Mesure des propriétés électriques

Existem!já!variados!protocolos!e!tecnologias!para!distribuição!sem!fios!de!fontes! áudio! até! ao! sistema! de! amplificação.! No! contexto! do! presente! projeto! interessa! discutir!o!funcionamento!de!dois!mais!usados:!o!Airplay[5],!proprietário!da!empresa! Apple,!e!o!Advanced3Audio3Distribution3Profile!(A2DP)![5],!uma!tecnologia!que!tem! por!base!o!protocolo!Bluetooth.!!

O!Airplay!tira!partido!das!redes!locais!domésticas!para!a!difusão!de!áudio,!vídeo! e!fotos,!isto!é,!usa!as!tradicionais!redes!802.11!para!difundir!o!conteúdo!multimédia! pretendido.! Existem! diferentes! marcas! de! colunas! amplificadas! no! mercado! que! suportam!este!protocolo,!como!por!exemplo!a!Bowers!&!Wilkins!ou!a!Samsung.!Isto! porque! a! Apple! disponibiliza! a! API! do! Airplay! para! terceiros.! No! caso! do! áudio,! o!

Airplay! usa! Real3 Time3 Streaming3 Protocol! (RTSP)! sobre! UDP! como! protocolo! de!

transmissão.! As! tramas! de! envio! contêm! dados! áudio! de! 44100Hz! com! 2! canais,! comprimido! sem! perda! de! informação! utilizando! o! Apple3 Lossless3 Audio3 Codec! e!

encriptados!através!do!mecanismo!defino!na!norma!Advanced3Encryption3Standard! (AES).!

O! A2DP! é! um! protocolo! de! áudio! que! usa! o! Bluetooth! como! meio! de! difusão.! Este!protocolo!tem!uma!capacidade!máxima!de!difusão!de!2!canais!em!estéreo!e!é! capaz!duma!transmissão!áudio!em!tempo!real!suportando!vários!tipos!de!formatos! de!compressão,!tais!como,!MPEGY1,!MPEGY2,!MPEGY3!e!ACC.!Este!sistema!é!muito! usado! na! ligação! entre! o! telemóvel! e! o! auricular! sem! fios,! porque,! entre! outras! vantagens,!é!um!protocolo!de!baixo!consumo.!O!protocolo!também!é!muito!usado! na! transmissão! áudio! entre! um! smartphone! e! uma! coluna,! à! semelhança! dos! produtos!que!usam!Airplay.!!

No!entanto,!nenhuma!das!duas!tecnologias!anteriores!permite!a!construção!dum! sistema! de! altaYfidelidade! totalmente! sem! fios! até! aos! transdutores! finais,! nem! suporta!a!distribuição!de!áudio!com!mais!de!dois!canais!como,!por!exemplo,!seria! necessário!num!vulgar!sistema!multimédia!de!seis!canais!(surround!5.1),!com!cinco! colunas!normais!e!um!subwoofer.!

No! sentido! de! ultrapassar! este! tipo! de! limitações! surgiram! alguns! projetos! de! I&D! que! cristalizaram! os! resultados! tecnológicos! em! protocolos! que! permitiram! a! construção!de!produtos!que!suportam!a!distribuição!de!áudio!digital!sem!qualquer! cablagem! entre! a! fonte! de! dados! e! as! colunas! individuais! para! cada! canal.! Além! disso,! permitem! a! transmissão! de! um! número! superior! de! canais! para! além! do! estéreo.!Os!exemplos!mais!notáveis!são!o!projeto!tecnológico!liderado!pela!WISA[6]! e!os!produtos!lançados!pela!SONOS[7]!e,!muito!recentemente,!pela!DENON[8].!

A! WISA! é! uma! associação! de! fabricantes! de! equipamento! áudio! e! fornece! um! protocolo!de!interoperabilidade!sem!fios!que!pretende!ser!universal,!o!que!permite,! por! exemplo,! ligar! um! reprodutor! de! fonte! a! colunas! amplificadas! de! marcas! distintas.!

