2.DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial)

MASARYKOVA UNIVERZITA FAKULTA INFORMATIKY

Bakalárska práca

Systémy digitálneho televízneho vysielania

Juraj Lipták 2010

Prehlasujem, že táto práca je mojim pôvodným autorským dielom, ktoré som vypracoval samostatne. Všetky zdroje, pramene a literatúru, ktoré som pri vypracovaní používal alebo z nich čerpal, v práci riadne citujem s uvedením úplného odkazu na príslušný zdroj.

______

Juraj Lipták

Poďakovanie

Rád by som poďakoval doc. Ing. Janovi Staudkovi, CSc. za odborné vedenie, cenné rady a pomoc pri zabezpečení časti informačných zdrojov, ktoré mi pomohli pri písaní tejto bakalárskej práce.

Zhrnutie

Práca sa venuje oblasti digitalizácie, konkrétne systémom DVB-T a DVB-S. Jednotná popisná metodika umožňuje konceptuálny výklad princípov, architektúr a štandardov využívaných v týchto systémoch. Súčasťou práce je prehľadová správa o využiteľnosti týchto systémov v Českej a Slovenskej republike v rokoch 2010 a ďalej. Text je spracovaný do HTML dokumentu a je previazaný na dôležité zdroje.

Kľúčové slová

Digitalizácia, DVB-T, DVB-S, digitálne vysielanie, multiplex, kódovanie, modulácia.

Obsah 1. Úvod ...... 7 1.1 História ...... 7 1.2 Digitálna televízia ...... 10 1.2.1 Analog/Digital prevodník ...... 10 1.2.2 Nekomprimovaný digitálny signál ...... 11 1.2.3 Kompresia digitálneho signálu ...... 12 1.2.4 Transportný prúd paketov ...... 13 1.2.5 Systémové informácie ...... 13 1.2.6 Štatistické multiplexovanie ...... 14 1.2.7 Príjem signálu DVB ...... 14 2.DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) ...... 16 2.1. Výhody a nevýhody analógového a digitálneho pozemského systému ...... 16 2.1.1 Problémy s príjmom ...... 17 2.2. Popis systému DVB-T ...... 18 2.3 DVB Kompresná technológia ...... 19 2.4 Modulácia DVB-T ...... 20 2.4.1 Zabezpečenie proti chybám ...... 20 2.4.2 Modulácia OFDM, COFDM ...... 21 2.5 Doplnkové, interaktívne služby ...... 24 2.5.1 MHP (Multimedia Home Platform) ...... 24 2.5.2 Základné vrstvy MHP ...... 24 2.5.3 Využitie MHP ...... 25 2.6 Vysielače, prijímače a rozvody DVB-T ...... 26 2.6.1 Siete SFN ...... 26 2.6.2 Architektúra SFN ...... 26 2.6.3 Opakovače a prevádzače signálu DVB-T ...... 27 2.7 Prijímanie DVB-T ...... 28 2.7.1 Antény na príjem DVB-T ...... 28 2.7.2 Set top box (STB) ...... 29 2.7.3 Integrovaná digitálna televízia iDTV ...... 31 2.7.4 Prenosné digitálne prijímače ...... 31 2.7.5 Skupinové prijímače DVB-T ...... 31 2.8. DVB-T2 ...... 33

2.8.1 Zmeny DVB-T2 oproti DVB-T ...... 34 3. DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite) ...... 35 3.1 Satelit ...... 35 3.1.1 Uplink, downlink, transpondér ...... 36 3.1.2 Frekvencie a kapacita ...... 37 3.1.3 Satelitné antény...... 37 3.1.4 Pokrytie...... 37 3.2 Parametre systému DVB-S...... 38 3.3 DVB-S Modulátor ...... 40 3.4 Prijímanie DVB-S ...... 42 3.4.1 Parabolická anténa, LNB ...... 42 3.4.2 Prijímač DVB-S ...... 43 3.6 DVB-S2 ...... 44 3.6.1 Zmeny DVB-S2 oproti DVB-S...... 45 4. Záver ...... 47 4.1 Stav zavedenia DVB-T v Českej republike ...... 47 4.1.1 Vysielacia sieť 1 (verejnoprávny multiplex) ...... 48 4.1.2 Vysielacia sieť 2 ...... 50 4.1.3 Vysielacia sieť 3 ...... 51 4.1.4 Vysielacia sieť 4 ...... 53 4.1.5 Regionálne multiplexy ...... 54 4.1.6 Vypínanie analógových vysielačov ...... 55 4.1.7 Budúci vývoj DVB-T ...... 55 4.2 Stav zavedenia DVB-T v Slovenskej republike ...... 55 4.2.1 Multiplex 1 ...... 56 4.2.2 Multiplex 2 a 3 ...... 57 4.2.3 Budúcnosť DVB-T v SR ...... 58 4.3 DVB-S v ČR a SR ...... 58 4.3.1 Skylink ...... 58 4.3.2 CS Link ...... 59 4.3.3 UPC Direct...... 60 4.3.4 Digi TV ...... 61 4.3.5 Budúcnosť DVB-S ...... 62 Použitá literatúra a zdroje ...... 63

1. Úvod

Cieľom tejto práce je zoznámiť čitateľa s problematikou digitálneho televízneho vysielania so zameraním na pozemské a satelitné digitálne vysielanie. Práve pozemné vysielanie označované ako DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) sa vyvíja vysokým tempom a čoskoro úplne nahradí doterajšie analógové vysielanie v rámci celej Európskej únie a aj inde vo svete.

Digitálna televízia šírená prostredníctvom satelitu DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite) je v ponuke poskytovateľov televíznych služieb už niekoľko rokov, avšak jej vývoj stále napreduje kvôli vyšším požiadavkám divákov, ako je napríklad vysielanie vo vysokom rozlíšení alebo obraz v 3D.

Táto práca opisuje spomenuté systémy, z toho vyplýva ich porovnanie a venuje sa ich použiteľnosti na území Českej a Slovenskej republiky. Obsah 1.1 História

Za svoju relatívne krátku dobu existencie prešlo televízne vysielanie niekoľkými zásadnými zmenami. Samotný vývoj techniky prenosu obrazu bol podmienený množstvom iných významných objavov, a preto vznik televízie nemôžeme priradiť jednému konkrétnemu vynálezcovi alebo konkrétnemu času.

Medzi najdôležitejších ale patrí poľský inžinier Paul Gottlieb Nipkow, ktorý v roku 1884 ako prvý dokázal rozložiť obraz na jednotlivé body a potom ho znovu zložiť. Navrhol mechanickú prenosovú sústavu, ktorá sa skladala z kotúča s otvormi usporiadanými do špirály. Za ním bol selénový fotoelektrický článok, ktorý menil elektrický prúd podľa množstva dopadajúceho svetla. Jedno otočenie kotúčom znamenalo jeden snímok obrazu. Na prijímajúcej strane sa nachádzal druhý kotúč, ktorý sa musel otáčať rovnako rýchlo.

Schéma prenosu obrazu Nipkowovým kotúčom www.wikipedia.org

Obraz bol ale malý a nezreteľný a vzhľadom na jeho technické nedostatky sa začala objavovať myšlienka elektronických systémov. Tá sa objavila koncom devätnásteho storočia spolu s objavom vnútorného fotoelektrického javu, bezdrôtovej rádiotelefónie, elektrónky a katódovej trubice.

V roku 1923 sa prišiel na svet nový vynález, ktorý si patentoval vedec ruského pôvodu V. K. Zworykin. Išlo o jeho snímaciu elektrónku, ktorú nazval ionoskop a prijímaciu elektrónku – kineskop. Zdalo sa,

že elektronická sústava by sa mohla úspešne vyvíjať, avšak prvé pokusy ukázali, že má ešte horší obraz ako mechanická sústava. Sám Zworykin upustil od svojho ionoskopu a nahradil ho Nipkowovým kotúčom. V roku 1926 ho predbehli Škót J. L. Baird a Američan C. F. Jenkins, ktorým sa podarilo vytvoriť pomocou Nipkowového kotúča tak dobý obraz, že sa v tom istom roku uskutočnilo v Anglicku prvé verejné televízne predvádzanie.

Bairdov televízor www.acmi.net.au

Od tohto okamžiku nastáva prudký rozmach a vývoj televízie. Začalo sa na 80 riadkoch a 12,6 obrazov za sekundu, ale veľmi rýchlo sa prišlo na to, že mechanické sústavy majú svoje limity, ktoré sú vcelku malé. Vrcholom úspechu Nipkowového kotúča bola televízna sústava so 180 riadkami a 12,5 obrazmi za sekundu. Bola ale veľmi nákladná a nespoľahlivá a bolo jasné, že mechanická snímacia sústava nemá budúcnosť.

Obraz v roku 1931 www.acmi.net.au

V roku 1934 si Zworykin uvedomil potenciál ionoskopu a začal sa venovať jeho zdokonaľovaniu. Už koncom roku 1935 bolo v USA zahájené nepravidelné vysielanie v tejto sústave, najprv na 240 riadkoch a potom na 343 riadkoch. Na elektronickú sústavu do dvoch rokov prešla aj Veľká Británia s Nemeckom a Ruskom. Posledný úspech pred 2. Svetovou vojnou prišiel v roku 1939 s citlivejšou snímacou elektrónkou Zworykina a s hromadnou výrobou televízorov.

Počas vojny boli dôležitejšie iné problémy, a preto televízia znovu nastúpila až v roku 1945. Anglická sústava disponovala 405 riadkami, USA malo sústavu s 525 riadkami, rozdelené Nemecko a Sovietsky zväz 625. Jediné Francúzsko sa chcelo líšiť a byť najlepším na svete a prišlo s 819 riadkami. Dnes by sme to mohli označiť ako vtedajšie vysoké rozlíšenie HD (High Definition). Až o pár rokov neskôr sa

8 uzákonila medzinárodná norma (napr. na pomer strán 4:3) a oveľa neskôr boli prijaté právne dohody o televíznych systémoch.

V šesťdesiatych rokoch sa v USA dostal televízor do 48 miliónov domácností, čo tvorilo 95 % celkového počtu. Telefón sa nachádzal len v 79 % domácností. Vysielanie dovtedy bolo samozrejme len čiernobiele, nástup farebnej televízie bol len otázkou pár rokov. Prvé farebné televízne vysielanie sa začalo v USA v roku 1954 a postupne sa presúvalo do zvyšku sveta.

Petřínska rozhľadňa http://www.foto.mapy.cz

V bývalom Československu bolo pravidelné čiernobiele vysielanie zahájené 1.5. 1953 z budovy Meštianskej besedy v Prahe. Prvý vysielač bol umiestnený na rozhľadni na Petříne. Kým v roku 1654 bolo len 3833 koncesionárov, o 7 rokov neskôr po inštalovaní ďalších 2 vysielačov v Ostrave a Bratislave už 1,5 milióna. Farebné vysielanie bolo zahájené 9.5.1973, vysielalo sa v systéme SECAM (Sequential Couleur avec Mémoire), ktorý v roku 1990 plne prešiel na farebný systém PAL (Phase Alternating Line) bežný v ostatných častiach Európy. V deväťdesiatych rokoch nastal v bývalom Československu rozmach komerčných televíznych spoločností a čoraz viac domácností si zaobstaralo satelitnú anténu alebo káblovú televíziu. Prvý pilotný projekt vysielania digitálnej pozemskej televízie bol v roku 1999 v Bratislave. Bol to vôbec prvý projekt s DVB-T v strednej Európe, ale neujal sa kvôli nezáujmu politickej scény. V Českej republike začali pilotné projekty v roku 2000 (Praha, Brno) a opätovne na Slovensku až v roku 2004 (Bratislava, Banská Bystrica, Košice). V súčasnosti vývoj značne pokročil a obe krajiny chcú proces digitalizácie pozemského vysielania v nasledujúcich rokoch dokončiť.

Dnes by sme už mohli povedať, že vývoj farebnej televízie ako takej, je v podstate ukončený. Zaujíma nás predovšetkým dôsledná digitalizácia a multimediálny zajtrajšok, ktorý nás oslovuje pojmami ako vysielanie v HD kvalite alebo v 3D. Obsah

1.2 Digitálna televízia

Televízne vysielanie obsahuje obrovské množstvo informácií. Už analógový video signál so 625 riadkami obsahuje 250 krát viac informácii oproti bežnému zvukovému signálu. S vyššou kvalitou obrazu sa toto množstvo stále zvyšuje. S vyšším množstvom informácií sa zvyšuje problematika ich prenosu. Úzko s ním súvisia prírodné zákony, ktoré prenos informácií limitujú. Popisuje ich Shannonov informačný teorém, ktorý hovorí, že prenos je závislý na dvoch faktoroch – intenzite prijímaného užitočného signálu a šírke pásma, ktorá je k prenosu využívaná.

Rýchlosť prenosu informácie prostredníctvom signálu je vždy limitovaná šírkou pásma a silou signálu. Platí to pre všetky typy prenosov – cez satelit, pozemskou formou alebo káblom. Ak chceme zvýšiť množstvo prenášanej informácie, musíme buď zvýšiť silu (energiu) vysielača, šírku pásma, alebo oboje. Bez toho by sme sa nevyhli zníženiu kvality signálu, čo je samozrejme nežiaduce.

Spomínané dve veličiny sú fyzikálne obmedzené a ich dôsledky vnímame už dlhšiu dobu. Je to dôvod, prečo sa navzájom rušia niektoré rozhlasové stanice alebo prečo pri analógovom televíznom vysielaní môže byť v jednej krajine len 4-6 televíznych programov s celoštátnym pokrytím.

S riešením prichádza digitálna televízia, ktorá sa snaží redukovať množstvo prenášaných dát, a tým otvoriť priestor novým možnostiam. Aby bolo možné pristúpiť k technikám na redukovanie dát, je potrebné signál najprv digitalizovať, tzn. previesť ho na prúd bitov. O to sa starajú zariadenia, ktoré nazývame A/D prevodníky (Analog/Digital).

1.2.1 Analog/Digital prevodník

Elektrický signál môže mať napr. formu zmien napätia v čase. Meraním tohto napätia v určitých časových intervaloch dostaneme hodnoty, ktoré približne opisujú pôvodný signál. A/D prevodník prevádza spojitý (analógový) signál na diskrétny (digitálny) signál v dvoch krokoch – vzorkovanie a kvantovanie.

Vzorkovanie prebieha rozdelením časovej osi signálu na rovnomerné časové úseky a v každom z nich odoberieme jednu vzorku. Dostaneme množinu diskrétnych bodov s intervalom odpovedajúcim použitej vzorkovacej frekvencii. Aby sme sa vyhli chybám vzorkovania (predovšetkým podvzorkovaniu) a aby bolo možne rekonštruovať prijímaný signál je potrebné dodržiavať tzv. Shannonovu vetu, ktorá hovorí, že vzorkovacia frekvencia musí byť aspoň dva krát väčšia ako najvyššia frekvencia vo vzorkovanom signáli.

