Pozemské televizní vysílání a konvergence

Pojem "convergence" nebo česky "konvergence" se stále více stává součástí našeho každodenního života. Je možno se sním setkat nejenom v odborné literatuře týkající se telekomunikací a informačních technologií, ale dokonce i v názvu jednoho odborného časopisu zabývající se touto oblastí. Konvergence, neboli sbíhavost, sbíhání či sbližování zasahuje samozřejmě i oblast pozemského televizního vysílání. Jako příklady můžeme uvést:

• konvergence vysílání klasického video programu a poskytování všeobecných datových služeb v rámci vysílání pozemské digitální televize (DVB-T);
• konvergence vysílacích technologií pro analogovou televizi (ATV) a digitální televizi (DVB-T).

Přišel čas pro DVB-T, čas konvergence videa a datových služeb

Vysílání pozemské digitální televize (DVB-T) se postupně stává realitou v mnoha zemích Evropy a to nejen ve formě experimentálních nebo pilotních projektů. V mnoha zemích již došlo k výstavbě celoplošných sítí DVB-T, které jsou dnes v běžném komerčním provozu. Jako příklady lze uvést Velkou Británii (od roku 1998) se 32 programy v 6 multiplexech, Švédsko (od roku 1999) se 17 programy ve 4 multiplexech a Španělsko (od roku 2000) s přibližně 20 programy (celoplošnými i regionálními) vysílanými v 6 multiplexech. Ve všech těchto zemích jsou v provozu jak jednofrekvenční sítě (SFN), tak i multifrekvenční sítě (MFN). Důvodů k tomuto rychlému rozvoji digitální televize je hned několik.

1. K vysílání pozemské digitální televize je využíváno stejné kanálové rozdělení spektra jako u analogového TV vysílání.
2. DVB-T je vysoce robustní systém odolný proti rušení a interferencím, které jsou poměrně velkým problémem v analogovém TV vysílání.
3. Provozováním DVB-T dochází k podstatně lepšímu využití kmitočtového spektra (zvýšení kmitočtové účinnosti), protože v jednom TV kanále lze digitálně přenášet až šest TV programů nebo méně než šest TV programů a další datové služby.
4. Příjem DVB-T z více směrů, který u ATV způsobuje většinou problémy (interference), je u digitálního vysílání naopak přínosem a zvyšuje kvalitu příjmu.
5. DVB-T zvyšuje výkonovou účinnost, protože stejného pokrytí jako u ATV lze dosáhnout i při podstatně sníženém vyzářeném výkonu.
6. Kvalitní příjem je možný i na obyčejnou prutovou anténu.
7. Nezanedbatelnou výhodou je možnost vysoce kvalitního příjmu i za pohybu a to i při rychlostech přes 200 km/hod, což systémy analogové TV, systémy digitální kabelové televize (DVB-C) nebo digitální satelitní televize (DVB-S) neumožňují vůbec. S mobilním příjmem se počítá jak v rychlovlacích, příměstské dopravě či autokarech a kromě TV programů se samozřejmě počítá hlavně s přenosem dat pro zprostředkování důležitých informací.

Konvergence vysílacích technologií = technologie pro DVB-T i ATV

K nejvýznamnějším světovým výrobcům a dodavatelům zařízení pro rozhlasové a televizní vysílání patří společnost ROHDE & SCHWARZ (R&S). Tato nadnárodní společnost podnikající v oblastech radiových komunikací a testování a měření (T&M), již více než 60 let vyvíjí, vyrábí a dodává široké spektrum elektronických výrobků pro profesionální použití. Její jméno se stalo synonymem vysoké kvality a spolehlivosti produktů, stejně jako poskytovaných služeb. Své pobočky a kanceláře má ve více než 70 zemích světa, ve kterých zaměstnává téměř 5000 zaměstnanců.

Jednou z oblastí, ve kterých společnost R&S již tradičně patří k nejvýznamnějším světovým výrobcům, je oblast rozhlasového a televizního vysílání, ve které se specializuje na následující skupiny produktů:

• rozhlasové FM vysílače od 20 W do 20 kW;
• analogové televizní vysílače od 20 W do 40 kW;
• digitální rozhlasové vysílací systémy (DAB) od 50 W do 1 kW;
• digitální televizní systémy pro pozemské vysílání (DVB-T) od 50 W do 10 kW.

• monitorovací systémy pro pozemské vysílání rozhlasu a televize (analogové i digitální);
• testovací a měřicí systémy pro vývoj, výrobu, provoz a údržbu výše uvedených vysílacích technologií;
• testovací a měřicí systémy pro analýzu analogového i digitálního přenosu zvuku a obrazu.

