Grundig SAT Systems GmbH Kompetenz in Kopfstellentechnologie

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1 Grundig SAT Systems GmbH Kompetenz in Kopfstellentechnologie Grundlagen der digitalen Empfangsechnik 1

2 30. April 2012 Grundig SAT Systems GmbH Aus Analog wird Digital Geplanter Zeitpunkt für die analoge Abschaltung der öffentlich-rechtlichen deutschen TV- und Rundfunk- Programme über ASTRA 19,2 Ost Digitale Versorgung in Deutschland Januar 2010: Terrestrische Haushalte 100% (DVB-T) SAT-Haushalte 75% (DVB-S) Kabelhaushalte 34% (DVB-C) Alle Haushalte 56% 2

3 Überblick 1. Digitale Zugangssysteme 2. Modulationsarten am Eingang 3. Modulationsarten am Ausgang 4. Multiplex 5. Komponenten 3

4 Kopfstellen Wozu? Viele Eingangssignale können nicht über längere Strecken in HFC-/ CATV-Netzen, Hausverteilanlagen usw. übertragen werden! Kopfstellen wandeln Signale von verschiedenen Eingangsquellen in eine andere Übertragungsart oder einen anderen Frequenzbereich, so dass diese über längere bis hin zu weltweiten Distanzen übertragen werden können Ein weiterer wichtiger Grund

5 Kopfstellen??? 5

6 Kopfstellen Service Kunde SMATV: Satellite Master Antenna Television HFC: Hybrid Fiber Coax CATV: Cable Television IP-TV: Internet Protocol Television FttX: Fiber to the a, b, h,.... Digitale Zugangssysteme Mobilfunk Mobiles Fernsehen ( Handy-TV ) Direktempfang Früher: analoges Fernsehen über die Dachantenne Terrestrisch Antenne und DVB-T Empfänger (Set-Top Box) Satellitenempfang Satellitenanlage, Multischalter und Receiver HFC- / CATV-Netze Kabelfernsehanlagen, Hausverteilnetze Zweidraht IP-TV FttX Fiber to the X, Glasfaser bis in das Wohnzimmer / Endgerät 6

7 Warum digital?

8 Datenkompression benötigte Kanäle / Transponder = Kanal 10 Komprimieren Digitalisieren MPEG Programm analog 1 Programm digitalisiert 1 Programm digitalisiert+ komprimiert 10 Programme digitalisiert+ komprimiert+ Multiplex 8

9 Empfangsarten

10 Empfangsart Satellit

11 SAT - Frequenzbereiche Frequenzband Frequenz in GHz L-Band 1,10-2,60 S-Band 2,60-2,95 C-Band 3,70-4,80 X-Band 7,20-7,75 Ku-Band - K 1 Low-Band - K 2 High-Band - K 3 10,70-12,75 10,70-11,70 11,70-12,50 12,50-12,75 Ka-Band 18,30-22,22 11

12 SAT - Position ASTRA 19,2 12

13 SAT Zwischenfrequenz (ZF) - Der SAT-Frequenzbereich kann nicht wirtschaftlich über Koax-Kabel übertragen werden (Dämpfung zu hoch)! - Umsetzung in einen anderen Frequenzbereich ist notwendig: 1. SAT-Zwischenfrequenz: MHz - Frequenzumsetzung erfolgt in den LNB s durch Oszillatoren, die unterschiedliche Schwingungsfrequenzen haben. Transponderfrequenz - Oszillatorfrequenz = SAT-ZF Low MHz MHz = 950 MHz Low MHz MHz = 2150 MHz High MHz MHz = 950 MHz High MHz MHz = 2150 MHz Der Bereich von MHz kann im Unter- und Oberband empfangen werden! 13

14 SAT Zwischenfrequenz (ZF) 1. SAT-Zwischenfrequenz: MHz Low-Band (-9750 MHz) High-Band (-10600MHz) SAT 10,70 10,90 11,10 11,30 11,50 11,55 11,60 11,70 11,80 11,90 12,00 12,10 12,30 12,50 12,70 12, ,95 1,15 1,35 1,55 1,75 1,80 1,85 1,95 2,05 2,15 2,25 2,35 2,55 2,75 2,95 3, ,10 0,30 0,50 0,70 0,90 0,95 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,70 1,90 2,10 2,15 Der Bereich von MHz kann im Unter- und Oberband empfangen werden! 14

15 Ausrichtung analog / digital Antennen - Ausrichtung analog / digital 15

16 Polarisation / Polarisationsebenen Zur besseren Ausnutzung der Frequenzbereiche erfolgt eine polarisierte Abstrahlung der Kanäle (Frequenzen) in eine horizontale und eine vertikale Schwingungsebene (H und V). 16

