Více

Na návštěvě u… měření pražského testu DVB-T2, digitální televize druhé generace

Od loňského listopadu v Praze vysílá zemská digitální televize druhé generace DVB-T2. Dlouhodobý test provozuje Český metrologický institut a technicky ho zajišťují České Radiokomunikace. Vysílá se z hlavního pražského vysílače na Žižkově na kanále 25, který kdysi využíval první přechodný multiplex DVB-T. Zkušební síť obsahuje čtyři nejsledovanější české televize v HD rozlišení a její signál dosáhne hluboko do středních Čech. České Radiokomunikace jej pravidelně proměřují a zkouší měnit parametry vysílání, aby našly nejvhodnější model pro stálé vysílání. U jednoho takového měření byl i server DigiZone.cz.

Začátek stylově pod žižkovským vysílačem

Je krátce před devátou hodinou ráno, čtvrtek 14. dubna. Podle dohody s mluvčím Českých Radiokomunikací Kamilem Chalupou přicházím pod žižkovský vysílač, kde by mě měla nabrat osádka měřícího vozu ČRa. Právě ze Žižkova už od loňského listopadu vysílá zkušební multiplex DVB-T2, který postupně obsadily programy ČT HD, Nova HD, Prima HD a Barrandov HD. Na kanálu 25 je může naladit kdokoli v dosahu signálu této sítě, ovšem musí mít digitální přijímač s tunerem DVB-T2, které se u nás takřka vůbec neprodávají, a anténu pootočenou do horizontální polohy, protože v této polarizaci, na rozdíl od stálého vysílání DVB-T v Praze, tento test probíhá.

Pod vysílačem už skutečně stojí měřicí vůz ČRa a jeho posádka ho začíná připravovat na měření. Z nákladního prostoru je třeba vyklopit rameno s držákem a na něj namontovat vysunovací anténu. Pak vše propojit kabely a rameno pevně uchytit, aby se při jízdě městem neuvolnilo. Mezitím se dávám do řeči s Riadem Abu Zummarem, specialistou rozvoje vysílacích a telekomunikačních služeb ČRa, který bude jedním z mých dnešních průvodců (exotické jméno má po otci z Palestiny, po matce je „poloviční“ Čech). Vyměňujeme si zkušenosti s USB klíčenkou PCTV Nano Stick T2 290e, jednom z mála přijímačů DVB-T2 na českém trhu. Když jsem ho zkoušel v Praze, prakticky mi nefungoval.

Problém by hlavně v malé pokojové anténce, kterou obsahovalo balení PCTV Nano Stick T2 290e. Signál DVB-T2 z pražského Žižkova jsem vůbec nenaladil na Hradčanské, ale tam nebyl přímý výhled na vysílač a navíc mezi námi stál kopec. Při pokusu s přímým výhledem na Žižkov, od zámečku na Letné, jsem na notebooku s touto klíčenkou sice detekoval na kanálu 25 všechny čtyři programy, vysílání se ale na monitoru vůbec nerozběhlo. A klasické programy DVB-T v multiplexech 1, 2 a 3 silně kostičkovaly a obraz zamrzal. Shodli jsme se na tom, že buď byl vadný přijímač, anténka, a nebo notebook neměl potřebný procesor, aby stíhal zpracovat obraz.

Měření DVB-T2 - Žižkovský vysílač

Test DVB-T2 probíhá z pražského vysílače na Žižkově a zachytit ho tak mohou i diváci ve středních Čechách. Pokud tedy mají přijímač s tunerem DVB-T2 a dobrou venkovní anténu.

Mně to poblíž Hradčanské normálně funguje, ujistil mě Riad Abu Zummar. Dokonce i na onu maličkou pokojovou anténku. S tou však měl problém i redakční kolega Lukáš Polák v Praze na Jižním Městě. Musel ji vyměnit za kvalitní venkovní anténu, a teprve poté vysílání DVB-T2 naladil. Během našeho povídání k měřícímu vozu dorazil i další specialista rozvoje vysílacích a telekomunikačních služeb Luboš Velísek (dnes ale spíše řidič) a vedoucí útvaru strategie a technického rozvoje Českých Radiokomunikací Jiří Vykydal. Jsme kompletní a můžeme vyjet. Kam? Zvolili jsme dva měřicí body v Letňanech a na Proseku. Jeden je bezproblémový, u druhého se projevují odrazy od panelových domů, přiblížil mi Riad Abu Zummar.