Digitální budič s integrovaným modulátorem (technologie pro DVB-T i ATV)

Pro zajištění vysoce náročných a zcela specifických požadavků daných standardem DVB-T byl vyvinut plně digitální budič s integrovaným kodérem a modulátorem zcela nové generace. Vzhledem k potřebě rychlého zpracování obrovského množství dat a pro dosažení vysoké flexibility a universality je toto zařízení zcela na bázi FPGA a DSP a je využito postupu přímé digitální modulace. Celý budič je řešen modulárně a každý z modulů plní zcela specifickou funkci:

• centrální řídicí jednotka (CCU) slouží k řízení nejen budiče, ale celého vysílače;
• vstupní kodér na bázi DSP je vyvinut ve dvou verzích podle druhu provozu:
  1. kodér DVB (DVB-Encoder) zajišťující všechny funkce nutné pro digitální TV vysílání včetně funkcí
     • MIP dekodéru,
     • SFN adapteru,
     • kanálového digitálního kodéru a modulátoru,
  2. kodér ATV (ATV- Encoder) pro analogové TV vysílání zajišťující digitální kódování:
     • analogového obrazu,
     • analogového zvuku,
     • ve všech existujících standardech,
• před-korektor DVB / ATV;
• syntezátor DVB / ATV;
• modulátor DVB / ATV.

Jak už bylo řečeno, digitální budič je možno použít jak pro digitální vysílání ve standardu DVB-T, tak i pro analogové TV vysílání. K přechodu od jednoho k druhému a naopak je třeba pouze zvolit vhodný vstupní kodér (DVB nebo ATV) a vhodný řídicí program v řídicí jednotce. To je významné především pro ty provozovatele, kteří ještě dnes obnovují nebo rozšiřují síť analogových vysílačů, které v budoucnosti mohou využít k vysílání DVB-T.

Nová generace výkonového zesilovače (technologie pro DVB-T i ATV)

Konstrukce výkonového zesilovače je zcela nová. Na jednom chladicím bloku (specielně vyvinutém pro vodní chlazení) je z jedné strany umístěn výkonový zesilovač a z druhé napájecí zdroj. Obě tyto části tak spolu tvoří integrovaný celek. Jednak se tím způsobem šetří místo a zlepšuje odvod tepla, ale především se tím zvyšuje spolehlivost a kvalita výkonového zesílení. Použité tranzistory jsou LDMOS a celý zesilovač je optimalizován podle tzv. "crest faktoru" tak, aby bylo dosaženo potřebné linearity zesílení (bezpodmínečně nutné pro digitální vysílání) při zachování dostatečné účinnosti a efektivity celého výkonového zesilovacího procesu.

Mechanické vlastnosti a vodní chlazení (technologie pro DVB-T i ATV)

Vzhledem k situaci, že na vysílacích stanovištích (radiokomunikačních střediscích) je již dnes namontováno a provozováno velké množství nejrůznějších telekomunikačních technologií (analogová TV, FM rozhlas, DAB, mikrovlnné systémy, GSM,...) a vzhledem k tomu, že někteří především noví provozovatelé využívají k vysílání i jiné stavby, které původně nebyly určeny pro vysílání, vzniká tlak na splnění následujících požadavků:

• snížení zastavěné plochy vysílačem,
• zásadní zmenšení a zjednodušení potřebné okolní infrastruktury (napájení a chlazení),
• potřeba snadné a rychlé montáže s minimálními nároky na projekci a přípravné adaptační práce,
• potřeba snadné instalace a uvedení do provozu,
• nutnost dálkového monitorování a dálkového ovládání vysílače (místně neobsluhovaná pracoviště).

• snížení zastavěné plochy na jednu třetinu (ve srovnání s vysílačem stejného výkonu chlazeného vzduchem),
• zvýšení účinnosti chlazení,
• zásadního zmenšení okolní infrastruktury (místo vzduchového potrubí velkých průměrů je použito kapalinového potrubí malých průměrů apod.),
• téměř nehlučného provozu,
• zjednodušení projekce, montáže a uvedení do provozu,
• vysoké flexibility a zálohování chladicího systému díky možnosti propojení více chladicích subsystémů do jednoho velkého systému,
• snadného řízení vysílacího systému a jeho monitorování (včetně chladicího systému),
• výrazné snížení nákladů při přípravě, výstavbě i provozu vysílacího bodu.

Technologie pro koexistenci ATV a DVB-T

Vzhledem k situaci v České republice, kde více než 75% obyvatelstva přijímá signál analogové televize z pozemských TV vysílačů a pouze 25% příjmu se děje cestou kabelových rozvodů nebo satelitních přijímačů, je digitalizace pozemského vysílání (zavedením DVB-T) jedinou možnou cestou k rozšíření programové nabídky a zvýšení úrovně datových služeb pro obyvatelstvo. Například u našich sousedů ve Spolkové republice Německo je situace zcela opačná (pouze 8% analogové televize je přijímáno z pozemského vysílání a 92% ze satelitu a kabelu). Přesto se zde uvažuje o rychlém zavedení DVB-T (vedle DVB-C a DVB-S) právě proto, aby se mohlo využít jeho zcela specifických vlastností (snadný příjem kdekoliv a příjem za pohybu).

