După ce au cucerit lumea sateliţilor, transmisiile TV digitale au abordat hotărât lumea terestră. Televiziunea digitală terestră a apărut nu numai din dorinţa de a transmite mai multe canale TV, într-o calitate superioară, ci şi ca o necesitate: spectrul de frecvenţă este o resursă limitată, ce trebuie exploatată raţional. Multe ţări europene au pornit deja pe acest drum. Inclusiv România, ce a anunţat prin vocea ministrului comunicaţiilor, că va efectua – cu titlu de test – primele transmisii TV terestre în format digital
Spre lumea digitală?
Imagine de calitate superioară, mai multe programe de televiziune pe un singur canal, la care se adaugă servicii interactive, sunt câteva dintre avantajele televiziunii digitale, pe care telespectatorii de astazi le cunosc deja. În funcţie de mediul de transmisie, există trei tipuri de transmisii digitale:
• Televiziune digitală prin satelit DVB-S;
• Televiziune digitală terestră DVB-T;
• Televiziune digitală prin cablu DVB-C.
Televiziunea digitală prin satelit e cea mai avansată dintre cele trei, fiind utilizată pe scară largă pe tot globul. Televiziunea digitală terestră (DTT) şi prin cablu sunt mai puţin răspândite, dar în plină dezvoltare şi implementare. Toate aceste trei sisteme au inerente avantaje şi dezavantaje, atât pentru telespectatori, posturi de televiziune cât şi pentru autorităţile guvernamentale.
De ce televiziune terestră?
În primul rând, autorităţile guvernamentale sprijină (sau ar trebui sa facă acest lucru) accesul liber al tuturor locuitorilor unei ţări la informare. Aceasta înseamnă că oricine trebuie să aibă acces la servicii de televiziune, fie că locuieşte în zone urbane intens populate sau în zone rurale izolate. Dintre cele trei tehnologii (satelit, terestru sau cablu), doar transmisiile terestre şi prin satelit îndeplinesc această cerinţă, deoarece nu toate zonele rurale sunt conectate la reţele de cablu, datorită costurilor prohibitive legate de construirea reţelelor.
În al doilea rând, autorităţile au văzut necesară îmbinarea informării unei anumite regiuni atât cu programe de interes naţional cât şi cu programe specifice zonei respective. Acest lucru este ilustrat cel mai bine de programele de ştiri. Între cele trei tehnologii de transmisie, din punctul de vedere al autorităţilor, televiziunea terestră este cea mai bună variantă care poate îndeplini ambele criterii, respectiv singura care oferă un control precis al răspândirii regionale.
Din punctul de vedere al posturilor de televiziune, trebuie să luăm în considerare costurile, încasările şi, bineînteles, profitul. Dacă principala sursă de venituri este publicitatea, prima preocupare a postului TV este să aibă o penetrare cât mai apropiată de 100%. Televiziunea digitală terestră elimină necesitatea codării (obligatorie la transmisiile prin satelit), prin aceasta asigurând accesul uşor şi ieftin la programul TV.
De ce televiziune digitală?
Televiziunea digitală foloseşte mult mai bine spectrul radio, dând posibilitatea transmiterii unui număr mai mare de programe, în condiţiile unei calităţi superioare, a diversificării serviciilor oferite şi a micşorării costurilor de transmisie, creând astfel premizele creşterii profiturilor. De asemenea, recepţia mobilă, din maşină, autobuz sau chiar tren de mare viteză, este posibilă cu noua tehnologie digitală. Aceasta deschide o nouă piaţă şi noi posibilităţi de a obţine profit.
Tehnica DTT
DBV-T este sistemul digital terestru specificat în standardele DVB, ce oferă o soluţie ideală pentru transmisia direct către telespectatori. Reorganizarea spectrului radio, care este o resursă limitată, poate fi făcută într-un mod optim folosind benzi de transmisie mai înguste decât în sistemele analogice clasice. Indiferent de tipul transmisiiei (satelit, terestră, cablu), televiziunea digitală foloseşte tehnici de compresie economisind lăţime de bandă, dar păstrând calitatea semnalului video. Folosind modulaţie OFDM, DTT oferă o acoperire excelentă atât a zonelor urbane cât şi a celor rurale, cu programe naţionale şi inserţii de programe regionale aplicabile pentru arii geografice specifice.
Utilizarea tehnologiei digitale terestre implică încetarea transmisiilor analogice convenţionale, ceea ce înseamnă substituirea vechilor servicii într-o perioadă de 15 până la 25 ani, perioadă în care transmisiile digitale şi analogice vor exista simultan. După încheierea acestei perioade de tranziţie, DTT va oferi mai multe programe TV care vor putea fi recepţionate cu antene mici şi ieftine, fără a fi necesară instalarea unei antene de satelit sau conectarea la un operator de cablu. DVB-T permite de asemenea şi recepţia mobilă datorită schemei de modulaţie OFDM.
