beDMX-Protokoll basierend auf Bluetooth für drahtlose DMX-Übertragung

In drahtlosen Lichtsteuerungssystemen erzeugt ein Pult das DMX-Signal und überträgt es über ein 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 Beleuchtungskörper zu steuern, typischerweise über eine kabelgebundene Verbindung.

Drahtlose Module ermöglichen die Übertragung von DMX-Signalen von Punkt "A" zu mehreren Punkten wie "B", "C" und darüber hinaus und umgehen Hindernisse, die die Kabelinstallation unpraktisch machen.

Diese Lösung ist besonders wertvoll für dynamische Bühnenaufbauten, wie zum Beispiel drehende Theaterbühnen, bei denen ein beweglicher Kreis um eine Achse rotiert. Die Stromversorgung der drehenden Sektion erfolgt über Schleifringe oder Bürstenkontakte, aber die Übertragung des DMX-Signals über Kabel bringt zusätzliche Komplexitäten mit sich.

DMX-Netzwerke sind von Natur aus komplex und beinhalten zahlreiche Geräte, die eine sorgfältige Planung und Installation von Kabelleitungen erfordern. Diese Leitungen erfordern eine korrekte Terminierung, Lastverteilung sowie spezialisierte Kabel und Anschlüsse, wodurch Funksysteme zu einer optimalen Wahl werden. Funksender beschleunigen auch die Bereitstellung von Beleuchtungssystemen, wenn das Verlegen langer Kabel unpraktisch ist.

Für groß angelegte Veranstaltungen wie Konzerte bekannter Künstler, bei denen eine präzise Synchronisation von Beleuchtung mit Musik, Gesang und Choreografie erforderlich ist, kann die Übertragung von Funksignalen jedoch eine unzureichende Zuverlässigkeit aufweisen. Selbst geringfügige Störungen in der Lichtszene können zu erheblichen Konsequenzen führen, wodurch kabelgebundene Verbindungen in solchen Fällen vorzuziehen sind.

Gegründet 1876, konzentrierte sich Ericsson zunächst auf die Herstellung von Feldtelefonen für Eisenbahn und Militär sowie auf die Reparatur von Telegrafen- und Signalausrüstung. Das schwedische Unternehmen erweiterte seine Tätigkeiten, indem es Netzausrüstung an Nachbarländer, Städte innerhalb des Russischen Reiches und Überseemärkte lieferte.

Die frühen 1990er Jahre kennzeichneten einen Anstieg der Beliebtheit von Mobiltelefonen. Ericsson Mobile, ein Marktführer, strebte danach, die Funktionalität seiner Geräte zu verbessern.

Das Bluetooth-Konzept entstand bei Nils Rydbeck, dem technischen Direktor von Ericsson, der 1994 den Ingenieur Jaap Haartsen mit der Entwicklung einer Kurzstrecken-Funktechnologie für die Übertragung von Sprache und Daten zwischen elektronischen Geräten beauftragte. Bestehende Lösungen erfüllten nicht alle festgelegten Kriterien, die direkte Konnektivität, gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung und geringen Stromverbrauch beinhalteten. Auch andere Technologien, die Haartsen untersuchte, genügten nicht.

Ein entscheidender Moment ereignete sich auf der IEEE-Konferenz in Den Haag, wo Haartsen an Symposien zu Kommunikation und drahtlosen PC-Netzwerken teilnahm. 1995 wurde er von Sven Mattisson, einem schwedischen Spezialisten für Funktechnologie, 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 sicherte die Hardware-Kompatibilität mit Computern, und IBM standardisierte Protokolle, wodurch Bluetooth zu einer universellen Plattform wurde.

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

Der König verdiente sich seinen Spitznamen durch einen dunklen Schneidezahn—"Blåtand" auf Dänisch. Während das moderne skandinavische "blå" "blau" bedeutet, bedeutete es in der Wikingerzeit "schwarz", was wahrscheinlich die tatsächliche Farbe des Zahns widerspiegelt. Angesichts der Herausforderungen der Navigation, der Kriegsführung und der Überfälle in dieser Ära ist es plausibel, dass die Zahngesundheit der Wikinger schlecht war, was die Vorstellung eines verdunkelten Zahns unterstützt.

Ursprünglich als vorübergehender Name gedacht, blieb "Bluetooth", als Alternativen wie "RadioWire" und "PAN" aufgrund ihrer allgemeinen Verwendung im Internet abgelehnt wurden. Das Sprichwort, dass nichts dauerhafter ist als eine vorübergehende Lösung, erwies sich als wahr, und die Technologie behielt ihren ursprünglichen Namen und die eingebettete Bedeutung.