Odoberanie vzoriek v čase www.en.wikipedia.org

Kvantovanie upravuje navzorkované hodnoty na zvislej osi vyjadrujúcej veľkosť intenzity signálu, ktorá je rozdelená na intervaly, ku ktorým je pridelená jediná zástupová hodnota.

Kvantovanie www.en.wikipedia.org

1.2.2 Nekomprimovaný digitálny signál

Je dôležité si uvedomiť, koľko dát je nutné prenášať pri štandardnom televíznom prenose. Pri vychádzaní zo Shannonovej vety dostávame, že pri video signáli o šírke pásma 5 MHz je nutné odoberať vzorky aspoň 10 miliónov krát za sekundu, aby sme dostali prúd bitov, z ktorého prijímač dokáže rekonštruovať pôvodný signál správne. Štandardný európsky 625-riadkový signál sa skladá z 576 aktívnych riadkov, ktoré formujú obraz. Každý riadok je navyše zložený zo 720 pixelov (picture element = obrazový bod). Dostávame celkový počet pixelov na obrazovke – 576 x 720 = 414 720. Na popis každého pixelu pri 256 farbách je potrebných 8 bitov a pre plynulý pohyb videa je nutných 25 obrázkov za sekundu. Z toho dostávame 82,944 Mbit/s. Posledné číslo je ešte nutné vynásobiť číslom 3, pretože farebný obrázok sa v skutočnosti skladá z troch paralelných v červenej, zelenej a modrej farbe (RGB). Výsledný prúd je 248,832 Mbit/s. Pri

11 iných systémoch a v profesionálnych televíznych spoločnostiach sa dostaneme až na 270 Mbit/s. Pri televíziách s vysokým rozlíšením (HDTV) sa dostávame až na úroveň 864 Mbit/s pri 1250 riadkoch.

Z praktického hľadiska je prenos takého obrovského množstva dát takmer nemožný s výnimkou prenosu v rámci televíznej produkcie alebo cez optické vlákna z profesionálnych dôvodov. Z toho vyplýva, že sa bez kompresných (redukčných) mechanizmov nezaobídeme, pretože satelitné a káblové prenosy zvládajú len 44 Mbit/s a u pozemského vysielania je to ešte menej, cca 22 Mbit/s.

1.2.3 Kompresia digitálneho signálu

Aby sme mohli prenášať digitálny televízny signál, je potrebné ho komprimovať, teda znížiť množstvo prenášanej informácie až na 4-15 Mbitov/s. Európsky projekt digitálneho televízneho vysielania DVB prijal ako štandard televízneho vysielania sústavu MPEG-2 (Motion Picture Experts Group) pre obrazový aj zvukový signál. Je to sústava s obsiahlym využitím, jednak pre stupne rozlíšenia v signáli (SDTV, HDTV) v jednom bitovom toku, tak aj pre rôznu kvalitu signálu za rôznych prenosových podmienok, a aj v rôznych prenosových prostrediach, t.j. satelitný prenos (DVB-S) či prenos pozemskými vysielačmi (DVB-T). Podľa spôsobu zdrojového kódovania sa zmenšuje bitová rýchlosť potrebná pre prenos informácie pôvodne nesenej pomocou signálu vstupujúceho do kodéra z 216 Mbit/s u štandardnej televízie na 4-15 Mbit/s. Ďalej sa aplikuje kanálové kódovanie, t.j. doplnenie prenášanej informácie zabezpečovacími bitmi, presnejšie zakódovanie prenášanej informácie samoopravným kódovaním, ktorého výsledok je odolný voči poruchám (FEC – Forward Error Correction), a to aj za cenu zvýšenia redundancie.

Na rozdiel od audio signálu obsahuje video signál množstvo opakujúcich sa dát, keďže za sebou nasledujúce obrazy môžu obsahovať veľmi podobnú informáciu. Práve táto vlastnosť je využívaná pri štandardoch rodiny MPEG. MPEG rozdeľuje snímky na kľúčové (I – Intra Frame), ktoré sa ukladajú celé a kódujú sa vo vnútri, potom snímky pomocné (P – Predicted), ktoré sa ukladajú skomprimované a sú to jednosmerné predpovede vzhľadom k predchádzajúcemu I alebo P snímku a prenášajú sa len rozdiely oproti už prenesenému (referenčnému) makrobloku. Tieto dva snímky sú ešte preložené tretím typom, tzv. B (Bidirectional Predicted), ktorý sa prenáša silno komprimovaný alebo sa neprenáša vôbec. Prenášajú sa len rozdiely oproti už prenesenému makrobloku a tieto snímky sú pri dekomprimácii dopočítavané z informácií kľúčových snímok. Typické poradie snímok je napr. IBBPBBPBBPBBPBBPBBP a táto sekvencia medzi dvoma I snímkami sa nazýva GOP – Group of Pictures.

MPEG-4 je novší kompresný štandard, ktorý bol predstavený v roku 1998. Neustále sa vyvíja, ale je jasné že bude nasledovateľom MPEG-2. Využíva veľa z MPEG-1 a MPEG-2 a pridáva nové vlastnosti, z ktorých je množstvo len voliteľných. Na rozdiel od predchádzajúcich môže byť použitý na nízko aj vysoko objemové bitové toky. To znamená, že sa hodí na internetovú televíziu, SDTV a aj HDTV. Najdôležitejšia ale je jeho oveľa vyššia účinnosť v porovnaní s používaným MPEG-2. S MPEG-2 je na vysielanie SDTV potrebná bitová rýchlosť 3-5 Mbit/s, no s MPEG-4 je to len 1,5 Mbit/s. Napriek tomu, že MPEG-4 je jednoznačne lepší spôsob kompresie videa, vyzerá to, že ešte relatívne dlhú dobu ostaneme pri MPEG-2. Vyplýva to z veľkého množstva predaných a zapojených zariadení, ktoré majú podporu MPEG. Proces prechodu na MPEG-4 určite urýchli vysielanie HDTV, pri ktorom s použitím MPEG-4 nastáva vysoká úspora šírky pásma. MPEG-2 potrebuje 16Mbit/s, zatiaľ čo MPEG-4 len 6-8Mbit/s. Tento nový štandard je bezpochyby budúcnosťou pre DVB.

1.2.4 Transportný prúd paketov

Momentálne máme skomprimovaný video signál s bitovým tokom okolo 4 Mbit/s. Potrebujeme ale prenášať aj audio, teletext, prípadne iné služby. Digitálny televízny signál sa skladá aspoň z dvoch alebo troch signálov – video, audio a teletext (približne 200 kbit/s). Kombinácia niekoľkých digitálnych signálov do jedného je našťastie jednoduchá operácia, ktorú nazývame multiplexovanie. Aby sme ju mohli previesť v časovej dimenzii, je nutné rozdeliť informáciu nesenú každým signálom na pakety. Multiplexovaním prenášame pakety nesené v rôznych signáloch s rôznou periodicitou, a teda je možné prenášať dokopy signály s vysoko objemovým bitovým prúdom (video) spolu s tými, ktoré vyžadujú malú bitovú rýchlosť (audio, teletext).

Veľkosť každého paketu je 188 bajtov. Prvé štyri tvoria hlavičku, z nej prvý bajt obsahuje unikátne synchronizačné slovo, ktoré indikuje začiatok nového paketu. Za ním nasledujú dva bajty s identitou signálu ku ktorému paket patrí (PID – Package Identification Data), čím je vytvorená možnosť oddeliť signály na strane príjemcu. Štvrtý bajt obsahuje tzv. čítač, ktorý informuje o poradí paketov, a teda je to spôsob ako zistiť, že sa po ceste stratil nejaký paket. Zvyšných 184 bajtov obsahuje prenášanú informáciu.

Štruktúra paketu www.videsignline.com

V počítačovej sieti (napr. Internet) existuje obojsmerná komunikácia. Používané protokoly TCP/IP zaisťujú opätovné poslanie paketu pri jeho nedoručení prijímajúcej strane. Signály pri televíznom alebo rádiovom vysielaní sú ale šírené len jedným smerom a opätovný transport chýbajúceho paketu nie je možný. To je dôvod, prečo sa ku každému paketu pridáva ďalších 16 bajtov, ktoré sú výsledkom samoopravného kódovania, a teda zvyšujú kvalitu a zabezpečenie informácií prenášaných signálom. Výpočty obsahu týchto bajtov sa prevádzajú kódovacím algoritmom Reed-Solomon, ktorý je schopný v tomto prípade opraviť až 8 jednobajtových chýb v 184 bajtoch dát. Ak je chýb viac, celý paket je zahodený.

1.2.5 Systémové informácie

Doručenie paketu obsahujúceho audio alebo video nie je všetko. Prijímač musí byť schopný rozoznať, aké dáta konkrétny paket obsahuje. V prenášanom signáli sa nachádza separátny bitový tok, ktorý obsahuje tabuľky riešiace tento problém. Najdôležitejšia sa nazýva Program Association Table (PAT), ktorá je posielaná každých 20 až 100 milisekúnd aby mohol prijímač rýchlo meniť ponuku dostupných služieb (televízny kanál, rádio). Prvou vecou, ktorú musí prijímač vykonať, je nájsť túto tabuľku, ktorá má ako jediná adresu paketu PID=0. Nachádzajú sa v nej informácie, ktoré adresy PID obsahujú druhý typ tabuľky, tzv. Program Map Table (PMT). Každá služba má vlastnú PMT, kde prijímač nájde PID pre každú zložku jednotlivej služby. Pre TV kanál sú to PID asociované pre bitové toky videa, audia, teletextu.

Znázornenie pridávania PMT a PAT tabuľky www.videsignline.com

1.2.6 Štatistické multiplexovanie

DVB je vo veľkej miere založené na spojení niekoľkých rádiových a televíznych staníc do jedného transportného toku, tzv. multiplexu. Je to dôležité pri distribuovaní signálu cez satelit, kábel alebo pozemské vysielače. V praxi jeden multiplex obsahuje 6 až 8 kanálov (televíznych a rádiových). V závislosti na obsahu sa množstvo prenášaných dát u video signálov mení v čase. Akčné scény filmov využijú kanálovú kapacitu na plno, zatiaľ čo spravodajské stanice potrebujú kapacity menej. Štatistické multiplexovanie zvyšuje použiteľnú kapacitu o cca 20 % tým, že povoľuje zdieľanie kapacity multiplexu medzi kanálmi. Najväčšiu šírku pásma dostane najviac vyžadujúci kanál. V takomto prípade dokáže satelitný transpondér (s kapacitou 44 Mbit/s) namiesto pôvodných 8 kanálov zvládnuť až 10. Pozemský vysielač o kapacite 22 Mbit/s môže vysielať 5 namiesto 4 kanálov. Optimálne je skombinovať programy s množstvom pohybu (športové, hudobné) s kanálmi s nižšími nárokmi (spravodajské stanice).

Vytváranie multiplexu www.ceskatelevize.cz

1.2.7 Príjem signálu DVB

Existujú dve hlavné možnosti ako prijímať digitálne televízne vysielanie. Prvou a zatiaľ oveľa bežnejšou je zapojenie tzv. STB (Set Top Box) medzi anténu a televízny prijímač. STB je zariadenie, ktoré slúži na prevod digitálneho televízneho signálu na obraz a zvuk alebo na analógový signál, ktorý

14 televízory bez digitálneho tuneru vedia spracovať. Podľa typu signálu rozlišujeme pozemské (DVB-T), káblové (DVB-C), satelitné (DVB-S) a internetové (IPTV) set top boxy. Existujú aj ich kombinácie, takže jeden prístroj môže prijímať napr. satelitné a pozemské vysielanie.

Druhou možnosťou prijímania DVB sú televízne prijímače už vybavené digitálnym dekodérom. Takémuto druhu prijímaču hovoríme integrovaný digitálny televízor (iDTV). Z praktického hľadiska k jeho výhodám patrí kvalitnejší obraz, pretože odpadá dvojstupňový proces spracovania obrazu ako je tomu pri STB, druhou výhodou je pohodlnosť pre diváka kvôli absencii ďalších prístrojov, ovládaní alebo káblov. Na druhej strane sú vyššie počiatočné náklady a menšia pružnosť pri reakcii na nové služby. Napr. nie všetky iDTV podporujú interaktívne aplikácie na platforme MHP (Multimedia Home Platform), takže ak ich chce užívateľ používať, musí si buď dokúpiť podporovaný STB, alebo nový televízny prijímač. Obsah

2.DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial)

Pozemské televízne vysielanie je najstaršia forma televízneho vysielania a desaťročia bolo jedinou možnosťou ako pozerať televíziu. Všetky televízne prijímače sú schopné po pripojení antény toto vysielanie prijímať bez káblového alebo satelitného spojenia, a preto je pozemské televízne vysielanie stále vo veľkej obľube. Dokonca aj užívatelia, ktorí majú prístup k satelitnému vysielaniu používajú pozemské vysielanie na príjem základných programov.

V súčasnej dobe sa vynorilo niekoľko problémov, ktoré dokáže z veľkej časti vyriešiť práve digitálne vysielanie. V prvom prípade ide o vyčerpanie kmitočtového spektra, kde doterajšie analógové vysielanie už nepostačuje, a s tým spojený problém nových požiadaviek televíznych spoločností na ďalšie vysielacie kmitočty. Tie sú podmienené záujmom obyvateľstva o vyšší počet programov a vyššiu kvalitu signálu.

Digitálne televízne vysielanie umožňuje prenášať viac televíznych programov, zaručuje vyššiu kvalitu obrazu a zvuku a zavádza rôzne iné doplnkové služby. Digitalizácia so sebou prináša aj podporu obchodu vo vytvorení priestoru pre výrobcov digitálnej vysielacej techniky a digitálnych prijímačov a zníženie energetických nárokov zariadení.

Treba si však na začiatku položiť ešte jednu otázku. Prečo DVB-T? Existujú predsa iné a plne funkčné systémy káblového a satelitného príjmu. Prečo je teda potreba zavádzať systém, ktorý je komplexný, drahý a môže vyžadovať veľké nároky na údržbu? Toto prídavné pokrytie je potrebné kvôli regionálnym požiadavkám, geografickým problémom a v neposlednom rade kvôli prenosnému a mobilnému TV príjmu. V našej oblasti strednej Európy, kde máme dobré satelitné a káblové pokrytie, je pozemské TV vysielanie dôležité hlavne pre lokálne TV stanice a mobilný príjem, ktorý je možný jedine cez tento systém. Obsah 2.1. Výhody a nevýhody analógového a digitálneho pozemského systému

Pri televíznom vysielaní sa obraz, zvuk a dáta prenášajú na jednej alebo niekoľkých nosných elektromagnetických vlnách. Pri pozemskom analógovom TV vysielaní sú obraz a zvuk premenené na spojitý analógový elektrický signál, ktorým je modulovaná nosná vlna vysielača.

