellulari. Ericsson Mobile, leader di mercato, cercò di migliorare la funzionalità dei suoi dispositivi.
Il concetto di Bluetooth ebbe origine con Nils Rydbeck, direttore tecnico di Ericsson, che nel 1994 incaricò l'ingegnere Jaap Haartsen di sviluppare una tecnologia wireless a corto raggio per trasmettere voce e dati tra dispositivi elettronici. Le soluzioni esistenti non soddisfacevano 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 risultarono inadeguate.
Un momento cruciale si verificò alla conferenza IEEE a L'Aia, dove Haartsen partecipò ai simposi su comunicazioni e reti wireless per PC. Nel 1995, fu raggiunto 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 un'adozione più ampia, 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 del Bluetooth con 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 dare alla tecnologia il nome "Bluetooth", ispirato dal re danese del X secolo Harald I Bluetooth. Proprio come il re unificò le disparate tribù danesi in un unico regno, la tecnologia Bluetooth mirava a unire i diversi regni dei PC e delle comunicazioni mobili in un ecosistema wireless senza soluzione di continuità. Fu concepita come un ponte che collegasse vari protocolli di comunicazione in uno standard universale, cancellando i confini tra dispositivi e creando un regno digitale.
Il re guadagnò il suo soprannome da un dente anteriore oscuro — "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. Dato le sfide della navigazione, della guerra e delle incursioni durante quell'epoca, è plausibile che la salute dentale dei vichinghi fosse scarsa, supportando l'idea di un dente scurito.
Inizialmente inteso 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 che nulla è più permanente di una soluzione temporanea si è dimostrato vero, e la tecnologia ha mantenuto il suo nome originale e il significato incorporato.
Il logo Bluetooth, ora un 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 i segnali DMX supporta velocità di trasmissione dati fino a 3 Mbps, opera su 79 canali radio e rileva segnali su 32 canali.
La tecnologia Bluetooth si basa sullo spettro a salto di frequenza (FHSS), operando nella banda da 2,4 GHz, che è divisa in più sottofrequenze. I dispositivi Bluetooth cambiano continuamente tra queste sottofrequenze, facendo sì che il segnale assomigli a 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 necessario un minimo di due dispositivi: un trasmettitore e un ricevitore, disposti in una topologia a stella.
Bluetooth utilizza la banda a 2,4 GHz, suddivisa in 79 sottofrequenze, impiegando il salto di frequenza rapido per ridurre al minimo 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 salti unica, operando sulla propria frequenza dinamicamente variabile, riducendo la sovrapposizione del segnale. Questo rende la trasmissione DMX wireless via Bluetooth resistente alle interferenze, poiché ogni coppia di dispositivi utilizza un pattern di salto distinto e sconosciuto agli altri, permettendo a più gruppi Bluetooth di funzionare in stretta prossimità.
I pacchetti di dati sono trasmessi in segmenti su diverse frequenze, e solo il ricevitore designato può riassemblarli, aumentando 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), consentendo ai dispositivi di selezionare automaticamente canali radio liberi ed evitare interferenze. I dispositivi beDMX cambiano frequenza circa 1000 volte al secondo. Ad esempio, se la terza frequenza mostra un segnale scarso, 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 hopping adattivo, questo meccanismo si basa su un'esplorazione costante dello spettro. I dispositivi beDMX valutano la qualità della trasmissione ad ogni cambio di frequenza, che avviene ogni millisecondo. In modo semplificato, i salti seguono una tabella di frequenze adatte, con la prossima frequenza calcolata usando 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, includendo il CRC corrente e una lista di frequenze "buone", per sincronizzare i ricevitori e confermare la loro presenza. I ricevitori confermano la connessione o, dopo 20 tentativi senza risposta, vengono considerati disconnessi, escludendo temporaneamente la frequenza problematica. Successivamente, il sistema ritesta queste frequenze, aggiornando la lista dei canali disponibili.
Ciò garantisce che i sistemi DMX wireless di Sundrax, composti da più piconet, operino senza intoppi. Ogni piconet utilizza una sequenza unica di commutazione della frequenza, determinata dall'indirizzo del trasmettitore (ad esempio, 0xDBF51A0CXX per la scoperta o 0x5C4D90FBXX per la trasmissione) e dal numero di sottorete, riducendo al minimo la sovrapposizione del segnale. Per disturbare tali dispositivi, sarebbe necessaria un'interferenza travolgente su tutta la banda da 2,4 GHz. Interruzioni localizzate, come il Wi-Fi o altri dispositivi, non possono interrompere la trasmissione, poiché beDMX si sposta istantaneamente su una frequenza libera.
I dispositivi attivi mantengono una comunicazione bidirezionale continua, scambiando dati di servizio ad 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 dei dispositivi. A differenza delle soluzioni a bassa qualità e 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 la 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 a 2,4 GHz
Con un'esperienza estesa nel Bluetooth che risale ai primi chip di Ericsson, comprendiamo che "di più" non significa sempre "meglio"
Ad esempio, alcuni sistemi DMX wireless di produttori possono utilizzare:
- 81 frequenze anziché 79 per evitare interferenze, ma superare il range standard di 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 di buone frequenze, garantendo compatibilità con Wi-Fi e altri dispositivi a 2,4 GHz senza espansione di spettro non necessaria.
- Sia le bande di 2,4 che di 2,5 GHz invece di aderire strettamente a 2,4 GHz, spesso indicando una scarsa soppressione delle interferenze. L'estensione oltre 2483,5 MHz riduce la portata a causa di un'attenuazione del segnale crescente. beDMX opera esclusivamente nella banda di 2,4 GHz, raggiungendo fino a 1500 metri con antenne direzionali attraverso un'adesione rigorosa allo standard Bluetooth e una commutazione intelligente tramite calcoli CRC32, assicurando prestazioni ininterrotte e prevedibili anche sotto carichi RF pesanti.