Nutnost rychlé výstavby DVB-T však vede k tomu, že po nějakou dobu budou vedle sebe koexistovat jak sítě analogové TV, tak i DVB-T. Tato koexistence způsobuje dva zcela specifické problémy:

1. potřebu zvláště pečlivého kmitočtového plánování a zvažování využití každého volného kmitočtu v kontextu "analog" či "digitál" a později jenom "digitál",
2. potřebu využívat při modernizacích analogových TV sítí takovou vysílací technologii, která umožní později snadný přechod na DVB-T.

Komplexní nabídka pro ATV a DVB-T

Jak bylo uvedeno v předcházejících odstavcích, představuje nabídka společnosti ROHDE & SCHWARZ jednu z nejkomplexnějších řad vysílacích technologií, která zahrnuje nejpotřebnější výkony a kmitočty jak pro analogovou TV tak i pro DVB-T. Kromě toho, je v nabídce této společnosti ještě široká škála měřicích, testovacích, monitorovacích a vkládacích (např. pro datacasting) zařízení. Velká většina všech těchto zařízení je vývojově dokončena a technologicky připravena pro sériovou průmyslovou výrobu a dodávky provozovatelům.

Situace v Evropě

Na následujícím obrázku je zachycena situace v Evropě od roku 1996 (začátku zavádění DVB-T do provozu) s vyjádřením procentuálního podílu TV vysílačů R&S (analogových a digitálních) na trzích v jednotlivých evropských zemích a s vyznačením těch zemí, ve kterých jsou již dnes provozovány digitální vysílací televizní systémy DVB-T od společnosti R&S. Z celkového počtu 2000 vysílačů DVB-T, které jsou v současné době ve světě v provozu, jich bylo společností R&S dodáno přímo nebo ve spolupráci s lokálními výrobci téměř 800, což představuje přibližně 40% podíl na světovém trhu. Na evropském trhu, který společnost R&S samozřejmě považuje za svůj domácí, dosahuje v oblasti DVB-T podle posledních statistik okolo 60 % podílu a zcela po právu užívá označení "evropský lídr v oblasti digitální televize".

K nejvýznamnějším projektům, které společnost R&S realizovala v posledních letech patří projekty pro celoplošné pokrytí signálem DVB-T ve Velké Británii (projekt CTI) a ve Španělsku (projekt RETEVISION). V rámci těchto projektů participovala společnost R&S dodávkami vysílacích systémů a subdodávkami modulačních podsystémů pro lokální partnery:

• Projekt CTI (dodaný, namontovaný a uvedený do provozu během 10 měsíců):
  • 82 kompletních vysílacích systémů DVB-T s výkony od 750 W do 2 kW;
  • 130 modulačních subsystémů DVB-T pro vysílací systémy malých výkonů, které byly dodávány a kompletovány menšími lokálními výrobci.
  • 8 vysílacích systémů instalováno v kontejnerech
• Projekt RETEVISION (vysílací technologie DVB-T pro 4 jednofrekvenční (SFN) multiplexy):
  • 90 kompletních vysílacích systémů DVB-T s výkony od 500 W do 2 kW;
  • 300 modulačních subsystémů DVB-T pro vysílací systémy malých výkonů (od 1W až do 100W), které byly dodávány a kompletovány lokální společností Egatel;
  • představuje 60 % celkového požadavku projektu pro 4 SFN multiplexy;
  • na základě vynikajících výsledků bude další SFN multiplex dodáván celý pouze ve spolupráci R&S a Egatel.

Konvergence v České republice = nejen prodej a servis, ale i výroba a montáž

Společnost ROHDE & SCHWARZ je v České republice zastoupena hned dvakrát. Obchodní a servisní společnost ROHDE & SCHWARZ - Praha, s.r.o., která je začleněna do celosvětové obchodní sítě, zajišťuje veškeré marketingové, prodejní, systémové a servisní aktivity a společnost ROHDE & SCHWARZ - závod Vimperk s.r.o. je ryze výrobním podnikem se 150 zaměstnanci zajišťující subdodávky pro výrobní závody v SRN. Mimo jiné se zde již dnes kompletně vyrábí již dříve zmíněná nová generace výkonových zesilovačů, a to od prvovýroby dílů až po finální montáž a oživení.

Pokud se týká realizovaných projektů vysílací technologie R&S v rámci České republiky, v provozu je několik analogových vysílačů velkých výkonů (10 kW a 20 kW) na bázi technologie řady HN500 a jeden analogový vysílač (5 kW) s vodním chlazením řady NH7000, které jsou provozovány společností České radiokomunikace a.s.. V oblasti DVB-T jsou v provozu u společnosti Czech Digital Group celkem tři vysílače řady NV6000 s vodním chlazením, které pracují v jednofrekvenční síti SFN v rámci experimentálního projektu, na který tato společnost získala licenci v roce 2000.

Společnost ROHDE & SCHWARZ je připravena vývojově i výrobně dodávat i v budoucnosti takové výrobky a poskytovat takové služby, aby si své vedoucí postavení "evropského lídra" na trhu digitálních vysílacích technologií udržela.

Článek byl převzat ze serveru DigitalTV (www.digitaltv.cz), který přináší informace ze světa DVB-T.