Резервування у системі WMAS від Sennheiser
Пояснює доктор Себастьян Георгі

Доктор Себастьян Георгі є одним із конструкторів WMAS, нової бездротової багатоканальної аудіосистеми, що її наразі розробляє компанія Sennheiser. Більш ніж 10 років він займається поглибленим дослідженням в області технологій бездротового широкосмугового зв’язку, а також розробкою методів практичного їх застосування для вирішення відповідних задач у сфері професійного аудіо. Георгі має ступінь доктора філософії у галузі технології мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів (OFDM) Гамбурзького технологічного університету (Німеччина), також надзвичайно захоплюється музикою, грає на фаготі й навіть виступає у складі невеликого ганноверського напівпрофесійного оркестру.

ВСТУП
На етапі впровадження нового технологічного рішення у будь-якій галузі й особливо у тій її площині, що теж зовсім нова чи взагалі ще незвідана, запитання на кшталт "а що робити, коли ..?" - це нормально, і є скоріше правилом, аніж винятком. У нашому випадку, а йдеться саме про інноваційну бездротову багатоканальну аудіосистему WMAS, як показала практика інформаційних сесій та обговорення робочих питань, особливий інтерес у колег наразі викликає тема резервування.

Технологія WMAS від Sennheiser, нагадаємо, передбачає використання лише одного центрального блоку, котрий монтується у звичайну рекову стійку й одночасно обслуговує усі численні бездротові мікрофони та системи персонального моніторингу. На відміну від звичайних вузькосмугових систем, у котрих бездротових каналів передавач-приймач та приймач-передавач багато і всі обслуговуються окремо й окремим обладнанням.

Отже, колеги запитують, що робити, коли цей центральний блок WMAS з якоїсь причини вийде з ладу, і які є варіанти резервування системи на такий випадок? У цій статті ми розглянемо декілька робочих ситуацій із резервуванням WMAS та відповімо на ці запитання предметно.

Схема реалізації бездротової аудіо системи WMAS від Sennheiser - один центральний блок у стійці обробляє сигнали багатьох бездротових мікрофонів та систем персонального моніторингу в одному радіочастотному каналі

Резервування
Отже, терміном "резервування" ми наразі визначаємо дублювання певних підсистем з метою забезпечення гарантовано безперебійної їх роботи навіть у ситуації, коли якась із них виходить з ладу. Як завжди, рішення про необхідність резервування, тобто рішення дублювати якусь підсистему чи ні, приймається на основі даних попередньої перевірки наявного обладнання на ймовірність відмови.

Відповідно, для гарантованого усунення єдиної точки відмови у технічно складній системі найефективнішим та найочевиднішим рішенням буде задублювати всю систему. Саме для цього, наприклад, у телестудіях прямих ефірів визначних подій мікшерні консолі або дублюються, або використовуються консолі спеціальної конструкції з подвійним резервуванням систем, або ж навіть облаштовуються окремі резервні стійки з необхідним обладнанням.

Основна та резервна консолі DiGiCo Quantum 5 на робочому місці FOH-звукорежисера театральної опери "Балада про канал", що демонструвалася на відкритті Національного центру виконавських мистецтв у Пекіні в грудні 2023 року (фото Racpro)

Для бездротових аудіосистем це означає, що їх потрібно створювати відразу дві. З налаштуванням на різні частоти, з окремими системами живлення, а в ідеалі, і з окремими генераторами для кожної, із встановленням обладнання обох систем на певній відстані одне від одного і таке інше. Втім із суто економічної точки зору, у більшості робочих проєктів таке рішення є надмірним і не має жодного сенсу.

Шифрування
У Wireless Multichannel Audio System чи скорочено WMAS від Sennheiser ключовим є підключення. Це значить, що мобільні пристрій, приміром, бездротовий передавач мікрофона чи приймач системи персонального моніторингу, підключається до центрального блоку WMAS, що встановлений у стійці (це конкретне підключення ми надалі називатимемо сполученням).

Коли мобільний пристрій сполучається з центральним блоком, між ними проходить обмін ключем шифрування. Його потім можна скоординувати вже через постійний канал дистанційного керування в межах єдиного двоспрямованого радіочастотного каналу, що використовується для передачі аудіосигналу.

