Μελέτη Ασύρµατης Μετάδοσης Ψηφιακού Συµπιεσµένου Ήχου

Transcript

1 Ακουστική 2002 AcP029 Μελέτη Ασύρµατης Μετάδοσης Ψηφιακού Συµπιεσµένου Ήχου Φλώρος Ανδρέας Τάτλας Νικ.-Αλέξ. Κουτρούµπας Μάριος ρ. Ηλ. Μηχανικός ιπλ. Ηλ. Μηχανικός ιπλ. Ηλ. Μηχανικός Μουρτζόπουλος Ιωάννης Αν. Καθηγητής Οµάδα Ήχου, Εργ. Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας, Πανεπιστήµιο Πατρών ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα εργασία παρουσιάζει µελέτη της µετάδοσης ψηφιακών ηχητικών σηµάτων κωδικοποιηµένων κατά το πρότυπο MPEG-I επίπεδο ΙΙΙ µέσω. Η µελέτη εξετάζει την επίδραση των παραµέτρων µετάδοσης, όπως είναι η απόσταση, η παρουσία ή µη παρεµβολών, ο τύπος και το µήκος του πακέτου σε επίπεδο λογισµικού και µέσου στην ταχύτητα διαµεταγωγής που επιτυγχάνεται. Στην εργασία επίσης περιγράφεται η υλοποίηση ενός πλήρους συστήµατος αναπαραγωγής σε πραγµατικό χρόνο, βασισµένου στο δίκτυο. Τέλος, γίνεται αναφορά στις δυνατότητες και τα αποτελέσµατα ως προς τη µετάδοση µονοφωνικού, στερεοφωνικού ή πολυκαναλικού ψηφιακού ήχου. A Method for Wireless Digital-Audio Transmission Floros Andreas Tatlas Nic.-Alex. Koutroubas Mar. Electrical Eng., Phd Electrical Eng., Dipl Electrical Eng., Dipl floros@wcl.ee.upatras.gr ntatlas@upatras.gr koutroubas@yahoo.com Mourjopoulos John Assistant. Professor mourjop@wcl.ee.upatras.gr AudioGroup, Wire Communication Lab, University of Patras ABSTRACT The paper investigates the transmission of compressed (MPEG-I Layer III) digital audio signals, over. The effects of varying distance, presence of interference and different application and medium packet types on the achieved bitrate are presented. The study also describes the potential of the protocol for implementing a real time audio setup. Finally, the paper addresses the effects of using single-channel, stereo or multichannel wireless audio streams.

2 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στη σύγχρονη εποχή, η τεχνολογία των ασύρµατων δικτύων προβάλλει σαν αναγκαιότητα, προσφέροντας ολοκληρωµένες και συµφέρουσες λύσεις για ένα δικτυωµένο, χωρίς καλώδια περιβάλλον. Στην κατηγορία των προσωπικών ασύρµατων δικτύων (Personal Area Networks, PANs), όπου η χαµηλή πολυπλοκότητα, το κόστος και η κατανάλωση ισχύος παίζουν κυρίαρχο ρόλο, το πρότυπο αποτελεί την πλέον ενδεδειγµένη τεχνολογία για χρήση σε οικιακό περιβάλλον. Το σήµερα αποτελεί παγκόσµιο πρότυπο ασύρµατης µετάδοσης, υποστηρίζοντας ad-hoc ασύρµατη διασύνδεση µεταξύ διαφόρων τύπων ηλεκτρικών συσκευών σε ακτίνα τουλάχιστον 10 µέτρων και µε µέγιστο (θεωρητικό) ρυθµό µετάδοσης ίσο προς 1Mbps. Οι συνδέσεις αυτές µπορεί να είναι τύπου σηµείο-σε-σηµείο ή σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία, ενώ το ίδιο το πρωτόκολλο µετάδοσης εγγυάται την ορθότητα της µετάδοσης. Η παρούσα εργασία αποτελεί την µελέτη της µετάδοσης ηχητικών σηµάτων κωδικοποιηµένων κατά το πρότυπο MPEG-1 επίπεδο ΙΙΙ µέσω. Η µελέτη επικεντρώνεται στην επίδραση των παραµέτρων µετάδοσης, όπως είναι η απόσταση, η παρουσία ή µη παρεµβολών, ο τύπος και το µήκος του χρησιµοποιούµενου πακέτου σε επίπεδο εφαρµογής και φυσικού µέσου, στην επιτυγχανόµενη ταχύτητα µεταφοράς των δεδοµένων. Στην εργασία επιπλέον αναλύονται ζητήµατα που αφορούν στην υλοποίηση ενός πλήρους συστήµατος ηχητικής αναπαραγωγής (µονοφωνικού, στερεοφωνικού και πολυκαναλικού) σε πραγµατικό χρόνο βασισµένο στην τεχνολογία µε ταυτόχρονη αναφορά στις δυνατότητες και προβλήµατα της εκάστοτε υλοποίησης. 2. Η ΤΕΝΟΛΟΓΙΑ BLUETOOTH Το πρότυπο [1] αποτελεί µια ασύρµατη, µικρής εµβέλειας τεχνολογία, σχεδιασµένη να συνδέει ηλεκτρονικές συσκευές διαφορετικών τύπων. Στο Σχήµα 1 απεικονίζεται µια τυπική µορφή διασύνδεσης µεταξύ τριών συσκευών. Η µία από αυτές αποτελεί τον Master της σύνδεσης, ενώ οι άλλες δύο καλούνται Slaves. Κάθε Μaster µπορεί να συνδεθεί µε µέχρι επτά Slaves µέσω ασύγχρονων (Asynchronous Connection-Less, ACL) συνδέσεων τύπου µεταγωγής πακέτου, αποτελώντας µια τοπολογία piconet. Οι ACL συνδέσεις µπορούν να είναι και τύπου σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία (point-to-multipoint) µε δυνατότητα ταυτόχρονης εκποµπής από τον Master προς όλους τους Slaves (broadcasting), ενώ παρέχουν πραγµατικές ταχύτητες µετάδοσης µέχρι και 721kbps. H ορθότητα της µετάδοσης εξασφαλίζεται µέσω ενός µηχανισµού επαναµετάδοσης των χαµένων πακέτων, ο οποίος όµως µειώνει δραµατικά το µετρούµενο ρυθµό µετάδοσης των δεδοµένων, ειδικά σε περιβάλλοντα όπου υπάρχει ηλεκτροµαγνητική παρεµβολή στην περιοχή των 2.4GHz. Slave Σύνδεση ACL 1 εδοµένα Master Σύνδεση ACL 2 εδοµένα Slave Σχήµα 1: ιασύνδεση συσκευών κατά το πρότυπο Από την άλλη µεριά, το πρότυπο επιτρέπει την ασύρµατη επικοινωνία συσκευών µέσω σύγχρονων συνδέσεων (Synchronous Connection- Oriented, SCO), οι οποίες αποτελούν σηµείο-σε-σηµείο συνδέσεις µεταξύ ενός Master

3 Ελληνικό Ινστιτούτο Ακουστικής (ΕΛΙΝΑ) Ακουστική 2002 κι ενός Slave. Κάθε Master συσκευή µπορεί να αποκαταστήσει ταυτόχρονα µέχρι τρεις το πολύ SCO συνδέσεις. Οι SCO συνδέσεις είναι κατάλληλες για την εξυπηρέτηση χρονικά κρίσιµων εφαρµογών και εγγυώνται σταθερό ρυθµό µετάδοσης ίσο προς 64kbit/s. 3. BLUETOOTH ΗΧΗΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Παρόλο που το αποτελεί ένα ευέλικτο πρότυπο για την ανάπτυξη ασύρµατων PAN προϊόντων, χαρακτηρίζεται από περιορισµούς κυρίως σε διαθέσιµο εύρος ζώνης και τύπους διασυνδέσεων. Πιο συγκεκριµένα: Οι χρονικά κρίσιµες