Charakteristické pre analógové TV vysielanie je: - kvalitný príjem je možný len pomocou vonkajšej pevne zabudovanej antény - v jednom TV kanále, ktorý má šírku 8 MHz, je prenášaný jeden TV program - na miestach bez priamej viditeľnosti na vysielač dochádza ku zníženiu kvality signálu spôsobenej mnohocestným šírením (tzv. duchovia) - potreba vysielačov s pomerne veľkým vyžarovaným výkonom (v prípade hôr až 600 kW) - susediace vysielače nemôžu kvôli rušeniu vysielať na rovnakom TV kanále - nemožnosť sledovať TV za pohybu

Na druhej strane je DVB-T s nasledujúcimi vlastnosťami: - vysielanie viacerých TV programov v jednom TV kanále (3-5 v štandardnej kvalite SDTV – Standard Definition Television) - možnosť prenosu niekoľkých zvukových kanálov - možnosť prenosu iných dátových tokov – rozhlasové programy a služby s účelom zábavy alebo obchodu

- pružná voľba kvality obrazu a zvuku (až do HDTV – High Definition Television) - zlepšenie kvality príjmu hlavne v oblastiach s odrazmi signálu - možnosť budovania jednokmitočtových vysielacích sietí (SFN - Single Frequency Network) - na pokrytie územia stačia vysielače s menším výkonom - možnosť používať prenosné prijímače s jednoduchými anténami (napr. v pohybujúcich sa dopravných prostriedkoch)

Z vymenovaných vlastností je zjavné, aké výhody a nevýhody DVB-T prináša. Hlavnou nevýhodou sú finančné náklady u vysielateľa, programových spoločností a u diváka, ktorý musí investovať do digitálneho prijímaču. Výhodou pre koncového užívateľa je zvýšenie počtu programov, kvality obrazu a zvuku, poskytovanie doplnkových služieb a mobilný príjem. Pre programové spoločnosti nižšie prevádzkové náklady a pre prevádzkovateľov vysielacích sietí možnosť ponúkať vyššie prenosové kapacity a optimálne využitie kmitočtového spektra.

2.1.1 Problémy s príjmom

Problémy s príjmom u analógovej televízii sa vyskytujú v 4 situáciách. Pri slabom signáli dochádza k tzv. sneženiu, pri prítomnosti odrazov na prijímajúcej anténe ku tzv. duchom. Ďalšími nepríjemnými vplyvmi sú intermodulácia a rušenie z impulzných rušiacich zdrojov, napr. z neodrušeného termostatu.

V prípade digitálnej televízie teoreticky platí, že obraz je buď stopercentný, alebo žiadny. Aj krátkodobý silný rušivý efekt má veľký dopad na kvalitu obrazu a zvuku. Prejaví sa rozštvorčekovaním obrazu alebo jeho úplným výpadkom. Je to teda skok z výbornej kvality obrazu na takmer žiadny obraz a zvuk. Boli teda stanovené hodnoty ochrany služieb televízie. U analógovej to je 95 % času a u digitálnej 99 % času.

Príklad rozštvorčekovaného obrazu www.digizone.cz

Nasledujúci obrázok vyjadruje porovnanie analógovej a digitálnej televízie z hľadiska vzdialenosti od vysielača. Pri analógovom vysielaní s rastúcou vzdialenosťou pozvoľne klesá kvalita obrazu. Pri digitálnej televízii sa kvalita dlhodobo nemení, ale v určitej vzdialenosti dôjde k prudkému poklesu

17 kvality, ktorý sa nakoniec prejaví úplným výpadkom obrazu a zvuku. Oblasť plánovania služieb teda musí končiť pred týmto zlomom.

Analog Digital Kvalita obrazu

Blízko vysielača Väčšia vzdialenosť

Obsah

2.2. Popis systému DVB-T

Systém DVB-T po technickej stránke vychádza z normy ETSI EN 300 744, čo je systém zdrojového kódovania redukcie dát, kde zdrojové kódovanie je MPEG-2. V roku 1997 bola v Chestri vo Veľkej Británii podpísaná dohoda, ktorá rieši technické kritériá, postupy a koordinácie kmitočtov a je označovaná CH97. V porovnaní s analógovým vysielaním sa šírka kanálu pri digitálnom TV vysielaní nemení a ostáva 8, 7 prípadne 6 MHz. Vysielanie prebieha v doteraz využívaných televíznych pásmach, t.j. III. TV pásmo VHF (Very High Frequency), ktoré je v rozsahu 174-230 MHz a IV. a V. TV pásmo (470-862 MHz).

Pri systéme DVB-T môžeme hovoriť o nasledujúcich krokoch: - digitalizácia vstupných obrazových a zvukových signálov - redukcia dátového toku informácii - kompresia signálu - spojenie viacerých televíznych programov do jedného balíku – multiplexu - vytvorenie ochrany dátového toku rôznymi kódovacími metódami - použitie digitálnych modulácií - aplikovanie COFDM – vytvorenie niekoľko tisíc nosných v kanále - vloženie ochranného intervalu do samotného vysielania

Poďme sa pozrieť na jednotlivé kroky bližšie a podrobnejšie.

Schéma celého televízneho reťazca www.ceskatelevize.cz

Na obrázku schémy televízneho reťazca sú fialovou farbou zvýraznené tri hlavné bloky DVB-T, kompresná technológia, modulácia a príjem DVB-T. Obsah 2.3 DVB Kompresná technológia

Televízny obraz aj zvuk je v systéme digitálnej pozemskej televízie digitalizovaný spolu s dátovými službami (napr. teletext) a prenášaný spoločným dátovým kanálom v tzv. digitálnom multiplexe. Ten môže v závislosti na požadovanej kvalite obsahovať 4 až 6 televíznych programov, rozhlasové programy a doplnkové služby. V kompresnej technológii existujú dve základné operácie – zdrojové kódovanie a multiplexovanie.

Pri multiplexovaní v DVB-T sú zdrojové dátové toky (PES – Packetized Elementary Stream) generované videokóderom (resp. audiokóderom) vedené do primárneho multiplexoru, kde sú zlúčené s dátovými tokmi doplnkových služieb. V praxi sa video/audiokóder a primárny multiplexor nachádza v jednom zariadení, ktoré nazývame DVB kóder. Výstupný dátový tok (PS – Program Stream) DVB kóderu je vedený do transportného multiplexoru, ktorý zlučuje dátové toky jednotlivých televíznych programov s dátami doplnkových služieb (napr. elektronicky programový sprievodca EPG) do jedného dátového toku, ktorý nazývame transportný tok TS (Transport Stream). Transportný multiplexor vytvára aj servisné dáta, ktoré identifikujú jednotlivé komponenty transportného toku. Tie su usporiadné do tabuliek PAT a PMT.

Vytváranie transportného toku www.digizone.cz

Obsah 2.4 Modulácia DVB-T

DVB signál šírený pozemskými vysielačmi čaká viac nástrah a prekážok ako pri jeho šírení satelitom alebo káblom. Sú to predovšetkým problémy s príjmom kvôli rušeniu alebo geografickým podmienkam. Využíva preto účinnejšie protichybové zabezpečenie robustnú digitálnu moduláciu. Väčšinu má na starosti DVB-T modulátor.

2.4.1 Zabezpečenie proti chybám

www.ceskatelevize.cz

Z obrázku je jasné, že protichybové zabezpečenie v DVB-T má niekoľko stupňov. Vonkajšie kódovanie pomocou kódu Reed-Solomon a vnútorné kódovanie FEC (Forward Error Correction) umožňujú v dekodéri opraviť určité množstvo chýb, ktoré vznikli pri prenose transportného toku. Vonkajšie a vnútorné prekladanie zabezpečuje prenos proti zhlukom chýb.

Reed-Solomonove kódy (RS kódy) Vonkajšie kódovanie má za úlohu zabezpečiť transportný tok proti skupinovým chybám. Tie sa môžu objaviť pri kolísaní intenzity signálu, interferencii signálu s iným signálom v rovnakom pásme alebo kvôli impulzovému rušeniu (atmosférické poruchy, priemyselné rušenie). Na zabezpečenie proti týmto chybám používame práve RS kódy.

RS kódy sú nebinárne (nepracujú s bitmi ale s J-binárnymi symbolmi, napr. bajty) cyklické kódy. Pri kódovaní sa K zdrojových bajtov doplní kontrolnými bajtmi, čím vznikne kódové slovo s dĺžkou N bajtov. Platí: J N = 2 −1

RS kódovanie umožňuje opraviť T chybných bajtov: N − K T ≤ 2 Keďže nezáleží na počte chybných bitov, ale len na počte chybných bajtov, sú RS kódy schopné opraviť skupinovú chybu dĺžky bitov: N − K B = J 2

Vzhľadom na požadovanú úroveň ochrany a dĺžku transportných paketov (188 bajtov) sa používa skrátený kód RS(204, 188, t=8), ktorý je odvodený z originálu RS(255, 239). Tento kód je aplikovaný na všetky (aj synchronizačné) bajty transportného paketu. Ku 188 bajtom sa pridá 16 bitov, celkovo veľkosť narastie na 204 bajtov. Opraviť je možné až 8 ľubovoľných bajtov s akýmkoľvek počtom chybných bitov.

Transportný paket predlžený a 16 bitov z RS kódu www.une.edu.ve

Vnútorné konvolučné kódovanie FEC (Forward Error Correction) Jedna z možností samoopravného kódovania a účinná metóda protichybového zabezpečenia prenosového kanálu. Má voliteľný pomer k/n (1/2, 2/3, ¾, 5/6 alebo 7/8) kde tento pomer vyjadruj e aká časť bitového toku bude obsahovať extra bity, ktoré umožňujú opraviť väčšinu detekovaných chýb. Najambicióznejšia je úroveň FEC = ½, kde polovica bitov z bitového toku je potrebná na opravu chýb. Najpoužívanejší pomer je ¾, ktorý predstavuje kompromis medzi kvalitou a kapacitou, ktorá by bola na ochranu chýb potrebná.

2.4.2 Modulácia OFDM, COFDM

Modulácia je proces, pri ktorom sa v závislosti na zmene signálu nesúceho správu, vyvoláva zmena určitého parametra elektromagnetického vlnenia. Podľa trojice charakteristických parametrov elektrického signálu rozlišujeme 3 základné formy modulácie: - Frekvenčná - Fázová - Amplitúdová

Pri DVB-T sa používa štvorstavová fázová modulácia QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), osemstavová 8PSK, alebo kvadratúrne amplitúdové modulácie 16-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) a 64-QAM.

Základné modulácie DVB-T www.digzone.cz

Modulácia OFDM(COFDM) Zabezpečený transportný tok (viď 2.4.1 Zabezpečenie proti chybám) je už možné modulovať. Systém DVB-T používa modulačný princíp OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) tj. ortogonálne frekvenčne delený multiplex. Je to prenosová technika pracujúca s rozprestreným spektrom, kde je signál vysielaný na viacerých nezávislých frekvenciách, čo zvyšuje odolnosť voči interferencii. COFDM (Coded OFDM) obsahuje jediný rozdiel, „Coded“ znamená, že prenášané dáta sú zabezpečené proti chybovosti RS kódom a konvolučným kódom.

Norma pripúšťa dva základné módy OFDM – 2k (2000 nosných vĺn) a 8k (8000 nosných). V skutočnosti obsahuje prenášanú informáciu v 8k len 6817 subnosných a pri 2k to je 1705 subnosných vĺn. Zvyšné nosné vlny majú iné funkcie, napr. sú použité na preskúmanie prenosového kanálu. Mód 2k sa používa len vo Veľkej Británii, 8k vo väčšine ostatných krajín. Uvažuje sa aj o móde 4k, ktorý by mohol byť používaný pre aplikácie, ktoré predpokladajú mobilný príjem z rýchlo sa pohybujúcich dopravných prostriedkov. Pri 8k je z celkového počtu 6817 subnosných 6048 aktívnych (určených pre prenos dát) a 769 referenčných (slúžia k vzorkovaniu kanálu). Každá subnosná vlna je modulovaná niektorou zo spomínaných modulácií – QPSK, 16-QAM alebo 64-QAM. Pri QPSK jedna subnosná vlna prenáša 2 bity informácie, pri 16-QAM sú to štyri bity a pri 64-QAM až 6 bitov jednou subnosnou vlnou. Modulátor OFDM prerozdelí tok bitov (Transport Stream) medzi 6048 aktívnych subnonsných vĺn, čím sa zmení princíp prenosu dát zo sériového na paralelný.

Základné prednosti modulácie OFDM: - umožňuje prevádzku jednokmitočtových sietí SFN - je takmer imúnna voči chybám, ktoré sú spôsobené viaccestným šírením signálu a jeho odrazmi - pri vhodnej voľbe parametrov a topologie siete je možné takýto signál prijímať mobilnými prijímačmi a to aj v pohybujúcich sa vozidlách - DVB-T vysielač prenáša pri rovnakom pokrytí signálom až 6 programov tam, kde analógová vysielanie prenášalo len jeden TV progam Zmenu situácie pekne ilustrujú nasledujúce dva obrázky, ktoré popisujú situáciu vo Veľkej Británii pred a po zahájení digitálneho vysielania. Z prvého je zrejmé, že pred zahájením digitálneho vysielania bolo v pásme 23. až 27. kanálu prenášaných 5 analógových televíznych programov. V roku

1998, teda po zahájení digitálneho vysielania, sa v rovnakom kmitočtovom rozsahu objavilo 6 digitálnych multiplexov, z ktorých každý môže obsahovať až 6 TV programov.

Situácia pred zavedením digitálneho vysielania www.ceskatelevize.cz

Situácia po zavedení DVB-T www.ceskatelevize.cz

Obsah

2.5 Doplnkové, interaktívne služby

2.5.1 MHP (Multimedia Home Platform)

Systém DVB umožňuje fungovanie interaktívnych služieb založených na platforme MHP. Je to otvorený štandard platformy multimediálnych domácich zariadený, ktorý bol navrhnutý európskym projektom DVB. Systém umožňuje užívateľovi interaktívne služby, ako napr. výber kamery, ktorá sníma zápas, alebo internetový prístup. Architektúra sa skladá z troch vrstiev: zdroj, programové vybavenie a aplikácie. Hardware nie je definovaný. Zdrojmi sú spracovanie formátu MPEG, procesor, pamäť a grafický systém. MHP je založený na platforme DVB-J, ktorá definuje použitie Java Virtual Machine. Aplikácie navrhnuté pre MHP musia spĺňať stanovené aplikačné rozhranie API (Application Programming Interface), ktoré je definované týmto systémom. Na túto platformu boli kladené nasledujúce komerčné požiadavky: - skalabilita (rozšíriteľnosť) - možnosť aktualizácie - interoperabilita (schopnosť spolupráce s inými svetmi) - oddelenie dát od aplikácií - otvorenosť štandardu - podpora systému s podmieneným prístupom (platené služby)

2.5.2 Základné vrstvy MHP

1. Zdroje (hardwarové a softwarové prostriedky) potrebné pre spracovanie obrazových a zvukových dát, napr. MPEG-2 dekodér, alebo hlavný a grafický procesor, ktoré umožňujú prístup k dostupným aplikačným rozhraniam.

