DVB-T - Technik und Pilotprojekte in Deutschland. Institut für Nachrichtentechnik Technische Universität Braunschweig

Transkript

1 DVB-T - Technik und Pilotprojekte in Deutschland

2 Gliederung des Vortrages 1. DVB - ein Überblick 2. DVB-T - die Technik 3. Leistungsmerkmale des DVB-T-Standards 4. Modellvorhaben, insbesondere in Norddeutschland 5. Und was wird der normale Mensch von alledem haben? 6. Zusammenfassung und Ausblick

3 Satellit Ein Nutzungsszenario für DVB Multichannel Microwave Distribution System (MMDS) Fernsehempfänger Multimedia PC Kabel / (G)GA Integrated Receiver Decoder (IRD) Terrestrischer Empfang B-ISDN ADSL etc. Rundfunk Interaktivität DVD etc. DVC etc.

4 Das Konzept des DVB-Datencontainers Bandbreite des Übertragungskanals Kapazität in Megabit pro Sekunde (Mbit/s) Bei DVB-T: ca. 15 Mbit/s Video: mindestens 4 Mbit/s je Fernsehprogramm Audio: 0,2 Mbit/s je Stereoprogramm Datendienste wie zum Beispiel: Fernsehtext Internet Push Inhalte Firmeninformationen oder jeglicher Mix

5 Die Weltkarte des digitalen Fernsehens sieht im Sommer 1998 so aus:

6 Australien hat sich 1998 für DVB-T entschieden Thursday 18 June 1998 MEDIA RELEASE DIGITAL TELEVISION SYSTEM RECOMMENDATION The Digital Terrestrial Television Broadcasting (DTTB) Selection Panel unanimously agreed today to recommend DVB-T for use in terrestrial over-the-air broadcasting in Australia. The Selection Panel was comprised of members representing the National broadcasters (ABC and SBS), Commercial Network and Regional broadcasters, the Department of Communications, the Information Economy and the Arts, and the Australian Broadcasting Authority. Die Entscheidung fiel nach umfangreichen Vergleichsuntersuchungen, bei denen sowohl das amerikanische ATSC wie auch DVB-T in Sidney ausgestrahlt und ihre Leistungsmerkmale - insbesondere mit Blick auf die Fähigkeit zur HDTV-Übertragung - untersucht wurden.

8 DVB-T - eine Kurzdarstellung DVB-T ist die Bezeichnung für das System zur terrestrischen Verteilung von Digitalem Fernsehen und Datenrundfunk (European Telecommunications Standard [ETS] ) Obwohl DVB-T primär für die Nutzung bei stationärem und portablem Empfang gedacht ist, erlaubt das System auch den Mobilempfang. Die erreichbaren Grenzen des Mobilempfangs müssen allerdings noch ermittelt werden Basis von DVB-T ist ein Modulationsverfahren (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing - COFDM), das unter anderem besonders gut mit den Folgen des Mehrwegeempfanges fertig wird Zum Beispiel lassen sich mit DVB-T etwa 15 Mbit/s in einem 8- MHz-Fernsehkanal so übertragen, daß sie bei mindestens 160 km/h praktisch bitfehlerfrei empfangen werden können

9 f 1 Übertragungsrahmen für DVB-T Am Beispiel eines 8 MHz-Kanales f 1 + 7,61 MHz Träger-Position k min (= 0) Träger-Position k max Frequenz Symbol Ständiger Pilot TPS-Träger Ständiger Pilot Daten Verstreuter Pilot Ständiger Pilot TPS-Träger 2k-Modus: k max =1704 8k-Modus: k max = 6816 Einzelträger-Abstand im 2k-Modus = 4464 Hz, im 8k-Modus = 1116 Hz

10 Übertragungsrahmen für DVB -T - Ausschnitt Einzelträger-Abstand = 1/T Nutz (für M 3 : 1/T Nutz = 4464 Hz) 4 T S Symboldauer T S = T Nutz + T g (für M 3 : T S = 252 µs) 3/T Nutz