εφαρµογές, οι οποίες απαιτούν σταθερούς ρυθµούς µετάδοσης, πρέπει να εξυπηρετηθούν µέσω SCO συνδέσεων. Οι επιτυγχανόµενοι ρυθµοί µετάδοσης σε αυτήν την περίπτωση είναι 64kbps (ή 192kbps στην περίπτωση 3 ταυτόχρονων SCO συνδέσεων). Η αποκατάσταση SCO συνδέσεων µεταξύ διασυνδεδεµένων συσκευών συνεπάγεται δραµατική µείωση του προσφερόµενου σε συνυπάρχουσες ACL συνδέσεις εύρους ζώνης. Η τύπου-πακέτου φύση των ACL συνδέσεων δεν ενδείκνυται για εφαρµογές πραγµατικού χρόνου. Από την άλλη µεριά, είναι ευρύτερα γνωστό ότι η ψηφιακή ηχητική αναπαραγωγή υψηλής πιστότητας λαµβάνει χώρα σε ρυθµούς της τάξης των Mbps (1.4Mbps για ποιότητα τύπου CD). Λαµβάνοντας υπόψη τους παραπάνω περιορισµούς της τεχνολογίας για την υψηλής πιστότητας αναπαραγωγή ψηφιακών ηχητικών δεδοµένων µέσω απαιτείται: Το αρχικά ηχητικά δεδοµένα πρέπει να συµπιεστούν πριν την ασύρµατη µετάδοση. Όπως συµβαίνει και σε άλλες εφαρµογές, η επιλογή του βαθµού συµπίεσης καθορίζεται από την επιθυµητή ποιότητα αναπαραγωγής και το διαθέσιµο εύρος ζώνης. Εκτός από τα ηχητικά δεδοµένα, σε πολλές εφαρµογές απαιτείται η µετάδοση πρόσθετης πληροφορίας ελέγχου (π.χ. έλεγχος κέρδους αναπαραγωγής, πληροφορία χρονισµού κ.λ.π.) η οποία πρέπει να πολυπλεχθεί µε τα ψηφιακά δεδοµένα πριν την ασύρµατη µετάδοση. Στην παρούσα εργασία, λαµβάνοντας υπόψη τις παραπάνω παρατηρήσεις, υλοποιήθηκε ένας αριθµός από πιθανές διαφορετικές εφαρµογές ασύρµατης ηχητικής αναπαραγωγής οι οποίες και παρουσιάζονται στις υπόλοιπες παραγράφους. Σε όλες τις περιπτώσεις, η συµπίεση των αρχικών ηχητικών δεδοµένων έλαβε χώρα κάνοντας χρήση του MPEG-1 Layer III (MP3) αλγορίθµου συµπίεσης, το οποίο αναφέρεται και στο υπό ψήφιση Α2DP [4] profile ως προαιρετικός αλγόριθµος συµπίεσης. 3.1 Βluetooth σηµείο-σε-σηµείο ηχητικές εφαρµογές Η πιο απλή µορφή ασύρµατης ηχητικής αναπαραγωγής µέσω είναι η περίπτωση όπου η ηχητική πηγή εκπέµπει τα ψηφιακά δεδοµένα στη συσκευή αναπαραγωγής, κάνοντας χρήσης σύνδεσης σηµείο-σε-σηµείο. Στην περίπτωση αυτή, η Slave συσκευή λαµβάνει τα συµπιεσµένα δεδοµένα µέσω µιας ACL σύνδεσης, και µετά την αποσυµπίεση, αναπαράγει τα ηχητικά δεδοµένα. Επίσης, όπως φαίνεται στο Σχήµα 2 η παραπάνω τοπολογία παρέχει τη δυνατότητα µετάδοσης πολυπλεγµένης επιπρόσθετης πληροφορίας ελέγχου µεταξύ των δύο συνδεδεµένων συσκευών. Η πληροφορία αυτή µπορεί να αποτελείται από επιλογές του χρήστη (επιλογή ηχητικού υλικού, έλεγχος κέρδους αναπαραγωγής, ισοστάθµιση κ.λ.π.) καθώς επίσης και από