17 Polarisationsebenen / Entkopplung 17

18 Kanalbelegung Satellit Kanalbelegung Satellit ASTRA Kanalbandbreiten sind: MHz MHz MHz HOTBIRD hat sehr unterschiedliche Kanalbandbreiten von 26 MHz bis hin zu 80 MHz 18

19 Empfangsart Satellit Satellitenempfang Digitale Übertragungsart nach DVB-Standard Modulationsarten: QPSK (4-PSK) bis hin zu 32-APSK DVB-S: QPSK (SDTV) DVB-S2: QPSK/8PSK (HDTV und SDTV) Über ASTRA 19,2 Ost werden bis zu 120 Transponder übertragen Ein Transponder beinhaltet ein Programmbouquet Ein Programmbouquet besteht aus vielen Services für unterschiedliche Nutzungen TV-Programme Radio-Programme Daten für Internet Receiver-Update 19

20 Modulationsarten Satellit, DVB-S 20 PSK Phase Shift Keying Auch als BSPK, binäre Phasenmodulation Typischerscherweise entsprechen die Phasenlagen 0 und 180 den binären Zuständen "0" und "1 Keine relevanten Anwendungen QPSK, 4-PSK, (4QAM) Quadrature Phase Shift Keying Es werden 2 Bit pro Symbol übertragen Satellitenübertragung, DVB-S 8-PSK PSK mit 8 Quadranten, 3 Bit pro Symbol Satellitenübertragung, DVB-S2 APSK Asymmetric Phase-shift keying, Amplitude and Phase-shift keying Asymmetrische Phasenmodulation

21 QPSK und 8PSK Q QPSK I 11 01

22 QPSK-Signal (Konstellationsdiagramm) 22

23 QPSK und 8PSK I00 Q 8PSK II I0 f = p/4 00I I 0II I0I III

24 QPSK / QAM: Bits pro Symbol 24

25 QPSK / 8PSK und HDTV

26 Quelle IRT Grundig SAT Systems GmbH Auflösungen im Vergleich

27 Auflösungen im Vergleich

28 HDTV 16:9 4:3 Grundig SAT Systems GmbH DVB-Varianten DVB-Systeme EBUTech 3299 Horizontale Abtastwerte Aktive Zeilen Unterabtastung Y:U:V Quant. /bit Vollbildrate Netto- Bilddatenrate 576i/25 SDTV :2:2 10 0,207 Gbit/s 720p/50 System :2:2 10 0,9216 Gbit/s 1080i/25 System :2:2 10 1,0368 Gbit/s 1080p/25 System :2:2 10 1,0368 Gbit/s 1080p/50 System :2:2 10 2,0736 Gbit/s

29 Weil bei Full-HD die Datenrate 10mal so hoch ist wie bei SDTV, ist höhere Effizienz bei der Signalverarbeitung erforderlich: 1. Kompression MPEG-4 (statt MPEG-2) 2. Modulation DVB-S2 (statt DVB-S) 3. Fehlerschutz BCH/LDPC (statt RS/Viterbi)

30 Kompression MPEG-4 (statt MPEG-2)

31 MPEG im Vergleich MPEG-1 MPEG-2 (-3) MPEG-4 VCD VHS Qualität Digital TV Skalierbare Qualität

32 MPEG im Vergleich MPEG-4 AVC unterscheidet sich von MPEG-2 durch: Objektbasierende Kodierung: Zerlegung des Bildinhalts in statische, bewegte und Tonobjekte sowie räumliche Ebenen. Der Mensch nimmt besser Umrisse, Bewegungen und Farben war. Realität wird genauer abgebildet als durch Makroblöcke und Pixel Einfache Manipulation: Der Zuschauer hat Eingriffsmöglichkeiten in das Geschehen. Veränderungen kleinster Bild- und Videoinhalte sind möglich.

33 MPEG im Vergleich MPEG-4 AVC unterscheidet sich von MPEG-2 durch: Hohe Codiereffizienz, dreimal höher als MPEG-2: Über einen 36 MHz-Transponder können ca SDTV-Programme oder HDTV-Programme übertragen werden Hoher Rechenaufwand erforderlich, Faktor 2-3 Bessere Bildqualität MPEG-4 ist für Bitraten von 5 kbit/s bis zu 10 Mbit/s für alle Qualitätsanforderungen geeignet Transportstrom von MPEG-2 bleibt erhalten