Proč se vůbec testuje DVB-T2 a jak se to dělá

Jízda měřicím vozem je zábavná. V plné pohotovosti má totiž už na držáku vzadu namontovanou anténu, která – ačkoli není vysunutá – ční docela vysoko nad střechu automobilu. Už při výjezdu z parkoviště pod žižkovským vysílačem tak zavadíme o větve blízkých stromů. Řidič navíc musí zvolit takovou trasu Prahou, aby náhodou při projíždění podjezdem anténu na nástavci neutrhl. Na to ale Luboš Velísek myslel dopředu a zvolil cestu, která je bezproblémová. Takové měření DVB-T2, jakému dnes přihlížím, dělají ČRa zhruba dva dny v týdnu. K dispozici mají dva měřící vozy, jeden ale bývá většinou pořád někde v terénu mimo Prahu.

Měřící vůz Českých Radiokomunikací nastavuje anténu
DVB-T2 - měřicí vůz ČRa - 1
DVB-T2 - měřicí vůz ČRa - 2
DVB-T2 - měřicí vůz ČRa - 3
DVB-T2 - měřicí vůz ČRa - 4

Foto: Jan Potůček, DigiZone.cz (obrázky kliknutím zvětšíte)

Nejprve jedeme do Letňan, na parkoviště za obchodním domem Tesco. Tady je jeden z více než dvacítky měřicích bodů, na kterých ČRa pravidelně testují příjmové vlastnosti DVB-T2 při různých vysílacích módech. Po většinu dne má experiment DVB-T2 základní vysílací mód počet nosných 32k, modulaci 256 QAM a kódový poměr (FEC) 3/5. Při testech pak osádka měřicího vozu komunikuje s obsluhou žižkovského vysílače a nechává měnit kódový poměr vysílání, aby zjistila, v jakém bodu útlumu příjmové antény je hraniční hodnota, kdy se už obraz programů vysílaných v síti DVB-T2 ztrácí. Hodnoty u jednotlivých kódových poměrů si zapisuje do protokolu v počítači, který na konci měření provede výpočet minimální úrovně pole nutné pro příjem DVB-T2 signálu.

Celým smyslem toho, co teď děláme s ČTÚ a ČMI, je zmapovat situaci při různých modulačních módech, protože dosavadní systém DVB-T měl jenom několik kombinací parametrů: buď 2k nebo 8k co se týče počtu nosných, měl čtyři stupně ochranných faktorů, čili technicky přípustných vzdáleností vysílačů, asi pět kódových poměrů, čili zabezpečení, kdežto systém DVB-T2 tím, že dává výrazně víc možností, existuje u něj spousta dalších stupňů volnosti, nabízí teoreticky stovky různých kombinací a módů. Naším cílem je vybrat ty nejzajímavější, líčí mi Jiří Vykydal. Nakonec totiž musí operátor sítě dojít ke kompromisu se zákazníky a regulátorem, kolik bude pro výstavbu sítě třeba kmitočtů, jaký by měla mít dosah, jaké budou použity výkony vysílačů, jaké bude jejich pokrytí a jaká bude kapacita sítě – tedy kolik programů se do ní vejde.

DVB-T2 - měření Letňany

Měřící vůz Českých Radiokomunikací na parkovišti u obchodního domu Tesco Letňany. Anténa je vysunovaná do výšky deset metrů, měření potom může začít…

Měření z antény v deseti metrech

Na parkovišti v Letňanech jsme mezitím vysunuli anténu do výšky deseti metrů. Proč zrovna tak vysoko? Je to standard určený mezinárodní organizací ITU. Vychází z toho, že venkovní anténa bývá na domě v průměru právě plus mínus deset metrů nad zemí. I všechny teoretické modely pokrytí se vypočítávají na tuto výšku umístění příjmové antény, vysvětluje mi Jiří Vykydal. Jakmile je anténa vysunuta, Riad Abu Zummar jí na speciálním rotátoru otáčí a hledá nejvhodnější směr k vysílači, tedy úhel, pod jakým je nejlepší signál. Teprve poté můžeme začít měřit. Analyzátor signálu ukazuje na kanálu 25, kde vysílá test DVB-T2, základní vysílací mód 32k a ochranný interval 1/16. Abu Zummar přepíná na konstelační diagram a ukazuje mi shluk bodů, který tvoří pootočený čtverec. Pootočení je charakteristické právě pro DVB-T2, kdežto u DVB-T chybí, říká mi.