4 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics 2002 δεδοµένα που περιέχουν πληροφορία σχετικά µε την κατάσταση των συσκευών (για παράδειγµα κατάσταση αναπαραγωγής, χρόνος αναπαραγωγής κ.λ.π.). Ηχητική πηγή(master) Ηχητική Πηγή Σύνδεση ACL ήχος έλεγχος Ηχητικός έκτης (slave) Σχήµα 2: Ασύρµατη ηχητική αναπαραγωγή τύπου σηµείο-σε-σηµείο µε πληροφορίες ελέγχου 3.2 Βluetooth σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία ηχητικές εφαρµογές Οι συνδέσεις σηµείο-σε-σηµείο µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε µονοφωνικές εφαρµογές. Στερεοφωνικές και πολυκάναλες εφαρµογές απαιτούν την ταυτόχρονη µετάδοση ηχητικών δεδοµένων σε δύο ή περισσότερες συσκευές αναπαραγωγής. Το Σχήµα 3 απεικονίζει ένα τυπικό παράδειγµα στερεοφωνικής ασύρµατης µετάδοσης και αναπαραγωγής, όπου δύο διακριτά ηχητικά κανάλια (Αριστερό και εξί) συµπιέζονται ανεξάρτητα και µεταδίδονται ασύρµατα στην αντίστοιχη συσκευή αναπαραγωγής µέσω δύο διαφορετικών ACL συνδέσεων, ικανών να υποστηρίξουν την µετάδοση ηχητικής πληροφορίας και πληροφορίας ελέγχου. ήχος έλεγχος Ηχητική πηγή(master) (Α) Ηχητική Πηγή ( ) Σύνδεση 1 Σύνδεση 2 ήχος έλεγχος εξ. Ηχητικός έκτης (slave) ( ) Αναπαραγωγή Αποκωδικοποιητής Κωδικοποιητής Αποκωδικοποιητής Αναπαραγωγή Κωδικοποιητής Αρ. Ηχητικός έκτης (slave) (Α) Αναπαραγωγή Αποκωδικοποιητής Σχήµα 3: Σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία ασύρµατη ηχητική αναπαραγωγή Το παραπάνω σχήµα είναι κατάλληλο για στερεοφωνικές εφαρµογές, είναι όµως ανεπαρκές για πολυκάναλες εφαρµογές (π.χ. 6 κανάλια ήχου). Ο περιορισµός σε αριθµό καναλιών µπορεί να παρακαµφθεί κάνοντας χρήση ευρείας εκποµπής (broadcasting) των ηχητικών δεδοµένων προς τις συσκευές αναπαραγωγής. Σε αυτήν την περίπτωση, το πολυκάναλο ηχητικό υλικό συµπιέζεται και εκπέµπεται προς όλους τους δέκτες, ενώ ο διαχωρισµός των καναλιών πραγµατοποιείται σε κάθε δέκτη χωριστά. Σε κατάσταση ευρείας εκποµπής, ο µέγιστος αριθµός ηχητικών καναλιών είναι ίσος προς 7 (όσος και ο µέγιστος αριθµός επιτρεπόµενων συνδέσεων µεταξύ συσκευών).

5 Ελληνικό Ινστιτούτο Ακουστικής (ΕΛΙΝΑ) Ακουστική ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ Με βάση τα προαναφερθέντα συστήµατα ασύρµατα συστήµατα ήχου, υλοποιήθηκε ένας αριθµός διαφορετικών προτύπων ηχητικών συσκευών σε συνεργασία µε την ATMEL Ελλάς. Η υλοποίηση βασίστηκε σε single-chip ελεγκτή της ATMEL [5], κάνοντας παράλληλη χρήση 0dBm RF στοιχεία. Οι παραπάνω εφαρµογές εκτελέστηκαν σε περιβάλλον PC κάνοντας χρήση ενός PCMCIA interface για την επικοινωνία µε τον ελεγκτή. Για την εκτέλεση των παραπάνω εφαρµογών χρησιµοποιήθηκαν δύο κοινά Pentium III PCs. Μία σύντοµη περιγραφή των εφαρµογών δίνεται στις επόµενες παραγράφους. 