34 Block Codierung bei MPEG-4

35 Block Codierung bei MPEG-4

36 Manipulation von MPEG-4 Videos

37 Manipulation von MPEG-4 Videos

38 Manipulation von MPEG-4 Videos Praktische Anwendung : Kunde hat gezahlt: Er sieht einen Golfball während des Matches Kunde hat nicht gezahlt: Golf-Matches ohne Ball Super-GAU: Fußballspiel ohne Ball

39 MPEG-4 - Zusammenfassung MPEG-4 liefert bei einer bis zu 50 % niedrigeren Datenrate gegenüber MPEG-2 eine bessere Bildqualität Geeignet für Videokonferenzen bis zur Übertragung von HDTV Interaktionen vom Dienstanbieter bis zum Nutzer möglich MPEG-4 hat das Potenzial um MPEG-2 als Standard für die digitale TV-Übertragung abzulösen Ni 05/06

40 MPEG-4 - Zusammenfassung benötigte Kanäle / Transponder = Kanal 10 Komprimieren Digitalisieren MPEG 2 MPEG Programm analog 1 Programm digitalisiert 1 Programm digitalisiert+ komprimiert 10 Programme digitalisiert+ komprimiert+ Multiplex 1 Programm digitalisiert+ komprimiert Programme digitalisiert+ komprimiert+ Multiplex 40

41 QPSK und 8PSK Modulation 8PSK statt QPSK

42 QPSK und 8PSK Q QPSK I Symbolrate: 27.5 MSym./sec Bitrate (brutto): 55 MBit/sec Bitrate (netto): 37,3 MBit/sec

43 QPSK und 8PSK I00 Q 8PSK II I0 f = p/4 00I I 0II I0I Symbolrate: 27.5 MSym./sec Bitrate (brutto): 82,5 MBit/sec III Bitrate (netto): 61,875 MBit/sec

44 Fehlerschutz Fehlerschutz BCH/LDPC (statt RS/Viterbi)

45 Fehlerschutz FEC bei DVB-S MPEG-2-TS Randomizer Energieverwischung Äußerer Fehlerschutz Reed-Solomon Interleaver Codespreizung Innerer Fehlerschutz Viterbi Modulator RS (204, 188, T=8) Coderaten: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 K=7

46 Fehlerschutz FEC bei DVB-S2 Daten Äußerer Fehlerschutz BCH-Encoder Innerer Fehlerschutz LDPC-Encoder Bit-Interleaver Codespreizung Modulator

47 DVB-S2: Mehr Informationen in weniger Bandbreite Bis zu 20 SDTV-Programme auf einem 36-MHz-Transponder oder 12 SDTV-Programme und 2 HDTV-Programme oder 8 SDTV-Programme und 3 HDTV-Programme oder 4 SDTV-Programme und 4 HDTV-Programme oder 5 HDTV-Programme anstelle von max. 8 SDTV-Programmen mit MPEG-2 und DVB-S

48 Datenraten bei DVB-S / S2 Pro7Sat1 (QPSK SD) Bruttodatenrate = 2 x = 44 Mbit/s FEC (Viterbi) = 5/6 Datenrate ohne FEC = 44 x 5/6 = 36,7 Mbit/s RS-Code = 188/204 Nettodatenrate = 36 x 188/204 = 33,8 Mbit/s RTL World (QPSK SD) Bruttodatenrate = 2 x = 55 Mbit/s FEC (Viterbi) = 3/4 Datenrate ohne FEC = 55 x 3/4 = 41,2 Mbit/s RS-Code = 188/204 Nettodatenrate = 41,2 x 188/204 = 38 Mbit/s SKY HD 1 (QPSK S2) Bruttodatenrate = 2 x = 55 Mbit/s FEC (LDPC+BCH) = 9/10 Nettodatenrate = 55 x 9/10 = 49,5 Mbit/s SKY HD 2 (8PSK) Bruttodatenrate = 3 x = 66 Mbit/s FEC (LDPC+BCH) = 2/3 Nettodatenrate = 66 x 2/3 = 44 Mbit/s Zum Vergleich 8PSK / Bruttodatenrate = 3 x = 82,5 Mbit/s FEC (LDPC+BCH) = 2/3 Nettodatenrate = 82,5 x 2/3 = 55 Mbit/s Zum Vergleich QPSK / Bruttodatenrate = 2 x = 44 Mbit/s FEC (LDPC+BCH) =9/10 Nettodatenrate = 44 x 9/10 = 39,6 Mbit/s 48

49 HDTV / DVB-S2 Definition HDTV ist Fernsehen mit einer größeren Auflösung als PAL DVB-S ist eine Satellitenübertragung mit der Modulationsart QPSK und dem Fehlerschutz RS / Viterbi DVB-S2 ist eine Satellitenübertragung mit der Modulationsart QPSK oder 8PSK und dem Fehlerschutz BCH / LDPC MPEG 4 ist ein effizienteres Komprimierungsverfahren als MPEG 2 und deshalb gut für HDTV geeignet DVB-S2 und / oder MPEG 4 können aber auch für SDTV eingesetzt werden.