A! SONOS! é! um! fabricante! de! sistemas! de! áudio! de! altaYfidelidade! e! foi! dos! primeiros!a!disponibilizar!um!sistema!de!reprodução!totalmente!sem!fios!em!que!é! possível,!por!exemplo,!colocar!colunas!amplificadas!em!todas!as!divisões!duma!casa,!

embora! da! mesma! marca,! e! distribuir! os! dados! áudio! multicanal,! um! canal! por! coluna.!Para!além!desta!configuração,!a!SONOS!também!disponibiliza!um!conjunto! de!colunas!amplificadas!sem!fios!para!implementação!de!sistemas!multimédia!home3

theater.! De! qualquer! forma,! para! nenhum! dos! exemplos! de! produtos! desta! marca!

conceituada,! são! fornecidos! os! pormenores! tecnológicos! de! implementação,! nem! sequer! os! conceitos! por! detrás! dos! protocolos! proprietários! utilizados.! Ou! seja,! é! impossível! conhecer! ou! deduzir,! através! de! documentação! técnica! fornecida! pela! marca!a!precisão!real!do!atraso!relativo!entre!as!colunas!(ou!dessincronia),!ainda!que! seja!possível!saber!que!utilizam!como!base!redes!locais!802.11.!

A! DENON! é! uma! marca! conhecida! pelo! fabrico! de! amplificadores,! colunas,! leitores! de! CDs,! etc.! Recentemente! a! DENON! lançou! uma! linha! de! colunas! amplificadas! sem! fios,! e,! à! semelhança! da! SONOS,! também! permite! distribuir! e! controlar!independentemente!vários!canais!áudio!digitais!independentemente!tendo! como! base! redes! locais! sem! fios! 802.11.! No! entanto,! ao! contrário! da! SONOS,! a! DENON! apenas! suporta! a! distribuição! de! fontes! áudio! estéreo,! portanto! com! um! máximo! de! dois! canais.! Ao! contrário! de! outros! fabricantes,! a! DENON! refere! a! precisão! de! sincronia! entre! colunas,! garantindo! uma! sincronia! “na! ordem! dos! microssegundos”.!Apesar!de!ser!relativamente!subjetivo,!permiteYnos!avaliar!melhor! a!precisão!de!sincronia!que!está!implícita!no!sistema,!apesar!de!não!ser!fornecido! nenhum! pormenor! de! implementação! técnico! nem! detalhes! sobre! as! tecnologias! proprietárias!utilizadas.!

2.3 WISA!

A!tecnologia!desenvolvida!pela!WISA!é!o!único!caso!de!tecnologia!aberta,!ainda! que! não! gratuita,! o! que! possibilitou! obter! algumas! especificações! técnicas! mais! detalhadas.!

Conforme!referido,!a!WISA!é!uma!associação!que!disponibiliza!um!protocolo!que! recorre!a!transmissão!sem!fios!duma!fonte!áudio!e!que!permite!a!interoperabilidade! entre! dispositivos! de! marcas! diferentes! desde! que! suportem! a! especificação! da!

tecnologia! associada.! Algumas! marcas! conhecidas! e! reputadas! como! a! Bang! and! Olufsen! [9]! já! têm! sistemas! com! esta! tecnologia.! A! WISA! promete! então! um! protocolo!de!difusão!de!áudio!sem!fios!entre!um!emissor!e!as!colunas!amplificadas.! Este! protocolo! usa! uma! transmissão! numa! frequência! própria! de! 5GHz! e! evita! a! utilização! das! tradicionais! redes! 802.11! ou! Bluetooth,! conseguindo! alegadamente! minimizar!os!problemas!de!ruído,!atraso!e!controlo!de!acesso!ao!meio.!Do!ponto!de! vista! meramente! técnico! este! aspeto! terá! essas! vantagens! mas! torna! o! sistema! incompatível! com! tecnologias! de! transmissão! ou! de! implementação! de! redes! de! dados! já! existentes! e! obriga! a! transmissores! próprios! e! a! um! protocolo! comunicacional!próprio.!Além!da!complexidade!adicional!isto!representa!mais!custos! e!maior!dificuldade!de!implementação!duma!solução!baseada!na!tecnologia!WISA,! até!porque!é!preciso!construir!também!hardware!específico.!