4.1 Υλοποίηση των εφαρµογών Ασύρµατη µετάδοση τύπου σηµείο-σε-σηµείο Για την µελέτη της ασύρµατης µετάδοσης ηχητικών δεδοµένων µε χρήση σύνδεσης τύπου σηµείο-σε-σηµείο, αναπτύχθηκαν δύο εφαρµογές, σύµφωνα µε το διάγραµµα του Σχήµατος 2. Η εφαρµογή που εκτελείται στον Master host (Σχήµα 4) διαβάζει στερεοφωνικά αρχεία ήχου τύπου Wave ή κατευθείαν ηχητικά δεδοµένα από δίσκους CD-Audio, τα κωδικοποιεί κάνοντας χρήση του προτύπου MPEG-1 Layer III (mp3) και εν συνεχεία τα µεταδίδει ασύρµατα µέσω µιας ACL σύνδεσης στον Slave host, η εφαρµογή του οποίου πραγµατοποιεί την αποκωδικοποίηση των ηχητικών δεδοµένων και την αναπαραγωγή τους σε πραγµατικό χρόνο. Πριν την έναρξη της ηχητικής αναπαραγωγής από την εφαρµογή του Slave host, είναι απαραίτητη η προσωρινή αποθήκευση (buffering) των δεδοµένων ήχου, για λόγους ασφάλειας της αναπαραγωγής. Το χρονικό µήκος των προσωρινά αποθηκευόµενων ηχητικών δεδοµένων είναι σταθερό και ίσο προς 2 δευτερόλεπτα. Η αναπτυχθείσα εφαρµογή επιπλέον παρέχει τη δυνατότητα του ασύρµατου ελέγχου της ηχητικής αναπαραγωγής από την πλευρά του Master host, µέσω τυπικών εντολών. Σχήµα 4: Εφαρµογή ασύρµατης µετάδοσης ηχητικού υλικού

6 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics Ασύρµατη µετάδοση τύπου σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία Η ασύρµατη µετάδοση τύπου σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία υλοποιήθηκε επεκτείνοντας την εφαρµογή που παρουσιάσθηκε στην Παράγραφο κατά τρόπο ώστε να υποστηρίζει την ταυτόχρονη µετάδοση δύο διάκριτων ηχητικών καναλιών ξεχωριστά, όπως φαίνεται στο Σχήµα 3 ώστε η ηχητική πηγή (Master host) µπορεί να κωδικοποιήσει και να µεταδώσει κάθε ηχητικό κανάλι χωριστά στην αντίστοιχη Slave συσκευή. Η παραπάνω συσκευή εναλλακτικά υποστηρίζει ευρεία εκποµπή (broadcasting) των ηχητικών δεδοµένων προς τις συσκευές αναπαραγωγής. Στην περίπτωση αυτή, κατά τη διαδικασία αρχικοποίησης του αριστερού/δεξιού καναλιού, κάθε συσκευή πρέπει να αποθηκεύσει τη θέση της. 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 5.1 Σύνδεση τύπου σηµείο-σε-σηµείο Στο Σχήµα 5 εµφανίζονται τυπικές µετρήσεις του ρυθµού µετάδοσης που ελήφθησαν για διαφορετικά µήκη πακέτου εφαρµογής σε κανονικά δωµάτια και σε δωµάτια µε παρεµβολές, µε ταυτόχρονη µετάδοση πληροφορίας ελέγχου και χρήσης πολύπλεξης. Αναλυτικά, τα αποτελέσµατα αυτά παρουσιάστηκαν στο [2]. Σε όλες τις περιπτώσεις, χρησιµοποιήθηκαν DH5 ACL πακέτα [1]. Από το Σχήµα 5 φαίνεται ότι: (α) Κατά τη µετάδοση πληροφορίας ελέγχου παρατηρείται µια γενική µείωση στην τιµή του πραγµατικού ρυθµού µετάδοσης. Αυτό οφείλεται στο ότι α) ένα µέρος του διαθέσιµου εύρους ζώνης δαπανάται στη µετάδοση της πληροφορίας ελέγχου β) η χρήση του L2CAP επιπέδου σταµατά προσωρινά την ροή εκτέλεσης των εφαρµογών σε κάθε διαδικασία ανάγνωσης των δεδοµένων, µέχρι τη συµπλήρωση ενός ολόκληρου L2CAP πακέτου [1]. (β) Από την άλλη µεριά, ο ρυθµός µετάδοσης αυξάνει σταθερά µε το µήκος του πακέτου εφαρµογής καθώς, στην περίπτωση αυτή, η ροή εκτέλεσης της εφαρµογής διακόπτεται λιγότερες φορές από το επίπεδο L2CAP. Παρόλα αυτά, η µεγάλη αύξηση του µήκους πακέτου εφαρµογής (πάνω από 40k) εισάγει µη αποδεκτές καθυστερήσεις στην µετάδοση της πληροφορίας ελέγχου. (γ) Για µικρά µήκη πακέτου εφαρµογής (π.