50 Empfangsart Terrestrisch

51 Empfangsart Terrestrisch Terrestrischer Empfang Digitale Übertragungsart nach DVB-Standard Modulationsart: COFDM (DVB-T) 2k- oder 8k-Modus Sehr robuste Modulationsart (Reflexionen) Sehr hoher Fehlerschutz, niedrige Datenrate Ein Kanal beinhaltet bis zu 4 Programme Empfangskanal kann 1:1 oder umgesetzt in ein Kabelnetz eingespeist werden Viele Endgeräte haben einen DVB-T Empfänger installiert 59

52 Modulationsart Terrestrisch, DVB-T COFDM Je mehr Träger verwendet werden, desto länger kann ein Symbol werden Lange Symbole und das Einfügen einer Schutzzeit (Guard Interval) bewirkt eine weitgehende Immunität gegenüber Störeffekten Je länger die Schutzzeit, desto unempfindlicher ist das System Die Schutzzeit wird vom Empfänger nicht ausgewertet Solange die Echosignale einen Laufzeitunterschied kleiner der Schutzzeit aufweisen, kann der Empfänger stabile Signalabschnitte finden 60

53 Modulationsarten Terrestrisch, DVB-T COFDM 8k-Modus eignet sich durch die lange Symboldauer zur Gleichkanalversorgung bei großen Senderabständen 2k-Modus erfordert bei Gleichkanalnetzen einen kleineren Senderabstand 2k-Modus eignet sich für COFDM in Kabelverteilnetzen 61

54 Modulationsarten Terrestrisch, DVB-T COFDM Die Datenraten lassen sich im 2k- oder 8k- Modus übertragen Als Modulationsverfahren sind 4 QAM (QPSK), 16 QAM oder 64 QAM möglich Typische terrestrische Übertragung: 16 QAM 2/3 FEC (Coderate) 1/8 Guard Interval (Schutzintervall) 8k-Modus Nettodatenrate: 14,7 Mbit/s (zum Vergleich: Satellit: 33,8 bzw. 38 Mbit/s) 62

55 Empfangsart IP

56 Definition IPTV IPTV ist... Übertragung von Fernsehen über IP-Netzwerke Bekannte Kundenbeziehung (vertragliche Bindung,) Endgerät ist eine Set Top Box Gewohnte Fernsehqualität (identisch mit Kabel oder Satellit) Rückweg muss vorhanden sein (Point to Point-Verbindung) Internet-TV ist... TV-Service, der über das öffentliche Internet angeboten wird YouTube Clipfish.de kein QoS Fernsehen mit dem Browser (Internet-Explorer / Firefox ) Endgerät ist der PC / Laptop Keine Kundenbeziehung 64

57 IPTV IPTV läuft auf den Netzen... DSL, ADSL, ADSL2+, VDSL WiFi UMTS LAN FttX (Punkt-zu-Punkt, Punkt-zu-Multipunkt) HFC-Kabelnetze (IP basierte Dienste über Ethernet, DOCSIS) Universal EdgeQAM / M-CMTS Channel bonding 65

58 IPTV DVB-C DVB-S DVB-T Analog Receiving IP Transcoding Transrating IP IP DVB-C HF IP IP M-CMTS HF Internet IP IP IP EQAM HF Scrambling VoD 66

59 67

60 IPTV Eingangssignal Multi Digital Frontendmodule: 1 x DVB-S oder DVB-S2 1 x IP/Ethernet Anschlüsse ASI Ausgang Demultiplexer / Mutliplexer 2 Ausgangsmodulatoren QAM oder COFDM DVB Transport Stream Processing Einfaches Management durch WebUI Entwickelt für Realtime-processing Kabel TV IPTV Kopfstellen Unterstützt MPEG-2 und MPEG-4 streams Unterstützt SD und HD Inhalte 68

61 Ausgangssignale

62 Ausgangssignal PAL

63 Ausgangsignal PAL Sinnvoll für die Umsetzung von Free To Air Keine Set Top Box beim Endteilnehmer erforderlich Typische Einsatzgebiete: Netze mit vorhandenen analogen TV-Geräten (Kliniken / Hotels / Pflegeheime) Grundversorgung für Zweitgeräte 71

64 Ausgangssignal QAM

65 Ausgangssignal QAM Sinnvoll für größere Netze Kabel Set Top Boxen oder TV-Gerät mit QAM-Tuner beim Endteilnehmer erforderlich Keine Entschlüsselung im Head End erforderlich Modifikation der Network Information Table im HE Optimale Bildqualität bei Flachbildschirmen 73

