Problemy techniczne wdrażania planu sieci naziemnej telewizji

179PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXX i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXVI nr 6/2007

Dariusz P. WIĘCEK *

Problemy techniczne wdrażaniaplanu sieci

naziemnej telewizji cyfrowej w Polsce

* Instytut Łączności, Wrocław, e-mail: [email protected]

Prace mające na celu uruchomienie naziemnej telewizji cy-frowej opartej na standardzie DVB-T [1] i wyłączenie telewi-zji analogowej trwają od wielu lat w Europie i w Polsce.W większości zachodnioeuropejskich krajów szeroko urucho-miono transmisje w systemie DVB-T, powszechne i tanie sta-ły się tunery (Set-Top-Box – STB) lub odbiorniki zintegrowa-ne (iDTV) oparte głównie na systemie kompresji MPEG-2.W niektórych krajach (np. Holandia) już wyłączono emisjeanalogowe w telewizji, w innych termin całkowitego wyłącze-nia jest przewidywany na najbliższe lata (2007 – 2009), pla-nuje się by na obszarze Wspólnoty Europejskiej po roku 2012nie było naziemnych stacji emitujących program TV w spo-sób analogowy. Działania te, zmierzające do całkowitej cyfry-zacji radiofonii i telewizji, tak bardzo popierane przez rządywielu państw i Komisję Europejską, wynikają z wielu czynni-ków o charakterze technicznym, politycznym, społecznym,rynkowym i gospodarczym. Przede wszystkim jest dostrze-gana ogromna nieefektywność wykorzystania widma często-tliwości radiowych, tak cennego zwłaszcza w tym zakresieczęstotliwości (poniżej 1 GHz), w którym uzyskiwane zasięginaziemne są bardzo duże. W telewizji analogowej jeden pro-gram telewizyjny zajmuje kanał 7–8 MHz, a w przypadku te-lewizji cyfrowej możliwe jest umieszczenie wielu programówtelewizyjnych w tym samym kanale w zależności od zastoso-wanego systemu kompresji i oczekiwanej subiektywnej jako-ści programów. Przeciętnie w Europie emituje się od 5 – 6 pro-gramów telewizyjnych w jednym kanale TV (w jednymmultipleksie) w przypadku kodowania MPEG-2 (możliwe jestemitowanie do 7 programów standardowej rozdzielczości –SDTV w jednym multipleksie MPEG-2) nawet aż do 10 – 18programów telewizyjnych w jednym kanale w przypadkukompresji MPEG-4 AVC (aktualnie 8 – 11 programów dobrejjakości SDTV przy obecnym poziomie technicznym koderówi multiplekserów). Oznacza to wielokrotnie efektywniejsze wy-korzystanie widma radiowego, co z jednej strony umożliwiarozszerzenie naziemnej oferty programowej, z drugiej zaś od-zyskanie części widma radiowego w ramach tzw. dywidendycyfrowej i przeznaczenie go na potrzeby przyszłych systemówtelewizyjnych (HDTV czy telewizji mobilnej do terminali prze-nośnych) czy też na potrzeby zupełnie innych służb radio-wych (np. ruchome, lokalne sieci komputerowe itd.). Możli-wość emisji większej liczby programów oraz uzyskaniadodatkowego widma dla innych systemów zapewni rządomuzyskanie większych wpływów z tytułu koncesji i zezwoleń,jak również otworzy możliwości prowadzenia przetargów,konkursów czy aukcji na zwolnione częstotliwości, co równieżoznacza większe wpływy do budżetów państw. Należy rów-nież zaznaczyć, że telewizja cyfrowa to także możliwość emi-sji danych dodatkowych, także z zastosowaniem interaktyw-

nego kanału zwrotnego. Można więc ją zaklasyfikować jakosystem powszechnego dostępu do usług cyfrowych przeciw-działający wykluczeniu cyfrowemu i stanowiący element re-alizacji Strategii Lizbońskiej. Biorąc pod uwagę te liczne po-zytywy wypływające z cyfryzacji telewizji naziemnej, wielekrajów od lat prowadzi intensywne działania zmierzające dojak najszybszej cyfryzacji TV naziemnej, popiera je też od latKomisja Europejska.

Poza zaangażowaniem i zainteresowaniem rządów działa-nia zmierzające do cyfryzacji telewizji popierają firmy przemy-słowe oraz nadawcy, zwłaszcza nowi lub mający do tej poryograniczony dostęp do widma częstotliwości w systemie ana-logowym. Zainteresowanie przemysłu jest oczywiste i wynikaz rozwoju i wymiany sprzętu nadawczo-odbiorczego, z koleinadawcy uzyskają dostęp do pełnego (100% terytorium) i po-wszechnego zasięgu programów o bardzo dobrej jakości,możliwość emisji dodatkowych programów i usług, zastoso-wania dostępu warunkowego (CA), dźwięku wielokanałowe-go czy przyszłych programów HDTV. Z drugiej strony częśćnadawców zasiedziałych na rynku naziemnych emisji analo-gowych, posiadająca czy wykorzystująca rozbudowaną infra-strukturę nadawczą o dobrym zasięgu analogowym, może niebyć zainteresowana szybką cyfryzacją, w związku z otwarciemw ten sposób widma dla nowych nadawców czy też w związ-ku z powiększeniem zasięgu przez konkurencyjnych nadaw-ców nieposiadających pełnego pokrycia ogólnokrajowego.Stąd wiele państw prowadzi działania regulacyjne, zmierzają-ce do przymusowego wyłączania programów analogowychi uruchamiania kolejnych multipleksów cyfrowych, nie zważa-jąc na zdarzające się negatywne zdania nadawców zasiedzia-łych. Należy przy tym zauważyć, że zgodnie z decyzją podję-tą na Konferencji ITU-R RRC'06 w Genewie w 2006 roku [3]prawna ochrona istniejących stacji analogowych zakończy się16.06.2015 i po tej dacie będzie niemożliwe prowadzenie emi-sji analogowych na dotychczasowych zasadach nie tylkow Europie, ale także w innych częściach świata (Afryka, Bli-ski Wschód, kraje byłego ZSRR). W praktyce nie będzie więcmożliwe po tej dacie kontynuowanie emisji analogowej.

Cechy techniczne systemu DVB-T sprawiają, że jest on du-żo atrakcyjniejszy dla odbiorcy, niż dotychczasowa telewizjaanalogowa. Po pierwsze zwiększy się oferta programowa, podrugie – dzięki odporności na odbicia fal i zaniki sygnału –jakość odbioru będzie dużo lepsza (znikną „zjawy” wynika-jące z odbić fal, śnieżenie), pojawią się też możliwości dobre-go odbioru za pomocą prostych anten przenośnych lub na-wet w ruchu. W przypadku szerokiej implementacji usługdodatkowych i kanału zwrotnego powstaną nowe możliwo-ści, takie jak np. wideo na życzenie (VOD), przewodniki pro-gramowe (EPG) czy inne usługi interaktywne, także niezwią-zane z programem telewizyjnym. Wszystko to sprawia, żezainteresowanie w Polsce emisjami DVB-T, także emisjami te-stowymi, jest spore, mimo ciągłego braku atrakcyjnej ofertyprogramowej (jedynie wybrane programy z oferty dostępnej

naziemnie analogowo). Zainteresowanie to jest tym większe,im gorszy jest odbiór (lub brak odbioru) emitowanych drogąnaziemną programów analogowych. Znamienne są przykła-dy osób, które kupują odbiorniki DVB-T tylko po to, aby mócoglądać jeden dodatkowy program telewizyjny – niedostęp-ny w sposób analogowy – tak jak się to zdarzyło w okolicachWrocławia w przypadku emisji w multipleksie niedostępnegow wielu miejscach analogowego programu TVN czy jak to naPodkarpaciu, gdzie ludzie, dzięki tunerom STB, uzyskują do-stęp do lokalnego programu TVP3 czy też niedawno – do od-bioru TVP Sport. Zaoferowanie widzom nie jednego, ale kil-ku albo kilkunastu programów niedostępnych analogowow wielu przypadkach będzie stanowić wystarczający bodziecdo kupna STB.

Wszystkie wymienione czynniki wskazują na wagę proble-mu i konieczność podejmowania niezbędnych działań w za-kresie przygotowania planów i implementacji sieci naziemnejtelewizji cyfrowej. Prace te są prowadzone od lat w różnychinstytucjach kraju: Instytucie Łączności, administracji (PAR,URT, URTIP, UKE) oraz przez różne zespoły gromadząceprzedstawicieli biznesu, nadawców, operatorów, administra-cji, nauki i rządu (Platforma DVB, Zespół Międzyresortowy).Wdrożenie naziemnej telewizji cyfrowej oznacza bowiem nietylko rozwiązywanie kwestii technicznych, ale także, a możeprzede wszystkim, kwestii biznesowych, społecznych, poli-tycznych i prawnych. Ponieważ często istnieją sprzeczne in-teresy różnych grup i środowisk, wypracowywanie konsen-susu zajmuje sporo czasu, choć nie ulega wątpliwości, żecyfryzacja nastąpi prędzej czy później, nieuchronny jest bo-wiem termin roku 2015 i całkowitego zaprzestania emisji ana-logowej.

W niniejszym artykule podsumowano prowadzone w Insty-tucie Łączności – przy współpracy z administracją i zespoła-mi krajowymi – prace badawcze z zakresu cyfryzacji telewizjiDVB-T, dotyczące głównie zagadnień technicznych (sprawypozatechniczne będą jedynie sygnalizowane). IŁ jest od wie-lu lat zaangażowany w przygotowywanie planów cyfryzacji,pierwsze analizy zostały przekazane administracji już w roku1998, w rok po przyjęciu ustaleń międzynarodowych odno-śnie zasad koordynacji międzynarodowej stacji DVB-T naKonferencji w Chester w 1997 roku [12]. Od lat wspierano ad-ministrację w pracach międzynarodowych (różnego rodzajuzespoły CEPT, ITU, RRC), tak by na Konferencji RRC,06 uzy-skać korzystny dla Polski przydział kanałów dla telewizji cy-frowej. Wydaje się, że większość niezbędnych prac przygo-towawczych do wdrożenia naziemnej telewizji cyfrowejzostała ukończona i problemy techniczne w większości roz-wiązano. Pozostałe kwestie techniczne będzie musiał rozwią-zać operator multipleksu we współpracy z nadawcami. Będzieon odpowiadał za realizację techniczną emisji programóww multipleksie cyfrowym. Przedstawione w niniejszym artyku-le wskazówki mogą być wykorzystane zarówno przez nadaw-ców, jak i przyszłych operatorów.

SYSTEM DVB-T

System DVB-T został zaprojektowany na podstawie opra-cowanej wcześniej techniki kompresji MPEG-2 i techniki trans-misji na wielu nośnych OFDM [14], norma systemowa po-wstała w roku 1995, a jej rewizja nastąpiła w roku 2004 [1].

System DVB-T umożliwia wykorzystywanie różnych trybówtransmisji. Możliwe jest zastosowanie różnej liczby nośnychOFDM (2k lub 8k), różnych sposobów modulacji poszczegól-nych nośnych (QPSK, 16QAM, 64QAM), różnych sprawno-ści kodowania oraz różnych wartości odstępu ochronnego dlaposzczególnych symboli. Ogółem można określić 120 róż-nych trybów transmisji standardowej plus warianty z tzw. mo-

dulacją hierarchiczną [1]. Każdy z tych wariantów odznaczasię innymi parametrami dotyczącymi dostępnej przepływno-ści cyfrowej i odporności na zakłócenia (decydującej o zasię-gu) oraz różną możliwością konfiguracyjną sieci (przez wybórtzw. odstępów ochronnych). Wybór konkretnego wariantutransmisji zależy głównie od rodzaju przesyłanych informacji(liczby i jakości programów telewizyjnych) oraz rodzaju od-bioru, jaki zamierza się osiągnąć (stacjonarny, przenośny czyruchomy), jak również związanego z tym uzyskiwanego za-sięgu. Nie bez znaczenia jest też sposób nadawania (SFN,MFN) i związane z tym wymagane odległości między nadaj-nikami w sieci.

Zasadniczą cechą systemu jest dobre zabezpieczenietransmisji przed błędami umożliwiające uzyskiwanie dużychzasięgów przy znacznie niższej mocy promieniowanej w sto-sunku do emisji analogowych oraz uodpornienie sygnału nazaniki, wynikające z odbić od przeszkód terenowych (zjawi-sko wielodrogowości) oraz tolerancja efektu Dopplera,umożliwiająca odbiór w ruchu dzięki specyficznym cechomtransmisji w systemie OFDM [14]. Zastosowanie tzw. odstę-pów ochronnych umożliwia przeznaczenie części dostępnejprzepływności cyfrowej do wyeliminowania wpływu sygna-łów odbitych (ech) za pomocą przedziału czasowego,w trakcie którego odbiornik nie analizuje sygnału, a więc niereaguje na docierające echa. Umożliwia to z jednej strony po-prawę jakości odbioru w warunkach wielu odbić, z drugiej –stosowanie transmisji jednoczęstotliwościowej, w którejzsynchronizowane sygnały z różnych nadajników mogą byćpotraktowane jako sygnały odbite i w przypadku, gdy sygna-ły te docierają z opóźnieniem mniejszym, niż przedziałochronny, mogą być potraktowane jako składowa użytecz-na wypadkowego sygnału OFDM. Dzięki tym właściwościomsieci SFN mogą być budowane na znacznych obszarach,wielokrotnie większych, niż zasięgi poszczególnych stacji,wchodzących w skład danej sieci. Jednakże w przypadku,gdy odległości między stacjami w sieci zaczynają powodo-wać opóźnienia między sygnałami większe niż maksymalnawartość przedziału ochronnego (224 ms) powstaje zjawiskointerferencji własnych sieci, którego wpływ musi być równieższczegółowo analizowany i uwzględniany w wypadkowymzasięgu sieci.

Każda nośna OFDM może być w systemie DVB-T modulo-wana za pomocą QPSK, 16QAM lub 64QAM. System QPSKzapewnia dużą odporność sygnału na zaniki i zakłócenia, jed-nak ilość transmitowanej informacji (maksymalnie 11 Mbit/s) ra-czej wyklucza jego stosowanie do transmisji kilku programówtelewizyjnych SDTV dobrej jakości. Do wyboru w praktyce po-zostają tryby 16QAM lub 64QAM, pierwszy przeznaczony za-sadniczo do odbioru przenośnego i w sieciach SFN, a drugido odbioru stacjonarnego, głównie w sieciach MFN [17].

Ciekawym sposobem transmisji sygnału DVB-T jest też tzw.modulacja hierarchiczna. W tej metodzie transmisji strumieńbitów jest dzielony na dwa oddzielne strumienie: pierwszy (HP– High Priority) zapewniający minimalną jakość o małej prze-pływności, a drugi (LP – Low Priority), zawierający informacjedodatkowe, umożliwiające odbiór programu z lepszą jako-ścią, niż w strumieniu HP. Strumień HP+LP jest transmitowa-ny w wersji 16QAM lub 64QAM i odbiornik potrafiący je po-prawnie zdekodować, uzyska dobrą jakość obrazu. W obsza-rach o słabym sygnale i małym stosunku C/N odbiornik po-trafi jedynie określić, w której ćwiartce płaszczyzny konstela-cji 16QAM lub 64QAM znajduje się aktualna faza sygnałui traktuje sygnał tak, jakby był transmitowany w wariancieQPSK, na którym jest nadawany strumień HP. Dzięki temuw obszarach stosunkowo oddalonych od nadajnika, gdzie niebyłby możliwy odbiór sygnału 16QAM, istnieje możliwość od-bierania DVB-T w wariancie o ograniczonej jakości – tak jak-

180 PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXX i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXVI nr 6/2007

181PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXX i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXVI nr 6/2007

by był nadawany tylko sygnał QPSK. Umożliwia to jużw pierwszym okresie po uruchomieniu nadajnika uzyskaniebardzo dużego obszaru pokrycia DVB-T programami popraw-nie odbieranymi, ale o nieco niższej jakości. Odbywa się tojednak kosztem zasięgu dla wariantu o bardzo dobrej jako-ści (HP+LP, 16QAM), który zmniejsza się ze względu nawzrost wymaganego C/N (ok. 3 – 4 dB). Dlatego należy wy-ważać korzyści wynikające z większego zasięgu o niskiej ja-kości i jednoczesnego zmniejszenia zasięgu dobrej jakościw przypadku wyboru takiego rodzaju transmisji.