K čemu je takové pootočení dobré? říkám si. Ještě než se stačím zeptat, už mi odpovídá Jiří Vykydal. U dnešního digitálního vysílání ve standardu DVB-T je konstelační diagram rovný. Některé vektory mají stejnou fázi a mění se jenom jejich amplituda. Televizní přijímač v okamžiku, kdy je signál zašumělý, má proto už jenom jediný parametr na to, aby poznal, který vektor zrovna moduluje, a tím je amplituda. V určitou chvíli, když je ve slabším signálu obsažen šum, ale začne váhat, protože mu začnou sousední vektory splývat. Daleko snadněji pak dojde k chybnému přečtení a přiřazení k jinému vektoru a tím pádem přiřazení jiných dat na výstupu, a ztrátu validnosti dat, popisuje problémy spojené s vysíláním ve standardu DVB-T.

Konstelační diagram u DVB-T a DVB-T2
Konstelační diagram - DVB-T
Konstelační diagram - DVB-T2

Foto: Jan Potůček, DigiZone.cz (obrázek kliknutím zvětšíte)

U systému DVB-T2, kde je konstelační diagram pootočený, si přijímač ve chvíli, kdy si neporadí s amplitudou, může situaci vyhodnotit z fáze, protože každý vektor na diagramu ji má jinou. Neexistuje žádný, jehož fáze by se shodovala s jiným vektorem. Na tom je založený celý fór rotace diagramu DVB-T2, tedy i když je mřížka vektorů při modulaci 256 QAM daleko hustší a tudíž daleko víc náchylná na šumové chyby, tohle tomu pomáhá, že si s tím přijímač poradí, dodává Jiří Vykydal. Vracíme se k samotnému měření. Podle Abu Zummara je pro testování důležitý především kódový poměr, který ČRa při měření mění a tím mění i kapacitu celé sítě, tedy kolik programů může vysílat v multiplexu DVB-T2.

Hledá se nejvhodnější kódový poměr

Abu Zummar přepíná signál do set-top-boxu Humax s tunerem DVB-T2, který si firma dovezla z Británie, a jakmile na kontrolní obrazovce naskočí obraz některého ze čtyř HD programů testovacího multiplexu, začne na měřicí anténě utlumovat signál. Dospějeme až na určité minimum, kdy signál začne vypadávat. Hranice, kdy televizor ještě hraje a kdy už ne, je velmi ostrá, plus mínus jeden decibel. Někdy to bývá i půl decibelu, vysvětluje Abu Zummar. Jakmile obraz začne vypadávat, končíme s útlumem signálu a přepínáme signál ze set-top-boxu zpět do analyzátoru, kde změříme jeho úroveň. Hodnotu společně s údajem o kódovém poměru si Abu Zummar poznamená do protokolu v počítači.

DVB-T2 - měření, hledání bodu zlomu

Riad Abu Zummar utlumuje signál DVB-T2 na anténě měřícího vozu, aby našel „bod zlomu“, kdy začne obraz vypadávat

Jakmile máme hotovo, zavolá Jiří Vykydal na žižkovský vysílač a jeho osádka test vypne, aby jej okamžitě znovu „nahodila“, tentokrát s kódovým poměrem ½. To je ale už tak vysoká hodnota, že se celý multiplex velkou robustností rozpadne. Robustnost signálu je vykoupena nižší datovou kapacitou multiplexu a čtyři HD programy se do něj prostě nevejdou. Museli bychom snížit kvalitu kódování obrazu, zredukovat datové toky a to je časově náročný proces, na který nemůžeme čekat. Vracíme se tedy ke kódovému poměru 3/5, přepínáme zpět do set-top-boxu a snižujeme útlum signálu na hodnotu, kdy už obraz hraje bez výpadků. Teprve potom nám na žižkovském vysílači přepnou vysílací mód na kódový poměr 5/6. Rázem se zvýšil bitový tok multiplexu, ale zmenšila se robustnost signálu. Na základě těchto informací jsme schopni si spočítat, že když přepneme z kódového poměru 3/5 na 5/6, získáme navíc tři, čtyři nebo pět Mbit/s na kapacitě a tudíž že v síti bude prostor pro další HD program, pokračuje ve vysvětlování Jiří Vykydal.