χ. 20k, 30k) οι καθυστερήσεις που εισάγονται λόγω της διακοπής ροής εκτέλεσης, είναι µεγαλύτερες από αυτές που προκαλούνται από την επαναµετάδοση (λόγω παρεµβολών και απόστασης) των πακέτων δεδοµένων µε αποτέλεσµα ο ρυθµός µετάδοσης να παραµένει σταθερός µε την απόσταση. Αντίθετα, για πακέτα εφαρµογής µήκους 40k και σε χώρους µε ηλεκτροµαγνητικές παρεµβολές, οι καθυστερήσεις λόγω αναµεταδόσεως των πακέτων είναι κυρίαρχες κι έτσι ο µετρούµενος ρυθµός µετάδοσης µειώνεται µε την απόσταση. (δ) Σε χώρους µε παρεµβολές, ο ρυθµός µετάδοσης µειώνεται µε την απόσταση. Για αποστάσεις άνω των 12m δεν µπορεί να υπάρξει στην πράξη ηχητική αναπαραγωγή. Αντίθετα, σε χώρους χωρίς παρεµβολές, τα ηχητικά δεδοµένα µεταδίδονται σε πραγµατικό χρόνο σε αποστάσεις µεγαλύτερες των 20m.

7 Ελληνικό Ινστιτούτο Ακουστικής (ΕΛΙΝΑ) Ακουστική bitrate (kbps) k, Normal 40k, Noisy 30k, Noisy 20k, Noisy Distance (m) Σχήµα 5: Μεταβολή του πραγµατικού ρυθµού µετάδοσης µε την απόσταση για διαφορετικά µήκη πακέτου εφαρµογής (µε/χωρίς παρεµβολές) 5.2 Σύνδεση τύπου σηµείο-σε-πολλαπλά σηµεία Στην περίπτωση ταυτόχρονης µετάδοσης ηχητικών δεδοµένων και πληροφορίας ελέχγου µέσω δύο ανεξάρτητων ACL συνδέσεων για στερεοφωνική αναπαραγωγή (όπως περιγράφηκε στην Ενότητα 3.2), η τιµή του µέσου ρυθµού µετάδοσης και στις δύο συσκευές αναπαραγωγής µετρήθηκε να είναι ίση προς 295kbps (σχεδόν το µισό από την αντίστοιχη που µετρήθηκε για µία ACL σύνδεση Σχήµα 5). Η απόσταση και των δύο συσκευών από τον Master host για την µέτρηση αυτή ήταν 1m, ενώ χρησιµοποιήθηκαν DH5 πακέτα µε µήκος πακέτου εφαρµογής 40k. Παρόλα αυτά, εµφανίστηκαν προβλήµατα συγχρονισµού της αναπαραγωγής µεταξύ των δύο συσκευών, καθώς ο ρυθµός αναµετάδοσης πακέτων σε κάθε µια σύνδεση είναι διαφορετικός. Στην περίπτωση ευρείας εκποµπής των ηχητικών δεδοµένων και των πληροφοριών ελέγχου, η ηχητική αναπαραγωγή ήταν οριακά αποδεκτή, εξαιτίας της απώλειας µεγάλου αριθµού πακέτων µεταδιδόµενων δεδοµένων, καθώς η ευρεία εκποµπή µέσω του πρωτοκόλλου δεν εξασφαλίζει την ορθότητα της µετάδοσης των δεδοµένων. Οι απώλειες αυτές περιορίζονται αυξάνοντας το πλήθος Ν των αναµεταδόσεων των πακέτων σε κάθε περίοδο µετάδοσης (οι οποίες λαµβάνουν χώρα ακόµα και όταν το πακέτο λαµβάνεται ακέραιο ακόµα και στην πρώτη µετάδοση), µειώνοντας όµως έτσι τον τελικό ρυθµό µετάδοσης σε επίπεδο εφαρµογής, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1. Ν Ρυθµός µετάδοσης Απώλειες δεδοµένων 0 551kbps 7%-9% 1 325kbps 2%-3% Πίνακας 1: Ρυθµός µετάδοσης και απώλειες δεδοµένων σα συνάρτηση του πλήθους αναµεταδόσεων πακέτων σε ευρεία εκποµπή (απόσταση 1m) Παρόλο που το ποσοστό απώλειας πακέτων είναι µικρό, επειδή τα