Zasadniczo norma systemu DVB-T opiera się na kompre-sji MPEG-2 umożliwiającej obecnie (w zależności od zasto-sowanego trybu transmisji) emisję 4 – 7 programów standar-dowej rozdzielczości (SDTV) w jednym multipleksie cyfro-wym, wykorzystując tzw. multipleksowanie statystyczne, po-legające na przeznaczaniu niewykorzystywanej w danejchwili pojemności bitowej danego programu (w zależnościod aktualnie przekazywanej treści ze zmienną przepływno-ścią VBR) do transmisji innego programu, wymagającegoakurat w danej chwili większej przepływności bitowej. Umoż-liwia to uzyskanie programów bardzo dobrej jakości przywartości średniej 3 – 3,5 Mbit/s na jeden program. Są jed-nak kraje (np. Szwecja), które zdecydowały się na emisjęjeszcze większej liczby programów w jednym multipleksie(>7) przy wykorzystaniu kompresji MPEG-2, decydując siętym samym na pogorszenie jakości programu telewizyjnegow zamian za większą liczbę dostępnych programów w mul-tipleksie. Takie rozwiązanie nie jest jednak zalecane zewzględu na widoczne obniżanie jakości, analogiczne do zda-rzającego się często w systemach DVB-S. Możliwe jest tak-że zastosowanie wydajniejszych systemów kompresji (np.MPEG-4 H.264/AVC), z wykorzystaniem do tego strumieniatransportowego MPEG-2 TS zgodnie ze specyfikacją tech-niczną ETSI TS 101154. Jednakże w takim przypadku ma-my do czynienia z rozszerzeniem normy ETSI i do odbiorutakiego sygnału standardowy odbiornik DVB-T musi zostaćrozszerzony o dekoder wizji MPEG-4/AVC lub transkoderMPEG-4/MPEG-2. Zastosowanie wydajniejszej kompresjiMPEG-4 AVC umożliwia emisję od 8 do 18 programów w jed-nym multipleksie (jest możliwa emisja średnio ok. 10 progra-mów dobrej jakości, w praktyce obecnie kraje wykorzystują-ce tego typu emisję transmitują od 7 do 11 programóww multipleksie w zależności od zastosowanego trybu trans-misji i modulacji DVB-T). Emisja przy wykorzystaniu MPEG-4 AVC jest na pewno nowocześniejsza i bardziej efektywnawidmowo, jednak oznacza inne niż powszechne, niestandar-dowe, droższe urządzenia odbiorcze (set-top-boxy) i brak(obecnie) odbiorników zintegrowanych. Stąd decyzja o wy-borze takiego standardu musi uwzględniać nie tylko aspek-ty techniczne, ale także inne, np. społeczne. Z drugiej stro-ny trwają obecnie prace nad nową wersją standardu(DVB-T2), który oznacza nowy tor radiowy w związku ze zmie-nionymi metodami modulacji i kodowania oraz zastosowaniewydajniejszej kompresji wizji (np. MPEG-4 AVC). Założeniastandardu przewidują lepsze parametry emisyjne (odporno-ści na zakłócenia), większą dostępną pojemność multiplek-su w podstawowej, pierwszej wersji tzw. DVB-T2F (Fixed) min.o 30%, a w drugiej tzw. DVB-T2FX (Fixed Extended) min.o 100%,umożliwiając tym samym emisję naziemną 4 – 6 pro-gramów wysokiej rozdzielczości HDTV w wersjach 1080i/720p,jak i emisję 3 – 4 programów 1080p. Stąd można w przyszło-ści oczekiwać w Europie kolejnej wymiany urządzeń odbior-czych, tym razem na DVB-T2, wykorzystywanych do odbio-ru programów HDTV, a obecny standard emisji programówSDTV (czy to DVB-T MPEG-2 czy DVB-T MPEG-4) możnauznać za przejściowy na drodze do HDTV. Robocza wersjanormy DVB-T2F ma zostać przygotowana na początku roku

2008, a pierwsze emisje testowe i pilotażowe planuje się nalata 2009 – 2010. System DVB-T2FX ma powstać nieco póź-niej i z jego wdrażaniem będzie wiązała się konieczność wy-miany instalacji antenowych (wynika to stąd, iż rozważa sięmożliwość wykorzystywania np. technik MIMO).

PLANOWANIE SIECI DVB-T

W trakcie Regionalnej Konferencji RadiokomunikacyjnejITU-R na przełomie maja i czerwca 2006 (RRC'06) został opra-cowany i przyjęty w pasmach telewizyjnych VHF (174 – 230MHz) i UHF (470 – 862 MHz) Plan Cyfrowy Genewa'06 (GE'06)[3] dla wszystkich krajów europejskich, afrykańskich, krajówBliskiego Wschodu i krajów byłego ZSRR. Poprzedni tego ty-pu plan podpisano w Sztokholmie w roku 1961 i obowiązy-wał on aż do roku 2006. Założenia techniczne Planu, jak rów-nież kryteria kompatybilności elektromagnetycznej z innymisystemami, zostały przygotowane na podstawie systemuDVB-T i kanałów o szerokości 7 MHz (VHF) i 8 MHz (UHFi VHF). Plan GE,06 składa się z tzw. wpisów obejmującychkonkretne przydziały częstotliwości (stacje) z podaniem ichlokalizacji (tzw. assignments), a także obszary rezerwacji czę-stotliwości określające obszar geograficzny wraz z przypo-rządkowanym kanałem częstotliwości (tzw. allotments), któ-re nie mają zdefiniowanych konkretnych parametrówi lokalizacji stacji. Podejście takie zapewnia znaczną elastycz-ność w przypadku implementacji Planu, umożliwiając dużąswobodę w wyborze lokalizacji stacji, jak również ich para-metrów technicznych. W Porozumieniu GE'06 są zawarte re-guły techniczne określające, kiedy implementacja wpisu Pla-nu jest zgodna z nim, a kiedy nie, umożliwiające sprawdzeniepoprawności proponowanej do implementacji konfiguracjisieci.

Podpisanie Planu Genewa,06 (GE,06) w znaczący sposóbwpłynie na przyspieszenie prac dotyczących cyfryzacji radio-dyfuzji naziemnej na świecie. W paśmie UHF emisje analogo-we przestaną być legalne w roku 2015, a więc do tej daty po-winna nastąpić całkowita cyfryzacja emisji naziemnej. Polskauzyskała na Konferencji, zgodnie ze zgłoszonym zapotrzebo-waniem, 7 pokryć ogólnopolskich (multipleksów) DVB-T w pa-śmie UHF, 1 w paśmie VHF oraz 3 pokrycia T-DAB/T-DMBw paśmie VHF. Uzyskanie gwarancji wykorzystania częstotli-wości przez wpisanie ich do Planu GE'06 spowodowałoznaczne przyspieszenie prac związanych z cyfryzacją – w nie-których krajach już całkowicie wyłączono emisję analogową,w innych planuje się całkowite wyłączenie emisji analogowejw latach 2008 – 2009.

