beDMX-Protokoll basierend auf Bluetooth für drahtlose DMX-Übertragung

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A lighting technician sets up a Sundrax RadioGate transceiver to transmit DMX signals wirelessly across a rotating theater stage using the beDMX protocol.

Die Bluetooth-Technologie, die 1999 mit ihrer ersten öffentlichen Spezifikation, Bluetooth 1.0, eingeführt wurde, hat im Laufe ihrer 26-jährigen Geschichte eine bedeutende Entwicklung durchlaufen. Anpassend an moderne Anforderungen ist Bluetooth zu einem allgegenwärtigen Standard geworden, der Geräte von Mobiltelefonen und Kopfhörern bis hin zu Augmented-Reality-Systemen, IoT-Infrastrukturprojekten, Medizinprodukten und industrieller Automatisierung antreibt. Jede neue Bluetooth-Version hat die Verbindungs- und Geräteentdeckungsgeschwindigkeiten, Datenübertragungsraten, Widerstandsfähigkeit gegen Funkstörungen und Verbindungssicherheit verbessert.

Um DMX-Signale zuverlässig mit minimalen Einschränkungen zu übertragen, haben wir unser proprietäres beDMX-Protokoll entwickelt und patentiert. Es ermöglicht die Übertragung von DMX512-Protokolldaten, einschließlich Unterstützung des RDM-Feedbackstandards (Remote Device Management), über Entfernungen von bis zu 300 Metern mit herkömmlichen Antennen im 2,4-GHz-Frequenzband.

Das beDMX-Protokoll basiert auf Bluetooth 5.0 als Grundlage für die drahtlose Kommunikation.

The compact, waterproof RadioGate Arma in its IP65 metal housing, designed for reliable outdoor DMX transmission with beDMX.

Warum drahtlose DMX-Signalübertragung benötigt wird

In drahtlosen Lichtsteuerungssystemen erzeugt eine Konsole das DMX-Signal und überträgt es per Kabel an einen Funksender Dieser Sender sendet das Signal dann über einen Funkkanal an ein Empfangsgerät, das es zurück in ein DMX-Signal umwandelt, um Beleuchtungseinrichtungen zu steuern, und liefert es typischerweise über eine kabelgebundene Verbindung

Drahtlose Module ermöglichen die Übertragung des DMX-Signals von Punkt "A" zu mehreren Punkten wie "B," "C" und darüber hinaus und umgehen Hindernisse, die die Installation von Kabeln unpraktisch machen

Diese Lösung ist besonders wertvoll für dynamische Bühnenaufbauten, wie drehbare Theaterbühnen, bei denen ein beweglicher Kreis sich um eine Achse dreht Die Stromversorgung des sich drehenden Teils erfolgt über Schleifringe oder Bürstenkontakte, aber die Übertragung des DMX-Signals über Kabel führt zu zusätzlichen Komplexitäten

DMX-Netzwerke sind von Natur aus komplex und beinhalten zahlreiche Geräte, die eine sorgfältige Planung und Installation von Kabelstrecken erfordern Diese Strecken müssen richtig terminiert, Lasten verteilt sowie spezielle Kabel und Stecker verwendet werden, was Funksysteme zu einer optimalen Wahl macht Funksender beschleunigen außerdem den Einsatz von Beleuchtungssystemen, wenn das Verlegen langer Kabel unpraktisch ist

Bei Großveranstaltungen wie Konzerten von bekannten Künstlern jedoch, bei denen eine präzise Synchronisation der Beleuchtung mit Musik, Gesang und Choreografie unerlässlich ist, kann die Übertragung von Funksignalen möglicherweise nicht ausreichend zuverlässig sein Selbst kleinere Störungen in der Lichtszene können zu erheblichen Konsequenzen führen, was bei solchen Fällen kabelgebundene Verbindungen vorzuziehen macht

Eine kurze Geschichte von Bluetooth

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Gegründet im Jahr 1876, konzentrierte sich Ericsson zunächst auf die Herstellung von Feldtelefonen für die Eisenbahn und das Militär sowie auf die Reparatur von Telegraphen- und Signalanlagen. Das schwedische Unternehmen weitete seine Geschäftstätigkeit aus und lieferte Netzausrüstung an Nachbarländer, Städte innerhalb des Russischen Reiches und Überseemärkte.

