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La maggior parte di noi che utilizza apparecchiature wireless nei sistemi AV ha imparato a diffidare della banda ISM (Industrial, Scientific, and Medical) a 2.4 GHz, se non addirittura a evitarla del tutto, a causa del trauma di guasti proprio quando contava di più. Il progetto era perfetto sulla carta e tutto funzionava a meraviglia durante la messa in servizio. Ma il pubblico si è seduto, le aule adiacenti si sono riempite o un nuovo inquilino si è trasferito al piano successivo. Le frequenze si sono sovraccaricate e qualcosa ha ceduto. La banda non è soggetta a licenza né a gestione: chiunque può trasmettere e non sempre si ha la possibilità di specificare i propri vicini. Quindi, che l'abbiamo imparato per esperienza o per avvertimento di colleghi e venditori, sappiamo che non bisogna mai specificare un microfono wireless a 2.4 GHz, che bisogna cablare tutte le connessioni possibili e che aggiungere anche un solo dispositivo a 2.4 GHz è da considerarsi un crimine che comporta una punizione severa.
Quando si parla di sistemi di ascolto assistito (ALS) e si cita Auracast™, lo standard di trasmissione audio Bluetooth® Low Energy (BLE), e si menziona la banda a 2.4 GHz, la reazione istintiva è quella di scartarlo. L'ascolto assistito non è un optional. Nella maggior parte dei casi è un requisito legale e un imperativo etico, e affidarsi a una connessione instabile sembra imprudente. Ma la banda a 2.4 GHz non è una tecnologia; è semplicemente un intervallo di frequenza in cui, entro certi parametri, qualsiasi tecnologia può operare. Gli standard fondamentali che operano in questa banda sono ben progettati.
Wi-Fi e Bluetooth sono stati progettati per essere resilienti e coesistere per oltre due decenni, e ci riescono egregiamente. Eppure, chiunque abbia lavorato in una stanza affollata sa che quando la banda viene davvero congestionata, persino i sistemi di livello aziendale faticano. L'affidabilità in questi casi è sempre sembrata una questione di fortuna, persino per i prodotti migliori. Auracast™ offre prestazioni eccellenti anche in ambienti RF densi e congestionati. Vanta un'ampia portata, un suono nitido e una latenza ridotta e costante, nonostante siamo abituati ad aspettarci il contrario. Questo non è un caso. Invece di chiedersi se la banda fosse adatta, gli ingegneri che hanno progettato e continuano a sviluppare Auracast™ si sono posti una domanda più precisa: è possibile progettare un sistema audio broadcast in modo che sia affidabile all'interno di questa banda contesa, non per pura fortuna, ma in modo intrinseco?
Questa serie spiega come hanno risposto a quella domanda. Nei prossimi articoli, dimostreremo che Auracast™ è esattamente quel tipo di sistema. Non c'è bisogno di credere a nulla per fede. Ogni affermazione è accompagnata dal meccanismo che la sottende e dai suoi limiti reali, oltre a strumenti per sviluppare la comprensione concettuale necessaria per applicare Auracast™ con sicurezza e in modo appropriato.
Questa serie è composta da cinque parti:
Per iniziare questa prima parte e per riassumere la direzione che prenderemo, ecco la struttura generale del sistema.
Innanzitutto, rendiamo i dati audio compatti e veloci, sufficientemente efficienti da far sì che ogni breve frammento della trasmissione richieda solo un breve lampo su una singola frequenza. Quindi, utilizziamo il tempo così risparmiato per ritrasmettere ogni frammento più volte su frequenze diverse; l'ascoltatore deve captare una sola copia. Successivamente, verifichiamo come ogni copia raggiunga l'ascoltatore con un volume e una qualità di decodifica sufficientemente elevati e nitidi. Infine, integriamo il tutto in un unico sistema progettato per coesistere all'interno di una banda di frequenza complessa.