Разом з тим це означає, що слухати цей самий аудіосигнал паралельно з другого приймача, як сьогодні часто роблять для підстрахування, у WMAS неможливо. Хоча незабаром такої опції більше не матимуть навіть старі вузькосмугові бездротові аудіосистеми, оскільки законодавство ЄС вимагає з 2025 року шифрувати всі персональних дані, зокрема й аудіо.

Варіанти резервування систем WMAS від Sennheiser
А от тепер розгляньмо декілька ситуацій, коли трапилася певна проблема технічного характеру й усувати її потрібно за допомогою WMAS від Sennheiser. Отже:

Радіочастотні перешкоди
Проблема: на робочій частоті виникають перешкоди, наприклад, від іншої бездротової аудіосистеми, котра увімкнена кимось без попереднього узгодження та перевірки доступності частоти. Або ж на частоті неочікувано запрацював якийсь інший пристрій, що випромінює небажані сигнали у так званому телевізійному УВЧ-діапазоні (ТБ-УВЧ).

Що робити?
Система WMAS від Sennheiser частоти сканує постійно, навіть у процесі роботи. Тобто усі пристрої WMAS, як мобільні, так і стаціонарні антени, безперервно моніторять доступний радіочастотний діапазон, а точніше виконують так зване зондування розподіленого спектра. І ця система сама інформує оператора про будь-які перешкоди та надає йому чи їй усі дані, що потрібні для швидкого й дієвого реагування на проблему.

Багатоетапні випробування показали, що WMAS ефективно обходить декілька джерел одночасних перешкод. Так що, з цією системою звукорежисери мають більш ніж достатньо часу, щоб виявити та вимкнути джерело перешкод, навіть під час прямого ефіру.

Коли ж перешкоди у виділеному каналі ТБ-УВЧ дуже значні, тобто коли на конкретному каналі з'являються відразу кілька активних джерел перешкод і вони такі потужні, що якість аудіосигналу підтримувати стає неможливим, то WMAS дає змогу перейти на інший канал буквально за секунди та без повторного сполучення усіх мобільних пристроїв з системою.

Підключені мобільні пристрої у такому випадку перемикаються на пошук, майже миттєво знаходять "свій" блок і автоматично узгоджують налаштування. Звук при цьому якщо й переривається, то всього на декілька секунд, а це фактично ніщо у порівнянні з тим, скільки часу знадобилося б на переналаштування кількох звичайних вузькосмугових приймачів з усіма підключеними до них передавачами.

До того ж найчастіше можливим є й альтернативний варіант. Коли перешкоди потужні, однак зв'язок між центральним блоком і WMAS не переривається остаточно, змінити частоту завжди можна через постійний канал дистанційного керування - так система переналаштовується ще швидше і проміжок переривання звуку взагалі мінімальний.

Зліва: Джерело перешкод 200 кГц у щільному робочому діапазоні багатоканальної вузькосмугової системи. Втрачений щонайменше один канал і відповідний пристрій необхідно перемикати на резервну частоту. Чим більше таких джерел перешкод і чим вони потужніші, тим більше каналів втрачається.

Справа: Аналогічне джерело перешкод у робочому діапазоні WMAS. Однак частоти рознесені, а обробка сигналу більш досконала, тому джерело перешкод на одному каналі WMAS обходить. Якщо ж таких джерел стає більше, то маючи дані системи зондування розподіленого спектра й канал дистанційного керування всіма пристроями, оператор просто вживає необхідні заходи відповідно до ситуації.

Проблема: пошкоджений або випадково відключений якийсь з кабелів обладнання у стійці (шнур живлення, кабель винесеної антени, кабель аудіомережі Dante, з'єднання через багатоканальний аудіоцифровий інтерфейс MADI тощо).

Що робити?
Загалом технологія WMAS від Sennheiser дає змогу нормально працювати взагалі без будь-яких аудіокабелів.

Що ж до антен, то коли їх декілька і вони всі - на одному радіочастотному каналі, то таким чином не лише зона покриття системи значно розширюється, але й випадкова "втрата" якоїсь з антен без проблем компенсується за рахунок інших. Коли від'єднався кабель однієї антени, всі мобільні пристроїв просто працюватимуть через ту чи ті антени, у зоні покриття яких вони перебувають - навіть без переривання сигналу.