Foi! possível! obter! algumas! informações! mais! pormenorizadas! sobre! os! parâmetros!de!funcionamento!da!tecnologia,!sendo!o!aspeto!mais!impressionante!a! garantia!dum!valor!máximo!de!latência!de!5,2ms!para!a!difusão!de!áudio!estéreo!a! 48KHz.!No!entanto,!para!se!conseguir!obter!outros!parâmetros!de!funcionamento!ou! outras!informações!relevantes!deste!tipo!de!tecnologia,!como!por!exemplo!o!valor! máximo!teórico!de!dessincronia!temporal!entre!canais!nos!transdutores!finais!ou!o! tipo!de!protocolo!de!sincronização!de!relógio!utilizado,!seria!necessário!ser!membro! ativo! da! WISA,! custo! esse! não! coberto! pelos! recursos! do! presente! projeto.! Assim,! como!a!referida!participação!na!WISA!como!membro!de!pleno!direito!implicava!um! investimento! que! não! era! possível! concretizar,! não! foi! possível! aprofundar! mais! detalhes!técnicos!relevantes.!

2.4 Wi8Fi!vs!Bluetooth!!

Atualmente,!entre!as!variadas!tecnologias!de!redes!sem!fios!existentes,!há!duas! que!estão!particularmente!disseminadas!no!mercado,!a!saber,!as!várias!versões!ou! variações!do!Bluetooth!e!do!WiYFi!(com!o!protocolo!802.11).!Nos!artigos![10]!e![10]!é! feita! uma! comparação! do! potencial! de! utilização! destes! dois! tipos! de! tecnologias!

para! transmissão! de! áudio! digital.! Ambos! oferecem! possibilidades! de! transmissão! áudio! em! tempo! real,! quer! fazendo! uso! de! protocolos! normalizados! já! existentes,! como!é!o!caso!do!Real3Ttime3Protocol!para!o!802.11!e!o!A2DP!para!o!Bluetooth,!quer! criando! novos! protocolos.! As! duas! redes! apresentam! vantagens! e! desvantagens! e! costumam!ser!utilizadas!em!contextos!diferentes!com!exigências!também!diferentes.! O! Bluetooth! é! uma! rede! normalmente! usada! para! quando! se! necessita! de! baixo! consumo!energético!e!menores!larguras!de!banda,!como!por!exemplo,!no!caso!dum! auricular!Bluetooth!que!se!liga!ao!telemóvel!para!reprodução!de!áudio!num!formato! normalizado!de!compressão,!normalmente!MP3.!Já!o!WiYFi!está!mais!orientado!para! situações!em!que!maiores!volumes!de!dados!áudio!são!transmitidos!(maior!largura! de! banda,! mais! canais)! sem! ter! que! se! recorrer! a! mecanismos! de! compressão.! Na! Figura!2Y5!é!possível!visualizar!uma!comparação!técnica!entre!as!duas!redes.!!

! Figura!285!Comparativo!Bluetooth!vs!Wi8Fi![10]!

Sendo! que! o! principal! objetivo! do! projeto! é! a! transmissão! de! áudio! de! altaY fidelidade! num! ambiente! multicanal! sem! limitação! no! numero! de! canais,! é! muito! importante!considerar!a!capacidade!da!rede!em!transmitir!grandes!quantidades!de! dados! áudio! não! comprimido! (ou! se! for! comprimido,! que! seja! sem! perda! de! informação).!Facilmente!se!calcula[12]!a!largura!de!banda!necessária!para!transmitir! dados! áudio! duma! fonte! estéreo! a! 16bits/amostra! e! 44.1KHz! de! frequência! de! amostragem!(qualidade!utilizada!nos!vulgares!CDs!de!música):!1441.2Kb/s.!Como!o! Bluetooth!tem!um!máximo!de!1Mb/s!de!taxa!de!transmissão,!a!eventual!transmissão! de!áudio!estéreo!de!altaYfidelidade!fica!desde!logo!comprometida!se!não!se!usar!um! formato! com! compressão.! Assim,! os! protocolos! de! áudio! usados! pelo! Bluetooth,!