11 Fourierspektrum der Verstreuten Pilote Alias Nutzspektrum Frequenz T Nutz / 3 1 / (4 T S ) Zeit (für M 3 : T Nutz / 3 = 75 µs, 1 / (4 T S ) = 992 Hz

12 Grenzen der zulässigen Dopplerverschiebung bei DVB-T für M 3 Die Struktur aus Verstreuten Piloten erlaubt es theoretisch, durch Dopplereffekte bewirkte Frequenzverschiebungen df bis zu df max = 1 / (8 T S ) zu kompensieren (für M 3 : 446 Hz). Diese Verschiebung darf in Richtung niedrigerer oder höherer Frequenzen gehen Die Frequenzverschiebung als Folge des Dopplereffektes errechnet sich allgemein zu: df = f T * v / c mit: df = Frequenzverschiebung, f T = Sendefrequenz, v = Fahrgeschwindigkeit, c = Lichtgeschwindigkeit Für f T = 600 MHz errechnet sich v max = c * 446 Hz / 600 MHz = 802 km / h. Praktisch ist der Dopplereffekt für M 3 also kein Problem

14 Leistungsmerkmale des DVB-T-Standards DVB-T ermöglicht die Auswahl aus einer Fülle technischer Parameter so, daß die in jedem Land unter wirtschaftlichen und/oder medienpolitischen Gesichtspunkten angestrebten Versorgungsziele optimal erfüllt werden können Während zum Beispiel in Großbritannien die Verbreitung einer Vielzahl von Programmen zum stationären Empfänger, der mit Dachantenne ausgerüstet ist, geplant wird, steht bei dem Modellversuch in Norddeutschland weniger die Vielzahl der Programme als vielmehr die sichere portable und mobile Empfangbarkeit im Mittelpunkt der Untersuchungen

15 31,7 21,1 Netto-Datenrate (Mbit/s) in einem 8-MHz-Kanal 26,1 17,4 Empfang mit Dachantenne Empfang mit Stabantenne DVB-T Systemparameter 64 QAM, Coderate 7/8 16 QAM, Coderate 7/8 16,1 16 QAM, Coderate 2/3 13,3 6 5 QPSK, Coderate 1/2 Es existieren zahlreiche weitere Varianten 1/ /4 Relative Länge des Guard-Intervalles C/N [db]

16 Störabstandsbedarf beim DVB-T-Empfang mit einem bewegten Endgerät C/N-Bedarf im 2-Wege-Kanal bei 0dB-Echodämpfung Zum Vergleich: bei v = 0 wird im Rayleigh-Kanal vom idealen Empfänger benötigt: 16 db 11,2 db 64 QAM, R 2 =½, T G =¼ => 14,93 Mbit/s 16 QAM, R 2 =½, T G =1/4 => 9,95 Mbit/s 5,4 db QPSK, R 2 =½, T G =1/4 => 4,98 Mbit/s Quelle: Burow, Pogrzeba (Deutsche Telekom Berkom) km / h Fahrgeschwindigkeit v in km/h bei Empfang in Kanal 43

18 Das erste wirklich große Modellvorhaben mit DVB-T wurde im Juni 1998 in Berlin gestartet Bei der Eröffnungsveranstaltung am 9. Juni 1998 wurden über die drei Fernsehkanäle 43, 46 und 59 neun Fernsehprogramme und fünf Hörfunkprogramme übertragen. Im August 1998 ging es auch in Norddeutschland los Zur CeBIT Home 1998 wurde am 26. August das Modellvorhaben DVB-T in Norddeutschland eröffnet. Bereits zum Start wurden fünf Fernsehprogramme und 4 Hörfunkprogramme übertragen. Insgesamt 28 bis 40 Sender sollen gebaut werden.