66 Modulationsarten Kabel, DVB-C Q Q QAM Quadrature Amplitude Modulation Neben der Phasenmodulation ist auch eine Amplitudenmodulation enthalten Ausführungen von QAM I I QAM4 Ist identisch mit QPSK und 4-PSK 2 Bit pro Symbol Q Q QAM16 Verwendung bei Kabelmodem (DOCSIS) 4 Bit pro Symbol I I QAM64 Typische Modulationsart im Kabel für SDTV 6 Bit pro Symbol QAM256 Typische Modulationsart im Kabel für HDTV 8 Bit pro Symbol 74

67 Konstellationsdiagramm 64 QAM Q I k Q k = O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O I k Q k =00 I k Q k = O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O I I k Q k =01 75

68 Konstellationsdiagramm 64 QAM 76

69 QPSK / QAM: Bits pro Symbol 77

70 Umsetzung von QPSK nach QAM Umwandlung Satellit (QPSK / 8 PSK) nach Kabel (QAM) Beispiele: DVB-S > QAM MSymb/s / FEC 3/4 => QAM MSymb/s x 3/4 x 1/3 = 6875 MSymb/s 78 PSK / QAM QAM 64 6 Bits QAM Bits QAM Bits QPSK 2 Bits 8PSK 3 Bits 1/3 1/2 2/7 3/7 1/4 3/ MSymb/s / FEC 5/6 => QAM MSymb/s x 5/6 x 1/3 = 6111 MSymb/s DVB-S2 QPSK > QAM MSymb/s / FEC 9/10 => QAM MSymb/s x 9/10 x 1/3 = 8250 MSymb/s MSymb/s / FEC 9/10 => QAM MSymb/s x 9/10 x 2/7 = 7071 MSymb/s MSymb/s / FEC 9/10 => QAM MSymb/s x 9/10 x 1/4 = 6188 MSymb/s DVB-S2 8PSK > QAM MSymb/s / FEC 2/3 => QAM MSymb/s x 2/3 x 1/2 = 7333 MSymb/s MSymb/s / FEC 2/3 => QAM MSymb/s x 2/3 x 3/7 = 6285 MSymb/s MSymb/s / FEC 2/3 => QAM MSymb/s x 2/3 x 3/8 = 5500 MSymb/s

71 Pro7Sat1 (QPSK SD) Bruttodatenrate = 2 x = 44 Mbit/s FEC (Viterbi) = 5/6 Datenrate ohne FEC = 44 x 5/6 = 36,7 Mbit/s Nettodatenrate QAM 64 (6 Bits / Symbol) = 36,7 / 6 = 6,111 MSymb/s Kanalbandbreite = 6,111 x 1,15 = 7,03 MHz RTL World (QPSK SD) Bruttodatenrate = 2 x = 55 Mbit/s FEC (Viterbi) = 3/4 Datenrate ohne FEC = 55 x 3/4 = 41,2 Mbit/s Nettodatenrate QAM 64 (6 Bits / Symbol) = 41,2 / 6 =6,875 MSymb/s Kanalbandbreite = 6,875 x 1,15 = 7,9 MHz Transparente Modulation Grundig SAT Systems GmbH Umsetzung von QPSK nach QAM SKY HD (QPSK DVB-S2) Bruttodatenrate = 2 x = 55 Mbit/s FEC (LDCP+BCH) = 9/10 Nettodatenrate = 55 x 9/10 = 49,5 Mbit/s Nettodatenrate QAM 64 (6 Bits / Symbol) = 49,5 / 6 = 8,25 MSymb/s Kanalbandbreite = 8,25 x 1,15 = 9,49 MHz Nettodatenrate QAM 256 (8 Bits / Symbol) = 49,5 / 8 = 6,19 MSymb/s Kanalbandbreite = 6,19 x 1,15 = 7,12 MHz ARD / ZDF / arte HD (8PSK) Bruttodatenrate = 3 x = 66 Mbit/s FEC (LDCP+BCH) = 2/3 Nettodatenrate = 66 x 2/3 = 44 Mbit/s Nettodatenrate QAM 64 (6 Bits / Symbol) = 44 / 6 = 7,34 MSymb/s Kanalbandbreite = 7,34 x 1,15 = 8,44 MHz Nettodatenrate QAM 256 (8 Bits / Symbol) = 44 / 8 = 5,5 MSymb/s Kanalbandbreite = 5,5 x 1,15 = 6,325 MHz 79