8 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics 2002 µεταδιδόµενα ηχητικά δεδοµένα είναι συµπιεσµένα, η ηχητική αναπαραγωγή είναι οριακά αποδεκτή. Επιπλέον, επειδή οι απώλειες είναι µεταβλητές κατά µήκος και χρόνο σε κάθε συσκευή αναπαραγωγής, εµφανίζεται επιπλέον φασική παραµόρφωση µεταξύ των δύο ηχητικών καναλιών. Στην πράξη, το παραπάνω πρόβληµα µπορεί να επιλυθεί µε ανάπτυξη µηχανισµών συγχρονισµού και ελέγχου, σε συνδυασµό µε τη χρήση αλγορίθµων ανάκτησης ηχητικής πληροφορίας σε επίπεδο εφαρµογής. 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία, µελετήθηκε η δυνατότητα ασύρµατης µετάδοσης ψηφιακών ηχητικών δεδοµένων µέσω του πρωτοκόλλου για εφαρµογές ηχητικής αναπαραγωγής πραγµατικού χρόνου. Το αρχικό συµπέρασµα είναι ότι η αναπαραγωγή αυτή είναι πραγµατοποιήσιµη µόνο µετά από συµπίεση του αρχικού ψηφιακού ηχητικού υλικού και µετάδοσή του µέσω ασύγχρονων ACL συνδέσεων. Με βάση το συµπέρασµα αυτό, αναπτύχθηκε και ελέγχθηκε ένα σύνολο εφαρµογών που υλοποιεί στην πράξη ασύρµατη µονοφωνική και στερεοφωνική αναπαραγωγή ηχητικών δεδοµένων, ταυτόχρονα µε τη µετάδοση πληροφοριών ελέγχου και κατάστασης. Το περιορισµένο εύρος ζώνης που χαρακτηρίζει την τεχνολογία αποδεικνύεται αρκετό µόνο για µονοφωνική και στερεοφωνική ηχητική αναπαραγωγή. Άλλες πολυκάναλες εφαρµογές απαιτούν τη χρήση ευρείας εκποµπής της ηχητικής πληροφορίας και των δεδοµένων ελέγχου. Στην περίπτωση αυτή, καθώς το πρωτόκολλο δεν εγγυάται την ορθότητα των µεταδιδόµενων δεδοµένων, εισάγονται παραµορφώσεις που επηρεάζουν άµεσα την ποιότητα και διαδικασία καθ εαυτή της αναπαραγωγής. Τα προβλήµατα αυτά µπορούν να αντιµετωπιστούν µε µηχανισµούς προσδιορισµού της απώλειας των πακέτων και τη συνδυασµένη χρήση µε αλγορίθµους ανάκτησης συµπιεσµένης ηχητικής πληροφορίας. Ευχαριστίες Οι συγγραφείς ευχαριστούν τους κ. Φώτη Θάνο, ιονύση Παπαδόπουλο και Σπύρο Καποτά (ATMEL Ελλάς) για την πολύτιµη συνδροµή τους και τις προτάσεις τους σε θέµατα υλοποίησης του πρωτοκόλλου. Αναφορές [1] SIG, Baseband Specification Version 1.1. [2] A Study of Wireless Compressed Digital-Αudio Transmission by A. Floros, M. Koutroubas, N.-A. Tatlas and J. Mourjopoulos, AES 112 th. [3] SIG, Specification of the System, Profiles, version 1.1, Generic Audio/Video Distribution Profile. [4] SIG, Advanced Audio Distribution Voting Profile version 0.9, 2001 (Confidential). [5] ATMEL AT76C551 Single Chip Controller Datasheet, Aug