Plan GE,06 będzie implementowany na podstawie proce-dur Porozumienia GE'06, których celem jest zagwarantowa-nie utrzymania kompatybilnej pracy z sieciami analogowymi(w okresie do 2015) i innymi sieciami radiowymi, uzyskanejw drodze analiz i deklaracji między krajami podczas Konfe-rencji RRC'06. Ponadto na implementację Planu będą miaływpływ warunki lokalne – posiadana sieć obiektów nadaw-czych, morfologia terenu, tryby emisji, oczekiwania państwai nadawców, a zwłaszcza koszty związane z budową infra-struktury sieci.

Na rys. 1 przedstawiono przykład Planu 1 multipleksu uzy-skany przez Polskę na Konferencji. Na Planie zaznaczonoliczbami kanały telewizyjne oraz odpowiadające im obszaryrezerwacji oznaczające obszar, na którym dany kanał możebyć wykorzystywany. Z niemal każdym obszarem rezerwacjizostała związana należąca do niego stacja dużej mocy, któ-ra może być uruchomiona ze skoordynowanymi i wpisany-mi do Planu parametrami emisyjnymi. Implementacja Planuw najprostszym przypadku może oznaczać uruchomieniewskazanych stacji dużej mocy z parametrami wpisanymi do


Planu. Takie podejście zapewni bezproblemowe uruchomie-nie stacji dużej mocy (w przypadku braku konfliktów z siecia-mi analogowymi polskimi i zagranicznymi), jednak nie zapew-ni pokrycia ogólnokrajowego (np. >95% obszaru), zewzględu na występujące luki w zasięgu. Obszary luk będąmogły być wypełnione za pomocą dodatkowych stacji w ra-mach sieci jednoczęstotliwościowej lub przez zastosowaniemałych stacji przekaźnikowych w tym samym kanale telewi-zyjnym (tzw. gap-filler). Implementacja Planu za pomocąobiektów dużej mocy przy pokryciu rzędu 99% będzie więcoznaczać dla operatora multipleksu konieczność uzupełnie-nia zasięgu i doplanowania stacji małej mocy współpracują-cych z obiektem głównym.

Plan może być również implementowany za pomocą sta-cji mniejszej mocy bez wykorzystywania wpisanych w Planstacji dużej mocy. W takim wypadku będzie istotna obwied-nia generowanych zakłóceń interferencyjnych przez projek-towaną sieć (suma mocy zakłóceń wszystkich stacji sieci),która musi być mniejsza od zakłóceń odpowiedniej sieci od-niesienia wpisanej w Plan GE,06. W koordynacji międzyna-rodowej takiej sieci będzie możliwe także porównanie zakłó-ceń generowanych przez sieć z zakłóceniami generowanymiprzez stację dużej mocy oraz takie zaprojektowanie sieci, byjej wypadkowe zakłócenia były mniejsze.

ko referencyjną sieć wielkoobszarową RN1 dla trybu odbio-ru przenośnego, tzw. RPC2 (Reference Planning Configura-tion). Ze względu na symetryczność sytuacji było korzystnestosowanie tego samego wariantu do obliczeń dla wszystkichkrajów tego regionu. Sieć referencyjna umożliwiała wykony-wanie obliczeń kompatybilności w sytuacji braku zaplanowa-nych konkretnych nadajników. Podstawowe parametry kon-figuracyjne tego typu sieci przedstawiono w tabelach 1 i 2. Narys. 2 pokazano schemat sieci RN1 i metodę wyznaczania za-kłóceń

Rys. 1. Przykład planu multipleksu pierwszego (źródło: GE'06,

UKE)

Rys. 2. Struktura sieci odniesienia RN1 (źródło: GE'06)

W przypadku systemu DVB-T na Konferencji RRC,04-06 [3]zaproponowano różne warianty sieci i ich konfiguracje służą-ce do przygotowania Planu GE,06. Występują różnego rodza-ju tzw. sieci odniesienia RN (Reference Network), z którychdla warunków Europy Środkowo-Wschodniej uzgodniono ja-

RPC RPC 1 RPC 2 RPC 3

Referencyjne prawdopodobieństwolokalizacji

95% 95% 95%

C/N odniesienia (dB) 21 19 17Referencyjne (Emed)ref

(dB(µV/m)) dla fr = 200 MHz50 67 76

Referencyjne (Emed)ref

(dB(µV/m)) dla fr = 650 MHz56 78 88

(Emed)ref: wartość odniesienia dla minimalnej mediany natężenia polaRPC 1: RPC dla odbioru stacjonarnegoRPC 2: RPC dla odbioru przenośnego zewnętrznego lub odbioruprzenośnego wewnątrz budynku przy niskiej jakości lub dla odbio-ru ruchomegoRPC 3: RPC dla odbioru przenośnego wewnątrz budynku przy wy-sokiej jakości

Tabela 1. Planistyczne konfiguracje odniesienia GE,06

Dla innych częstotliwości minimalne wartości natężenia po-la odniesienia należy dostosować, dodając współczynnik ko-rygujący określony według następującego wzoru:

(Emed)ref(f) = (Emed)ref(fr) + Corr;dla odbioru stacjonarnego Corr = 20log (f/fr), gdzie f to czę-

stotliwość rzeczywista, a fr to częstotliwość referencyjna sto-sownego pasma podana w tabeli 1;

dla odbioru przenośnego i odbioru ruchomego Corr =30log(f/fr), gdzie f to częstotliwość rzeczywista, a fr to często-tliwość referencyjna stosownego pasma podana w tabeli 1.

Struktura dla sieci RN1 jest typu „otwartego”, tzn. nadajni-ki sieci mają charakterystyki dookólne.

Planistyczna konfiguracja RPC 2

odniesienia RN1

Typ sieci OtwartaGeometria obsługiwanego obszaru HeksagonLiczba nadajników 7Geometryczny układ nadajników HeksagonOdległość d pomiędzy nadajnikami [km] 50Rozmiar D obsługiwanego obszaru [km] 115Wysokości zawieszenia anten nadawczych [m] 150Charakterystyki promieniowania anten nadawczych DookólneERP Pasmo III 36,2

[dBW] Pasmo IV/V 49,7

Tabela 2. Parametry sieci odniesienia

Przedstawione wyżej parametry i struktura sieci odniesie-nia służą do porównywania zakłóceń generowanych przezrzeczywiste, implementowane sieci z zakłóceniami generowa-nymi przez odpowiednio zorientowaną geometrycznie siećodniesienia. Szczegóły zorientowania przestrzennego sieciodniesienia w stosunku do granicy państwa, jak również pro-cedury wyznaczania zakłóceń sieci odniesienia, są szczegó-łowo opisane w materiałach Konferencji RRC'06[3]. Przykła-dy analiz porównawczych zakłóceń generowanych przez siećodniesienia i pojedynczych stacji można znaleźć w [8].

183

setkilometrowe obszary zakłóceniowe stacji, koniecznośćanalizy zakłóceń jest podstawowym elementem wyznaczaniazasięgu praktykowanym od wielu lat także w TV analogowej.W przypadku TV cyfrowej dochodzi jednak dodatkowy ele-ment w postaci sumowania zakłóceń interferencyjnych innychsieci SFN i uwzględniania wypadkowych zakłóceń interferen-cyjnych własnych sieci SFN.

Należy przy tym podkreślić, że warunki dobrego odbiorui parametry anten odbiorczych (charakterystyka, dyskrymina-cja, wysokość odbiorcza) są ściśle zdefiniowane w materia-łach GE'06 i również one muszą być uwzględniane w proce-sie wyznaczania zasięgu sieci. Np. analizy w warunkachodbioru stacjonarnego muszą uwzględniać każdorazowoorientację anteny odbiorczej w punkcie odbioru i wpływ jejcharakterystyki na eliminację sygnałów użytecznych oraz za-kłócających zarówno własnej, jak innych sieci.