Die frühen 1990er Jahre markierten einen Anstieg der Popularität von Mobiltelefonen. Ericsson Mobile, ein Marktführer, bemühte sich, die Funktionalität seiner Geräte zu verbessern.

Das Bluetooth-Konzept entstand bei Nils Rydbeck, dem technischen Direktor von Ericsson, der 1994 den Ingenieur Jaap Haartsen beauftragte, eine drahtlose Kurzstreckentechnologie für die Übertragung von Sprache und Daten zwischen elektronischen Geräten zu entwickeln. Bestehende Lösungen erfüllten nicht alle festgelegten Kriterien, die direkte Konnektivität, gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung und geringen Stromverbrauch umfassten. Andere Technologien, die Haartsen untersuchte, scheiterten ebenfalls.

Ein entscheidender Moment ereignete sich auf der IEEE-Konferenz in Den Haag, auf der Haartsen an Symposien zu Kommunikation und drahtlosen PC-Netzwerken teilnahm. 1995 wurde er von Sven Mattisson, einem schwedischen Spezialisten für drahtlose Technologie, unterstützt.

Im selben Jahr begann Ericsson mit der Entwicklung von Kurzstrecken-Funkkommunikationstechnologie. Um Kompatibilität und breitere Akzeptanz sicherzustellen, war die Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen notwendig. 1998 gründeten Ericsson, Intel, IBM, Nokia und Toshiba die Bluetooth Special Interest Group (SIG), um die Technologie zu standardisieren.

Nokia verbesserte die Bluetooth-Integration mit mobilen Geräten, Toshiba sorgte für die Hardware-Kompatibilität mit Computern, und IBM standardisierte Protokolle und transformierte Bluetooth in eine universelle Plattform.

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A detailed view of a Bluetooth 5.0 chip, the foundation of Sundrax’s beDMX protocol for high-speed, interference-resistant DMX transmission.

Wie der Name eines Wikingerkönigs zum Namen der Technologie wurde

Jim Kardach von Intel schlug vor, die Technologie "Bluetooth" zu nennen, inspiriert von dem dänischen König Harald I. Blauzahn aus dem 10. Jahrhundert. Genau wie der König die verschiedenen dänischen Stämme zu einem Königreich vereinte, sollte die Bluetooth-Technologie die unterschiedlichen Bereiche von PCs und mobiler Kommunikation zu einem nahtlosen drahtlosen Ökosystem vereinen. Es wurde als eine Brücke konzipiert, die verschiedene Kommunikationsprotokolle zu einem universellen Standard verbindet und die Grenzen zwischen Geräten aufhebt, um ein digitales Königreich zu schaffen.

Der König erhielt seinen Spitznamen von einem dunklen Vorderzahn—"Blåtand" auf Dänisch. Während das moderne skandinavische "blå" "blau" bedeutet, hieß es in der Wikingerzeit "schwarz", was wahrscheinlich die tatsächliche Farbe des Zahns widerspiegelt. Angesichts der Herausforderungen der Navigation, Kriegsführung und Überfälle in dieser Zeit ist es plausibel, dass die Zahngesundheit der Wikinger schlecht war, was die Vorstellung eines dunklen Zahns unterstützt.

Ursprünglich als vorläufiger Name gedacht, blieb "Bluetooth" bestehen, als Alternativen wie "RadioWire" und "PAN" aufgrund ihrer häufigen Verwendung im Internet abgelehnt wurden. Das Sprichwort, dass nichts dauerhafter ist als eine vorübergehende Lösung, bewahrheitete sich, und die Technologie behielt ihren ursprünglichen Namen und ihre eingehende Bedeutung bei.

Das Bluetooth-Logo, heute ein anerkanntes Symbol für drahtlose Kommunikation, kombiniert zwei skandinavische Runen: Hagall ᚼ und Berkana ᛒ, die die Initialen von König Harald Blauzahn (Harald Blåtand) darstellen.