72 Tabellen im Datenstrom PSI SI PAT Program Assosiation Table z.b.: ARD, ZDF... NIT Network Information Table Frequenz, Coderate BAT Bouquet Association Table Bouquetname PMT Program Map Table z.b.: Video, Audio 1, Audio 2, TXT... SDT Service Description Table Programmname, Typ TDT Time Date Table Datum, Uhrzeit CAT Conditional Access Table EMM, EMC... EIT Event Information Table Beginn, Dauer TOT Time Offset Table Uhrzeit PSI Programm Service Information 80 SI Service Information

73 Kassetten mit Transportstrommodul Grundig SAT Systems GmbH TP Modul ( P, S, C, N ) P S C N Programmfilterung Stuffing NIT-Erzeugung Cat-Bearbeitung (OP-ID) 81

74 Programmfilter Grundig SAT Systems GmbH Transportstrom-Modul 82

75 Stuffing Grundig SAT Systems GmbH Transportstrom-Modul Transparente Umsetzung 1: 1 Umsetzung Das Auffüllen von Null-Bits = Stuffing. = 6900 Kilosymbole / Sek. 83

76 Transportstrom-Modul CAT Durch die Veränderung der CAT-Informationen können die Zugriffsrechte angepasst werden. 84

77 Transportstrom-Modul NIT 85

78 Transportstrom-Modul NIT 86

79 Frequenzbereiche CCIR-Norm: K 02 K 12: 7 MHz S 02 S 20: 7 MHz S 21 S 41: 8 MHz K 21 K 69: 8 MHz 88

80 Ausgangssignal COFDM

81 Ausgangssignal COFDM Sinnvoll für Netze mit DVB-T-Geräten (z. B. Hotels) Ideale Ergänzung zu vorhandenen DVB-T-Signalen DVB-T Set Top Boxen oder TV-Gerät mit COFDM- Tuner beim Endteilnehmer erforderlich Bessere Signalqualität als bei terrestrischem Empfang Keine sinnvolle Übertragung von Pay-TV 90

82 Modulationsart Terrestrisch, DVB-T COFDM Die Datenraten lassen sich im 2k- oder 8k-Modus übertragen Als Modulationsverfahren sind 4 QAM (QPSK), 16 QAM oder 64 QAM möglich Typische terrestrische Übertragung: 16 QAM 2/3 FEC (Coderate) 1/8 Guard Interval (Schutzintervall) 8k-Modus Nettodatenrate: 14,7 Mbit/s Im Kabel ist möglich: 64 QAM 7/8 FEC (Coderate) 1/32 Guard Interval 2k-Modus Nettodatenrate: 31,6 Mbit/s 91 Zum Vergleich: Satellit: QAM 64/6900: QAM 256/6900: 33,8 bzw. 38 Mbit/s 38 Mbit/s 51 Mbit/s

83 Modulationsart Terrestrisch, DVB-T Bei Umsetzung von ASTRA- und Hot Bird- Programmen reicht die Bandbreite nicht aus, um einen kompletten Transponder einzuspeisen. Es müssen daher Programme aus dem Datenstrom gelöscht werden. Das Modulationsverfahren kann auf den größten (QAM 64) und Code Rate und Guard Interval auf den kleinstmöglichen Wert (C7/8, G1/32) eingestellt werden, da im Kabel keine Beeinflussungen von außen zu erwarten sind. Ausgangskanäle mit 8 MHz Bandbreite erlauben eine effizientere Programmübertragung. Es empfiehlt sich daher, auch unterhalb von S21 (im PAL-Raster 7MHz) 8 MHz breite Frequenzen zu belegen. Geeignete Endgeräte stehen in immer größerer Auswahl zur Verfügung. 92

84 Modulationsart Terrestrisch, DVB-T Standard-Suchlauf-Bereich bei DVB-T-Endgeräten (entspricht den terrestrisch genutzten Kanälen: K05 - K12: 7MHz K21 - K69: 8MHz 93

85 Ausgangssignal IP

86 IPTV als Ausgangssignal Multi Digital Frontendmodule: 2 x DVB-S oder DVB-S2 Frontendmodule: 2 x DVB-T Twinkassette 1 x IP/Ethernet Anschluss 1 x ASI in, 1 x ASI out Demultiplexer / Mutliplexer DVB Transport Stream Processing Einfaches Management durch WebUI Entwickelt für Realtime-processing Kabel TV IPTV Kopfstellen Unterstützt MPEG-2 und MPEG-4 streams Unterstützt SD und HD Inhalte 95