19 Der Modellversuch in Norddeutschland 1 DVB-T, der Standard für das terrestrische digitale Fernsehen, wurde vom DVB-Projekt entwickelt. Er komplettiert die DVB-Familie, die aus dem Satellitenstandard DVB-S und dem Kabelstandard DVB-C besteht DVB-T soll in Norddeutschland in einem Netz aus zahlreichen Sendern erprobt werden. Dabei steht erstmalig (weltweit) der portable und der mobile Empfang im Vordergrund der Erprobung Der Modellversuch wird DVB-T für den Rundfunkweg nutzen und für die mobilen Empfangsgeräte den Mobiltelefonstandard GSM für die begleitende bidirektionale Kommunikation nutzen

20 Der Modellversuch in Norddeutschland 2 Das Versuchs-Sendernetz wird von Wolfsburg über Braunschweig, Hildesheim und Hannover bis Bremen und Bremerhaven sowie voraussichtlich auch nach Hamburg reichen Ca. 40 DVB-T- Sender werden dafür genutzt werden Alle Sender arbeiten im UHF-Bereich Im Grundsatz handelt es sich um ein konventionell geplantes (Mehrfrequenz-) Netz. SFN- (Single-Frequency- Network-) Anteile sind regional aber vorhanden Betriebsparameter zu Beginn des Versuches sollen sein: 2k-Modus, 16 QAM, R 2 = 2/3, T g = 1/8 => Nettodatenrate = 14,75 Mbit/s, Übertragungseffizienz = 1, 84 Bit / s / Hz, benötigter Störabstand bei v = 0 im Rayleigh-Kanal = 14,2 db

21 Das Versuchsgebiet

22 Der Modellversuch mit in Norddeutschland 3 Die Frequenzplanung war - mit Ausnahme der für die Einbeziehung Hamburgs erforderlichen Sender - im Januar 1998 vorläufig abgeschlossen und führte zu zwei gleichwertigen (jedoch noch nicht flächendeckenden) Bedeckungen DTAG einerseits und NDR/RB andererseits haben sich auf eine duale Betreiberschaft der beiden Bedeckungen geinigt Planungsfreigabe seitens der Regulierungsbehörde wurde im Januar 1998 erteilt Im August 1998 ist der erste Teil des Netzes in Betrieb gegangen Zur EXPO 2000 soll das gesamte Netz in Betrieb und erprobt sein Fahrzeuge, die während der EXPO 2000 für Limousinenservice eingesetzt werden, sollen mit DVB-T-Endgeräten ausgestattet sein Zur PKW-Generation des Frühjahrs 2001 sollen DVB-T-Endgeräte lieferbar sein

23 Der Modellversuch in Norddeutschland 4 Zur Durchführung des Versuches ist eine BGB-Gesellschaft gegründet worden. Deren Gesellschafter, der Projektrat, haben einen Technischen Projektleiter - das der TechnischenUniversität Braunschweig (IfN) - mit der Durchführung beauftragt. Dazu wurde ein Fachbeirat eingesetzt werden, an dem auch Hersteller beteiligt sein können Gespräche zu Finanzierung von Netzaufbau und Netzbetrieb sind in vollem Gange. Mit einer befriedigenden Lösung der Finanzierungsfrage kann gerechnet werden Der Versuch soll mittelfristig in einen vollwertigen Dienstbetrieb überführt werden

24 Organisationsstruktur des Modellversuchs Projektrat Landesmedienanstalten (NLM, Bremische LMA) Programmanbieter, Netzbetreiber (NDR, RB, Telekom, ZDF) Technische Projektleitung der TU Braunschweig (IfN) mit Technischem Fachausschuß (Landesmedienanstalten, Netzbetreiber) Fachbeirat (Programm- und Diensteanbieter, Unternehmen und Institutionen, die den DVB-T-Modellversuch finanziell oder durch geldwerte Leistungen unterstützen)

26 Der Nutzen von DVB-T für den stationären Empfang Obwohl ein wesentliches Ziel des Modellversuches in Norddeutschland die Erprobung des mobilen Empfangs ist, dürfte die hauptsächliche Anwendung von DVB-T in Deutschland im stationären Empfang des Digitalen Fernsehens liegen. Allerdings sollte der stationäre Empfänger keine Dachantenne benötigen Die für den Modellversuch gewählten technischen Parameter werden es gestatten, in jedem zugewiesenen Kanal drei Fernsehprogramme (mit je 4 Mbit/s) und zusätzlich eine Vielzahl sonstiger Dienste (mit insgesamt 2,7 Mbit/s) auszustrahlen Portable Empfänger mit Stabantenne werden auf diese Weise Bilder guter Qualität darstellen können Einsteckkarten im PC oder Notebook werden breitbandige Datennetzzugänge eröffnen und benötigen dafür nur eine kleine Stabantenne