Центральному блокові WMAS для роботи зазвичай вистачає й однієї антени. Втім коли ситуація того потребує (і тим більше за рекомендацією RF-менеджера), до блоку завжди можна підключити ще одну додаткову чи навіть декілька додаткових антен і розташувати їх із зонами перекриття, створивши таким чином потрібне резервування саме на випадок вимкнення якоїсь з антен.

Коли центральний блок WMAS тимчасово втрачає з'єднання з аудіомережею, то це теж не призводить до переривання звуку. А от на випадок від'єднання чи виходу з ладу кабелю живлення у певних проєктах, ймовірно, краще мати і запасні блоки живлення, і запасні кабелі.

Зламався комп'ютер
Проблема: вийшов з ладу робочий ноутбук (чи десктоп), що з нього виконуються налаштування та моніторинг аудіосистеми до чи під час заходу.

Що робити?
Коли робочий комп виходить з ладу, то як і у ситуації з пошкодженим кабелем, WMAS просто працюватиме далі. А оператору потрібно всього лише підключити до центрального блоку системи у стійці інший комп, перекинути на нього потрібні дані й потім працювати з нього.

Вийшов з ладу мікрофон
Проблема: пошкодили на сцені ручний мікрофон або ж забився гримом чи брудом петличний мікрофон.

Що робити?
Те ж саме, що ми всі робимо щоразу, коли раптом виходять з ладу мікрофони звичайних вузькосмугових систем. Беремо запасний мікрофон, сполучуємо його з центральним блоком WMAS (якщо вони ще не сполучені) і видаємо його виконавцеві на заміну несправному.

Потужна енергетика живого музичного шоу інколи не найкращим чином вливає на робочі мікрофони артистів. Тож завжди потрібно мати запасні мікрофони!

Не працює центральний блок WMAS у стійці
Ситуація, коли центральний блок WMAS перестав працювати майже неймовірна. Проте припустимо, що рівень проєкту виключає будь-які, навіть найкоротші збої системи, а отже апаратне резервування є необхідним заходом.

Що робити?
Технологія WMAS передбачає можливість за необхідності підключати до центрального блоку і потрібним чином конфігурувати другий, резервний центральний блок, котрий за певних умов переймає на себе всі сполучення від основного.

При цьому повну конфігурацію з основного блоку на резервний оператор просто копіює заздалегідь, ще на етапі підготовки до запланованого заходу і налаштування всієї системи. Конфігурація містить ключ шифрування та всі дані сполучень мобільних пристроїв.

Ситуація ж коли система перемикається з основного на резервний центральний блок повністю відповідає тій, котру ми описали вище, у розділі про радіочастотні перешкоди цієї статті. Після перемикання всі сполучені з основним центральним блоком мобільні пристрої на запасний перемкнуться автоматично, що призведе до кількасекундного переривання аудіосигналу. Переналаштування обладнання чи повторне сполучення пристроїв виконувати не потрібно.

ВИСНОВКИ
У наступних аудіосистемах Sennheiser, розроблених на основі технології WMAS, функціонал резервування буде і розширений, і вдосконалений. Наразі ж, як бачимо, WMAS передбачає різні варіанти рішення з резервування, що дають змогу ефективно запобігати перериванням аудіосигналу у більшості робочих ситуацій і у проєктах навіть найвищого рівня складності.

І, як бачимо, навіть у тому малоймовірному випадку, коли існує ризик одномоментної втрати відразу всього радіочастотного каналу шириною аж 6 або 8 МГц через, скажімо, масштабні й потужні перешкоди чи вихід з ладу центрального блоку у стійці, з WMAS це загрожує максимум кількасекундним перериванням звуку.

Коли ж навіть така коротка втрата сигналу є неприпустимою, задача вирішується шляхом дублювання бездротової аудіосистеми. Втім у WMAS це буде всього лише ще один компактний центральний блок у стійці, а не ціла стійка з приймачами бездротових мікрофонів та передавачами систем персонального моніторингу, як у сучасних вузькосмугових систем, а також самий мінімум часу на налаштування обладнання.