2. Systémový software – operačný software, ktorý obsahuje správcu aplikácií a vytvára podporu pre základné transportné protokoly. Súčasťou je Java Virtual Machine, ktorá oddeľuje výrobcom navrhnutý hardware a software od normou definovaného aplikačného rozhrania (API).

3. Aplikácie, ktoré majú prístup k platforme len cez definované aplikačné rozhranie.

www.digizone.cz

2.5.3 Využitie MHP

Rozšírené televízne vysielanie - týka sa set-top boxov bez spätného kanála, s pasívnou interaktivitou. Plne definovaný je v špecifikácii MHP 1.0 - obsahuje Java VM, DVB-J API, transportné protokoly IP

Interaktívna televízia - tiež definovaná v MHP 1.0, set-top boxy ale zahŕňajú spätný kanál, a teda umožňujú vyšší stupeň interaktivity - obsahuje rozšírené aplikácie DVB-J API a interaktívne transportné protokoly IP

Prístup k internetu - set-top boxy s vysokým výpočtovým výkonom, veľkou pamäťou a s najvyšším stupňom interaktivity. Tento profil je definovaný v MHP 1.1 - obsahuje Java API pre prístup k internetu, transportné protokoly pre vysielanie, DVB-HTML a ďalšie

V súčasnosti vychádza aj špecifikácia MHP 1.2, ktorá pridáva podporu pre poskytovanie služieb DVB prostredníctvom širokopásmových sietí (IPTV) s novým API. Tiež pridáva podporu pre prevádzkovateľov dodávaných aplikácií, ktoré bežia po celú dobu behu prostredia MHP.

Obsah

2.6 Vysielače, prijímače a rozvody DVB-T

2.6.1 Siete SFN

V analógovom svete musia dva priľahlé vysielače šíriace rovnaký program použiť rôzny prenosový kanál na rôznej frekvencii. Tým spotrebujeme obrovské množstvo dostupnej šírky pásma. Digitálne systémy nepracujú týmto spôsobom. Využitím schopnosti COFDM prijímača, ktorý dokáže prijímať signály, ktoré sú oneskorené jeden voči druhému, je možné prijímať signál simultánne z dvoch vysielačov. Aby to fungovalo, musí prijímač usúdiť, že druhý signál je odrazom toho prvého – a teda preto má isté časové meškanie (delay). Tento stav dosiahneme ak dovolíme vysielačom distribuovať úplne rovnaký signál a zabezpečíme ich absolútnu synchronizáciu. Prijímač potom nebude schopný rozoznať rozdiel medzi odrazeným signálom a signálom z iného vysielača. Tomuto riešeniu pomáha modulácia OFDM, ktorá zavádza ochranný interval GI (Guard Interval) – je to čas, kedy sa nevysiela žiadna nová informácia a na prijímajúcej strane je možné prijať vysielaný symbol (paket) aj keď prichádza k prijímaču viacerými cestami s rôznym oneskorením. Takýmto sieťam hovoríme jednokmitočtové siete SFN (Single Frequency Network) a dokážeme s nimi ušetriť veľké množstvo frekvencií.

Výhody siete SFN: - efektívne využitie kmitočtového spektra - nižšie energetické nároky potrebné na vysielanie (v prepočte na jeden TV program) - pri výskyte úniku prenášaného signálu (napr. v kotline, v údolí) je možne tieto úniky vyplniť

Nevýhody siete SFN: - nutná absolútna synchronizácia – čas, frekvencia, informácie - nutnosť neustáleho monitorovania vlastností siete - vysielače porušujúce pravidlá SFN sú rušičkami v oblasti pokrytia

2.6.2 Architektúra SFN

Signál za kóderom a multiprexorom je synchronizovaný v SFN adaptéri signálom GPS. Transportný tok pokračuje k sieťovému adaptéru, ktorý je vstupom do distribučnej siete. Distribučný signál sa môže prenášať rôznymi spôsobmi – satelitným spojom, radioreleovým spojom alebo cez optické rozhranie. Na strane vysielača je sieťový prijímač distribučného signálu, ktorý sa opäť synchronizuje pomocou GPS. Budič vytvorí nosné signály COFDM a nosný kmitočet (analógový), ktorý je modulovaný COFDM. Výstupný vysokofrekvenčný signál v analógovej podobe je zosilený na požadovanú úroveň a potom filtrovaný.

Parametre monitorované v sieti SFN

zdrojový transportný tok prenosová rýchlosť kontrola transportného toku, jednotlivých programových tokov, audio/video a dátových tokov protokol parametre protokolu, tabuľky prítomnosť tabuliek a ich opakovanie komprimované dátové toky komprimovaný obraz, zvuk kontrola kvality obrazu komprimovaného signálu MPEG-2, prípadne MPEG-4 vloženie prídavných informácií monitorovanie PID, synchronizačných informácií GPS distribučné linky spôsoby doručovania rádiové linky, satelitný spoj, optické vlákno

Parametre monitorované na vysielači DVB-T výstup vysielača vysokofrekvenčné presnosť nastavenia nosných kmitočtov, parametre meranie fázového šumu miestnych oscilátorov, meranie priemernej a špičkovej úrovne signálu, amplitúdová kmitočtová charakteristika, fázová kmitočtová charakteristika, účinnosť vysielača, potlačenie nosných výstup COFDM parametre týkajúce sa parametre QPSK, QAM modulácií, módy 2k, 8k, modulátoru digitálnej modulácie sledovanie konštelačného diagramu, digitálneho signálu oneskorenie signálu oproti zdrojovému transportnému toku až po vstup na anténu vysielača

2.6.3 Opakovače a prevádzače signálu DVB-T

Pre príjem signálu na miestach, kde je z rôznych príčin zlý digitálny signál, sú potrebné opakovače alebo prevádzače. Tieto zariadenia zabezpečujú príjem signálu zo základného vysielača, jeho spracovanie a následné vysielanie kvalitného signálu na problémovom území.

Prevádzač digitálneho signálu ho nie len zosilňuje, ale aj kompletne regeneruje. Kvalita novovytvoreného digitálneho signálu by mala byť veľmi podobná tomu na výstupe vysielača, nie je zhodná ale je na vysokej kvalitatívnej úrovni: - fázový šum pochádza len z lokálneho oscilátoru daného prevádzača - niekoľko digitálnych prevádzačov môže byť zapojených v kaskáde bez výraznejšieho zhoršenia alebo skreslenia signálu

Digitálne prevádzače ale majú jednu veľkú nevýhodu – oneskorenie signálu voči vstupnému môže byť väčšie ako je dĺžka ochranného intervalu GI, čím sa prevádzač stáva rušičkou v sieti SFN. V prípade, že sa tak stane, signál nesmie byť ďalej opakovaný a prevádzač musí byť použitý ako malý synchronizovaný vysielač.

Výhody použitia: - celkové zlepšenie pokrytia a kvality signálu v oblastiach so zlým alebo žiadnym signálom - regeneráciou signálu (FEC) teoreticky zvýšenie kvality signálu na výstupe, vďaka čomu je radenie prevádzačov za sebou bez obmedzení. Výhoda pre hornaté oblasti s údoliami. - v silno tienených oblastiach je možné použiť prevádzač bez nutnosti synchronizácie v rámci SFN, pričom bude pracovať v rovnakom kanáli.

Cieľom použitia digitálneho prevádzača je maximálne zefektívniť využitie kmitočtového spektra a pokrytie signálom. Dôležité je, že môže byť použitý aj ako samostatný vysielač malého výkonu v sieti SFN. Obsah

2.7 Prijímanie DVB-T

2.7.1 Antény na príjem DVB-T

Základom prijímania pozemského televízneho vysielania cez DVB-T je anténa. Tú charakterizuje niekoľko vlastností – smerovosť, činiteľ spätného príjmu, zisk, impedancia a širokopásmovosť. Na príjem digitálneho signálu ale netreba žiadnu špeciálnu anténu. S trochou nadhľadu by sme mohli povedať, že anténa, ktorá bola najlepšia na príjem analógového vysielania bude najlepšia aj v tomto prípade. Pozemské digitálne vysielanie je rovnako ako analógové realizované v UHF pásme. Preto sú stávajúce antény úplne dostačujúce. Stále ich ale môžeme rozdeliť na pár skupín:

1, Izbové antény – v miestach so silným signálom často nie je potrebná vonkajšia anténa a izbová úplne postačí. Vzniká ale okolo nich elektromagnetické pole, ktoré je do značnej miery nehomogénne a je závislé na pohybe osôb v miestnosti. Tento príjem je citlivejší na rušiace zdroje, napr. mobilné telefóny

2, Širokopásmové antény s dvojfázovo budenými prvkami – veľmi obľúbený typ, ktorý prijíma analógový aj digitálny signál. Výhodou je jednoduchá realizovateľnosť a pomerne dobré vlastnosti. Jednoznačná širokopásmovosť je daná základným prvkom, ktorým je celovlnný dipól, a vďaka nej je menej citlivá na drobné chyb vo výrobe.

3, Logaritmicko-periodické antény - táto štruktúra nemá teoreticky obmedzené prevádzkové pásmo, čo ju predurčuje na meracie účely (napr. meranie pola signálu DVB-T) a v televíznych pásmach IV a V pre príjem v miestach, kde je väčší počet vysielačov s dostatočnou intenzitou

4, Smerové antény YAGI – skladajú sa z dipólového žiariča, reflektora a sústavy direktorov. Navrhli ju už v roku 1926 japonskí vedci H. Yagi a S. Uda. Vďaka svojím dobrým elektrickým vlastnostiam, nenáročnou reprodukciou a jednoduchou konštrukciou sa stali najpoužívanejšími anténami v pásmach VKV (veľmi krátkych vĺn) a dnes sa dajú výhodne použiť práve pre príjem DVB-T, zvlášť pre diaľkový príjem

Existujú aj iné typy antén, napr. všesmerová anténa (Omni-Directional Antenna), ktorá dokáže prijímať signály z rôznych smerov z celého UHF pásma.

Izbová prútová anténa Smerová anténa YAGI www.intechlabs.com

2.7.2 Set top box (STB)

STB je samostatný prijímač DVB-T koncipovaný ako doplnok k televízorom, ktoré nemajú zabudovaný digitálny tuner. Prijímač konverguje digitálny signál na analógový (do normy PAL, NTSC, SECAM) tak aby ho bolo možné sledovať na akomkoľvek televízore. Existujú rôzne prevedenia STB v závislosti na hardware a software.

Všetky prijímače sú vybavené konektorom pre pripojenie izbovej alebo vonkajšej televíznej antény. Výstupný signál je do televízneho prijímača privádzaný pomocou konektorov RCA, S-VHS, SCART alebo pomocou modulovaného výstupu. Nevýhodou je ďalšie zariadenie pripojené k televízoru a nemožnosť nezávislého sledovania iných, ako práve zvoleného programu na väčšom počte televízorov. Jediným riešením je kúpa nového STB alebo digitálneho televízora iDTV.

Základné funkcie, ktoré obsahuje bežný STB: - softwarové ovládacie menu (On-Screen Display OSD) - príjem väčšieho množstva zvukových kanálov (stereo, Dolby Digital 5.1) - príjem voľne vysielaných programov (televíznych a rádiových) v pásmach VHF a UHF určených pre príjem DVB-T. Nové verzie obsahujú dekodér pre platené programy (v prípade platenej televízie), alebo aspoň modul na pripojenie takého modulu - príjem teletextu - príjem elektronického programového sprievodcu EPG - funkcia automatického a manuálneho vyhľadávania multiplexov a rozpoznávanie programov - zobrazenie jednoduchej informácie o stave signálu (kvalita, úroveň) - rodičovský zámok

- automatické vypnutie, časovač - reset do výrobných nastavení - výstupný konektor pre audio signál - výstupný konektor video signálu SCART alebo kompozitný S-video (PAL, NTCS)

Funkcia Personal Video Recorder Objavuje sa čoraz častejšie a u STB s integrovaným pevným diskom (už stovky GB) umožňuje nahrávať vybraný program. Niektoré modely sú vybavené dátovým rozhraním FireWire, vďaka ktorému je možné pripojiť PC a záznam si skopírovať. Toto riešenie je alternatívou k nahrávaniu na VHS.

Schéma STB

www.digizone.cz

1, Tuner – vyberie jeden kanál, v ktorom sa nachádza požadovaný multiplex. Pri pozemskom vysielaní ide o kanál so šírkou 7 alebo 8 MHz. Potom konvertuje vysokofrekvenčný signál do základného pásma

2, COFDM demodulátor – z tuneru prichádza signál v základnom pásme. V podstate ide o „čip“, ktorý obsahuje obvody na FFT (Fast Furrier Transform), demodulátor QAM, QPSK, RS dekodér a spätné prekladače. Na výstupe je vlastne transportný tok MPEG-2, ktorý je vedený do demultiplexoru.

3, Descrambler (obsahujú prijímače pre platenú televíziu) - jedná sa o podmienený prístup založený na algoritme, ktorý zabraňuje neautorizovanému prístupu a sledovaniu platených programov, alebo prístupu k niektorým službám. Na vysielacej strane je užitočný signál kódovaný a v prijímači musí descrambler signál dekódovať. Na zabezpečenie podmieneného prístupu sa používa množstvo kódovacích algoritmov – napr. Conax, Viaccess, SECA a pod.

4, Demultiplexor – v demultiplexore dátového toku vyberáme na základe tabuliek jednotlivé elementárne zvukové, obrazové, dátové toky a tiež servisné informácie. Tie sú potom vedené do príslušných dekodérov.

5, Video/audio/dáta dekodér – obsahuje tri samostatné dekodéry, ktoré konvertujú signál do pôvodného formátu, ktorý je spracovaný grafickým obvodom. Video dekodér transformuje pakety do sekvencie obrázkov (PAL, NTSC) a výstupný signál je možné zobraziť na TV. Komprimovaný audio bitový tok je dekódovaný na výstupe D/A prevodníka. Na výstupe sa nachádza analógový zvukový signál, ktorý môže byť ďalej reprodukovaný.

6, Mikroprocesor (CPU) – udržuje a riadi v set-top boxe procesy dekódovania dátových tokov, interakciu s užívateľom a servisné informácie. Jeden čip je väčšinou centrálny procesor a zároveň dekodér MPEG-2.