87 Zusammenfassung

88 TV-Empfang von / nach 97

89 Kopfstellen - Technik Vor- und Nachteile der Systeme Analog (PAL) + Empfang ohne Zusatzgerät - Praktische Begrenzung der max. Ausdehnung eines Verteilnetzes, da C/N sich verschlechtert - Wenige Programme - Schlechte Bildqualität bei Flachbildschirmen DVB-T + Sehr störunanfälliges Übertragungsverfahren + Übertragung per Funk und über Kabel möglich + Viele Endgeräte haben einen DVB-T Empfänger integriert - Geringe Datenraten - Wenige Programme DVB-C + Effektivstes Übertragungsverfahren + Viele Programme und Datendienste bei geringem Bandbreitenbedarf - Wenig integrierte Empfänger 98

90 Frequenzbereiche / Pegelabsenkung Kanalbandbreite bis 300 MHz (S20): 7 MHz, Oberhalb 300 MHz (ab S21): 8 MHz Bei Einspeisung von QAM-Kanälen unterhalb S21 ist der Abstand von 8 MHz einzuhalten => max. 97 PAL-Kanäle ( MHz) => max. 93 QAM-Kanäle ( MHz) => max. 68 Radioprogramme (87, khz Bandbreite Pegelabsenkung gegenüber PAL: UKW db QAM64-10 db QAM256-4 db COFDM -10 db 99

91 Multiplex

92 Multiplex Digitalisier- / Komprimier- / Multiplexbildung Elementary Stream (ES) beinhaltet das digitalisierte Video- oder Audio-Signal Program Elementary Stream (PES) ist das komprimierte Signal in Paketblöcken MUX (Multiplexer) Program Stream (PS), Programmdatenstrom, wie bei einer DVD Single Program Transport Stream (SPTS) ist der Programmdatenstrom inkl. Daten zur weiteren Verarbeitung Multiplexer, der aus den einzelnen SPTS s den Multi Program Transport Stream (MPTS) erzeugt MPTS ist der endgültige Datenstrom, der dann übertragen wird Satellit DVB-S / S2 Kabel Terrestrisch DVB-C DVB-T 101

93 MPTS Multi Program Transport Stream (MPTS) Im MPTS sind nun alle Programme eines Anbieters enthalten (Bouquet) Die max. Datenrate beträgt für das Beispiel: Transpondersymbolrate Msymb. (MS/s) Modulation ist QPSK, 2 Bit pro Symbol 55 Mbit/s 3/4 FEC 204/188 = 38Mbit/s => ca. 3.8 Mbit/s pro Programm Hinweis: Der MPTS wird mit einem dynamischen Multiplexer erzeugt, d. h. Programme mit wenig Inhalt haben daher auch eine geringere Datenrate, bzw. bei viel Bewegung im Bild (Sportereignis) wird eine hohe Datenrate benötigt Statischer Multiplex ist ein konstanter Datenstrom Lokalfenster senden nur in bestimmten Zeitabschnitten, während der übrigen Zeit ist nur ein gemeinsamer Datenstrom vorhanden 102

94 Videobitrate ZDF-Transponder 103

95 Videobitrate ARD-Transponder 2 Dynamisches PMT 104

96 Videobitrate SKY HD 2 105

97 Videobitrate ARD / ZDF / arte HD 106

98 Kopfstellen - Technik Remultiplexing und Signalwandlung Tuner A DeMux Mux Modulator A Transport Stream Processing Tuner B DeMux Mux Modulator B ASI ASI LAN CI HDTV 1000 ASI LAN PHDQ 1000 ASI LAN 107

99 Praktisches Beispiel 2 x DVB-S in 1 x DVB-C Regenerierung des ursprünglichen SAT1- Paketes 3 Programme werden nicht benötigt Neues Bouquet mit: 5 Programmen aus dem oberen TS 3 Programmen aus dem unteren TS Quelle: 108

100 Praktisches Beispiel Ermittlung der Datenraten durch Löschung Kleinste Videobitrate kbit/s 4000 kbit/s Audiobitrate 3 x 192 kbit/s 576 kbit/s AC3 SAT1 Bayern Summe Reserve -10% Summe Nettodatenrate 384 kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s 4,5 Mbit/s Quelle: 109

101 Praktisches Beispiel Ermittlung der Datenraten zum Hinzufügen Max. Videobitrate kbit/s kbit/s Audiobitrate 3 x 192 kbit/s 576 kbit/s AC3 Ton Summe Reserve +10% Summe Nettodatenrate 0 kbit/s kbit/s kbit/s kbit/s 17,7 Mbit/s Quelle: 110