Sygnał użyteczny dla stacji DVB-T jest wyznaczany dla war-tości statystycznej przekraczanej w 95% miejsc w otoczeniupunktu odbiorczego przez 50% czasu. Natomiast sygnał za-kłócający jest wyznaczany jako natężenie pola przekraczanew 50% miejsc i 1% czasu. W obliczeniach natężenia pola krzy-we propagacji Porozumienia GE,06 odpowiadają ZaleceniuITU-R P.1546-2 [5]. W trakcie obliczeń rozkładu natężenia po-la są stosowane korekty związane z ukształtowaniem terenuw rzeczywistych warunkach odbioru, stąd jest niezbędne wy-korzystywanie w analizach cyfrowego modelu terenu (DEM –Digital Elevation Map) uwzględniającego jego wysokość nadpoziomem morza oraz wysokości dodatkowych przeszkód te-renowych (lasu, zabudowań itp.).

W przypadku sieci jednoczęstotliwościowej SFN lub w przy-padku stosowania nadajników uzupełniających (gap-filler) wy-znaczenie wypadkowego sygnału użytecznego wymaga sto-sowania sumowania rozkładów natężeń pól pochodzącychod różnych stacji sieci, uwzględniania opóźnień sygnałuw stacjach retransmisyjnych oraz wzięcia pod uwagę charak-terystyk synchronizacji odbiornika DVB-T [10,11]. Przykład za-sięgu sieci SFN wyznaczonego w warunkach podanych wy-żej pokazano na rys. 3.

PRZEGLĄD TELEKOMUNIKACYJNY ROCZNIK LXXX i WIADOMOŚCI TELEKOMUNIKACYJNE ROCZNIK LXXVI nr 6/2007

Uwzględnienie interferencji generowanych przez rzeczywistąsieć jest jednak tylko jednym z elementów projektowania siecii ma służyć do uzyskania zgody (lub braku konieczności uzy-skiwania takiej zgody, zgodnie z materiałami PorozumieniaGE,06) w trakcie koordynacji międzynarodowej stacji z admi-nistracjami krajów sąsiednich. Drugim, równie istotnym, a mo-że nawet istotniejszym elementem jest takie projektowanie sie-ci, aby uzyskać odpowiednie pokrycie terytorium kraju (zasięg).

Wyznaczanie zasięgów sieciPlanowanie zasięgu sieci jest procesem niezwykle złożo-

nym w związku z występowaniem zakłóceń od sieci analogo-wych i cyfrowych polskich i zagranicznych oraz ich wpływemna zasięg sieci DVB-T, a także koniecznością analizowaniasieci w warunkach jednoczęstotliwościowych (SFN), gdziewypadkowy sygnał zależy nie tylko od uzyskiwanego natęże-nia pola od pojedynczej stacji, ale jest wynikiem składaniawielu sygnałów użytecznych i zakłócających podlegającychrozkładom statystycznym.

Pierwszym elementem planowania sieci DVB-T jest wyzna-czenie wymaganego minimalnego natężenia pola sygnałuużytkowego na podstawie wybranego wariantu systemui oczekiwań dotyczących rodzaju uzyskiwanego odbioru (sta-cjonarny, przenośny). W przypadku planowanego w Polscesposobu odbioru za pomocą anten stacjonarnych można za-łożyć, że oczekiwana wymagana minimalna wartość natęże-nia pola wyniesie 56 [dB mV/m] dla częstotliwości 650 MHz(wariant RPC1 GE'06) [3]. Dokładna wartość będzie zależećod konkretnego trybu systemu DVB-T zastosowanego dotransmisji i dla każdego kanału będzie ponadto korygowanazgodnie ze wzorem korekcyjnym przedstawionym wyżej. Na-leży przy tym podkreślić, że wymagana minimalna wartośćpola sygnału użytkowego jest tylko jednym z elementów pla-nowania sieci i w małym stopniu decyduje ona o rzeczywi-stym zasięgu stacji. W środowisku, w którym pracuje i będziepracować wiele stacji analogowych i cyfrowych, o zasięgu sta-cji czy sieci decyduje sytuacja interferencyjna. Zasięg bezin-terferencyjny uzyskiwany za pomocą analiz wykorzystującychtylko minimalną wartość natężenia pola można w większościprzypadków uznać za bezużyteczny ze względu na zbyt opty-mistyczny wynik. Rzeczywisty zasięg sieci powinien uwzględ-niać spełnienie trzech warunków:

zapewnienia minimalnego wypadkowego natężenia polasygnału użytecznego (włączając w to sumowanie statystycz-ne rozkładów natężeń pól sygnałów pochodzących od róż-nych stacji sieci SFN [10,11]),

poziomu interferencji zewnętrznych od innych sieci krajo-wych i zagranicznych (analogowych i cyfrowych i innychsłużb),

poziomu interferencji własnych sieci SFN (wynikającychz trybu transmisji i struktury sieci).

Na podstawie analizy ww. elementów jest wyznaczany wy-padkowy rozkład prawdopodobieństwa pokrycia sygnałemw sieci, przy czym dobrym warunkom odbioru odpowiadaosiągnięcie w danym punkcie wypadkowego prawdopodo-bieństwa równego 95%.

Dopiero uwzględnienie wszystkich tych czynników umożli-wia wyznaczenie poprawnego zasięgu sieci DVB-T, a nie tyl-ko wskazanie optymistycznie wyglądającego zasięgu bezin-terferencyjnego w postaci rozkładu natężenia pola, co częstojest praktykowane w innego rodzaju służbach radiowych (np.systemach RRL), gdzie występuje wiele przypadków, w któ-rych zakłócenia interferencyjne od innych stacji są pomijalniemałe i zasięg bezinterferencyjny w dobry sposób przybliża za-sięg rzeczywisty. W telewizji naziemnej, ze względu na znacz-ne moce setek stacji nadawczych i olbrzymie, często kilku-

Rys. 3. Rozkład prawdopodobieństwa pokrycia sygnałem sieci

SFN (przykład)

Na podstawie analiz różnych konfiguracji sieci SFN w więk-szości przypadków stwierdzono poprawną współpracę stacjiprzy zastosowaniu odstępu ochronnego 1/4 lub 1/8. Stoso-wanie krótszych odstępów ochronnych może być wykorzy-stywane lokalnie, w zależności od specyfiki warunków tere-nowych w pobliżu stacji, ale raczej nie jest wskazane.Każdorazowo zasięg sieci SFN musi być wyznaczany indy-widualnie dla każdej konfiguracji nadajników i trybów DVB-T.

Sieci SFN są jedynym sposobem transmisji umożliwiającymemisję na tej samej częstotliwości z pokryciem przy tymznacznych obszarów. Należy jednak wówczas stosować spe-cyficzne metody transmisji za pomocą stacji małej mocy ni-sko zawieszonych, tak by zminimalizować wpływ zakłóceńwłasnych sieci [18]. Podczas analiz wykazano, że jest możli-we uzyskanie pokrycia rozległych obszarów, ale oznacza tokonieczność stosowania dość gęstego układu nadajników(stacje co ok. 20 km równomiernie rozmieszczone) i trybu16QAM, co pokazano np. na rys.4.

Optymalizacja sieci DVB-T jest problemem złożonym i spe-cyficznym dla tego rodzaju służby. Optymalizacja sieci SFN, zewzględu na rodzaj transmisji (radiodyfuzyjna), dotyczy zapew-nienia zasięgu (zdefiniowanego poprzednio) w warunkach mi-nimalizacji kosztów budowy sieci (infrastruktury, CAPEX) i/lubkosztów operacyjnych (eksploatacja, OPEX). Funkcja kosz-tu może składać się z sumy (np. ważonej) obu składników lubmoże uwzględniać tylko jeden z nich.