2.7.3 Integrovaná digitálna televízia iDTV

Televízory, ktoré majú zabudovaný analógový a digitálny prijímač nesú označenie iDTV (integrated Digital Television). Vyrábajú sa na príjem DVB-T, DVB-S, DVB-C (Cable) a sú vybavené na príjem HDTV. Spravidla majú vstavané rozhrania USB, IEEE 1394, VGA alebo HDMI vstup pre pripojenie PC, zabudovaný pevný disk, funkcie platformy MHP a niekedy aj vstup pre pripojenie externej klávesnice.

2.7.4 Prenosné digitálne prijímače

Prenosné prijímače majú zabudovaný prijímač DVB-T, často s DVD prehrávačom a vďaka integrovanému LCD displeju je možné tento prijímač kdekoľvek použiť. Designom pripomínajú notebooky, ale majú menšie rozmery. Tieto zariadenia majú všetky typické vlastnosti set-top boxu. Obvykle sa k ním dodáva prútová anténa a dajú sa bez problémov pripojiť k bežnému TV prijímaču.

2.7.5 Skupinové prijímače DVB-T

Pri zavádzaní DVB-T vznikol problém s prijímaním vysielania v mestskej zástavbe v bytových domoch so spoločnými televíznymi anténami (STA).

Z hľadiska možností príjmu obyvateľov môžeme vyberať z nasledujúcich možností:

- prijímať signál DVB-T v danej lokalite budú môcť všetci na izbovú anténu - príjem na izbovú anténu bude možný len pre niektoré multiplexy alebo len pre časť nájomníkov - príjem na izbovú anténu nebude možný vôbec

V prvom prípade by mohlo byť problematické presvedčiť obyvateľov k investícii do izbovej antény, ktorá by podporovala príjem signálu DVB-T. Stále je to ale riešiteľná situácia.

V druhom prípade by bola hlavná dohoda medzi obyvateľmi či budú ochotní investovať do úpravy STA pre príjem DVB-T. Na strane domu, ktorá je odvrátená od vysielača totiž nebude stačiť izbová anténa, ale bola by nutná anténa s primeraným ziskom, ktorá by musela byť umiestnená mimo byt (na balkóne, na okne).

V tretom je investícia a rekonštrukcia nutná, ak nerátame s možnosťou, že si každý účastník umiestni na strechu vlastnú anténu. Navyše je pravdepodobné, že by existovala potreba viacerých antén pre príjem multiplexov viacerých poskytovateľov z rôznych vysielačov.

Z technického hľadiska je možné situáciu riešiť nasledujúcimi spôsobmi s využitím spoločnej antény:

1, Priamym rozvodom televíznych kanálov v pásme UHF – najjednoduchšia možnosť a pri dobrej infraštruktúre najmenej nákladná. Avšak pri starších domoch (postavených cca pred rokom 1980) je veľmi nákladná, pretože je potrebné vymeniť celý užívateľský rozvod aj technológiu hlavnej stanice. Tento spôsob spočíva v zosilení digitálneho multiplexu a jeho distribúciu v rozvode (na rovnakom kanále multiplexu). Tým sú k dispozícii všetky televízne a rozhlasové programy, ktoré multiplex obsahuje.

Vyžaduje preskúmať technické vybavenie v objekte a nutnosť zakúpenia DVB-T prijímača alebo televízora s digitálnym tunerom.

2, Rozvodom TV kanálov s kmitočtovým prevodom – pri tomto riešení sa vyhneme problémom s veľkým útlmom rozvodov. Nie je však možné previesť kanály z UHF do VHF (VHF sú vo väčšine starších STA už obsadené z dôvodu súbežného vysielania digitálneho a analógového signálu). Výhodou sú vyhovujúce existujúce pasívne prvky v rozvodoch ako napr. zásuvky. Kmitočtový konvertor navyše funguje ako zosilňovač, ktorý u menších rozvodoch úplne postačuje. Pre jeden kanál (multiplex) potrebujeme jeden modul. Tak isto ako v predchádzajúcom bode je aj tu nutné zakúpenie DVB-T prijímača alebo televízora s digitálnym tunerom.

3, Prevod digitálneho signálu na analógový (PAL) v pásmu VHF – pri tomto riešení je možné predpokladať využitie existujúcich rozvodov. Ale pre prevod jedného multiplexu, a ešte za predpokladu, že by obsahoval len 4 TV programy (a žiadne rádiové), potrebujeme aspoň dva dvojité moduly. Pre viac multiplexov počet úmerne narastá. Navyše je cena transkodéru DVB-T na PAL oveľa vyššia ako cena modulu pre kmitočtový prevod. S prenášaním rozhlasových programov by bola cena ešte vyššia. Pre väčší rozvod ale môže byť cena pre jednotlivca menšia oproti cene DVB-T prijímača a navyše programy je možné sledovať bez ďalších investícií na viacerých televízoroch, nahrávať a podobne.

4, Prevod multiplexu do štandardu DVB-C (Cable) – toto riešenie síce nevytvára obmedzenia, ale je drahšie a menej dostupné. Vybavenie hlavnej stanice je nákladné a ponuka DVB-C prijímačov na voľnom trhu je výrazne obmedzená. Výhodou je možnosť prevodu satelitných programov pri zachovaní vysokej kvality signálu. V prípade potreby je možné vyňať z dátového toku niektorý program. Bohužiaľ sa toto riešenie vzhľadom na finančnú náročnosť hodí skôr pre káblové rozvody. Pre bežné STA nie je použitie zatiaľ príliš reálne.

Obsah 2.8. DVB-T2

Vývoj ide neustále dopredu a neobchádza ani oblasť pozemskej digitálnej televízie. Veľa krajín ešte stále nezaviedlo systém DVB-T a už sa vynorili požiadavky na novú generáciu tohto vysielania. Vyústilo to do silnej iniciatívy, ktorá bola zavŕšená v septembri 2009, keď bol Európskym telekomunikačným a štandardizačným inštitútom ETSI vydaný nový štandard DVB-T2 pod označením EN 302 755.

DVB-T2 nie je spätne kompatibilné s DVB-T a nie je navrhované s myšlienkou nahradiť DVB-T ani v stredne dlhom časovom horizonte. Predpokladá sa dlhoročná existencia dvoch štandardov vedľa seba.

Logo DVB-T2 www.dvb.org

2.8.1 Zmeny DVB-T2 oproti DVB-T

Rovnako ako u predchodcu aj DVB-T2 využíva OFDM moduláciu s veľkým množstvom subnosných vĺn, ktorá doručuje robustný signál. Nové špecifikácie poskytujú široký priestor pre rôzne módy, čím sa stáva štandard DVB-T2 veľmi flexibilným. V oblasti opravy chýb sa používa rovnaké kódovanie aké bolo vybraté pre DVB-S2 (druhá generácia DVB-Satellite). Jedná sa o LDPC (Low Density Parity Check), ktoré v kombinácii s BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) kódovaním ponúka výborný výkon aj pri vysokom rušení. Pribudli možnosti v oblasti počtu subnosných vĺn, ochranného intervalu a pilotných signálov, takže môžu byť minimalizované režijné náklady prenosového kanálu. Nová technika, tzv. otáčanie konštelácie (Rotated Constellations), prináša dodatočnú odolnosť v problémových kanáloch. Bola pridaná funkcia, ktorá umožňuje nastaviť rozdielnu odolnosť jednotlivých doručovaných služieb. Tento mechanizmus umožňuje také nastavenie vysielača, že prijímač ušetrí energiu dekódovaním jedného programu namiesto celého multiplexu.

DVB-T DVB-T2 FEC konvolučné kódovanie + Reed LPDC + BCH Solomon 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 Módy QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM Ochranný interval GI 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16, 1/32, 1/128 Počet subnosných vĺn 2k, 8k 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k Scattered Pilots 8 % všetkých 1%, 2%, 4%, 8% všetkých Continual Pilots 2,6 % všetkých 0,35 % všetkých

Prvé pokusy s DVB-T2 na reálnom televíznom vysielači uskutočnilo v júni 2008 centrum BBC pre výskum a vývoj. Podľa najnovšej správy konzorcia DVB Project sa plánujú najbližšie pokusy s DVB-T2 a vysielaním v HD vo Fínsku a Švédsku. Postupne sa ale zvyšuje záujem aj ďalších krajín. Obsah

3. DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite)

3.1 Satelit

Schéma prenosu signálu cez satelit

V začiatkoch rádiového vysielania sa používali signály s nízkou frekvenciou a dlhými vlnovými dĺžkami. Takýto druh signálov sa v atmosfére odráža a môže dosiahnuť až za horizont. Existuje teda možnosť prijímať zo vzdialených staníc signál vysielaný v dlhých, stredných a krátkovlnných frekvenčných pásmach. Príjem ale nie je spoľahlivý a je závislý na atmosférických podmienkach, ktoré sa menia v čase a podľa počasia.

V 50-tych rokoch dvadsiateho storočia začína vo väčšine európskych krajín televízne vysielanie, ktoré obsahuje oveľa viac informácií ako rádiové vysielanie. Riešením je zvýšenie vysielacej frekvencie. Nevýhodou takého signálu je jeho prenikanie do vesmíru, pretože sa už v atmosfére neodráža. Jediným riešením je vybudovanie lokálnych vysielačov v dostatočnej blízkosti od seba, aby príjem spoza horizontu nebol potrebný.

Vysielače majú tým väčší dosah, čím vyššie sú. S výškou sa zvyšuje oblasť priamej viditeľnosti, ale aj problémy s výstavbou takého vysielača. Najvyššia veža s vysielačom bola vybudovaná v Poľsku a mala výšku 646 metrov. Po 25 rokoch sa pri opravných prácach zrútila. Výšky televíznych veží v Európe dosahujú okolo 300 metrov.

Bolo celkom jasné, že v prípade záujmu pokrytia veľkej oblasti treba ísť do výšky ale nie prostredníctvom televíznych veží. Po počiatočných nápadoch a testoch s balónmi sa objavuje myšlienka satelitu. Teleso schopné prijímať a vysielať signál umiestnené vo veľkej výške, ktoré bude pokrývať signálom obrovskú oblasť – napr. celú Európu. Táto myšlienka sa premenila v realitu v auguste 1964, keď bol vypustený prvý geostacionárny satelit Syncom 3.

Každý dnešný satelit ponúkajúci televízne vysielanie je umiestnený geostacionárne nad rovníkom vo výške približne 36000 km nad zemským povrchom. Znamená to, že tieto satelity sú umiestnené veľmi presne tak, aby krúžili okolo Zeme rovnakou rýchlosťou ako ona sama. Dosiahneme tým jeden obeh

35 satelitu okolo Zeme za jeden deň. Je len jedno vyhovujúce miesto na orbite, kde sa odstredivá sila rovná gravitačnej – a to práve vo výške 36 000 km.

Pri umiestňovaní satelitu na orbitu je dôležité vykonať štart čo najbližšie k rovníku kvôli menšiemu množstvu potrebného paliva a hlavne jednoduchšiemu umiestňovaniu satelitu do správnej polohy. Raketa vynesie satelit do výšky približne 36 000 km, kde nastáva jeho odpojenie. Pomocou prídavných motorov, ktoré ma satelit nainštalované je pomaly umiestnený do správnej polohy. Rôzne malé pohybové manévre musí potom robiť satelit počas celej doby prevádzky, a preto má v nádržiach palivo, ktoré by malo vystačiť na 12-15 rokov. Veľké satelity vážia cca 4000 kg, z čoho takmer polovicu tvorí spomínané palivo.

3.1.1 Uplink, downlink, transpondér

Satelit sa v podstate správa ako opakovač. Pozemná stanica vysiela signál k satelitu – tento smer vysielania nazývame „uplink“ a je vysielaný na jednej frekvencii. Satelit signál príjme a vysiela ho na inej frekvencii ďalej smerom k pozemným prijímačom(downlink). Signály v smere uplink sú prenášané na veľmi vysokých frekvenciách pomocou antén s priemerom aj niekoľko metrov. V Európe sa používajú frekvencie 14 a 18 GHz.

www.radio-electronics.com

Digitálne TV kanály majú malý bitový tok a sú spájané do multiplexu predtým ako sú vysielané smerom k satelitu. Osem až desať kanálov vytvorí vhodný bitový tok o veľkosti 38-44 Mbit/s. Uplink je prijímaný parabolickou anténou namierenou k Zemi a vstupuje do obvodu v satelite, ktorý sa správa ako prijímač, frekvenčný menič a vysielač a nazýva sa transpondér (z anglického Transmitter- responder). Zjednodušene sa skladá sa zo zosilovaču slabých signálov (LNA - Low noise Amplifier), frekvenčného meniča (zloženého z oscilátoru a zmiešavača), a z vysokovýkonného zosilovača. Transpondér operuje v šírke pásma 30 MHz, takže ich je na satelite niekoľko. Downlink vysielaný parabolickou anténou (môže byť rovnaká na príjem aj vysielanie) je v Európe na frekvencii 10,70- 12,75 GHz. S ohľadom na skutočnosť, že prijímač a vysielač pracujú v rovnakej dobe v tesnej blízkosti, musí byť pozornosť venovaná tomu, aby vysielač neinterferoval prijímač. K tomu slúžia filtre na vstupe aj výstupe.

Schéma transpondéra www.en.wikipedia.com

3.1.2 Frekvencie a kapacita

Satelity distribuujúce televízne vysielanie v Európe operujú pri downlink-u s frekvenčným pásmom 10,7-12,75 GHz. Toto pásmo je široké 2050 MHz. Každý transpondér zaberie približne 30 alebo 33 Mhz. Pozemské vysielanie je limitované frekvenčným rozsahom pod 1 GHz (tzn. 1000Mhz). Z toho vyplýva, že každý satelit na orbitálnej pozícii má k dispozícii viac ako dvojnásobok šírky pásma, v porovnaní s možnosťami pozemského vysielania. Satelity ale navyše dokážu vysielať horizontálne aj vertikálne signály a dostupný frekvenčný rozsah sa zväčší až na 4100 MHz. To prináša možnosť až 160 transpondérov na každej orbitálnej pozícii nad Európou. Samozrejme je potrebný väčší počet satelitov, pretože na jenom môže byť umiestnených okolo 40 transpondérov. Kým 160 transpondérov bolo schopných vysielať 160 analógových kanálov, v prípade digitálnej technológie je to už 1200 až 1600 kanálov. Tieto čísla nie sú konečné a v nasledujúcich rokoch sa budú zvyšovať s nástupom lepších kompresných techník.