In conclusione, l'affidabilità di Auracast è una caratteristica intrinseca del sistema, non il risultato di un singolo trucco, della fortuna o di una strategia di marketing inefficace. Deriva da una serie di scelte progettuali apparentemente semplici che, nel loro insieme, danno vita a un sistema affidabile. E le prestazioni migliorano ulteriormente man mano che il segnale si attenua, il che, come vedremo alla fine, rappresenta la vera tendenza.
Auracast™ è la modalità di trasmissione di Bluetooth® Low Energy Audio. Un trasmettitore invia un flusso audio nella stanza e un numero qualsiasi di ascoltatori lo riceve, senza necessità di abbinamento o di negoziazione. Per l'ascolto assistito, questa soluzione è particolarmente vantaggiosa. La sala trasmette; il dispositivo dell'ascoltatore lo riceve.
Funziona oggi come un sistema autonomo. Un locale può installare un trasmettitore e i relativi ricevitori come un ecosistema conforme alle normative ADA, proprio come fa la piattaforma Auri™ di Listen, indipendentemente da ciò che un singolo spettatore porta con sé. E poiché Auracast™ è uno standard Bluetooth® aperto anziché proprietario, è già compatibile con un'ampia e crescente gamma di dispositivi di consumo: telefoni, auricolari e apparecchi acustici, che oggi si contano a milioni. Dopo un solo ciclo generazionale di dispositivi elettronici personali, la compatibilità con Auracast™ diventerà un requisito imprescindibile per ogni dispositivo audio personale. Il sistema chiuso offre certezze immediate; lo standard aperto offre la compatibilità "porta il tuo dispositivo" che il pubblico si aspetterà. Non è necessario puntare sul secondo per poter contare sul primo.
Utilizzeremo una configurazione specifica come esempio pratico per tutta la serie, ovvero le impostazioni che verrebbero probabilmente impiegate in un'implementazione reale di un sistema di comunicazione vocale: audio a 24 kHz, un nuovo pacchetto ogni 10 millisecondi, inviato con cinque possibilità di attecchimento. Questi numeri avranno un significato preciso alla fine. Per ora, sono solo i parametri del sistema che stiamo per analizzare.
Consideriamo il panorama delle radiofrequenze di un centro per le arti performative in un affollato campus universitario urbano: le probabilità sono a nostro sfavore. La sala stessa, i laboratori di scenografia, le aule e i dormitori che la circondano, le migliaia di studenti che portano ciascuno due o tre radio in tasca. Il Wi-Fi del campus copre tutto; un'università è uno degli ambienti con la più alta densità di client wireless nel mondo professionale. Se una cosa funziona qui, funziona quasi ovunque.
La banda di frequenza a 2.4 GHz è prevalentemente occupata dal Wi-Fi, ed è proprio il Wi-Fi che viene in mente quando si pensa alle interferenze. Due aspetti relativi al modo in cui il Wi-Fi utilizza effettivamente questa banda cambiano questa percezione più di quanto la maggior parte delle persone si aspetti.
Innanzitutto, un punto di accesso Wi-Fi comunica su un solo canale alla volta. La banda a 2.4 GHz ha spazio solo per tre canali non sovrapposti: quelli etichettati 1, 6 e 11. Qualsiasi rete efficiente utilizza solo questi tre canali e assegna ai punti di accesso vicini canali diversi, in modo che un singolo punto occupi una singola porzione di banda da 20 MHz, non l'intera banda. Negli edifici ad alta densità abitativa, le attuali linee guida dei principali produttori di Wi-Fi si spingono oltre: spegnere completamente alcune delle radio a 2.4 GHz, perché un numero eccessivo di esse che condividono gli stessi tre canali tende a interferire tra loro. La banda non è un muro di Wi-Fi. È, al massimo, composta da tre blocchi, e sempre meno.