Do specyfiki służby radiodyfuzyjnej można zaliczyć dośćdobrze ustaloną strukturę potencjalnych stacji, które ze wzglę-du na spore moce wykorzystują głównie istniejące obiekty.Także liczba kombinacji mocy nadajników i charakterystyk an-ten jest mocno ograniczona. To wszystko sprawia, że w okre-ślonym układzie geometrycznym sieci dość szybko i dokład-nie można znaleźć szukane optimum. Są znane takżeróżnego typu algorytmy wspomagające optymalizację zarów-no w sieciach SFN jak i w innych służbach radiowych (gene-tyczne, Simulated Annealing, sieci neuronowe, greedy itp.),które mogą w znaczny sposób skrócić czas potrzebny do wy-szukania optimum w warunkach stałej mocy obliczeniowej.Należy przy tym podkreślić, że w sieci SFN DVB-T jest istot-ne znalezienie prawdziwego optimum (często nazywanegoglobalnym) a nie rozwiązania określanego jako optimum lo-kalne. Dlatego większy nacisk należy położyć na kompletnośći precyzyjność analiz niż na szybkość znalezienia jakiegokol-wiek optimum. Znalezione rozwiązanie optymalne nie musibyć potem modyfikowane i w związku z tym jego szukaniumogą być poświęcone znaczne moce obliczeniowe i długiczas.

Ciekawym efektem optymalizowania sieci może być np. uzy-skanie wypadkowego kosztu infrastruktury niższego, niż kosztpojedynczej stacji dużej mocy. Na rys. 5 pokazano jako przy-kład wynik optymalizacji cechujący się wypadkowym kosztemCAPEX na poziomie niższym, niż koszt związanego z tym ob-szarem pojedynczego nadajnika dużej mocy. Wynikowa struk-tura ma obniżoną moc nadajnika głównego i zastosowane do-datkowe nadajniki wspomagające małej mocy, przy jednocze-snym zwiększeniu pokrycia obszaru rezerwacji.


Tego typu sieć może być bardzo kosztowna ze względuna liczbę wymaganych nadajników, stąd jest ona w prakty-ce na świecie mało wykorzystywana. Rozległa sieć SFN wy-maga również stosowania specyficznych trybów transmisjiDVB-T, a więc odstępu ochronnego 1/4 i modulacji 16QAM,co w efekcie oznacza stosunkowo niewielką dostępną prze-pływność bitową multipleksu (ok. 14 Mbit/s) i ograniczeniadotyczące liczby programów w multipleksie. Natomiastw przypadku sieci stacji dużej mocy w warunkach odbio-ru stacjonarnego z powodzeniem można stosować wyższetryby transmisyjne i modulację 64QAM, co oznacza znaczniewiększą dostępną przepływność bitową umożliwiającą trans-misję 6 – 7 programów telewizyjnych w standardzie kompresjiMPEG-2 i niemal dwukrotnie więcej w standardzie MPEG-4H.264 AVC.

Optymalizacja sieciJak już wspomniano, sieć DVB-T może być implementowa-

na na różne sposoby. Na podstawie Planu GE,06 operatorotrzyma do dyspozycji obszar rezerwacji wraz z kanałem te-lewizyjnym oraz możliwość wykorzystania stacji dużej mocyzwiązanej z tym obszarem. Uwzględniając wymagania gene-rowanych zakłóceń GE,06 w stosunku do sieci odniesieniai do obwiedni interferencji stacji dużej mocy, jest możliwe róż-norodne zaimplementowanie obszaru rezerwacji: za pomo-cą różnych kombinacji i konfiguracji stacji leżących w tym ob-szarze. Każda z możliwych konfiguracji oznacza nieco innykoszt budowy i eksploatacji sieci oraz nieco inny wypadko-wy zasięg.

Rys. 4. Rozległa sieć SFN (przykład)

Rys. 5. Przykład optymalizacji sieci SFN

Należy też podkreślić, że zależnie od dostępności (lub nie)obiektów nadawczych i posiadanej infrastruktury wynikioptymalizacji mogą być różne. Zależność ta dotyczy tego, ktobędzie operatorem sieci i do jakich obiektów ma on dostęp,ze względu na niższe koszty związane z wykorzystywaniemwłasnych obiektów nadawczych.

185

METODY WYŁĄCZEŃ SIECI ANALOGOWYCH

Jednym z najistotniejszych działań, które muszą zostać pod-jęte w celu wdrożenia naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T jestopracowanie sposobów wyłączenia sieci nadajników analo-gowych. W warunkach polskich jest możliwe uruchomieniejednego multipleksu ogólnokrajowego (rys. 6) oraz drugiegomultipleksu o pokryciu ok. 50% terytorium kraju bez żadnychwyłączeń nadajników analogowych (jedynie z drobnymi mo-dyfikacjami przydzielonych kanałów dla stacji małej mocy).Oznacza to, iż w celu uruchomienia pełnego drugiego i na-stępnych multipleksów ogólnopolskich będą konieczne wy-łączenia stacji TV analogowej dużej i średniej mocy.

przez TVP3 lub Polsat (rys. 8) czy TVP1, ze względu na wy-stępujące braki kanałowe i ich częściową niezgodność z Pla-nem GE,06. Po konwersji TVP2 i uruchomieniu w jego miej-sce multipleksu 2 można rozważać dalsze wyłączeniaw kolejności: TVP3, Polsat lub na odwrót, ze względu na po-wstające wolne miejsce po kanałach zwalnianych przez TVP2.Wówczas każdemu wyłączanemu programowi analogowemuodpowiadałby kolejny włączany multipleks cyfrowy.


Rys. 6. Multipleks pierwszy, niekolizyjny ze stacjami analogowymi

Istnieją trzy zasadnicze metody wyłączania omówione po-krótce poniżej.

Wyłączenie wszystkich programów TV na całym teryto-rium kraju jednocześnie

Wariant ten jest możliwy do realizacji, ale wysoce ryzykow-ny w sytuacji małego nasycenia gospodarstw domowychw odbiorniki cyfrowe w chwili wyłączenia emisji analogowej.Ponieważ doświadczenia innych krajów dowodzą, że ludzieczęsto wyczekują na zakup odbiornika do chwili wyłączeniaTV analogowej, byłoby wysoce nieroztropne wyłączeniewszystkich nadajników analogowych w Polsce, np. 1 stycz-nia 2013 roku, ze względu na prawdopodobne problemy z na-byciem przez społeczeństwo w krótkim czasie setek tysięcyodbiorników.

Wyłączanie kolejne poszczególnych programów TV na ca-łym terytorium kraju (konwersja programów analogowych)

Prowadzone w Instytucie Łączności prace, dotyczącetechnicznych sposobów wyłączania transmisji analogowej,wskazują, że w przypadku realizacji tej koncepcji jedynym po-prawnym rozwiązaniem, zapewniającym możliwość budowykolejnych multipleksów, jest wyłączenie w pierwszej kolejno-ści programu TVP2, a w następnej TVP3 lub Polsat. Wyłącze-nie jednego programu TV odpowiada włączeniu jednego no-wego multipleksu cyfrowego, tak jak to pokazano na rys. 7,gdzie widać konwersję kanałów TVP2 całkowicie zgodnychz Planem GE,06. Nie jest możliwe uzyskanie pokrycia ogól-nopolskiego tylko z wykorzystaniem kanałów zwolnionych

Rys. 7. Przykład multipleksu drugiego na bazie konwersji TVP2

Rys. 8. Wynik analiz konwersji sieci POLSAT

Wyłączanie wszystkich programów TV na danym obsza-rze (wyspie) kolejno dla wszystkich wysp

Możliwe jest ono do realizacji w trzech wariantach.Sukcesywne uruchamianie drugiego i kolejnych multiplek-

sów ogólnopolskich (np. na starcie drugi multipleks z ok. 50%pokryciem terytorium kraju i sukcesywny wzrost) z wykorzy-staniem kanałów uzyskiwanych ze zwalnianych w kolejnychwyspach emisji analogowych.

Uruchomienie tylko jednego multipleksu ogólnopolskiegoi wyłączanie kolejnych wysp przy jednoczesnym uruchamia-niu kilku nowych multipleksów na danej wyłączanej wyspie.

Koncepcja jednoczesnego uruchamiania na wyspie (a niena całym terytorium kraju) dwóch multipleksów, a w kolejnychetapach wyłączeń rozszerzanie pokrycia obu multipleksów doosiągnięcia całego terytorium kraju. Koncepcja wyspowego wyłączania i włączania była z powodze-

niem przeprowadzona w Niemczech. Wymaga ona jednak zgo-dy nadawców na uzyskanie na wstępie niepełnego pokrycia kraju oraz skoordynowania procesu wyłączania i włączania ko-lejnych wysp. Jest również konieczne tymczasowe „pożyczanie”kanałów z sąsiednich wysp, w celu przeprowadzenia procesu wy-łączeń, oznaczające późniejsze „przestrajanie” nadajników.