3.1.3 Satelitné antény

V začiatkoch používania geostacionárnych satelitov boli oblasti pokryté signálom veľmi veľké. Dnes je možné nasmerovať signály priamo na zvolenú krajinu alebo región. Dnes sú prenosové antény v satelitoch parabolické s polomerom 1 alebo 2 metre. Menšie oblasti môžu byť pokryté väčšou anténou. Napr. anténa s polomerom 1 m pokryje celé Európu ak vysiela na frekvencii 12 GHz. Jednotlivé krajiny dokáže pokryť anténa s polomerom aspoň 2 metre. V deväťdesiatych rokoch sa podarilo kontrolovaným deformovaním vysielaného signálu dosieliť pokrytie podľa kontúr kontinentu.

3.1.4 Pokrytie

V Európe existujú dva hlavné satelitné systémy – SES Astra a Eutelsat. Astra má už 5 orbitálnych slotov, v ktorých má 15 satelitov. Orbitálny slot je priestor asi 100 x 100 km v oblasti geostacionárneho umiestnenia satelitov, v ktorom sú umiestnené satelity dostupné pod jedným nastavením zemepisnej dĺžky v prijímači. Eutelsat, ktorý pokrýva dve tretiny obyvateľov sveta, má 26 satelitov rozmiestnených pozdĺž rovníka. Pre Európu je najdôležitejšia pozícia HOT BIRD.

Ukážka umiestnenia satelitov firmy Eutelsat www.eutelsat.com

Obsah 3.2 Parametre systému DVB-S

Systém DVB-S je definovaný v ETSI štandarde s označením ETS 300 421 z roku 1994. Spolu so systémom DVB-T má spoločné napríklad mechanizmy na ochranu proti chybám, využíva MPEG-2, rozdiely sú v používanom type modulácie, spôsobe prenosu signálu atd. Samotný proces vytvárania multiplexu alebo MPEG-2 bitového toku DVB-S nijak nemení a výstupný transportný tok z televíznej produkcie je pre DVB-S a DVB-T úplne rovnaký.

Pre DVB-S bolo ako modulačná metóda vybrané kvadratúrne kľúčovanie fázovým posunom QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). Pri fázovej modulácii sa mení fáza modulovanej nosnej vlny v rytme zmien modulačného signálu. Amplitúda modulovanej nosnej vlny ostáva celú dobu konštantná. Fázový posun jednoznačne určujeme podľa uhlu na jednotkovej kružnici – od 0° po 180°. Rozoznávame základnú binárnu (BPSK - Binary PSK), kvadratúrnu (QPSK) a osmičkovú moduláciu (8PSK). Z nasledujúceho obrázku sú zjavné práve rozdiely v uhloch.

Usporiadanie signálov a, BPSK b, QPSK c, 8PSK www.dspdesignline.com

Pri prenose digitálnej TV cez satelit používame spomínanú QPSK, kde modulovaná nosná vlna používa 90 stupňové skoky vo fáze. Každý fázový uhol je reprezentovaný dvoma bitmi – 00, 01, 10 alebo 11. Vo výsledku môže vysielaný signál niesť dva krát viac bitov ako BPSK pri rovnakej rýchlosti. Šírka potrebného pásma pri QPSK je teda o polovicu menšia ako v prípade BPSK. Toto zlepšenie so sebou prináša aj istú cenu. Fázové uhly sú pri signáli modulovanom QPSK pri sebe bližšie a je potrebná buď dvojnásobná energia vysielača alebo dva krát väčšia prijímajúca anténa v porovnaní s BSPK.

Schéma modulácie QPSK www.wikipedia.org

Existujú aj vyššie modulačné schémy. Istú dobu sa zvažovalo použitie modulácie 8PSK s cieľom zvýšiť rýchlosť prenosu dát. V princípe vyžaduje satelitný prenos moduláciu, ktorá je čo najviac rezistentná voči šumu a súčasne schopná zvládnuť niekoľko nelinearít. Vďaka vzdialenosti 36 000 km medzi satelitom a prijímajúcou anténou je satelitný prenos vystavený niekoľkým rušivým vplyvom a útlmu 205 dB.

Satelitný kanál pri priamom satelitnom vysielaní má zvyčajne šírku pásma od 26 do 36 MHz (napr. 33 MHz ASTRA 1, EUTELSAT Hot Bird 2 má 36 MHz), uplink je medzi 14-19 GHz a downlink 11-13 GHz. Je potrebné vybrať takú prenosovú rýchlosť symbolov (počet zmien v modulovanom signále za sekundu), ktorá vytvorí spektrum užšie ako je šírka pásma transpondéra. Najčastejšie je zvolená hodnota 27,5 MS/s (mega symbol/sekundu). QPSK umožňuje prenos dvoch bitov za symbol, z toho dostaneme celkovú hodnotu 55 Mbit/s.

Transportný prúd MPEG-2, musí pred moduláciou QPSK a odoslaním satelitu prejsť ešte sériou mechanizmov doprednej ochrany chýb (FEC). Podobne ako v DVB-T, tak aj tu sa používajú Reed- Solomonov kód a konvolučné kódovanie. Ku každému paketu transportného toku MPEG-2 sa pridá dátový blok s chybovou ochranou Reed- Solomon. Paket o pôvodnej veľkosti 188 bajtov narastie na 204 bajtov, čo označujeme RS (204,188). Pridaných 16 bajtov zaručuje, že bude môcť byť v každom pakete opravených až 8 chýb, ktoré by mohli počas prenosu vzniknúť. Pozícia chýb nie je nijako špecifikovaná a môžu sa vyskytnúť v hociktorej časti paketu. V prípade viac ako 8 chýb ich už nebude možné opraviť a paket bude označený ako chybový a následne zrušený dekodérom MPEG-2. Dôležité je, že RS kód zníži dátový tok na 50,69 Mbit/s. Výpočet je nasledovný: 55 Mbit/s . 188/204 = 50,69 Mbit/s.

Takáto ochrana proti chybám ale nie je pre satelitné prenosy dostačujúca, a preto je po RS kódovaní aplikované na transportný tok konvolučné kódovanie. Hodnotu tohto kódovania vyjadruje pomer veľkostí vstupného a výstupného toku. V DVB-S môžeme vyberať z hodnôt 1/2, 3/4, 2/3 až 7/8. Pri výbere 1/2 je ochrana najväčšia a dátový prúd je zväčšený dva krát, ale čistý dátový tok (net data rate, ktorý vyrátame vynásobením celkového dátového toku s hodnotou kódovania) padol na minimum. Naopak, pri 7/8 je navýšenie malé a zároveň s ním aj ochrana proti chybám. Najčastejšie sa používa hodnota kódovania 3/4, tzn. zmena čistého dátového toku po aplikácii konvolučného kódovania bude 50,69 Mbit/s . 3/4 = 38,01 Mbit/s. Obsah 3.3 DVB-S Modulátor

Veľmi dôležitou zložkou systému digitálneho satelitného vysielania je DVB-S modulátor (niekedy označovaný aj Satellite chanel adapter). Jedná sa vlastne o súbor zariadení a postupov, ktoré zmenia prijímaný transportný tok a vytvoria podmienky na jeho vysielanie smerom k satelitu. Poďme sa pozrieť bližšie na jeho jednotlivé časti.

Schéma vytvorenia multiplexu a prechodu TS cez DVB-S modulátor www.dvb.org

Prvým stupňom v DVB-S modulátore je základné pásmové rozhranie, kde je signál synchronizovaný s transportným tokom MPEG-2, ktorý je zložený z paketov dĺžky 188 bajtov. Hlavička paketu začína synchronizačným bajtom, ktorý má konštantnú hodnotu 0x47 a je nasledovaný intervalmi o dĺžke 188 bajtov. Signál je teda synchronizovaný pomocou synchronizačného bajtu a časová synchronizácia ďalej prebieha každých 5 paketov.

Druhou časťou je rozptyľovač energie (EDU - energy dispersal unit), kde je každý ôsmy synchronizačný bajt invertovaný, napr. 0x47 bitovou inverziou na 0xB8. Ostatých sedem ostáva nezmenených. Inverziou synchronizačného bajtu sú do signálu zanesené ďalšie časové známky, ktoré majú dlhú pôsobnosť cez 8 bajtov. Časové známky sú potrebné na nastavenie procesov na prijímajúcom a vysielajúcom konci EDU. Z toho vyplýva, že modulátor alebo vysielač a demodulátor alebo prijímač, príjmu sekvenciu 8 paketov transparentne a pomocou nových časových známok môžu kontrolovať určité procesné kroky. Môže sa stať, že sa v prijímanom signáli zrazu objavia relatívne dlhé sekvencie jednotiek alebo núl. Tieto sekvencie sú nechcené, keďže neobsahujú žiadne časové údaje. Aby sme sa ich zbavili, tak každá metóda digitálny prenosu aplikuje rozptyľovanie energie pred moduláciou. Na dosiahnutie rozptýlenia energie je potrebné najprv vygenerovať pseudonáhodnú binárnu sekvenciu (PRBS – Pseudo Random Binary Sequence). Dátový tok je potom mixovaný s PRBS logickou operáciou XOR (Exclusive OR), čím rozbijeme nechcené dlhé sekvencie rovnakých znakov. Registre na prijímajúcom a vysielajúcom konci pracujú synchrónne v sekvenciách 8 paketov. Synchronizácia je možná práve preto, že synchronizačný a invertovaný synch. bajt sú odovzdávané úplne transparentne a nie sú mixované pseudonáhodnou sekvenciou.

Tretia časť obsahuje vonkajší kodér (Outer coder), kde prebieha kódovanie Reed-Solomon, tzn. pridávanie 16 bitov ako ochrana proti chybám pri prenose (podrobne tu a tu).

Ďalšia časť modulátora zahrňuje konvolučné kódovanie. Reprezentuje druhú ochranu, tzv. ochranu proti vnútorným chybám, ktorou sa dosahuje optimalizovanie signálu. Vhodná kódová rýchlosť (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) sa stanovuje na základe danej prenášanej aplikácie. Bitová rýchlosť sa zvyšuje v závislosti na kódovej rýchlosti. Systém DVB-S má pomerne vysoké režijné náklady, od 24 % do 117 %.

Poslednými prvkami pred odoslaním dátového toku do zosilňovača antény je modulátor QPSK a konvertor. Modulácia QPSK je bližšie rozobratá v predchádzajúcej kapitole. Na výstupe modulátora je modulovaný rádiový signál s daným kmitočtom a s danou symbolovou rýchlosťou. Signál je privádzaný na vstup konvertora, ktorý ho prevedie do pásma 14 GHz, putuje do zosilňovača a parabolickou anténou je vysielaný k družici.

Obsah 3.4 Prijímanie DVB-S

Pre príjem satelitného vysielania sú potrebné tri zložky – parabolická anténa, LNB konvertor a satelitný prijímač.

Schéma prenosu signálu do televízneho prijímača www.emos.cz

3.4.1 Parabolická anténa, LNB

Pri svojej 36 000 km dlhej ceste od satelitu na Zem sa DVB-S signál nevyhne opätovnému útlmu 200 dB a jeho sila je redukovaná atmosférickými podmienkami ako dážď, sneh a podobne. Pri dopade na parabolickú satelitnú anténu, ktorej zvyčajný priemer je 60 alebo 80 cm, sa sústredí v jednom bode, v ohnisku, kde je umiestnený jeden alebo niekoľko LNB konvertorov (Low Noise Block). LNB je zariadenie, ktoré má na starosti 3 úlohy: - zosilnenie slabého signálu - spätné konvertovanie signálu na nižšiu frekvenciu - vybrať polarizáciu (horizontálnu alebo vertikálnu) a časť frekvenčného rozsahu, ktorá sa bude prijímať

Signály musia byť konvertované na nižšiu frekvenciu z jednoduchého dôvodu - mikrovlnné vysokofrekvenčné signály (v úrovni ktorých vysiela satelit) sú príliš utlmované aby boli privedené k prijímaču, napr. stenami, budovami.

Umiestnenie LNB v parabolickej anténe www.electronics.howstuffworks.com

Vo vnútri LNB sú dve antény vo veľkosti štvrtiny vlnovej dĺžky, tzn. o veľkosti asi 6 mm. V 12 GHz pásme je dĺžka vlny asi 2,5 cm. Antény sú voči sebe orientované do pravého uhla, čo umožňuje aby jedna prijímala horizontálne signály a druhá vertikálne. Následne je prijímaný signál zosilnený a konvertovaný na úroveň v pásme 900 až 2100 MHz (tzv. L-Band).

Moderné univerzálne LNB, ktoré sú vhodné pre prijímanie digitálnej TV, obsahujú dva lokálne oscilátory, ktorých výstupom je nosná vlna o frekvencii 9,75 GHz a 10,6 GHz. Prijímaný signál je konvertovaný na nižšiu frekvenciu zmiešaním buď s 9,75 GHz alebo 10,6 GHz podľa toho či je prijímaný kanál v dolnom alebo hornom satelitnom frekvenčnom pásme. Za dolné frekvenčné pásmo považujeme rozsah 10,70-11,70 GHz a za horné 11,70-12,75 GHz.

Podľa toho, v ktorom frekvenčnom pásme je signál prijímaný musí byť LNB schopný vybrať jeden z oscilátorov a signály zmiešať. Na výstupe dostaneme signál vo frekvenčnom pásme L-Band, ktoré sa požíva na transport signálu do satelitného prijímača umiestneného vedľa televízora. Oscilátory a antény v LNB sú ovládané z procesoru satelitného prijímača, ktorý vydáva príkazy na základe divákových požiadaviek (prepnutie kanálu a pod). Keď prijímač vysiela káblom 22 kHz tón je to známka toho, aby sa LNB prepol na 10,6 GHz lokálny oscilátor, pretože má byť prijímaný kanál vyššej frekvencie. Oscilátor s frekvenciou 9,75 GHz je v prevádzke ak sa káblom nešíri žiadny tón. Prijímač musí byť aj schopný prepínania medzi vertikálnou a horizontálnou polarizáciou. Spôsob realizácie je v zmene dodávaného napätia do LNB, 14 V pre vertikálnu polarizáciu a 18 V pre horizontálnu.

Nakoniec je dôležité aby vzdialenosť medzi parabolickou anténou a prijímačom nebola väčšia ako 20 až 30 metrov. V prípade jej prekročenia by mohli byť potrebné hrubšie káble (za normálnych okolností sa používa koaxiálny kábel) alebo zosilňovače signálu.

3.4.2 Prijímač DVB-S

Satelitný prijímač, ktorý nazývame aj DVB-S set-top box, je vnútorné zariadenie, ktoré prijíma signály v rozsahu 950-2150 MHz (toto pásmo nazývame L-Band). Satelitná televízia je multikanálové médium a prijímač musí byť vybavený procesorom a softwarom, ktorý je schopný všetky kanály zvládnuť. Procesor tiež kontroluje dodávky prúdu LNB, čím kontroluje jeho frekvenčný rozsah a ovplyvňuje príjem televízneho kanálu, ktorý vyžaduje divák.

Zjednodušene by sme mohli povedať, že signál vo vnútri DVB-S set-top boxu prechádza tromi oblasťami – tuner, QPSK demodulátor a demultiplexor.