In secondo luogo, il Wi-Fi è a impulsi. Non mantiene il canale aperto. Invia brevi frame separati da silenzi, e persino una rete moderatamente trafficata rimane inattiva su un dato canale per più della metà del tempo. Il dato che conta non è se il Wi-Fi si sovrappone a una frequenza, ma con quale frequenza il Wi-Fi trasmette effettivamente su quella frequenza. Questa frazione, chiamata duty cycle, è una variabile reale che analizzeremo.
Il Wi-Fi è la tecnologia più diffusa, ma non è l'unica da considerare. A seconda dell'edificio, la banda di frequenza potrebbe essere condivisa con diversi altri sistemi, ma raramente li avrete tutti, o anche solo molti, contemporaneamente. Nessuno si comporta esattamente come il Wi-Fi, ma le due domande da porsi sono sempre le stesse: qual è il ciclo di lavoro di ciascuno e qual è la sua impronta di frequenza. Rispondendo a queste domande, la maggior parte dei sistemi si rivelerà molto meno problematica.
Osservate come si comporta Auracast™, ammesso che riusciate a individuare i suoi pacchetti nel grafico. Si tratta di un segnale Bluetooth® Low Energy: brevi impulsi a 2 MHz, ciascuno della durata di una frazione di millisecondo, con un ciclo di lavoro moderato. La tecnologia che stiamo esaminando è, per sua stessa natura, una delle più delicate e meno invasive in termini di spettro dell'intera banda. Lo standard che ci preoccupa lascia a malapena una traccia.
È importante sottolineare che la maggior parte di questi dispositivi vicini trasmette a una potenza inferiore rispetto al Wi-Fi, e ben al di sotto dei 20 dBm di un trasmettitore Auracast™ per ambienti completi come Auri™ di Listen Technologies. In un post successivo approfondiremo perché la potenza, e in particolare la potenza concentrata nelle ristrette porzioni di spettro di Auracast, sia importante tanto quanto la frequenza con cui un segnale viene trasmesso. Per ora, basti notare che Auracast™ raramente è la voce più debole nella stanza.
Mettendo insieme tutti gli elementi, la banda appare diversa da quella che si vede a prima vista. È affollata, ma non satura. Il Wi-Fi utilizza alcune ampie bande, in modo intermittente; un collegamento video wireless può essere pesante, ma solo quando si utilizzano apparecchiature sempre più rare; e il resto è costituito da bande strette, brevi e discrete. Questo lascia molto spazio, in termini di frequenza e tempo, per un sistema sufficientemente piccolo e veloce da poter passare inosservato.
C'è anche un'importante tendenza: il Wi-Fi sta gradualmente abbandonando la banda a 2.4 GHz. Le nuove tecnologie Wi-Fi operano a 5 e 6 GHz, dove c'è molta più banda disponibile, e le reti aziendali spostano sempre più il traffico pubblico su queste frequenze, riducendo o addirittura eliminando la loro presenza sulla banda a 2.4 GHz. La banda che Auracast™ deve condividere si sta svuotando nel tempo, non aumentando. Torneremo su questo argomento in un post successivo.
Indubbiamente, la banda a 2.4 GHz rappresenta una sfida. Nei luoghi con le condizioni peggiori, alcune sue parti risultano effettivamente ostili per gran parte del tempo, e una tecnologia seria deve tenerne conto, anziché ignorarla. Nei prossimi articoli mostreremo perché questa ostilità è un problema che si può superare con un'adeguata progettazione e come Auracast™ lo faccia in modi specifici e verificabili.
Si comincia con la creazione di dati audio compatti e resistenti, argomento del prossimo post.
Il marchio denominativo e i loghi Bluetooth® sono marchi registrati di proprietà di Bluetooth SIG, Inc. Il marchio denominativo e i loghi Auracast™ sono marchi di proprietà di Bluetooth SIG, Inc. Qualsiasi utilizzo di tali marchi da parte di Listen Technologies Corporation è concesso in licenza. Altri marchi e nomi commerciali appartengono ai rispettivi proprietari.