Technische Spezifikationen der Bluetooth- und Beleuchtungssteuerungsprotokollübertragung

Der Bluetooth-Sender für DMX-Signale unterstützt Datenübertragungsraten von bis zu 3 Mbps, funktioniert über 79 Funkkanäle und erkennt Signale auf 32 Kanälen

Die Bluetooth-Technologie basiert auf dem Frequenzsprungverfahren (FHSS) und arbeitet im 2,4-GHz-Band, das in mehrere Unterfrequenzen unterteilt ist. Bluetooth-Geräte wechseln kontinuierlich zwischen diesen Unterfrequenzen, wodurch das Signal auf einem Spektrumanalysator wie Rauschen aussieht

Bluetooth-Netzwerke und Frequenzsprungverfahren

Der Kern des Bluetooth-Netzwerks ist das Piconet, das ein Master-Gerät mit bis zu sieben aktiven Slave-Geräten verbindet. Für die drahtlose DMX-Übertragung sind mindestens zwei Geräte erforderlich—ein Sender und ein Empfänger—die in einer Stern-Topologie angeordnet sind.

Bluetooth nutzt das 2,4-GHz-Band, das in 79 Unterfrequenzen segmentiert ist, und verwendet schnelles Frequenzhopping, um Störungen zu minimieren. Ein Gerätepaar könnte beispielsweise zwischen den Frequenzen 1, 20 und 31 springen, während ein anderes 2, 38 und 49 verwendet.

Jedes Piconet folgt einer einzigartigen Hopping-Sequenz und arbeitet auf seiner eigenen dynamisch wechselnden Frequenz, was das Überschneiden von Signalen reduziert. Dies macht die drahtlose DMX-Übertragung über Bluetooth unempfindlich gegen Störungen, da jedes Gerätepaar ein eigenes, unbekanntes Hopping-Muster verwendet, das es ermöglicht, dass mehrere Bluetooth-Gruppen in unmittelbarer Nähe funktionieren.

Datenpakete werden in Segmenten über verschiedene Frequenzen übertragen, und nur der beabsichtigte Empfänger kann sie wieder zusammensetzen, was die Sicherheit gegen Abfangen erhöht.

A graph illustrating beDMX’s adaptive frequency hopping, dynamically avoiding interference in the 2.4 GHz band.

Interferenzanalyse und adaptives Hopping mit beDMX

Unsere Geräte gehen über grundlegendes Frequenzsprungverfahren hinaus, indem sie aktiv die Luftwellen analysieren, um Interferenzen zu identifizieren.

Das beDMX-Protokoll integriert Adaptives Frequenzsprungverfahren (AFH), das es den Geräten ermöglicht, automatisch klare Funkkanäle auszuwählen und Interferenzen zu vermeiden. beDMX-Geräte wechseln die Frequenzen ungefähr 1000 Mal pro Sekunde. Wenn beispielsweise die dritte Frequenz ein schwaches Signal aufweist, schließt das System sie aus der Sprungsequenz aus und wechselt zu einer anderen Frequenz, um eine ununterbrochene Übertragung zu gewährleisten. Dieser Prozess wird auf jede problematische Frequenz angewendet.

Bekannt als adaptives Hopping, beruht dieser Mechanismus auf ständiger Spektrumuntersuchung. beDMX-Geräte bewerten die Übertragungsqualität bei jedem Frequenzsprung, der jede Millisekunde stattfindet. Vereinfacht gesagt folgen die Sprünge einer Tabelle geeigneter Frequenzen, wobei die nächste Frequenz mithilfe des CRC32-Algorithmus berechnet wird: ein Anfangswert von 0xFFFFFFFF wird basierend auf dem vorherigen CRC32 aktualisiert, was den Index der gespeicherten Frequenzen bestimmt. Wenn eine Frequenz rauschig ist, sendet der Sender einen SYNC_COMMAND, der den aktuellen CRC und eine Liste "guter" Frequenzen enthält, um Empfänger zu synchronisieren und deren Anwesenheit zu bestätigen. Die Empfänger bestätigen entweder die Verbindung oder werden nach 20 unbeantworteten Versuchen als getrennt betrachtet, wobei die problematische Frequenz vorübergehend ausgeschlossen wird. Das System testet diese Frequenzen später erneut und aktualisiert die Liste der verfügbaren Kanäle.