Tuner je prvé miesto kde prichádza signál z LNB. Hlavným účelom tunera je vybrať správny transpondér, ktorý má byť prijímaný. Z tunera sa ovplyvňuje prijímanie rozličných frekvencií LNB ako bolo opísane v predchádzajúcej kapitole. Dôležitou funkciou tunera je zníženie frekvenčného rozsahu vybraného transpondéru až na hodnotu okolo 480 MHz. Na tejto frekvencii je aplikovaný filter, ktorý má šírku pásma 30 MHz, ktorá približne odpovedá šírke pásma transpondéru.

Signál je potom privedený na vstup demodulátora QPSK, kde demodulovaný, prechádza obvodm obnovy časovej synchronizácie, čo je dôležité pre dekódovanie a postupuje do Viterbi dekodéru. Viterbi dekodér je opačná časť voči konvolučnému kodéru a musí vedieť aká hodnota kódovania bola použitá. Zo signálu sú odobrané ochranné kódy a po dekódovaní synchronizačných bajtov MPEG-2 vstupujú pakety do vonkajšieho dekodéru Reed-Solomon. Pakety dosiahnu pôvodnú veľkosť 188 bajtov a je z nich ešte odobraná pseudonáhodná postupnosť.

Posledným krokom je demultiplexor, kde sa v transportnom toku rozlišujú audio, video a teletextové pakety. Odtiaľ sú poslané do audio a video dekodéra a prevádzané do potrebného zobrazenia na televíznom prijímači.

Rozdiely Digitálny satelitný prijímač sa líši oproti iným digitálnym prijímačom (káblovým DVB-C a pozemským DVB-T) predovšetkým vo vstupnej frekvencii, ktorá sa pohybuje v pásme L-Band a v QPSK demodulátore. Okrem toho spravuje signály, ktoré riadia LNB – zmena napätia (14/18V) a 22kHz signalizačný tón. Fázová modulácia používaná pre satelitný prenos a lokálne oscilátory v LNB vytvárajú veľmi stabilný fázový uhol, tzn. neprodukujú fázový šum. V prípade nestabilnosti tohto uhla pri lokálnom oscilátore sa satelitný prijímač nevie rozhodnúť či je to kvôli modulácii signálu alebo je problém inde. Analógové satelitné prijímače neboli citlivé na fázové chyby lokálnych oscilátorov, a preto sa návrhári analógových LNB týmto nezaoberali. S nástupom digitálnej satelitnej TV musela byť väčšina starých LNB vymenená. Veľa digitálnych set-top boxov vyžaduje zapojenie univerzálneho LNB (tzn. 2 oscilátory na zmenu frekvencií) pretože software je adaptovaný na riadenie prepínania frekvenčného rozsahu a polarizácie. Obsah

3.6 DVB-S2

Štandard DVB-S bol vznikol už v roku 1994 a vplyvom nových požiadaviek bol v roku 2005 normalizačným inštitútom ETSI zavedený digitálny distribučný satelitný štandard druhej generácie pod názvom DVB-S2. Definovaný je v európskej norme EN 302 307.

Tento štandard je určený pre: - súčasné vysielanie SDTV a predovšetkým budúce HDTV - distribučné aplikácie point-to-point, napr. prenos digitálnych dát spravodajských príspevkov z terénu - distribúciu digitálnych televíznych signálov k pozemským prijímačom - interaktívne služby, IP prenosy pomocou satelitných spojov

Pri vývoji bol kladený dôraz na nasledujúce ciele: - zlepšenie prenosovej účinnosti oproti DVB-S - dobrá systémová flexibilita, tzn. prispôsobovanie parametrov vlastnostiam meniaceho sa kanálu a pod. - dosiahnutie primeranej obvodovej zložitosti prijímača DVB-S2 - spätná kompatibilita s DVB-S

Logo DVB-S2 www.dvb.org

3.6.1 Zmeny DVB-S2 oproti DVB-S

Systém DVB-S, na ktorom je DVB-S2 založený, špecifikuje použitie QPSK spolu s rôznymi nástrojmi kanálového kódovania a ochrany chýb. DVB-S2 ťaží z nedávneho vývoja a obsahuje nasledujúce kľúčové technické charakteristiky:

- modulačné mechanizmy – dostupné sú 4 typy. QPSK a 8PSK sú určené na vysielanie v nelineárnych satelitných transpondéroch, ktoré majú blízko k nasýteniu kapacity. 16APSK a 32APSK ,potrebujúce vyššiu úroveň C/N, sú určené predovšetkým na profesionálne aplikácie ako spravodajstvo a interaktívne služby

- dopredná ochrana chýb (FEC) – DVB-S2 používa veľmi robustnú schému FEC. Systém FEC je založený na zreťazení vnútorného kódovania BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) s LDPC (Low Density Parity Check)

- adaptívne kódovanie a modulácia (ACM) – dovoľuje zmenu prenosových parametrov podľa podmienok na prenosovom kanáli pre každého individuálneho užívateľa. Zamerané predovšetkým na profesionálne aplikácie point-to-point a unicastingové interaktívne služby.

- spätná kompatibilita – DVB-S2 ponúka voliteľnú spätnú kompatibilitu módom, ktoré ponúkajú hierarchickú moduláciu so systémom DVB-S, zatiaľ čo nové pokročilejšie prijímače budú mať dostupnú väčšiu prídavnú kapacitu

EIRP Satelitu 51 53,7 Systém DVB-S DVB-S2 DVB-S DVB-S2 Modulácia a QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 7/8 8PSK 2/3 kódovanie Tok symbolov 27,5 30,9 27,5 29,7 (MS/s) C/N (v 27,5 Mhz) 5.1 5.1 7.8 7.8 Užitočný bitový 33,8 46 (nárast 36%) 44,4 58,8 (nárast 32%) tok Počet programov 7 MPEG-2 10 MPEG-2 10 MPEG-2 13 MPEG-2 SDTV 15 AVC 21 AVC 20 AVC 26 AVC Počet programov 1-2 MPEG-2 2 MPEG-2 2 MPEG-2 3 MPEG-2

HDTV 3-4 AVC 5 AVC 5 AVC 6 AVC EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power) – vyjadruje intenzitu rádiového žiarenia vo wattoch AVC (Advaced Video Coding) – blokovo orientovaná video kompresná metóda C/N (Carrier-to-Noise ratio) – pomer sily prijatých modulovaných nosných signálov k sile prijatého šumu

DVB-S2 prináša vynikajúci výkon a blíži sa k Shannonovmu limitu, t.j. k teoreticky maximálnemu toku informácií v kanále pri danom šume. Môže operovať s pomerom C/N od -2dB (pod hranicou šumu) pri QPSK až po +16dB pri použití 32APSK. Tabuľka ukazuje zvýšenie efektivity v porovnaní s DVB-S pri užitočnom bitovom toku až o 30 %.

Zavedenie DVB-S2 sa spája hlavne s postupným rozširovaním ponuky televíznych staníc, ktoré vysielajú v HDTV. Obsah

4. Záver

Digitalizácia televízneho vysielania je pri satelitnom alebo káblovom príjme v réžii konkrétnych operátorov. Opačná situácia je v prípade terestriálnych frekvencií, ktoré sú v celej Európe vo vlastníctve jednotlivých štátov a ktoré je potrebné vzájomne koordinovať so susednými štátmi. Preto na rozdiel od DVB-S vyžaduje digitálne vysielanie DVB-T legislatívne zmeny, koordináciu zo strany regulátorov a v našom prípade aj Európskej únie. Hlavný koordinátorom je v prípade Českej republiky Český telekomunikačný úrad (ČTÚ) a v Slovenskej republike to je Ministerstvo dopravy, pôšt a telekomunikácií (MDPT). Obsah 4.1 Stav zavedenia DVB-T v Českej republike

Pozemské digitálne vysielanie zatiaľ nie je dostupné na celom území Českej republiky (ČR). Operátori vysielaných multiplexov sa držia, aj keď nie úplne striktne, rámcového dokumentu s názvom Technický plán prechodu na digitálne televízne vysielanie (TPP), ktorý vypracoval ČTÚ a schválila vláda ČR 28. apríla 2008. V dokumente je spracovaný časový plán prechodu na DVB-T spolu s plánom vypínania analógových vysielačov a definuje aj minimálny požadovaný rozsah služieb k určitým dátumom.

S prechodom na digitálny signál je spojená aj masívna informačná kampaň, ktorá vysvetľuje obyvateľom čo je digitálne vysielanie, ako naladiť digitálny signál a kedy dôjde v ich oblasti k vypnutiu analógových vysielačov.

Maskot informačnej kampane v ČR www.digitalne.cz

ČR bola rozdelená na 11 ucelených oblastí, v ktorých postupne dochádza k zavádzaniu DVB-T. V súčasnej dobe sú v prevádzke multiplexy rozobrané v nasledujúcich kapitolách. Všetky mapy pokrytia (v časti 4.1.1 až 4.1.5) sú aktuálne k 31.3.2010 a prevzaté zo stránok ČTÚ.

4.1.1 Vysielacia sieť 1 (verejnoprávny multiplex)

Z TPP a podmienok kladené na verejnoprávny multipex vyplýva, že musí byť po zavŕšení digitalizácie dostupný aspoň pre 95 % obyvateľov. Prevádzkovateľom je Česká televízia a momentálne vysiela v oblastiach České Budějovice, Brno, Plzeň, Praha, Sušice, Ústí nad Labem a Ostrava.

V tomto multiplexe vysielajú programy Českej televízie – ČT 1, ČT2, ČT 24 a ČT 4. Z rádií sú to Český rozhlas(ČRo) 1 až 4, ČRo D-dur, ČRo Leonardo a ČRo Rádio Česko.

Názov Rozlíšenie Formát Dátový tok Zvuk Teletext Mód zvuku programu obrazu obrazu (Mbit/s) (kbit/s) (kbit/s) v bodoch ČT 1 720x576 16:9/4:3 4,17 192 230 stereo ČT 2 720x576 16:9/4:3 3,84 192 221 stereo ČT 24 720x576 16:9 3,02 192 39 stereo ČT 4 720x576 16:9/4:3 4,25 192 183 stereo

Rádiové stanice vysielajú bitovou rýchlosťou od 160 po 256 kbit/s. Okrem ČRo Rádio Česko, ktorá vysiela zvuk v kvalite mono, vysielajú ostané stereo.

Parametre prvého multiplexu

Šírka pásma 8 MHz Vysielací mód 8K Ochranný interval 1/4 Kódový pomer 2/3

Modulácia 64 QAM Celková bitová rýchlosť 19,10 Mbit/s Hierarchický mód nie

Mapa pokrytia

Brno

Vysielanie prvého multiplexu zaisťujú v oblasti Brna 4 vysielače parametrami vyjadrenými v tabuľke.

Vysielač Kanál Stredný kmitočet Výkon Polarizácia nadmorská výška (MHz) (kW) vysielača Brno - Kojál 29 538 100 H 600 Brno - Hády 29 538 10 H 424 Brno - Mesto 29 538 10 V 305 Mikulov - Děvín 29 538 25 H 554 Polarizácia – H(horizontálna), V (vertikálna)

Vysielač Brno – Kojál Vysielač Mikulov -Děvín

Vysielač Brno – Hády Vysielač Brno - Mesto

4.1.2 Vysielacia sieť 2

Komerčný multiplex, ktorý prevádzkujú České rádiokomunikácie a má rovnaké parametre ako prvý multiplex. Vysielaja v ňom 5 televíznych staníc – TV Nova, Nova Cinema, Prima, Prima Cool a Barrandov.

Názov Rozlíšenie Formát Dátový tok Zvuk Teletext Mód zvuku programu obrazu obrazu (Mbit/s) (kbit/s) (kbit/s) v bodoch TV Nova 720x576 16:9/4:3 3,87 192 214 s/dch/m

Nova 720x576 16:9/4:3 3,84 192 226 s/dch/m Cinema TV Prima 720x576 16:9/4:3 4,00 192 226 stereo TV Cool 720x576 16:9/4:3 4,00 192 - stereo Barrandov 720x576 16:9/4:3 3,39 192 226 stereo

Mapa pokrytia

Brno

Druhý multiplex je vysielaný na 3 vysielačoch, ktoré pokrývajú celé Brno. Zapojenie vysielača Brno – Kojál je naplánované na 30.9.2010 s výkonom 100 kW a horizontálnou polarizáciou.

Vysielač Kanál Stredný kmitočet Výkon Polarizácia nadmorská výška (MHz) (kW) vysielača Brno - Hády 40 626 10 H 424 Brno - Mesto 40 626 10 V 305 Mikulov - Děvín 40 626 25 H 554

4.1.3 Vysielacia sieť 3

Sieť prevádzkuje Czech Digital Group a obsahuje televízne stanice – Z1, Public TV, TV Noe a Prima HD. Z rádiových staníc len Rádio Proglas. Technické parametre multiplexu sú aj v tomto prípade totožné s predchádzajúcimi.

Názov Rozlíšenie Formát Dátový tok Zvuk Teletext Mód zvuku programu obrazu obrazu (Mbit/s) (kbit/s) (kbit/s) v bodoch Z1 720x576 16:9 3,65 192 188 stereo Public TV 720x576 16:9 3,77 192 - stereo TV Noe* 720x576 4:3 2,90 192 - stereo Prima HD 1440x1080 16:9 7,5 192, 384 - stereo/dch Rádio 192 stereo Proglas

* TV Noe je vysielaná len v Prahe z vysielačov Strahov, Ládví a Zelený pruh

Mapa pokrytia

Brno

Tretí multiplex v Brne a okolí vysielajú zatiaľ dva vysielače. V septembri 2010 sa k nim pridá s výkonom 100 kW vysielač Brno Kojál.

Vysielač Kanál Stredný kmitočet Výkon Polarizácia nadmorská výška (MHz) (kW) vysielača Brno - Hády 59 778 10 H 424 Brno - Mesto 59 778 10 V 305

4.1.4 Vysielacia sieť 4

Vysielanie v tejto sieti je zatiaľ len testovacie a môže (a aj dochádza) k jeho výpadkom. Prevadzkuje ho spoločnosť Telefónica O2 Czech republic a obsahuje 4 televízne kanály – O2 Info, TV Óčko, a ČT 1 s TV Nova, ktoré vysielajú v MPEG-4 HD.

Názov Rozlíšenie Formát Dátový tok Zvuk Teletext Mód zvuku programu obrazu obrazu (Mbit/s) (kbit/s) (kbit/s) v bodoch ČT 1 1920x1080 16:9 5,72 192 - stereo (MPEG-4 HD) TV Nova 1920x1080 16:9 5,68 192 - s/dch/m (MPEG-4 HD)

O2 Info 720x576 4:3 3,00 224 - stereo

Parametre multiplexu

Šírka pásma 8 MHz Vysielací mód 8K Ochranný interval 1/8 Kódový pomer 2/3 Modulácia 64 QAM Celková bitová rýchlosť 22,17 Mbit/s Kódovanie češtiny pre EPG ISO 8859-2 Hierarchický mód nie

Mapa pokrytia

Brno a okolie

Štvrtý multiplex vysielajú zatiaľ dva vysielače a nie je momentálne jasné, kedy sa k nim pridajú ďalšie.