Jenže je to „něco za něco“: při takovém kódovém poměru by ČRa musely postavit vysílače s čtyřnásobným výkonem oproti tomu, než kdyby vysílaly v předchozím kódovém poměru 3/5, protože síť by měla divákovi dodávat na jeho anténu pole o šest decibelů větší. A tak si sedneme a počítáme: jeden HD program navíc, to je ekonomicky tolik a tolik, na druhou stranu budeme muset investovat o tolik a tolik peněz navíc. Dává to smysl? Všechny tyto kalkulace pak mají ještě další rozměry v počtu kmitočtů, hustotě a počtu vysílačů, atd. Z toho ve finále vzniknou modelové situace, které potom předložíme ČMI a ČTÚ, a z toho vznikne materiál, který by měl zvážit všechny aspekty, jak z hlediska ČTÚ a plánování kmitočtů, tak z hlediska diváka, operátora a televizí, pokračuje Jiří Vykydal.

DVB-T2 - rotor měřícího vozu

Rotor antény měřícího vozu, kterým se nasměrovává anténa na nejvýhodnější úhel k vysílači

Ověřuje se několik předvybraných variant

České Radiokomunikace takto momentálně testují šest nebo sedm různých variant vysílacích módů, které dopředu „předvybraly“ jako nejzajímavější. Jde o kódové poměry 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6 v kombinaci s modulacemi 256 QAM a 64 QAM či počtem nosných 32k a 8k. Každý vysílací mód navíc porovnávají s aktuálním vysíláním v systému DVB-T, aby výsledný návrh konečného vysílacího módu DVB-T2 dával možnost přijímat toto vysílání bez dodatečných úprav přijímacích antén. Aby to mělo smysl, chceme, aby v budoucnosti vysílání DVB-T2 mělo podobné, nebo alespoň trochu přibližně srovnatelné podmínky pro příjem s DVB-T, aby si diváci kvůli DVB-T2 a HDTV nemuseli instalovat nějaké jiné antény a dělat další zásahy. Mělo by to být jenom rozšíření stávající nabídky DVB-T o HD a DVB-T2, slibuje Vykydal.

Firma se chce společně s ČTÚ, ČMI a provozovateli televizí shodnout nad kompromisním návrhem jednoho, maximálně dvou vysílacích módů DVB-T2, které by byly jakýmsi doporučením pro Českou republiku do budoucna. Aby to z pohledu všech zainteresovaných stran dávalo smysl a dalo DVB-T2 naději na život, vysvětluje Vykydal. Jakmile máme doměřeno, přejíždíme o dva kilometry dál na sídliště Prosek, poblíž stanice metra Střížkov. Tady je místo mezi paneláky, kde není přímý výhled na žižkovský vysílač a televizní signál se tu odráží od mnoha překážek. Hezky je to vidět i na grafu úrovně signálu na analyzátoru v měřicím voze. Znovu opakujeme všechny procedury jako v Letňanech, ovšem s trošku jinými výsledky. Opět voláme na vysílač a necháváme měnit kódové poměry a celé to porovnáváme se stabilním vysíláním multiplexu 2 v DVB-T.

DVB-T2 - úroveň signálu

Graf na analyzátoru ukazuje úroveň signálu DVB-T2 v místě měření

Jak si vlastně ČRa vybraly základní vysílací mód, v němž test DVB-T2 vysílá po většinu doby, co osádka měřicího vozu netestuje změněné vysílací parametry? Vybrali jsme jeden z módů, který je v současné době používaný v Británii, protože máme k dispozici přijímače, které jsou určeny jenom pro britský trh, říká Jiří Vykydal. Přijímač Humax, na kterém právě testujeme příjem DVB-T2, podle něj patří spíše k citlivějším, a tak se výsledná data měření musí trošku přizpůsobit tomu, že jiné přijímače budou méně kvalitní. Dnes ale jedu pro další přijímače, které jsou určeny pro skandinávský trh, takže budeme mít určité srovnání, slibuje Vykydal. Plzeňská továrna Panasonicu navíc pro ČRa vyvinula prototypy televizorů s integrovaným tunerem DVB-T2, na kterých budou vysílání rovněž testovat.