The Sundrax RadioGate Plus, a hybrid device combining Art-Net/sACN conversion, DMX splitting, and wireless beDMX transmission.

Dies stellt sicher, dass die drahtlosen DMX-Systeme von Sundrax, die aus mehreren Piconets bestehen, einwandfrei funktionieren. Jedes Piconet verwendet eine einzigartige Frequenzwechselsequenz, die durch die Adresse des Senders (z.B. 0xDBF51A0CXX für Discovery oder 0x5C4D90FBXX für Übertragung) und die Subnetznummer bestimmt wird, um Signalüberlappungen zu minimieren. Um solche Geräte zu stören, wäre überwältigende Interferenz über das gesamte 2,4-GHz-Band erforderlich. Lokalisierte Störungen, wie WLAN oder andere Geräte, können die Übertragung nicht unterbrechen, da beDMX sofort auf eine freie Frequenz wechselt.

Aktive Geräte halten eine kontinuierliche bidirektionale Kommunikation aufrecht, indem sie bei jedem Sprung Servicedaten austauschen. Der Sender sendet SYNC-Pakete zur Verifizierung der Empfänger, die ihrerseits ihre Timer an seinen Rhythmus anpassen. Diese Synchronisation ermöglicht schnelle Reaktionen auf Veränderungen der Luftwellen. Beispielsweise, wenn ein Empfänger nicht antwortet, aktualisiert der Sender den Netzwerkstatus über die BT2_PROT_REQ_STATE-Anforderung und liefert dem zentralen Controller Echtzeit-Puffer- und Geräteverbindungsdaten. Im Gegensatz zu minderwertigen, festen Frequenzlösungen bietet beDMX hohe Zuverlässigkeit und Interferenzresistenz durch dynamische Anpassung und intelligentes Frequenzmanagement.

A Sundrax DMX device with a standard omnidirectional whip antenna, supporting beDMX transmission up to 200 meters.

Vorteile der Abhängigkeit von einem bewährten Standard

Unsere drahtlosen DMX-Beleuchtungssteuerungslösungen basieren auf der Bluetooth-Technologie, nutzen das niedrigere HCI-Protokoll und sind für eine zuverlässige Echtzeit-Datenübertragung angepasst. Dieser Ansatz, implementiert über eine standardisierte Kommunikationsschnittstelle mit dem Bluetooth-Controller (UART, 921600 Baud), gewährleistet einen konsistenten und präzisen Betrieb im 2,4-GHz-Band

Mit umfangreicher Bluetooth-Erfahrung, die bis zu den frühesten Chips von Ericsson zurückreicht, wissen wir, dass "mehr" nicht immer "besser" bedeutet 

Zum Beispiel können einige drahtlose DMX-Systeme von Herstellern verwenden:

  • 81 Frequenzen statt 79, um Interferenzen zu vermeiden, aber das Überschreiten des Standardbereichs von 2400–2483.5 MHz kann zu Konflikten mit anderen Geräten führen. Im Gegensatz dazu verwendet beDMX AFH, analysiert das Spektrum mit Befehlen wie SYNC_COMMAND und schließt störende Kanäle aus seiner Tabelle guter Frequenzen aus, was die Kompatibilität mit WLAN und anderen 2,4-GHz-Geräten ohne unnötige Spektrum-Erweiterung gewährleistet.
  • Sowohl 2,4- als auch 2,5-GHz-Bänder statt strikt bei 2,4 GHz zu bleiben, was oft auf eine schlechte Unterdrückung von Interferenzen hinweist. Das Überschreiten von 2483,5 MHz verringert die Reichweite aufgrund erhöhter Signaldämpfung. beDMX arbeitet ausschließlich im 2,4-GHz-Band und erreicht bis zu 1500 Meter mit Richtantennen durch strikte Einhaltung des Bluetooth-Standards und intelligentes Hopping mittels CRC32-Berechnungen, was auch unter hoher RF-Belastung eine ununterbrochene und vorhersagbare Leistung sicherstellt.

