Pozemní televizní vysílání a konvergence

22.4.2004, Radek Jahoda, recenze

Pojem "convergence" nebo česky "konvergence" se stále více stává součástí našeho každodenního života. Je možno se s ním 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 pozemního 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).

Oba tyto pohledy jsou velice důležité, protože v prvním případě se jedná o souběh různých datových služeb, které je možno poskytovat v rámci jedné existující digitální technologie (DVB-T), čímž dochází k podstatnému zlepšení využití kmitočtového spektra a ve druhém případě se jedná o jedno z možných řešení přechodu od analogového vysílání k digitálnímu, které jak se zdá, nutně vyžaduje po jistou dobu koexistenci obou technologií.

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.

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.

Kromě výše uvedených vysílacích technologií se dále jedná o:

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.

Tak jako pro mnoho jiných světových výrobců, stalo se DVB-T obrovskou výzvou i pro společnost R&S. Vzhledem k tomu, že DVB-T představuje zásadní revoluci ve vysílacích technologiích, došlo u společnosti R&S ke zcela zásadním změnám při vývoji jednotlivých částí vysílacích zařízení (řídicí jednotky, budiče, zesilovače,...), protože pouhými úpravami či inovacemi vycházejícími z analogové vysílací techniky, by bylo možno dosáhnout pouze částečných výsledků, a to nikdy nebylo a není cílem společnosti R&S. Výsledky několikaletého intenzivního vývoje nikoho nenechávají na pochybách, že se tento profesionální přístup vyplatil.

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:
před-korektor DVB / ATV;
syntezátor DVB / ATV;
modulátor DVB / ATV.

Poslední tři jmenované moduly jsou universální a slouží jak pro analogové tak digitální vysílání. Vzhledem k nutnosti velice přesné synchronizace při provozu DVB-T, je součástí budiče i přijímač GPS. Tímto způsobem je dosaženo vysoké unifikace a universality celého vysílacího zařízení.

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).

Jednou z možností jak splnit tyto požadavky je vodní chlazení vysílacího zařízení, díky kterému je dosahováno:

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:

Řešení prvního úkolu je na národních regulačních orgánech, řešení druhého úkolu je na provozovatelích. Začne-li provozovatel analogové televize již dnes obnovovat svoji vysílací síť takovou technologií, jaká byla popsána v předcházejících odstavcích (universální plně digitální budič použitelný jak pro ATV tak pro DVB, universální výkonový koncový zesilovač, vodní chlazení,...), nemůže udělat chybu. Naopak, je to velmi dobrá investice pro budoucnost, protože při přechodu na DVB-T stačí vyměnit jediný modul (kodér ATV za kodér DVB-T) a nahrát jiný řídicí software do řídicí jednotky. Lze však uvažovat i o tom, že při přechodu na DVB-T budou některá bývalá analogová vysílací střediska úplně zrušena, jiná přemístěna a jiná digitální vzniknou jako zcela nová. I v takových případech lze stavebnicové vysílače ROHDE & SCHWARZ rozebrat a všechny díly (kromě ATV kodéru) použít pro výstavbu nového DVB-T vysílače na jiném místě apod.

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):
Projekt RETEVISION (vysílací technologie DVB-T pro 4 jednofrekvenční (SFN) multiplexy):

K dalším významným projektům společnosti ROHDE & SCHWARZ, které je třeba zmínit, patří TERACOM (Švédsko), RAI (Itálie), NORKRING (Norsko), YLE (Finsko), TDF (Francie) samozřejmě projekty DTAG a BR v domácím Německu a nelze opomenout projekt experimentálního vysílání SFN multiplexu na 46. TV kanálu v České republice, které je provozováno společností Czech Digital Group. Z mimoevropských projektů stojí za zmínku projekty SINCLAIR (USA), BCL (Nový Zéland), CNE (Čína), WIN TV Austrálie, PT DVN (Indonésie), a projekt DVB-T pro Uruguay.

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.