mei – december 2017
Opdrachtgever: Agentschap Telecom
Het Agentschap Telecom vroeg aan Stratix of de introductie van digitale technieken voor draadloze verbindingen bij grote evenementen tot een meer efficiënt gebruik van spectrum kon leiden. Specifiek vroeg het AT welke toepassingen voor draadloze verbindingen bij grote evenementen gedigitaliseerd kunnen worden en hoeveel spectrum besparingen dit oplevert.
Stratix heeft dit onderzocht samen met Prof. Dr.-Ing. Georg Fischer van de Friedrich Alexander Universität Erlangen Nürnberg. De onverwachte conclusie is dat er in het spectrumgebruik geen verschil is tussen analoog of digitaal. Stratix verwacht dat draadloze microfoons wel over gaan op digitale technieken, omdat dit een consistenter geluid oplevert. Andere verbindingen, zoals die van in-ear monitors blijven analoog omdat analoog vrijwel geen vertraging heeft.
Achtergrond (korter door de bocht dan in het rapport)
Bij grote evenementen, popconcerten, conferenties, beurzen en TV-uitzendingen (de Programme Making en Special Events (PMSE) sector) worden steeds meer draadloze verbindingen gebruikt. De Beatles zongen nog met twee man in één microfoon. Zij waren de eersten die monitor speakers gebruikten zodat de band zichzelf boven het publiek uit kon horen, met als nadeel dat er vaak meer dan 100dB aan geluid op het podium was, wat slecht voor de oren is. Vandaag de dag gebruiken bijna alle musici draadloze microfoons en verbindingen voor hun stem en instrumenten. De ontwikkeling van draadloze in-ear monitors (IEMs) zorgt ervoor dat de monitor speakers van het podium af konden, maar dit doet het aantal verbindingen alleen maar stijgen, want ieder bandlid krijgt zijn eigen mix en ook backstage worden IEMS gebruikt. Op een recente Pinkpop speelde alleen Paul McCartney nog zonder IEM. Gevolg is dat er rond concerten, festivals en tv-studios al snel 100-300 draadloze verbindingen tegelijk actief zijn en dit groeit met 10% per jaar.
Voor al deze draadloze verbindingen is spectrum nodig. Tot voor kort was er veel ruimte tussen de 8MHz brede TV-kanalen in het spectrum van 450MHz-900MHz. In aangrenzende regios kunnen zenders niet op dezelfde kanalen zitten, want dan storen ze elkaar. De PMSE-sector gebruikte dit lege spectrum als secundair gebruiker, naast de primaire gebruiker TV. Deze spectrumruimte is met de komst van digitale TV (Digitenne) sterk gekrompen en in gebruik genomen door mobiele communicatie. Dat betekent voor de PMSE-sector dat zij meer moeten doen met minder spectrum.
Problematisch is dat steeds meer zenders en ontvangers in een kleine ruimte in een kleiner wordend stuk spectrum met elkaar gaan interfereren door intermodulatie. Intermodulatie ontstaat wanneer het signaal dat verstuurt is door een zender wordt opgepikt door een andere zender en op een andere band weer wordt uitgezonden, waar het een ander signaal op die band verstoort. Deze intermodulatie zorgt ervoor, dat voor iedere extra zender er progressief meer spectrum nodig is. Oftewel, waar er 10-15 verbindingen in een kanaal van 8MHz passen, heb je voor de volgende 10-15 verbindingen meer dan 8MHz nodig, zodanig dat in theorie er maar 47 links in 140Mhz passen. Op grote evenementen kan met goede apparatuur en spectrumplanning een hoger aantal bereikt worden. Het probleem blijft; meer links hebben progressief meer spectrum nodig en dat spectrum raakt op.
Tot ongeveer 2010 zijn vrijwel alle draadloze verbindingen in de PMSE-sector analoog. Dit lijkt in dit digitale tijdperk verbazingwekkend. Voor de PMSE sector geldt namelijk dat (ten opzichte van analoog) digitaal; duurder is, een langdurige vertraging toevoegt (minimaal 2-3ms), meer batterijen gebruikt en onverwacht langdurig uitvalt als bijvoorbeeld een zanger te ver van de ontvanger is.Met de nieuwste digitale microfoons worden deze problemen grotendeels opgelost. Er blijft echter een vertraging van 2-3ms. Muzikanten accepteren maximaal 5ms vertraging tussen de tijd dat ze muziek maken en dat ze het gemixt met andere zang en instrumenten terug horen op de IEMs. Een volledig digitale keten is daarom minimaal 6-10ms. Analoog kent geen vertraging om geluid te verzenden. Het heeft meer moeite met een consistent geluid en meer last van verstoringen, maar die zijn minder snel dan bij digitaal fataal. Daarom worden analoge IEMs ingezet, zodat de keten onder de 5ms blijft.
Met de introductie van digitale microfoons claimen fabrikanten dat het intermodulatie probleem ook is opgelost. Het spectrum kan efficiënter gebruikt worden; wel 23 microfoons in 8MHz en 46 in 16MHz. Het beeld ontstaat dat intermodulatie niet bestaat bij digitaal. Het Stratix onderzoek toont aan dat het wegblijven van intermodulatie niet het gevolg is van het gebruik van digitaal, maar komt door het gebruik van duurdere hardware (isolatoren en circulatoren). Deze duurdere isolatoren en circulatoren voorkomen intermodulatie. Op draadloos vlak is er weinig verschil tussen analoog en digitaal en kunnen beide technieken bij zeer dure systemen zelfs tot 30 verbindingen per 8MHz realiseren zonder merkbare problemen met intermodulatie. In de toekomst zijn er nog meer oplossingen mogelijk, mits er afdoende wordt geïnvesteerd in nieuwe technieken. Op dit moment verwachten wij dat zowel analoge en digitale zendtechnieken in de toekomst gebruikt blijven. Microfoons zullen meer digitaal gebruiken, omdat dit een stabieler geluidskwaliteit oplevert (alhoewel dit niet door de hele industrie gedeeld wordt) en IEMs blijven analoog.
Wilt u meer weten over de PMSE-sector en de rol van het Agentschap Telecom dan verwijzen wij u naar onderstaande links.
Het rapport ‘Digitisation of wireless microphones’ is hier te downloaden.
https://stratix.nl/wp-content/uploads/2018/01/Report-on-Digital-Microphones-Version-Final_November-2017-pdf-212×300.jpg https://stratix.nl/wp-content/uploads/2018/09/AT-300×129.png