KOMPATYBILNOŚĆ SIECI DVB-TZ INNYMI SŁUŻBAMI RADIOWYMI

W celu prawidłowego wdrożenia naziemnej sieci DVB-T by-ło konieczne wykonanie wielu analiz kompatybilności z róż-nego rodzaju systemami występującymi w Polsce i w krajachsąsiednich [9,13,15,16]. Wyniki tych prac w większości byływykorzystywane do ustalenia prawidłowego Planu GE'06. Nie-które z nich wykorzystano także do osiągnięcia odpowiednie-go porozumienia z sąsiadami, które umożliwia ocenę para-metrów stacji pod względem uzyskania wzajemnej kompaty-bilności. Mogą one w niektórych wypadkach powodować np.ograniczenia maksymalnej mocy promieniowania stacji DVB-Tna danym obszarze. Inne sieci mogą też mieć wpływ nazmniejszanie zasięgu stacji DVB-T, co powinno być brane poduwagę w analizach zasięgu. Aktualnym problemem jest opra-cowanie warunków kompatybilności sieci nadajników dużejmocy z siecią nadajników małej mocy, odpowiadające z re-guły sytuacji sieci DVB-T i DVB-H. Możliwa jest także sytuacjadwóch sieci DVB-T, z których jedna jest zbudowana z wyko-rzystaniem nadajników dużej mocy, a druga opiera się na na-dajnikach małej mocy. Należy wówczas zastosować odpo-wiednie metody projektowania obu sieci, tak by zapewnićwzajemną kompatybilność obu struktur, choć idealnym i naj-prostszym rozwiązaniem problemu kompatybilności jestw takim przypadku budowa obu sieci (DVB-T i DVB-H) na tychsamych obiektach. Nie zawsze jest to jednak możliwe zewzględów finansowych i wskutek osiąganych niedostatecz-nych zasięgów, jak również mogą przeważyć inne względyzwiązane np. z posiadaniem danych obiektów przez jedne-go czy drugiego operatora.

W przyszłości pojawią się też problemy kompatybilnościzwiązane ze współużytkowaniem widma z kolejnymi systema-mi w paśmie UHF (np. DVB-RCT [6], IEEE 802.22). Jednakwiększość z nich będzie rozwiązywana na zasadzie systemo-wej [7] (techniki cognitive radio) i będzie miała wpływ ogra-niczony terytorialnie (najbliższe odbiorniki telewizyjne). Dalszeprace w tej dziedzinie będą musiały być jednak prowadzone.

* * *Cyfryzacja naziemnej telewizji w Polsce zbliża się wielkimi

krokami, niewątpliwie najbliższe lata będą w tym względzie re-wolucyjne. Nawet jeśli pojawiają się tu i tam głosy kwestionu-jące potrzebę TV naziemnej, to jednak żaden kraj nie zdecy-dował się na rezygnację z tego typu transmisji, nawet jeślinasycenie odbiorem za pomocą np. kabli osiągało w nim takwysokie poziomy, jak np. ok. 90% w Holandii. Również w przy-padku ogłaszania konkursów na częstotliwości naziemne za-wsze do nich zgłasza się więcej chętnych, niż jest dostępnychczęstotliwości. Świadczy to o tym, że TV naziemna jest atrak-cyjnym środkiem dla nadawców, takim będzie tym bardziejw Polsce, gdzie ponad 50% gospodarstw korzysta z TV na-

ziemnej. Sieci kablowe mają ograniczony zasięg, a ich budo-wa na terenach niezurbanizowanych jest często nieopłacalna.Ponadto najczęściej TV naziemna jest bezpłatna (FTA), cow przypadku wzrastającej liczby kanałów naziemnych będziestanowić ogromną konkurencję dla sieci kablowych. Widać tojuż na przykładzie Niemiec, gdzie wdrożenie DVB-T spowodo-wało spadek liczby abonentów sieci kablowych. W przypad-ku sieci satelitarnych problemem są prawa autorskie, które wy-muszają kodowanie transmisji oraz koszty takiego przekazu,które powodują konieczność wprowadzania opłat dla abonen-tów. Niebagatelne znaczenie ma też kontrola emisji naziem-nej przez administrację kraju (w sytuacjach zagrożenia), w tymtakże bezpośredni dostęp do infrastruktury, co nie jest możli-we w przypadku transmisji satelitarnej. Dostęp do telewizjiprzez Internet (ITV) będzie jeszcze przez wiele lat w Polsce bar-dzo ograniczony, zwłaszcza na terenach wiejskich, gdzie niema infrastruktury, a wiele osób nie ma i nie planuje nawet za-kupu komputera. Biorąc to wszystko pod uwagę należy przy-puszczać, że w Polsce będzie wielu zainteresowanych dostęp-nymi multipleksami cyfrowymi, a być może zajdzie koniecz-ność poszukiwania dodatkowych częstotliwości, zwłaszczaw przypadku zainteresowania emisją naziemnej HDTV. Spo-woduje to na pewno rewolucyjne zmiany na rynku telewizyj-nym w Polsce, podobne do pojawienia się konkurencji w te-lefonii. Do grona nadawców dojdą kolejni, którzy będą musieliwalczyć atrakcyjną ofertą programową, co na pewno pozytyw-nie wpłynie na rynek, tak jak pozytywnie wpłynęła konkuren-cja w telekomunikacji. Podobnie jak w telekomunikacji, pod-mioty zasiedziałe będą też zapewne broniły dostępu do tegorynku i konieczna będzie aktywna postawa regulatora.

W niniejszym artykule skupiono się na zasadniczych pracachz zakresu techniki, w których autor uczestniczy od początku (anastąpił on w Polsce ponad 10 lat temu wraz z przygotowywa-niem Polski do Konferencji w Chester) [12]. W tym okresie by-ły rozwijane plany sieci, których pierwsza wersja została opra-cowana w Instytucie Łączności już w 1998 roku. Główny ciężarostatecznego ustalenia planu kanałów spoczywał w ostatnichlatach na administracji, która podejmowała wysiłki w celu sko-ordynowania niezbędnych kanałów ze wszystkimi sąsiadamiPolski i organizowała prace przygotowawcze do KonferencjiRRC. Wysiłki zaangażowanych instytucji zakończyły się sukce-sem w postaci uzgodnienia i podpisania Planu GE,06 dla Pol-ski oraz przygotowania do wdrożenia pierwszego ogólnopol-skiego multipleksu przez uzgodnienie kanałów częstotliwości.Dostępne częstotliwości stanowią pierwszy etap szerokiej im-plementacji sieci DVB-T. W kolejnym nastąpi zapewne wyłonie-nie operatora multipleksu, który będzie odpowiedzialny za bu-dowę i wdrożenie sieci cyfrowej. Operator w trakcie opracowy-wania planów sieci napotka problemy jej implementacji i opty-malizacji, które wskazano w artykule. Mimo prac, które zostałyjeszcze do zrobienia, w tym opracowanie szczegółowe planówsieci, wydaje się, że Polska jest dobrze przygotowana do wdro-żenia DVB-T. Jest Plan GE'06, są metody planowania, optyma-lizacji, są przygotowane narzędzia informatyczne, uzgodnionokanały częstotliwościowe. Pozostały do rozwiązania kwestie po-zatechniczne: prawno-regulacyjne, polityczne, społeczne, ale tonie było przedmiotem niniejszego artykułu.