102 Praktisches Beispiel S 41 QAM 256 Berechnung des neuen Multiplex Ursprünglicher Transponder Bruttodatenrate = 2 x Mbit/s = 44 Mbit/s Fehlerschutz = 5/6 Nettodatenrate = 44 Mbit/s x 5/6 = 36,7 Mbit/s Nettodatenrate ohne RS-Code = 36,7 Mbit/s x 188/204 = 33,8 Mbit/s Ersparnis Datenstrom 1 Hinzufügen Datenstrom 2-4,5 Mbit/s +17,7 Mbit/s Summe TS neu (33,8-4,5 + 17,7) Mbit/s = 47 Mbit/s Bruttodatenrate mit RS-Code = 51 Mbit/s QAM 64 6 Bit pro Symbol Symbolrate = 51 Mbit/s / 6 = 8,5 Msymb/s Kanalbandbreite = 8,5 x 1,15 = 9,775 MHz QAM Bit pro Symbol Symbolrate = 51 Mbit/s / 8 = 6,375 Msymb/s Kanalbandbreite = 6,375 x 1,15 = 7,33 MHz Quelle: 111

103 Zentrale Entschlüsselung

104 Zentrale Entschlüsselung Common Interface Kassetten mit Common Interface sind geeignet um Programme direkt in der Kopfstation zu decodieren Bei der Pal-Umsetzung werden bis zu 2 Programme über Tuner A in der TWIN-Kassette entschlüsselt Bei der Umsetzung QPSK-QAM, QPSK-COFDM oder QPSK-IP wird immer nur Tuner A über das Common Interface geführt Bei der IP-QAM- oder IP-COFDM-Umsetzung kann das ASI-Signal decodiert werden Die maximal zu entschlüsselnde Programmanzahl hängt vom CI-Modul ab Bei allen Kassetten (außer PAL) werden die zu decodierenden Programme im CI-Menü ausgewählt Auch das Menü des Entschlüsselungsmoduls kann ausgewählt werden 113

105 Informationsquellen

106 Informationsquellen Wo findet man Informationen? (Frequenzlisten) (Frequenzlisten) (Frequenzlisten) (Frequenzlisten) (Charts) (GSS-Software / GSS-Manuals) (GSS-Software / GSS-Manuals) 115

107 Komponenten

108 Komponenten Anforderungen an Kopfstellen Professionelle Kopfstellen Große Kabelfernsehnetze für Städte und Ortschaften bis hin zu bundesweiten Verteilanlagen Verwendung auch bei IP-TV Gemeinschaftsantennenanlagen Verteilnetze für kleinere Ortschaften Räumliche Gebiete mit mehreren Gebäuden (Kliniken, Wohnbaugesellschaften, usw.) 117 Hausverteilanlagen Verteilnetze in einzelnen Gebäuden mit geringeren Ansprüchen SMATV < 75 Wohneinheiten, die auch über ein SAT-ZF Verteilnetz versorgt werden können, jedoch dann eine Set-Top Box (Receiver) benötigen

109 118

110 Komponenten Kassetten mit DVB-S / S2 Frontend Doppelempfangskassette mit Eingangsart Digital-SAT (DVB-S / S2) Setzt zwei QPSK- oder 8PSK-Signale um in 2 x PAL 2 x QAM (+ASI) mit / ohne Multiplexer 1 x QAM mit Multiplexer 2 x COFDM (+ASI) mit Multiplexer 2 x UKW 1 x MPTS 8 x SPTS Common Interface für Tuner A Kassetten mit TPS-Funktion: Änderung der NIT Stuffing Löschen einzelner Programme Einstellen der Operator-ID 119

111 Komponenten Kassetten mit DVB-T Frontend Doppelempfangskassette mit Eingangsart Digital-Terrestrik (COFDM) Setzt zwei terrestrische COFDM (DVB-T) Signale um in 2 x PAL 2 x QAM (+ASI) mit / ohne Multplexer 1 x QAM (+ASI) mit Multiplexer 2 x COFDM 1 x MPTS 8 x SPTS Common Interface für Tuner A Kassetten mit TPS-Funktion: Änderung der NIT Stuffing Löschen einzelner Programme Einstellen der Operator-ID 120

112 Komponenten Kassetten mit IP Frontend (ASI) Setzen zwei MPTS-Datenströme um in 2 x QAM 2 x COFDM ASI out Common Interface TPS-Funktion: Änderung der NIT Stuffing Löschen einzelner Programme Einstellen der Operator-ID 121

113 Komponenten AV-Kassetten Mehrfachkassette mit Eingangsart Audio / Video (FBAS) Setzt analoge Programme um in PAL ASI > QAM mit Multiplexer ASI > COFDM mit Multiplexer Audio Video COFDM Audio Video PAL Audio Video 64-QAM 256-QAM 122

114 Grundig SAT Systems