Geräte wie RadioGate Arma verbessern die Zuverlässigkeit weiter durch bidirektionale Kommunikation: Sender und Empfänger tauschen jede Millisekunde Servicedaten aus, synchronisieren Timer und überwachen den Netzwerkstatus.

Stage crew quickly sets up a wireless DMX network using Sundrax’s beDMX devices, ideal for time-sensitive events.

Bluetooth-Reichweite: Klassen und Entfernungen

Obwohl oft mit Anwendungen im Nahbereich in Verbindung gebracht, kann Bluetooth Geräte über beträchtliche Entfernungen verbinden, abhängig von der Leistungsklasse des Senders:

Klasse 3: Weniger als 5 Meter (z.B. tragbare Elektronik)

Klasse 2: 10-20 Meter (z.B. mobile Geräte)

Klasse 1: 100-200 Meter (z.B. DMX-Übertragungsgeräte)

Die Reichweite verringert sich bei Hindernissen wie Kulissen, Wänden oder Bäumen, und Signalreflexionen von Gebäuden reduzieren sie weiter.

In Show-Umgebungen mit Wänden, Trennwänden und zahlreichen Geräten sind ideale Übertragungsbedingungen selten. Daher erfordert die Planung eines drahtlosen DMX-Systems Geräte mit ausreichenden Reichweitenreserven, um diesen Faktoren Rechnung zu tragen.

Antennen von Sundrax-Wireless-Geräten: Typen und Optionen

Sundrax-Geräte bieten Flexibilität im Bereich durch abnehmbare RP-SMA-Antennen. Standardmäßige omnidirektionale Stabantennen gewährleisten eine zuverlässige Abdeckung bis zu 200 Metern, geeignet für mittelgroße Bereiche ohne zusätzliche Komponenten.

Für größere Entfernungen können diese gegen Panelantennen (bis zu 1,5-2 km) oder stark gerichtete Yagi-Antennen (möglicherweise bis zu 5 km unter idealen Bedingungen) ausgetauscht werden. beDMX verbessert die Reichweite durch zweiseitige Synchronisation, wobei Sender und Empfänger alle Millisekunde Servicedaten austauschen, um die Stabilität selbst bei extremen Entfernungen zu gewährleisten. Richtantennen sind auf Bestellung erhältlich, was eine Systemoptimierung für jede Anwendung ermöglicht.

Sundrax RadioGate Solid transceivers mounted indoors, delivering reliable DMX control via beDMX in a theater setting.

Drahtlose DMX-Transceiver: Komfort und Flexibilität für jede Installation

Standard-Einzelkanalgeräte übertragen DMX-Signale unidirektional vom Sender zum Empfänger. Unsere Transceiver hingegen können sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden, umschaltbar über Tasten an den Gerätegehäusen.

Ein System mit einem Sender und drei Empfängern kann beispielsweise ein Set aus vier Geräten verwenden - eines als Sender und drei als Empfänger - oder zwei separate Sender-Empfänger-Paare.

Diese Flexibilität vereinfacht die Konfiguration, insbesondere für Vermietungsanwendungen, bei denen die Setups von Veranstaltung zu Veranstaltung variieren. Mit Sundrax-Geräten können Benutzer sie auspacken und in jeder erforderlichen Anordnung konfigurieren, und die Geräte identifizieren automatisch optimale Frequenzen.

Sundrax’s LEDGate Wireless driver managing PWM LEDs with flicker-free dimming, powered by the beDMX protocol.

Koppeln, Entdeckung und RDM mit beDMX über Bluetooth

Die Kopplung der Geräte erfolgt über Tasten an den Gehäusen. Das Master-Gerät (Sender) wechselt in den Suchmodus und sendet ein Signal im Subnetz 0xFF, um alle Empfänger zu erkennen. Empfänger im PAIRING-Modus blinken mit ihren Anzeigen und übertragen ihre ID, Typ und Funktionsdetails. Nach Bestätigung durch den Benutzer schließen sich ausgewählte Slave-Geräte dem Master an und bilden eine Gruppe im zugewiesenen Subnetz.

