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Redundância na adaptação da tecnologia de WMAS da SennheiserPor Dr. Sebastian Georgi

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Introdução

Sempre que uma tecnologia revolucionária é apresentada, sempre que uma área técnica desconhecida é explorada, surgem diversas perguntas e comparações com a tecnologia convencional. Em nossas sessões informativas e conversas com colegas da indústria sobre Sistemas de Áudio Multicanal Sem Fio (WMAS), descobrimos que "redundância" é um tópico de grande interesse.
 
A implementação da tecnologia WMAS da Sennheiser opera com uma unidade central de montagem em rack que lida com vários microfones sem fio e IEMs ao mesmo tempo, em vez de haver diversos links individuais de transmissor-receptor e receptor-transmissor com a tecnologia de banda estreita convencional. Mas e se houver uma pane nessa unidade central? Que opções de redundância a implementação de WMAS da Sennheiser oferece? Este artigo busca responder a essas perguntas analisando diversos cenários operacionais e explicando como a implementação de WMAS da Sennheiser lida com eles. 
 
A implementação de WMAS da Sennheiser: uma unidade central de montagem em rack lida com vários microfones sem fio e IEMS simultaneamente, no mesmo canal de RF

Redundancy

In our technology context, redundancy means the doubling of various subsystems to ideally ensure operation without interruption, even when one subsystem fails. Therefore, when considering redundancy, all subsystems are evaluated for their probability of failure, and a decision is made to duplicate them or not.
 
An obvious solution to avoid a single point of failure in a technical system is to duplicate the entire system. Examples in pro audio would be duplicate mixing consoles, or a console with dual redundant engines, for major televised live audio events, or duplicate equipment racks at a broadcasting facility. 
 
Redundancy in live audio: Two DiGiCo Quantum 5 consoles mirrored at the FOH position of the opera 'The Canal Ballad’ at the opening performance of the Beijing Performing Arts Centre in December 2023.  
(Image courtesy of Racpro) 
 
In the case of a wireless audio system this would mean building the entire wireless audio system twice, using different frequencies, separate power supply circuits, ideally generators, too, setting up the duplicate systems at some distance and so forth. However, from an economical point of view, this does not make sense for most practical applications.

Criptografia

A tecnologia WMAS desenvolvida pela Sennheiser é voltada para a conexão. Isso significa que um dispositivo móvel, como um transmissor de microfone ou receptor intra-auricular, estabelece uma conexão com a unidade central de montagem em rack. Daqui em diante, chamaremos essa conexão inicial de pareamento. Quando um dispositivo móvel é pareado com a unidade central, uma chave de criptografia é trocada. Em seguida, tudo pode ser coordenado usando um canal de controle remoto permanente dentro do mesmo canal de RF (radiofrequência) bidirecional usado para transmissão de áudio. 
Isso significa que não será mais possível usar um segundo receptor para ouvir o mesmo sinal de RF, o que costuma ser feito atualmente como uma espécie de rede de segurança. No entanto, é importante observar que essa opção também desaparecerá para antigos sistemas de áudio sem fio de banda estreita, pois um requisito regulatório para criptografar dados pessoais, como áudio, passará a ser obrigatório na UE a partir de 2025.
 

Situações de redundância com a tecnologia WMAS da Sennheiser 

 
Agora vamos analisar diversas situações de falha e como elas podem ser solucionadas com a implementação de WMAS da Sennheiser. 
 

Interferência de RF

 
Situação:
Surge interferência em uma frequência RF, por exemplo, causada por sistemas de áudio sem fio não coordenados sendo ligados sem que se verifique a disponibilidade da frequência. Outra possível causa são dispositivos que não de áudio que emitem sinais de RF indesejados na faixa de frequência UHF da TV. 

Prevenção:
A implementação da tecnologia WMAS da Sennheiser oferece funcionalidade de varredura permanente mesmo durante a operação. Todos os dispositivos WMAS, sejam dispositivos móveis ou antenas fixas, monitoram e medem continuamente o espectro de RF usado (a chamada detecção de espectro distribuído). Esses dados são usados para relatar a interferência detectada ao operador e ajudá-lo a reagir dinamicamente à situação. Testes de campo já mostraram que o WMAS é capaz de contornar alguns fatores de interferência, o que, em um evento ao vivo, dá à equipe do operador tempo suficiente para rastrear a fonte de interferência e desligá-la.
 
Se a interferência no canal de TV atribuído for muito grande, ou seja, vários fatores de interferência estão presentes nesse canal de RF específico, talvez impossibilitando a manutenção da operação, o canal de RF pode ser trocado em poucos segundos. Os dispositivos móveis não precisam ser pareados novamente. Eles iniciarão uma rápida busca e, em seguida, detectarão a portadora relocalizada. Isso causará uma curta interrupção de áudio, de alguns segundos, irrisória quando se leva em consideração quanto tempo demoraria para reprogramar vários receptores de banda estreita e os transmissores associados. Como alternativa, quando a comunicação com os dispositivos móveis ainda for possível em alguma medida, um comando de mudança de frequência pode ser emitido através do canal de controle remoto permanente. Esse procedimento reduz o tempo de interrupção de áudio.
 