Dispositivi come RadioGate Arma migliorano ulteriormente l'affidabilità con comunicazione bidirezionale: trasmettitori e ricevitori scambiano dati di servizio ogni millisecondo, sincronizzando i timer e monitorando lo stato della rete.
Portata del Bluetooth: Classi e Distanze
Anche se spesso associato ad applicazioni a corto raggio, il Bluetooth può collegare dispositivi a distanze significative, a seconda della classe di potenza del trasmettitore:
Classe 3: Meno di 5 metri (ad esempio, elettronica indossabile)
Classe 2: 10-20 metri (ad esempio, dispositivi mobili)
Classe 1: 100-200 metri (ad esempio, dispositivi di trasmissione DMX)
La portata diminuisce con ostacoli come scenari, pareti o alberi, e il riflesso del segnale dagli edifici la riduce ulteriormente
Negli ambienti di spettacolo con pareti, divisori e numerosi dispositivi, le condizioni di trasmissione ideali sono rare. Pertanto, pianificare un sistema DMX wireless richiede attrezzature con riserve di portata sufficienti per tenere conto di questi fattori
Antenne dei Dispositivi Wireless Sundrax: Tipi e Opzioni
I dispositivi Sundrax offrono flessibilità di gamma con antenne RP-SMA rimovibili. Le antenne a frusta omnidirezionali standard forniscono una copertura affidabile fino a 200 metri, adatte per aree di dimensioni medie 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 tramite 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 in modo unidirezionale dal trasmettitore al ricevitore. I nostri ricetrasmettitori, tuttavia, possono operare sia in modalità trasmissione che 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 trasmettitore-ricevitore.
Questa flessibilità semplifica la configurazione, specialmente per applicazioni a noleggio dove le configurazioni variano tra gli eventi. Con i dispositivi Sundrax, gli utenti possono disimballarli e configurarli in qualsiasi disposizione necessaria, e i dispositivi identificano automaticamente le frequenze ottimali.
L'associazione dei dispositivi è gestita tramite pulsanti sugli alloggiamenti. Il dispositivo principale (trasmettitore) entra in modalità di ricerca, trasmettendo un segnale sulla subnet 0xFF per rilevare tutti i ricevitori. I ricevitori in modalità PAIRING lampeggiano i loro indicatori e trasmettono i loro ID, tipo e dettagli di funzione. Dopo la conferma dell'utente, gli slave selezionati si uniscono al principale, formando un gruppo sulla subnet designata.
Alcuni ricevitori, non trasmettendo attivamente dati, rimangono all'interno della portata del principale e ricevono periodicamente pacchetti SYNC_COMMAND per sincronizzare i loro timer con il trasmettitore. Ciò consente un'attivazione rapida quando necessario, mantenendo la connettività di rete anche in standby.
Un singolo principale può connettersi a 64 ricevitori slave, con il gruppo che persiste tra le sessioni. I dispositivi scambiano una tabella di frequenze buone tramite SYNC_COMMAND, escludendo i canali rumorosi. Ogni gruppo utilizza una sequenza di salto unica, calcolata tramite CRC32, sulla propria subnet, permettendo a più gruppi di coesistere senza interferenze. La divisione frequenza-tempo è mantenuta dallo switching delle frequenze a livello di millisecondi, sincronizzato dal principale.
Ogni dispositivo è dotato di indicatori di stato della connessione, sfruttando il protocollo RDM per visualizzare i dispositivi connessi e il loro conteggio. Il principale riceve dati di stato degli slave (incluso RSSI), consentendo il monitoraggio visivo della qualità della comunicazione. Gli indicatori LED forniscono un feedback completo: la luce lampeggiante di un ricevitore conferma la connettività, con indicazione disponibile in entrambe le modalità operative, semplificando la distribuzione, la configurazione e la manutenzione.
RadioGate: Trasmettitori DMX wireless con tecnologia beDMX su Bluetooth, garantendo una trasmissione del segnale affidabile. Il modello Arma, progettato per uso esterno e in aree aperte, presenta un alloggiamento in metallo impermeabile (IP65)—il più compatto della sua categoria, a differenza dei design più ingombranti in plastica dei concorrenti. Il modello Solid è adatto per il montaggio su superfici interne.
RadioGate Plus: Dispositivi ibridi in alloggiamenti Arma e Solid, che integrano la conversione Art-Net/sACN-a-DMX, la divisione/amplificazione DMX e la trasmissione wireless beDMX. Questo riduce al minimo le esigenze di apparecchiature in configurazioni di illuminazione complesse, supportando protocolli sia cablati che wireless.
LEDGate Wireless: Driver wireless per il controllo avanzato di LED PWM, offrendo attenuazione senza sfarfallio e protezione da cortocircuito. Disponibile in alloggiamento compatto o come scheda per un'integrazione flessibile.
Conclusione
A differenza dello standard Bluetooth versatile, beDMX è un protocollo specializzato e brevettato da Sundrax, ottimizzato per la trasmissione wireless DMX in condizioni difficili. 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 del Bluetooth 5.0, arricchite da caratteristiche uniche. L'Adaptive Frequency Hopping (AFH) con sequenze calcolate CRC32 e sincronizzazione al millisecondo assicura 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 designer. Dai confortevoli display urbani per le vacanze ai massicci festival musicali, produzioni teatrali e illuminazione architettonica, beDMX consente ai creatori di realizzare visioni audaci senza vincoli. Con il nostro equipaggiamento, la luce brilla in ogni colore e sfumatura, ovunque ti trovi.