27 Grenze des Versorgungsbereiches (C/N = 14,2 db in einem Rayleigh-Kanal bei stationärem Empfang, C/N = 18 db bei Mobilempfang mit 130 km/h) Leistungsmerkmale von DVB-T 8 MHz Programm 1 Programm 2 14,75 Mbit/s Programm 3 Daten, Audio (Verwendetes Beispiel: 16 QAM, R 2 = 2/3, T g = 1/8) Sonstige Dienste

28 Der Nutzen von DVB-T beim Empfang im Fahrzeug Der Nutzer im Fahrzeug wird natürlich ebenfalls Fernsehprogramme empfangen können. Dies ist sicherlich zum Beispiel im Reisebus und auf dem Rücksitz von PKWs sowie während Pausen auf dem Rastplatz von Interesse. Unter Nutzung des GSM-Mobilfunknetzes können aber auch individuelle Datendienste aufgerufen werden, die dann über DVB-T bereitgestellt werden. Die Möglichkeiten sind hier vielfältig. Anwendungsfelder können sein: Tourismus Verkehrslenkung Verkehrsinformation (einschließlich Video!) Nachrichten u.v.a.m

29 Ein DVB-T-Empfangsgerät im Fahrzeug LCD Panel #1 (front) LCD Panel #2 (back) Car Audio Head Unit Line In CAN Antenna In PAL Module (optional) RGB out (analog) RGB In RGB In RGB out (analog) IR Remote Control GSM Module CAN Line Out CAN Antenna In DVB-T Receiver RS232 Scope of the Specification Power supply

31 Die Bedeutung des terrestrischen Fernsehempfangs in Deutschland (ZVEI, Juni 1998) Empfangsmedium Fernsehhaushalte Empfänger davon Zweitgeräte (Mio) (Mio) (Mio) Kabel Satellit Terrestrisch Summe

32 DVB per Kabel und Satellit - im Kaffeesatz gelesen Im Kabel wird die Einführung des digitalen Fernsehens im nächsten Jahr weitestgehend noch von der Geschäftspolitik der Deutschen Telekom AG abhängen. Ab 2000 wird die Einführung vermutlich zunehmend von Dritten dirigiert werden. Deren Endgeräte dürften die MHP unterstützen. Im Jahr 2010 wird in Deutschland DVB im Kabel Allgemeingut sein. In wenigen Jahren wird jeder in Deutschland verkaufte Satellitenempfänger ein Digitalempfänger sein. Spätestens im Jahr 2000 wird jedes heute in Deutschland per Satellit frei empfangbare Fernsehprogramm auch digital per Satellit verfügbar sein. Die Preise von Kabelboxen und Satellitenboxen werden schon im Jahr 2002 bei ca. DM 400 liegen.

33 Terrestrisches DVB - im Kaffeesatz gelesen Auch das terrestrische digitale Fernsehen (DVB-T) wird in Deutschland zügig eingeführt werden. Es wird sich die Erkenntnis durchsetzen, daß die Marktpositionierung von DVB-T so erfolgen muß, daß die speziellen Leistungsmerkmale, welche weder Kabel noch Satellit bieten können, ausgebeutet werden. Dies sind die Empfangbarkeit mit portablen und mobilen Empfängern bei geringem Antennenaufwand. DVB-T wird daher langfristig jedem Zuschauer ca. 20 Fernsehprogramme und vielfältige Audioprogramme so liefern, daß der es stationär, portabel und mobil (Grenzen?) mit geringem Antennenaufwand empfangen kann. DVB-T wird als Datenrundfunk vielfältige Anwendungen außerhalb des bisherigen Rundfunks finden.

34 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!