Esquerda: Um único fator de interferência de 200 kHz pode ser prejudicial para uma implantação densa de banda estreita multicanal. Pelo menos um canal de áudio foi perdido; é necessário um dispositivo operando em uma frequência de reserva. Se ocorrerem mais fatores de interferência, mais canais serão perdidos.
Direita: O mesmo fator de interferência atinge uma implementação de WMAS. Graças à diversidade de frequências do sistema e ao processamento avançado de sinais, o WMAS resiste a esse fator de inteferência cocanal. Se ocorrerem mais fatores de inteferência, a detecção de espectro distribuído e o controle remoto de todos os dispositivos ajudam o operador a tomar medidas embasadas.

Cabo partido

 
Situação:
Em geral, o áudio sem fio exige muitos cabos no lado da montagem em rack. Além dos onipresentes cabos de alimentação e cabos para antenas remotas, há cabos para redes de áudio, como Dante, ou para conexões via MADI (Multichannel Audio Digital Interfaces). Cada um desses cabos pode ser danificado ou desconectado acidentalmente.
 
Prevenção: 
Todas as conexões de áudio podem ser tornadas redundantes na implementação da tecnologia WMAS da Sennheiser. 
 
Várias antenas operando no mesmo canal de RF não apenas serviriam para ampliar a área de cobertura, mas também poderiam compensar uma antena "perdida": Se um cabo de antena for desconectado, outra antena poderá assumir o controle sem nenhuma distorção de áudio perceptível, contanto que os dispositivos móveis estejam dentro de sua área de cobertura. Portanto, as zonas sobrepostas de antena oferecerão redundância e, embora o WMAS precise apenas de uma única antena para a unidade central em diversas situações, os administradores de RF podem considerar a possibilidade de adicionar uma extra mesmo assim. 
 
Uma perda temporária da conexão de rede de controle à unidade central não causaria nenhuma interrupção no áudio. No que diz respeito ao cabo de alimentação, unidades de fonte de alimentação separadas e cabos de alimentação separados podem ser uma opção. 
 

Falha no PC de controle

 
Situação:
Um notebook ou computador de mesa será necessário para configurar e monitorar o sistema antes e durante uma produção. Esse PC pode travar.
 
Prevenção: 
Assim como na situação de cabo partido, a tecnologia permitiria que uma produção prosseguisse quando o PC de controle falhasse. O operador poderia conectar um computador de reserva à unidade central de montagem em rack WMAS e fazer o upload dos dados de produção para um novo PC de controle. Esse segundo PC, por sua vez, assumiria todas as funções do dispositivo com falha.
 

Microfone com defeito

 
Situação:
Dispositivos móveis podem ser danificados durante uso agressivo no palco. Cápsulas de microfone de lapela podem ficar entupidas com suor ou maquiagem.
 
Prevenção: 
Assim como ocorre hoje com os sistemas de banda estreita convencionais, os dispositivos de reserva seriam pareados com a unidade central. Eles poderiam substituir quaisquer dispositivos portáteis com defeito.
 
Os microfones pagam o preço de espetáculos de alta energia no palco. Dispositivos de reserva seguem sendo cruciais.

Falha da unidade de montagem central em rack WMAS

 
Situação:
O que fazer no caso improvável de uma unidade central falhar? Embora essa pane seja altamente improvável, pode haver aplicações críticas onde a redundância do sistema seja fundamental. 
 
Prevenção:
A tecnologia permitiria a configuração de uma segunda unidade central, que poderia assumir todas as conexões de sua unidade central "irmã". Quando implementada, o operador copiaria a configuração completa da primeira unidade central para uma segunda antes de um evento de alto nível. Isso incluiria a chave de criptografia e todas as informações de pareamento. Se houver necessidade de mudar para a unidade central de reserva, ela poderá assumir a operação da primeira unidade. Como descrito em "Interferência de RF", os dispositivos móveis precisam restabelecer uma conexão com a nova unidade central, o que causaria uma interrupção de alguns segundos. No entanto, não haveria necessidade de pareamento ou reconfiguração.
 

Conclusão

 
Veremos produtos baseados na tecnologia de WMAS da Sennheiser implementando opções de redundância passo a passo. Para muitas situações típicas que exigem redundância, a tecnologia seria capaz de oferecer uma solução que garantisse a operação sem interrupções audíveis. No caso improvável de um canal de RF inteiro (com largura de 6 ou 8 MHz) ficar inoperante devido a uma interferência, ou de uma unidade central montada em rack falhar, a produção poderia continuar após uma curta interrupção. Se até mesmo essa curta interrupção for inaceitável, o espelhamento do sistema de áudio sem fio seria uma opção, e, com o WMAS usando apenas uma unidade central compacta, em vez de um rack cheio de receptores de microfone e transmissores de monitoramento intra-auricular, seria muito mais fácil realizar isso do que com os sistemas de banda estreita atuais.