Einige Empfänger, die keine Daten aktiv übertragen, bleiben innerhalb der Reichweite des Masters und empfangen periodisch SYNC_COMMAND-Pakete, um ihre Timer mit dem Sender zu synchronisieren. Dies ermöglicht eine schnelle Aktivierung bei Bedarf und erhält die Netzwerkkonnektivität auch im Standby-Zustand.

Ein einziger Master kann bis zu 64 Slave-Empfänger verbinden, wobei die Gruppe über Sitzungen hinweg bestehen bleibt. Geräte tauschen bei einem SYNC_COMMAND eine Tabelle mit guten Frequenzen aus und schließen störende Kanäle aus. Jede Gruppe verwendet eine einzigartige, CRC32-berechnete Hopping-Sequenz in ihrem Subnetz, sodass mehrere Gruppen ohne Interferenzen koexistieren können. Die Frequenz-Zeit-Aufteilung wird durch Frequenzwechsel auf Millisekundenebene, synchronisiert durch den Master, aufrechterhalten.

Jedes Gerät verfügt über Verbindungsstatusanzeigen, welche das RDM-Protokoll nutzen, um verbundene Geräte und deren Anzahl anzuzeigen. Der Master empfängt Statusdaten der Slave-Geräte (inklusive RSSI), was eine visuelle Überwachung der Kommunikationsqualität ermöglicht. LED-Anzeigen bieten umfassendes Feedback: Das Blinken einer Empfangsleuchte bestätigt die Konnektivität mit Anzeigeoptionen in beiden Betriebsmodi und erleichtert dadurch Einsatz, Konfiguration und Wartung.

Sundrax Geräte mit beDMX

RadioGate: Drahtlose DMX-Transceiver mit beDMX-Technologie über Bluetooth, die eine zuverlässige Signalübertragung gewährleisten. Das Arma-Modell, das für den Einsatz im Freien und in offenen Bereichen konzipiert ist, verfügt über ein wasserdichtes Metallgehäuse (IP65) – das kompakteste seiner Klasse, anders als die sperrigeren Kunststoffdesigns der Konkurrenz. Das Solid-Modell eignet sich für die Montage auf Innenflächen.

RadioGate Plus: Hybridgeräte in Arma- und Solid-Gehäusen, die Art-Net/sACN-zu-DMX-Konvertierung, DMX-Verteilung/-Verstärkung und beDMX-Funkübertragung integrieren. Dies minimiert den Gerätebedarf in komplexen Beleuchtungsaufbauten und unterstützt sowohl kabelgebundene als auch drahtlose Protokolle.

LEDGate Wireless: Drahtlose Treiber für fortschrittliche PWM-LED-Steuerung, die flimmerfreies Dimmen und Kurzschlussschutz bieten. Erhältlich im Compact-Gehäuse oder als Platine für flexible Integration.

Fazit

Im Gegensatz zum vielseitigen Bluetooth-Standard ist beDMX ein spezialisiertes, patentiertes Protokoll von Sundrax, das für die drahtlose DMX-Übertragung unter anspruchsvollen Bedingungen optimiert ist. Es überträgt Daten in 64-Byte-Puffern, ideal für das 512-Byte-Universum von DMX (aufgeteilt in acht Puffer).

beDMX nutzt die Hochgeschwindigkeits- und interferenzresistenten Fähigkeiten von Bluetooth 5.0, ergänzt durch einzigartige Funktionen. Adaptive Frequency Hopping (AFH) mit CRC32-berechneten Sequenzen und Millisekunden-Synchronisation sorgt für sofortige Interferenzanpassung. Der beidseitige RDM-Support erleichtert sowohl die Datenübertragung als auch die Geräteverwaltung.

Wir erkennen Licht als ein wichtiges, ausdrucksstarkes und faszinierendes Werkzeug für Designer. Von gemütlichen städtischen Feiertagsdekorationen bis hin zu riesigen Musikfestivals, Theaterproduktionen und architektonischer Beleuchtung ermöglicht beDMX den Schöpfern, kühne Visionen ohne Einschränkungen zu verwirklichen. Mit unserer Ausrüstung erstrahlt Licht in jeder Farbe und jedem Farbton, wo immer Sie sind

Entertainment Lighting-Kataloge

Sundrax Entertainment Lighting Catalogs