În plus, acest sistem permite adăugarea altor tipuri de servicii de mare viteză (Internet, comerţ electronic) alături de transmisiile TV.
Sistemul DVB-T poate fi construit pe structura existentă de distribuţie. Este foarte importantă realizarea unui plan al frecvenţelor pentru o acoperire optimă atât în reţele SFN cât şi MFN. Aceasta depinde de condiţiile geografice şi de creşterea interesului pentru programele naţionale si regionale.
În figura 1 este prezentată situaţia implementarii televiziunii digitale în lume, iar în figura 2 răspândirea DTT în Europa.
DVB-T
Normele DVB-T, aplicabile în Europa, specifică modulaţia OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) care are principalul avantaj de a permite recepţia simultană din mai multe direcţii. După cum se ştie, la o recepţie analogică clasică, în afară de semnalul direct sunt recepţionate şi o serie de reflexii, care duc la degradarea calităţii semnalului. În cazul OFDM imunitatea la reflexii este maximă putându-se face recepţie simultană din mai multe direcţii pe aceiaşi frecvenţă. Acest tip de recepţie se numeşte SFN (Single Frequency Network), despre care am pomenit mai sus. O serie întreagă de parametrii trebuie să fie luaţi în considerare când se face un proiect de distribuţie:
• Ce frecvenţe sunt libere.
• Dimensiunea zonei ce trebuie acoperit.
• Este posibilă folosirea sistemului SFN?
• Modul este distribuţie al semnalulului de la postul de televiziune spre reţeaua de emiţătoare.
Modulaţia OFDM
Modulaţia OFDM oferă o bună protecţie împotriva reflexiilor datorate reliefului sau clădirilor înalte. Semnalul digital nu este modulat pe o singură purtătoare, ci pe un număr mare de purtătoare, având spaţiu redus între ele. Toate acestea sunt cuprinse în banda unui canal TV de 8 MHz, adică tot atât cât e alocat astăzi unui canal analogic. Fiecare purtătoare este modulată cu o schemă de modulaţie ce combină modulaţia în fază QPSK şi amplitudine 16-QAM sau 64-QAM. Folosind atât de multe purtătoare într-un spaţiu atât de restrâns, rata de transmitere a datelor este foarte joasă, fapt ce permite separarea simbolurilor adiacente cu un spaţiu de gardă sau introducerea unei pauze în transmiterea semnalului (transmission stream).
În transmisiile digitale pot apărea erori de transmisie (bit errors) fiind necesare aplicarea unor metode de corectare a informaţiei. Pentru acest lucru se introduc în şirurile de date coduri de corectare a erorilor.
Schema de modulare OFDM, specificată de standardul DVB, este complexă, dar necesară. Există două moduri de operare, în funcţie de numărul de purtătoare:
• modul 2K cu un număr de 1604 purtătoare;
• modul 8K cu un număr de 6817 purtătoare.
De la emiţător spre receptor semnalul suferă erori de fază şi amplitudine datorate reflexiilor şi zgomotului. Receptorul trebuie să compenseze aceste erori şi să demoduleze corect, lucru ce poate fi realizat datorită codurilor de corecţie a erorilor. Alt parametru important este intervalul de gardă. El nu este o parte activă a semnalului, dar e foarte important pentru recepţia multi-path (din mai multe direcţii). OFDM rezolvă problemele majore legate de recepţia digitală prin aer. De fapt, semnalul e atât de robust încât permite recepţie portabilă fără a fi necesare antene de recepţie speciale. Când introduc serviciul de transmisie OFDM, posturile de televiziune trebuie să configureze modul de transmisie funcţie de mediul în care se face şi de tipul aplicaţiei. OFDM oferă diferite moduri de transmisie 2K sau 8K, grade diferite de protecţie a erorilor, diferite intervale de gardă şi diferite scheme de modulaţie a purtătoarelor.
SFN – Single Frequency Network
O reţea SFN este formată din mai multe emiţătoare care emit toate pe aceiaşi frecvenţă. Pentru ca acest lucru să fie posibil, este necesar ca toate emiţătoarele să transmită aceiaşi biţi de date, pe aceleaşi purtătoare, în acelaşi timp. În acest caz se cere o sincronizare precisă. Ideia principală este ca orice reflexie sau eroare din semnalul principal trebuie să fie absorbită de intervalul de gardă.
Avantajul major al transmisiei SFN este că poate fi acoperită o arie largă (de exemplu o ţară întreagă) folosind doar o singură frecvenţă. Dimensiunile zonei depind doar de numărul de emiţătoare şi de puterea radiată de acestea. În zonele cu densitate mare de populaţie folosirea transmisiei SFN va oferi un scenariu simplificat al planului de alocare a frecvenţelor, permiţând în acelaşi timp creşterea numărului de servicii oferite.