Vysielač Kanál Stredný Výkon Polarizácia nadmorská výška kmitočet (MHz) (kW) vysielača Brno – TKB 64 818 max 2 H 251 Jána Babáka, Brno Brno – FNB 64 818 max 2 H 280 Jihlavská, Brno

Pokrytie štvrtým multiplexom v Brne www.digitalnitelevize.cz

aaaa vnútrobudové pokrytie na neziskovú anténu vnútrobudové pokrytie na ziskovú anténu vonkajšie pokrytie na neziskovú anténu vonkajšie pokrytie na ziskovú strešnú anténu

4.1.5 Regionálne multiplexy

Projekty regionálnych multiplexov sú zatiaľ dva – v Ostrave a v Českých Budějovicích. V Ostrave vysiela lokálna TV Plus, v Českých Budějovicích je vysielaný multiplex, ktorý obsahuje okrem lokálnej TV Gimi aj TV prime, Noe TVa TV Óčko.

4.1.6 Vypínanie analógových vysielačov

S prechodom na digitálny signál DVB-T nastáva aj postupné vypínanie analógových vysielačov. To sa deje po istej dobe spoločného vysielania oboch typov signálu, aby mali obyvatelia čas pripraviť sa na prechod na DVB-T. Analógové vysielače boli zatiaľ kompletne vypnuté v územnej oblasti Plzeň, Praha a Sušiče. Oblasť Českých Budějovíc sa pridá 30.6.2010. Ostatné oblasti Brno, Jihlava, Trutnov, Ostrava a Ústí nad Labem budú odpojené ku 30.6.2011. Poslednými oblasťami, v ktorých nastane kompletné vypnutie analógových vysielačov, budú v roku 2012 Zlín a Jeseník.

Aktuálny stav vypínania analógu www.digitalne.tv

4.1.7 Budúci vývoj DVB-T

Vzhľadom na to, že ešte nie je dokončené digitalizácia v systéme DVB-T, neuvažuje sa v najbližších rokoch o zavedení a používaní DVB-T2. Dôraz bude na kvalitný a dostupný príjem v 4 základných multiplexoch, v ktorých bude niekoľko kanálov v HD kvalite. Druhou dôležitou oblasťou je sprístupnenie interaktívnych služieb – okrem elektronického programového sprievodcu aj MHP, a zavedenie možnosti spoplatnenia niektorých vysielaných kanálov. To so sebou prináša nové investície do set-top boxov alebo televízorov. V stredne dlhom časovom horizonte je v pláne zavedenie systému DVB-T2, ani nie kvôli predpokladanému zvýšeniu počtu programov ako kvôli ich vysielaniu v HD. Avšak prechod na systém druhej generácie pravdepodobne nebude realizovaný skôr ako v rokoch 2015 a vyšších. Obsah 4.2 Stav zavedenia DVB-T v Slovenskej republike

Na území Slovenskej republiky (SR) je digitalizácia v tomto smere oproti ČR vyrazenejšie pozadu. Prvé skúšobné vysielanie síce prebehlo už v roku 1999, avšak nezáujem politickej scény spôsobil, že pilotné DVB-T vysielanie prišlo až v roku 2004 a riadne až v roku 2009.

Maskot informačnej kampane v SR www.dvbt.sk

Plán prechodu je popísaný v dokumente Stratégia prechodu z analógového na digitálne pozemské televízne vysielanie v SR, ktorý schválila vláda SR 14. januára 2009. Hlavnými koordinátormi sú MDPT a Telekomunikačný úrad SR.

4.2.1 Multiplex 1

Prvý multiplex je zatiaľ jediný spustený a je označovaný aj ako prechodový. Prevádzku začal 22. decembra 2009, ku koncu roka bol dostupný pre 79,7 % obyvateľstva a ku 31.3.2010 bol dostupný pre minimálne 89,4 % obyvateľstva.

Podľa zákona o digitálnom vysielaní má právo na vysielanie v prvom (prechodnom) multiplexe Slovenská televízia (STV) s dvoma kanálmi, TV Markíza, TV Joj a TA3 po jednom kanále. Najsledovanejšia Markíza a jediná celoslovenská spravodajská TA3 ale nemali v čase spustenia multiplexu zmluvu s prevádzkovateľom, a preto zatiaľ vo vysielaní nie sú.

Tento multiplex ešte nie je celoplošný, chýba frekvenčné vyhradenie (tzv. allotment) pre Nitru. Hlavným účelom tohto multiplexu je vytvorenie dostatočného pokrytia a podmienok na prechodné obdobie paralelnej prevádzky analógových a digitálnych sietí. Následne bude analógové vysielanie vypnuté, čím dôjde k uvoľneniu kanálov pre druhý a tretí multiplex.

Nasledujúca mapa ukazuje, ktorý kanál je v danej oblasti používaný.

www.towercom.sk/

Prevádzkovateľom prvého multiplexu je spoločnosť Towercom a vysielajú v ňom televízne stanice STV1, STV 2, STV 3, TV Joj a TV Joj Plus. Polarizácia je len vertikálna a parametre vysielania sú nasledujúce:

Šírka pásma 8 MHz Vysielací mód 8K Ochranný interval 1/4 Konvolučné kódovanie 2/3 Modulácia 64 QAM Celková bitová rýchlosť 19,91 Mbit/s Kódovanie slovenčiny pre EPG a MHP ISO/IEC 6937 Hierarchický mód nie Kódovanie obrazu MPEG-2 Kódovanie zvuku MPEG-1 Formát obrazu 16:9/4:3 Typ vysielacej siete SFN Štatistický multiplexor áno

Celkový dátový tok 19,91 Mbit/s je rozdelený na dve časti. Pre televízne a rádiové programy vrátane zvuku, EPG, teletextu a iných služieb je vyčlenených 19,41 Mbit/s, zvyšný tok 0,5 Mbit/s je pre služobné informácie a prevádzkovú rezervu.

V súčasnej dobe je na vysielanie prvého multiplexu používaných 16 vysielačov, ktorých výkon sa pohybuje od 8,5 až po 50 kW v závislosti na hornatosti a geografických podmienkach v oblasti vysielania. V posledných dňoch pribudli v oblasti Nitry, Lučenca, Rožňavy, Sniny a Starej Ľubovne.

4.2.2 Multiplex 2 a 3

Druhý aj tretí multiplex budú mať celoslovenské pokrytie a prevádzku začnú k 30.6.2010. Multiplex 2 bude výhradne komerčný a multiplex 3 je určený pre verejnoprávne vysielanie. Prevádzkovateľom

57 bude opäť spoločnosť Towercom, ktorá získala povolenia na vysielanie týchto multiplexov na dobu 20 rokov. Parametre vysielania budú rovnaké ako v prípade prvého multiplexu.

4.2.3 Budúcnosť DVB-T v SR

Vzhľadom na momentálne vysielanie v prechodnom multiplexe je prioritou prevádzka druhého a tretieho multiplexu, ktoré budú poskytovať spolu s televíznymi a rozhlasovými stanicami aj vyžadované služby EPG, MHP a iné. Zavedenie DVB-T2 je zatiaľ v nedohľadne, avšak uvažuje sa nad zmenou kódovania z MPEG-2 na MPEG-4 kvôli možnému záujmu televíznych spoločností o vysielanie v HD. Netreba však zabúdať na ciele vládnej stratégie digitalizácie, ktorými sú predovšetkým vytvorenie priestoru pre vstup nových vysielateľov na trh a podpora nových technologických možností, napr. spomínané vysielanie v HD. Obsah 4.3 DVB-S v ČR a SR

Vysielanie DVB-S poskytujú v Českej a Slovenskej republike 4 veľké spoločnosti. Vzhľadom na veľkú oblasť pokrytia jednej družice, historickú spätosť a predovšetkým jazykovú príbuznosť pôsobia tieto spoločnosti na obidvoch trhoch, kde ponúkajú rovnaké služby. V základnom balíku sú české aj slovenské televízne programy. Vo vyšších balíkoch je ponuka až na výnimky tiež zjednotená.

Všetky nasledujúce služby sú dostupné na celom území ČR a SR. Rozdiely sú hlavne v družiciach, z ktorých vysielajú.

4.3.1 Skylink

Skylink je česko-slovenská satelitná platforma s najdlhšou tradíciou. Je najrýchlejšie rastúcou satelitnou službou v ČR a druhou na Slovensku. Podmienkou získania tejto služby (obdobne CS Link) je mať české alebo slovenské občianstvo a trvalý pobyt v jednej z krajín. Toto opatrenie zaručuje, že zákazník je platcom koncesionárskych poplatkov. Pre šírenie českých a slovenských televíznych a rozhlasových staníc využíva družice Astra 3A a Astra 1G na pozícii 23,5° východne.

Základné parametre príjmu niektorých televíznych staníc Satelit Kmitočet Polarizácia FEC Symbolová rýchlosť Programy Astra (MHz) (kS/s) 23,5° E 12 525 V 3/4 27 500 ČT1, ČT2, ČT24, ČT4, Prima TV, TV Noe 23,5° E 12 565 H 2/3 27 500 STV1, STV2, STV3, Markíza, Doma 23,5° E 11 797 H 3/4 27 500 TV Barrandov, Z1, TV JOJ, JOJ Plus, TA3 23,5° E 10 803 H 5/6 22 000 ČT HD 23,5° E 12 109 H 9/10 27 500 Nova HD, a iné DVB-S2

Mapy pokrytia

Astra 1G www.lyngsat-maps.com

Astra 3A www.ses-astra.com

4.3.2 CS Link

Jeden z najmladších poskytovateľov satelitných programov. Pre jeho príjem je potrebná parabola od 60 cm, ideálne 80 cm. Anténu smerujeme na pozíciu 23,5° východne, príjem prebieha z družíc Astra 1G a Astra 3A. CS Link je po technickej stránke totožný s platformou Skylink, rozdiely sú v ponuke programov, resp. v ich rozdelení do balíkov a v cenách. Tak ako v predchádzajúcom prípade aj tu je nutné pre získanie služby mať české alebo slovenské občianstvo a trvalý pobyt v ČR/SR.

4.3.3 UPC Direct

Platená satelitná služba, ktorú prevádzkuje spoločnosť UPC. V ponuke má totožné programy ako pri svojej káblovej televízii. UPC Direkt vysiela cez družice Astra 1M, Astra 1KR a Astra 1H na pozícii 19,2° východne.

Základné parametre príjmu niektorých televíznych staníc Satelit Kmitočet Polarizácia FEC Symbolová Programy Astra (MHz) rýchlosť (kS/s) 19,2° E 12 382 H 3/4 27 500 TV Barrandov, ČT1, ČT2, ČT4, ČT24, TV Joj, TV Markíza, Nova Cinema, TV Prima 19,2° E 12 304 H 3/4 27 500 Nova Sport 19,2° E 10 921 H 5/6 22 000 STV1, TA3

Mapy pokrytia

Astra 1KR www.ses-astra.com Astra 1H www.ses-astra.com

Astra 1M www.ses-astra.com

4.3.4 Digi TV

Satelitná služba, ktorá je v prevádzke od roku 2006. Na rozdiel od ostatných poskytovateľov je u Digi TV problém s kvalitou obrazu a zvuku. Dôvodom sú nie príliš vhodne zvolené družice IntelSat 10-02 na pozícii 1° západne a Thor 5 na pozícii 0,8° západne.

Základné parametre príjmu niektorých televíznych staníc Satelit Kmitočet Polarizácia FEC Symbolová Programy Intelsat 10-02 (MHz) rýchlosť (kS/s) 1° W 12 687 V 3/4 27 500 ČT1, ČT2, ČT24, ČT4, TV Joj, Joj Plus, TV Markíza,Doma, TV Nova, TV Prima, STV1, STV2, STV3, 1° W 12 643 V 3/4 27 500 Nova Sport, TA3 1° W 12 718 V 3/4 27 500 Nova Cinema

Mapy pokrytia

Intelsat 10-02 www.lyngsat-maps.com

Thor 5 www.lyngsat-maps.com

4.3.5 Budúcnosť DVB-S

V tomto prípade je jasné, kadiaľ sa bude ďalší vývoj uberať. Spoločnosti prevádzkujúce televízne vysielanie majú záujem o vysielanie v HD a ASTRA sa im snaží vyhovieť vypustením nových satelitov, ktoré takéto vysielanie zvládnu. Konkrétne v apríli 2010 bol vypustený Astra 3B a pripravuje sa vypustenie Astra 1N v druhom štvrťroku 2011. Postupe sa zavádza štandard DVB-S2, v ktorom už v súčasnej dobe vysielajú niektoré televízne stanice (u nás je to napr. Nova HD, Discovery HD) a jeho rozširovanie sa považuje za prioritu pre poskytovanie kvalitných služieb satelitnej televízie. Obsah

Použitá literatúra a zdroje

[1] ASTRA: flotila satelitov. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:< http://www.ses- astra.com/business/cz/satellite-fleet/index.php>.

[2] Benoit, H.: Digital television: satellite, cable, terrestrial, IPTV, mobile TV in the DVB framework. 3rd ed. Burlington, Focal Press 2008.

[3] Česká televize. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[4] ČTÚ: Český telekomunikačný úrad. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:< http://dtv.ctu.cz/>.

[5] Digitalne: vládna informačná stránka v ČR [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[6] Digital Terrestrial Television Action Group. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[7] Digizone: vše o digitálním vysílání. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[8] DVB: Standards and Technology. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[9] EBU: European Broadcasting Union. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:< http://www.ebu.ch/>.

[10] ETSI: The European Telecommunications Standards Institute. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:

[11] Fisher, W.: Digital Video and Audio Broadcasting Technology. 2nd ed. Berlin, Springer 2008.

[12] ITU: International Telecommunication Union. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[13] Legíň, M.: Televizní technika DVB-T. Praha, BEN 2007.

[14] Lundström, Lars-Ingemar.: Understanding Digital Television. Burlington, Focal Press 2006.

[15] Lyngsat: footprint maps for satellite beams. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[16] MDPT: Ministerstvo dopravy, pôšt a telekomunikácií SR. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[17] Skylink: satelitná televzia. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[18] SR vysiela digitálne: vládna informačná stránka v SR. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[19] Towercom: poskytovateľ DVB-T v SR. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[20] TÚ: Telekomunikačný úrad SR. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.

[21] Wikipedia: Free encyclopedia. [online], [cit. 2010-04-14]. URL:.