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

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

Bluetooth-Technologie basiert auf Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS), das im 2,4-GHz-Band arbeitet, das in mehrere Unterfrequenzen unterteilt ist Bluetooth-Geräte wechseln kontinuierlich zwischen diesen Unterfrequenzen, wodurch das Signal auf einem Spektrumanalysator wie Rauschen erscheint

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 Sterntopologie angeordnet sind.

Bluetooth nutzt das 2,4-GHz-Band, unterteilt in 79 Unterfrequenzen, und verwendet schnelles Frequenzhopping, um Interferenzen zu minimieren. Zum Beispiel kann ein Gerätepaar zwischen den Frequenzen 1, 20 und 31 springen, während ein anderes 2, 38 und 49 nutzt.

Jedes Piconet folgt einer einzigartigen Hopping-Sequenz und arbeitet auf seiner eigenen dynamisch wechselnden Frequenz, was die Signalüberlappung reduziert. Dies macht die drahtlose DMX-Übertragung über Bluetooth widerstandsfähig gegen Störungen, da jedes Gerätepaar ein eigenes, anderen unbekanntes Hopping-Muster verwendet, wodurch mehrere Bluetooth-Gruppen in naher Nähe funktionieren können.

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

Unsere Geräte gehen über das einfache Frequenzhopping hinaus, indem sie aktiv die Funkwellen analysieren, um Störungen zu identifizieren.

Das beDMX-Protokoll integriert das Adaptive Frequency Hopping (AFH), das es den Geräten ermöglicht, automatisch klare Funkkanäle auszuwählen und Störungen zu vermeiden. beDMX-Geräte wechseln die Frequenzen etwa 1000 Mal pro Sekunde. Wenn beispielsweise die dritte Frequenz ein schlechtes Signal aufweist, wird sie vom Hopping-Sequenz ausgeschlossen, indem zu einer anderen Frequenz gewechselt wird, um eine ununterbrochene Übertragung zu gewährleisten. Dieser Prozess gilt für jede problematische Frequenz.

Diese als adaptives Hopping bekannte Mechanismus basiert auf einer ständigen Sondierung des Spektrums. beDMX-Geräte bewerten die Übertragungsqualität bei jedem Frequenzsprung, der jede Millisekunde erfolgt. Vereinfacht gesagt folgen die Sprünge einer Tabelle geeigneter Frequenzen, wobei die nächste Frequenz mit dem CRC32-Algorithmus berechnet wird: Ein Anfangswert von 0xFFFFFFFF wird basierend auf dem vorherigen CRC32 aktualisiert, um den Index der gespeicherten Frequenzen zu bestimmen. Wenn eine Frequenz störanfällig ist, sendet der Sender einen SYNC_COMMAND, einschließlich des aktuellen CRC und einer Liste von "guten" Frequenzen, um die Empfänger zu synchronisieren und deren Anwesenheit zu bestätigen. Die Empfänger bestätigen entweder die Verbindung oder werden nach 20 nicht reagierenden Versuchen als getrennt angesehen, wobei die problematische Frequenz vorübergehend ausgeschlossen wird. Das System testet diese Frequenzen später erneut und aktualisiert die Liste der verfügbaren Kanäle.

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

Aktive Geräte halten eine kontinuierliche Zwei-Wege-Kommunikation aufrecht und tauschen bei jedem Sprung Servicedaten aus. Der Sender sendet SYNC-Pakete, um die Empfänger zu verifizieren, die daraufhin ihre Timer mit seinem Rhythmus synchronisieren. Diese Synchronisation ermöglicht schnelle Reaktionen auf Veränderungen in der Luft. Wenn beispielsweise ein Empfänger nicht antwortet, aktualisiert der Sender den Netzwerkstatus über die BT2_PROT_REQ_STATE-Anfrage und liefert dem zentralen Controller Echtzeit-Buffer und Gerätekonnektiondaten. Im Gegensatz zu minderwertigen, festfrequenten Lösungen bietet beDMX hohe Zuverlässigkeit und Interferenzfestigkeit durch dynamische Anpassung und intelligentes Frequenzmanagement.

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

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

Zum Beispiel können einige Hersteller von drahtlosen DMX-Systemen Folgendes verwenden:

• 81 Frequenzen anstelle von 79, um Störungen 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, um die Kompatibilität mit WLAN und anderen 2,4-GHz-Geräten ohne unnötige Spektrumserweiterung sicherzustellen.
• Sowohl 2,4 als auch 2,5 GHz-Bänder anstelle der strikten Einhaltung von 2,4 GHz, was oft auf eine schlechte Störunterdrückung hinweist. Das Erweitern über 2483,5 MHz hinaus reduziert die Reichweite aufgrund erhöhter Signalabschwächung. beDMX arbeitet ausschließlich im 2,4-GHz-Band und erreicht mit Richtantennen bis zu 1500 Meter durch strikte Einhaltung der Bluetooth-Standards und intelligentes Hopping mittels CRC32-Berechnungen, um auch bei hoher HF-Belastung eine ununterbrochene und vorhersehbare Leistung zu gewährleisten.