MFN-Multi Frequency Network
În reţelele MFN (multifrecvenţă) toate emiţătoarele emit în frecvenţe diferite în acelaşi fel ca transmisiile analogice. Modulaţia OFDM asigură imunitate la reflexii. Sistemele MFN sunt folosite în zonele cu distanţe mici între regiuni independente şi se aplică în cazul în care serviciile naţionale folosite în comun sunt reduse. MFN este cel mai simplu mod de transmisie deoarece nu mai este necesară sincronizarea între emiţătoare, ca în cazul SFN. Aceasta reduce complexitatea transmisiei şi costurile instalaţiilor. Dezavantajul principal este că ocupă mai multe canale, reducând numărul serviciilor ce poate fi oferit telespectatorilor. În figura 3 este ilustrat planul de alocare naţională a frecvenţelor pentru televiziunea digitală terestră în Spania, una dintre cele mai avansate ţări europene în acest domeniu.
S-a discutat şi se discută enorm referitor la faptul că spectrul radio a devenit neîncăpător la numărul uriaş de servicii pe care trebuie să le susţină (posturi de radio, posturi TV, telefonie, comunicaţii radio, Internet). În acest scop, la nivelul Uniunii Europene au fost elaborate documente referitoare la trecerea de la televiziunea analogică actuală la televiziunea digitală. Conform acestor normative, până la sfârşitul anului 2012 toate transmisiile analogice actuale vor trece în digital. Acest proces va atrage după sine două componente: pe de o parte toate posturile de televiziune (posturi publice cu acoperire naţională, posturile private cu acoperire naţională şi posturile locale) vor fi obligate să-şi modernizeze reţeaua de emiţătoare pentru noul format, iar pe de altă parte, să înceapă producerea şi comercializarea echipamentului de recepţie. Banda alocată pentru DTT (televiziune digitală terestră) este banda UIF (470-862 MHz), utilizată în prezent pentru transmisii TV analogice. Nivelul minim acceptat la recepţie va fi 39 dBµV la frecvenţa de 470MHz, 42 dBµV la 630MHz, respectiv 45 dBµV la 860MHz. Comparativ, vom spune că în cazul transmisiilor terestre analogice, pentru o imagine bună este nevoie de cel puţin 57 dbµV. Semnalul transmis este comprimat în MPEG-2 (format comun cu transmisiile digitale prin satelit DVB-S şi prin reţelele de cablu DBV-C), dar diferă metoda de modulaţie – OFDM în cazul DTT.
În momentul de faţă mai multe ţări europene au deja transmisii regulate DTT: Marea Britanie, Spania, Suedia şi mai nou Germania. Alte ţări, precum Franţa, Norvegia, Finlanda, Danemarca, Irlanda şi Italia au depăşit faza experimentală fiind pe cale de a începe transmisiile regulate. Chiar şi în ţara noastră se vorbeşte de un plan de reorganizare şi administrare a spectrului radio, în vederea introducerii DTT. Din punct de vedere tehnic transmisia digitală terestră constă în digitizarea şi comprimarea informaţiei în formatul MPEG 2, ce permite transmiterea în cadrul unui canal de 8 MHz a 3 – 5 programe TV, la care se adaugă programe radio şi alte servicii. Ştiind că banda UIF cuprinde 49 de canale, de la 21 la 69, vor putea fi transmise simultan, în aceeaşi arie geografică, până la 245 programe de televiziune. Calitatea transmisiei este excelentă, imaginea fiind curată, fără zgomot şi fără reflexii în toată zona de serviciu a emiţătorului.
Pentru imagine sunt acceptate formatele 3/4 şi 16/9, inclusiv înaltă rezoluţie. Semnalul este captat din eter cu ajutorul unei antene obişnuite pentru UIF. Producătorii au lansat pe piaţă şi antene dedicate recepţiei digitale, ce au un câştig mai ridicat în zona superioară a spectrului UIF. Partea de recepţie nu este inclusă în televizor, dar urmează să fie integrată in viitor. Receptorul actual DVB-T este similar unui receptor digital de satelit, faţă de care diferă doar tunerul şi demodulatorul. El nu este doar un simplu receptor TV, deoarece în afara programelor de televiziune sunt transmise programe radio în calitate CD precum şi servicii interactive. De fapt, receptorul este un terminal multimedia, asemănator cu un calculator personal, fiind prevăzut cu tastatură, mouse, porturi seriale, USB, slot PCMCIA, port pentru joystick, modem telefonic de 56 Kbps şi posibilitate de conectare la o imprimantă. Slotul PCMCIA (folosit la calculatoarele personale portabile) e destinat conectării unui modul de acces condiţionat, necesar decodări pay-TV şi accesului la întreaga gamă de servicii pe care le va furniza operatorul TV.
Ing. Adrian Andrei
Antech 98 s.r.l.
Distribuitor exclusiv pentru România
Tel/fax : 01-331.34.04
Mobil: 0744-140.112
e-mail: aandrei@mailbox.ro
www.alcad.net