DVB-T2 by mohl nahradit i „mobilní“ DVB-H

Zajímavé je, že v síti DVB-T2 mohou oproti DVB-T vysílat různé programy s různými vysílacími módy, a tak se multiplex může skládat z televizních programů v HD i SD kvalitě, ale i multimediálních služeb pro mobilní přijímače. V DVB-T se vysílá jeden transportní stream, kdežto uvnitř jednoho DVB-T2 multiplexu lze vysílat nezávisle v tzv. PLP (Physical Layer Pipes), což jsou kanály, které fungují v rámci tohoto systému a každý může být nastavený nezávisle. Každý může mít jinou modulaci, jiný kódový poměr, může být jinak robustní. My nyní vysíláme jen jedno PLP, ale chystáme se jich otestovat víc najednou, prozradil mi Riad Abu Zummar. Ani v zahraničí nejsou tyto testy zatím moc běžné, dodavatelé vysílacích technologií totiž teprve dokončují potřebný hardware. Vyzkoušeli ho už ale například Rakušané.

DVB-T2 - set-top-box Humax pro měření

Analyzátor měření úrovně signálu DVB-T2 a nad ním set-top-box Humax s tunerem DVB-T2, na kterém České Radiokomunikace zpočátku byly závislé při těchto testech

My to budeme zkoušet až v rámci jednofrekvenčních sítí DVB-T2, až spustíme Kleť jako dodatečný vysílač. Od dodavatelů máme přislíbeno, že v červnu či červenci by nám mohli dodat technologie, na kterých by to mělo fungovat. Je v tom úžasná potenciální výhoda v tom, že vedle sebe můžete vysílat HD program a SD kanál, a část kapacity multiplexu využít jen s velmi nízkým datovým tokem pro vysílání do mobilních přijímačů, popisuje Jiří Vykydal. DVB-T2 by pak podle něj mohl do určité míry nahradit mrtvý systém DVB-H pro mobilní televizní vysílání: V jednom multiplexu bychom tak mohli poskytovat jak služby pro vysílání HD programů, tak i pro mobilní televizi, a to všechno v jednom jediném streamu. Proto potřebují ČRa najít optimální vysílací módy.

Chceme najít potenciálně co největší kapacitu, protože kombinací různých fyzických vrstev dochází k relativně rychlému úbytku datových toků, jelikož tyto kombinace spotřebovávají další dodatečný datový tok, pokračuje Vykydal a Luboš Velísek mezitím už zasunuje anténu do držáku, abychom se mohli vrátit zpět pod žižkovský vysílač. Testování DVB-T2 v Praze má pokračovat až do konce letošního roku, a v létě by se měl přidat zmíněný jihočeský vysílač Kleť či jihlavská Javořice pro testy rozsáhlé jednofrekvenční sítě. Tyto tři vysílače by už mohly pokrýt velmi slušné území České republiky a navnadit technické nadšence k vlastním testům příjmu DVB-T2. Ostatně, plán ČRa zprostředkovat velké části většině obyvatel Česka přes síť DVB-T2 letní olympijské hry 2012 v Londýně v HD kvalitě podle Jiřího Vykydala stále platí. Jen je třeba dosáhnout technické i ekonomické shody všech zainteresovaných stran.

widgety

DVB-T2 - měření, osádka vozu

Osádka měřícího vozu Českých Radiokomunikací na pražském Proseku. Zleva: Luboš Velísek, Jiří Vykydal a Riad Abu Zummar.

Foto: autor

Anketa

Pokud byste byli v dosahu signálu DVB-T2, byli byste ochotni si koupit přijímač pro sledování tohoto vysílání?

22 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 31. 5. 2011 17:52

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+