Geräte wie RadioGate Arma erhöhen die Zuverlässigkeit weiter durch eine Zwei-Wege-Kommunikation: Sender und Empfänger tauschen jede Millisekunde Servicedaten aus, synchronisieren Timer und überwachen den Netzwerkstatus.

Obwohl häufig mit Anwendungen über kurze Entfernungen in Verbindung gebracht, kann Bluetooth Geräte je nach Leistungsklasse des Senders auch über größere Entfernungen verbinden:

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 die Signalreflexion von Gebäuden reduziert sie weiter.

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

Sundrax-Geräte bieten Reichweitenflexibilität mit abnehmbaren RP-SMA-Antennen. Standardmäßige omnidirektionale Stabantennen bieten 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 Servicedaten jede Millisekunde austauschen, um Stabilität auch bei extremen Entfernungen zu gewährleisten. Richtantennen sind auf Bestellung erhältlich, sodass eine Systemoptimierung für jede Anwendung möglich ist.

Standard-Einkanalgeräte übertragen DMX-Signale unidirektional vom Sender zum Empfänger. Unsere Transceiver hingegen können sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus betrieben werden, umschaltbar über Tasten auf 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 der Aufbau von Veranstaltung zu Veranstaltung variiert. Mit Sundrax-Geräten können Benutzer sie auspacken und in jeder erforderlichen Anordnung konfigurieren, und die Geräte erkennen automatisch optimale Frequenzen.

Die Gerätekopplung wird über Tasten an den Gehäusen verwaltet. Das Mastergerät (Sender) tritt in den Suchmodus ein und sendet ein Signal im Subnetz 0xFF, um alle Empfänger zu erkennen. Empfänger im PAIRING-Modus blinken ihre Anzeigen und übermitteln ihre ID, ihren Typ und ihre Funktionsdetails. Nach Bestätigung durch den Benutzer schließen sich ausgewählte Slaves dem Master an und bilden eine Gruppe im vorgesehenen Subnetz.

Einige Empfänger, die nicht aktiv Daten übertragen, bleiben innerhalb der Reichweite des Masters und empfangen regelmäßig SYNC_COMMAND-Pakete, um ihre Timer mit dem Sender zu synchronisieren. Dies ermöglicht eine schnelle Aktivierung bei Bedarf und hält die Netzwerkverbindung auch im Standby aufrecht.

Ein einzelner Master kann bis zu 64 Slave-Empfänger verbinden, wobei die Gruppe über Sitzungen hinweg bestehen bleibt. Geräte tauschen über SYNC_COMMAND eine Tabelle der guten Frequenzen aus und schließen dabei störende Kanäle aus. Jede Gruppe verwendet eine einzigartige, CRC32-berechnete Sprungsequenz auf ihrem Subnetz, die es mehreren Gruppen ermöglicht, ohne Interferenzen nebeneinander zu existieren. Die Frequenz-Zeit-Division wird durch millisekunden-genaues Frequenzwechseln aufrechterhalten, das vom Master synchronisiert wird.

Jedes Gerät verfügt über Verbindungsstatusanzeigen, die das RDM-Protokoll nutzen, um verbundene Geräte und deren Anzahl anzuzeigen. Der Master erhält Statusdaten der Slaves (einschließlich RSSI), wodurch eine visuelle Überwachung der Kommunikationsqualität ermöglicht wird. LED-Anzeigen bieten umfassendes Feedback: Ein blinkendes Licht eines Empfängers bestätigt die Konnektivität, wobei die Anzeige in beiden Betriebsmodi verfügbar ist, was den Einsatz, die Konfiguration und die Wartung vereinfacht.

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

RadioGate Plus: Hybride Geräte in Arma- und Solid-Gehäusen, die Art-Net/sACN-zu-DMX-Konvertierung, DMX-Splitten/Verstärken und beDMX-Drahtlosübertragung 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 bietet. Erhältlich im Compact-Gehäuse oder als Platine für flexible Integration.

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

beDMX nutzt die Hochgeschwindigkeits- und störungsresistenten Fähigkeiten von Bluetooth 5.0, ergänzt durch einzigartige Features. Adaptive Frequency Hopping (AFH) mit CRC32-berechneten Sequenzen und Millisekundensynchronisation sorgt für eine sofortige Anpassung an Störungen. Die Unterstützung von bidirektionalem RDM erleichtert sowohl die Datenübertragung als auch die Verwaltung von Geräten.

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