para!conseguir!assegurar!uma!transmissão!eficaz,!usam!uma!compressão!de!áudio! com! perdas,! ainda! que! teoricamente! fosse! possível,! em! boas! condições! de! transmissão! e! a! curtas! distâncias,! utilizar! compressão! sem! perdas! mas! estaria! o! sistema!a!trabalhar!no!seu!limite!de!capacidade!de!transmissão!em!condições!ideais.! Outra!característica!importante!é!a!do!alcance!atingido!por!estas!redes.!O!protocolo! Bluetooth! apresenta! outras! limitações! relevantes,! uma! vez! que! o! alcance! máximo! teórico!é!de!10m,!em!comparação!com!os!100m!das!redes!WiYFi.!Outra!limitação!das! redes! Bluetooth! é! o! facto! de! estas! definirem! um! máximo! de! 8! elementos! comunicantes! em! simultâneo! o! que! pode! condicionar! a! utilização! de! sistemas! multimédia!multicanal!com!mais!de!dois!canais!sem!comprometer!a!qualidade!áudio.!!

O!protocolo!Bluetooth!tem!sofrido!alterações!ao!longo!dos!anos.!A!sua!versão! mais!recente!é!o!Bluetooth!Low3Energy!(BLE)!que!consegue!ainda!menores!consumos! energéticos! que! o! Bluetooth! clássico.! Não! obstante! o! melhor! desempenho! energético,!a!sua!taxa!de!transmissão!também!sofreu!alterações,!sendo!que!agora!é! mais! baixa.! De! facto,! esta! versão! está! mais! adaptada! para! redes! de! sensores! com! baixas! taxas! de! transmissão! e! não! para! aplicações! com! necessidade! dum! grande! fluxo! de! dados,! o! que! também! é! uma! limitação! para! a! sua! aplicação! em! redes! de! áudio!de!altaYfidelidade.!Na!Figura!2Y6!é!possível!visualizar!uma!tabela!que!compara! o!BLE!e!o!Bluetooth!clássico.!

! Figura!286!Classical!Bluetooth!vs!Bluetooth!Low!Energy![11]!

Em!relação!às!redes!WiYFi,!refiraYse!que!estas!também!têm!sofrido!evoluções!ao! longo!dos!anos.!A!Figura!2Y5!mostra!o!protocolo!WiYFi!nas!suas!versões!mais!antigas! e! mais! democratizadas,! 802.11a/g.! Entretanto! surgiu! a! tecnologia! 802.11n! que! promete! uma! taxa! de! transmissão! máxima! teórica! situada! nos! 600Mbps.! Posteriormente!foi!lançado!o!protocolo!802.11ac!com!taxas!de!transmissão!teóricas! de!3470Mbps!a!80MHz!e!6930!Mbps!a!160MHz.!Ainda!foram!feitas!várias!alterações! às! versões! apresentadas,! todas! orientadas! para! a! obtenção! de! maiores! taxas! de! transmissão.!Na!Figura!2Y7!é!possível!visualizar!as!várias!redes!sem!fios!802.11!e!a! posição!que!elas!ocupam!nas!diferentes!variáveis!de!alcance!e!taxa!de!transmissão.!!

Sendo!que!para!o!presente!projeto!a!taxa!de!transmissão!é!um!factor!decisivo!e! que!as!redes!mais!disseminadas!são!as!Bluetooth!e!as!WiYFi,!tornaYse!evidente!que! as! redes! WiYFI! 802.11! são! o! veículo! tecnológico! mais! adequado! para! a! implementação!dum!protocolo!de!transmissão!de!dados!de!áudio!multicanal!digital! não!comprimido!(ou!comprimido!com!mecanismos!sem!perda!de!informação)!e!que! suporte!um!número!elevado!de!canais!em!ambientes!espaciais!variados!(uma!sala,! uma!casa,!um!edifício,!etc).! ! Figura!287!Comparação!de!tecnologias!de!redes!sem!fios![11]!