Jak już stwierdzono, w roku 2015 (a być może nawet w 2013)w Polsce nie będzie TV analogowej. Będzie dostępny co naj-mniej jeden cyfrowy multipleks naziemny. Oferta programowabędzie stawała się ciekawsza, w miarę uruchamiania kolejnychmultipleksów, pojawią się też usługi dodatkowe. Należy pod-kreślić, że telewizja cyfrowa stanowi jeden z elementów dostę-pu do cyfrowych usług zapobiegających wykluczeniu cyfrowe-mu. Zapewne także w roku 2015 będzie wiele miejsc w Polscebez dostępu do Internetu, będzie natomiast dostęp do cyfro-wych usług TV naziemnej.


187

W przyszłości nastąpi dalszy rozwój technik przekazu na-ziemnego w telewizji, wraz z opracowaniem kolejnych wersjistandardu DVB-T2 będzie zwiększana dostępna przepływ-ność cyfrowa. Zwiększy się liczba odbiorników HDTV. Spo-woduje to powszechne stosowanie technik HDTV takżew transmisji naziemnej.

Równolegle będzie rozwijał się rynek telewizji mobilnej, być mo-że – tak jak chce Komisja Europejska – w jednym standardzie,DVB-H. Multipleksy DVB-H będą mogły korzystać tak jak DVB-Tz Planu GE'06. Pozostaną do rozwiązania kwestie kompatybilno-ści z sieciami DVB-T zasygnalizowane w artykule, ale te proble-my będzie można minimalizować na etapie projektu sieci.

W przyszłości w pasmach telewizyjnych mogą pojawić siękolejne służby, takie jak np. naziemny kanał zwrotny w tele-wizji DVB-RCT [6], czy będący w trakcie opracowywania stan-dard sieci rozległych IEEE 802.22. Jednak te służby będą pra-cować na zasadzie drugiej ważności, przyjmując jako zasadęprzeszukiwanie pasma i emisję w takich kanałach, by wyeli-minować wszelkie możliwości zakłóceń. Nie będą więc onemiały większego wpływu na działające sieci telewizji naziem-nej, a przyczynią się do jeszcze efektywniejszego wykorzysta-nia pasma UHF.LITERATURA[1] ETSI EN 300 744; Digital Video Broadcasting (DVB); Framing

structure, channel coding and modulation for digital terrestrialtelevision, 2004

[2] ETSI EN 302 304 Digital Video Broadcasting (DVB); Transmis-sion System for Handheld Terminals (DVB-H) ETSI, 2004

[3] ITU-R, Final Acts of the Regional Radiocommunication Confe-rence for planning of the digital terrestrial broadcasting servi-ce in parts of Regions 1 and 3, in the frequency bands 174–230MHz and 470-862 MHz (RRC-06), Genewa, June, 2006

[4] ITU-R, Recommendation BT.1368-6 Planning Criteria for Digi-tal Television Services in the VHF/UHF Bands, Geneva, 2006

[5] ITU-R Recommendation P.1546-2, Method for Point-to-AreaPredictions for Terrestrial Services in the Frequency Range 30 MHz to 3 000 MHz, Geneva 2005

[6] Łotoczko O., Więcek D., Więcek R.: System naziemnego ka-nału zwrotnego interaktywnej telewizji cyfrowej DVB-RCT, Kra-jowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofonii i Telewizji,KKRRiT 2003, Wrocław, 25 – 27 czerwca 2003

[7] Łotoczko O., Więcek D.: Kompatybilność systemu DVB-RCTz DVB-T, Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofoniii Telewizji, KKRRiT 2003, Wrocław, 25 – 27 czerwca 2003

[8] Łotoczko O., Więcek D.: Problemy implementacji stacji DVB-Tna potrzeby planu RRC

,06, Krajowa Konferencja Radiokomu-

nikacji, Radiofonii i Telewizji, KKRRiT 2005, 15 – 17 czerwca2005

[9] Kałuski M., Macher M., Więcek D.: Kompatybilność między sys-temami nawigacyjnymi RSBN/PRMG i systemem naziemnej te-lewizji cyfrowej, KKRR

,2000, Poznań 2000

[10] Praca zbiorowa pod kier. D. Więcka: Metody optymalnego wy-korzystania widma radiowego przez sieci naziemne radiodyfu-zji cyfrowej, Sprawozdanie nr Z21/21300015/951/05, InstytutŁączności, Warszawa – Wrocław 2005

[11] Sobolewski J., Więcek D.: Planowanie sieci jednoczęstotliwo-ściowej DVB-T, KKRRiT 2005, Kraków

[12] The Chester 1997 Multilateral Coordination Agreement relatingto Technical Criteria, Coordination Principles and Proceduresfor the introduction of Terrestrial Digital Video Broadcasting(DVB-T), Chester, July 1997

[13] Więckowski T.W., Więcek D.: Analiza kompatybilności naziem-nej telewizji cyfrowej DVB-T i systemu CDMA w kanałach 65 i 67telewizji, Krajowa Konferencja Radiokomunikacji, Radiofoniii Telewizji, KKRRiT 2004, Warszawa, 16 – 18 czerwca 2004

[14] Więcek D.: Modulacja OFDM, KKRR,98, Poznań, 1998

[15] Więcek D: Współużytkowanie widma przez naziemną telewizjęcyfrową DVB-T i radioastronomię, Krajowa Konferencja Radio-dyfuzji i Radiokomunikacji KKRR'99, Poznań, maj 1999

[16] Więcek D., Łotoczko O.: Kompatybilność naziemnej telewizjicyfrowej DVB-T, KKRR

,2001, Gdańsk 2001

[17] Więcek D.: Wybrane aspekty techniczne planowania sieci DVB-T,KKRRiT 2003, Wrocław, 2003

[18] Więcek D.: Ograniczenia planowania i projektowania rozległychsieci jednoczęstotliwościowych SFN telewizji DVB-T, KKRRiT'2006, Poznań, 2006

Artykuł recenzowany


* Politechnika Gdańska, e-mail: [email protected]** Akademia Morska w Gdyni, e-mail: [email protected]

Ryszard J. KATULSKI *, Jerzy ŻUREK**

Problemy i uwarunkowania rozwojowewspółczesnej radiokomunikacji morskiejSystemowe rozwiązania radiokomunikacji morskiej wynika-

ją z ustaleń międzynarodowych, których nadrzędnym moty-wem było i nadal jest podnoszenie bezpieczeństwa żeglugi(maritime safety). Aktualny standard w tym względzie stano-wi Globalny Morski System Łączności Alarmowej i Bezpie-czeństwa, nazywany w skrócie GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System), którego ważnym elementem jestłączność satelitarna [1].

System GMDSS, oprócz tego, że zapewnia łączność zwią-zaną z eksploatacją statków, w szczególności jest przezna-czony do realizacji następujących zadań związanych z bez-pieczną żeglugą:

alarmowania o zagrożeniu,lokalizowania miejsca katastrofy,wspomagania akcji ratunkowej,rozpowszechniania informacji związanych z bezpieczeń-

stwem żeglugi.

Przepisy klasyfikacyjne, określające wymagania dotyczącebudowy i wyposażenia statków, obejmują także obowiązko-we wyposażenie radiokomunikacyjne, które jest związanez obszarami pływania statku. W świetle tego szczególnegoznaczenia nabierają systemy łączności wspomagającej dzia-łania specjalnej służby ratownictwa morskiego o nazwie Mor-ska Służba Poszukiwania i Ratownictwa, nazywana potocz-nie SAR (Search and Rescue) [2].

W tym miejscu należy zaznaczyć, że – z wyjątkiem dostę-pu satelitarnego – w większości obszarów żeglugowych niefunkcjonuje w pełni żadna inna infrastruktura GMDSS,zwłaszcza zaś w wielu miejscach brakuje regionalnychośrodków ratownictwa morskiego, co negatywnie wpływa naskuteczność niesienia pomocy w takich warunkach [3].

W ostatnim czasie, po wydarzeniach z 11 września 2001 ro-ku, coraz większą wagę zaczęto przykładać do specjalnychsystemów radiokomunikacyjnych przeznaczonych do moni-torowania zagrożeń o charakterze przestępczym czy wręczterrorystycznym (maritime security).

Documents

Problemy techniczne wdrażania planu sieci naziemnej telewizji