Perspektywy rozwoju naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T w obszarze miasta Kielce

Transkrypt

1 Jacek Łukasz Wilk Perspektywy rozwoju naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T w obszarze miasta Kielce Streszczenie: W dobie rozwoju technologii cyfryzacja telewizji naziemnej umożliwia mieszkańcom Polski odbiór sygnałów w standardzie ogólnoeuropejskim DVB-T. Zastąpienie tradycyjnych analogowych technik nadawania i odbioru fal radiowych technologią cyfrową stanowi obecnie jeden z najważniejszych projektów zmierzających w kierunku gospodarki opartej na wiedzy. W praktyce inicjatywa ta scala wiele aspektów dotyczących rozmaitych sfer działania, w zakresie techniki oraz ekonomii, w kierunku wymiernym dla społeczeństwa. W niniejszym artykule, posiadającym charakter kompilacji, zostanie przedstawiony zarys, jak i wykorzystanie technologii DVB-T w obszarze miasta Kielce na tle tradycyjnych rozwiązań na przykładzie lokalnych stacji telewizyjnych. Słowa kluczowe: DVB-T, multipleks, telewizja naziemna Wstęp Wśród rozmaitych metod komunikacji międzyludzkiej funkcjonują również takie, które stanowią najnowsze zdobycze myśli technicznej naszych czasów. Podobnie jak w wielu innych dziedzinach, pewne ogólne prawidłowości są wykorzystywane na praktyczne, różne sposoby 1. Z całą pewnością rozwój sieci radiowych stał się akceleratorem szeroko rozumianych zmian społecznych i gospodarczych, które zmierzają w kierunku budowy społeczeństwa informacyjnego oraz gospodarki opartej na wiedzy 2. Rozwój cyfrowych sieci transmisyjnych możliwy jest poprzez wykorzystanie transmisji bezprzewodowej do przesyłania sygnałów na różnych pasmach częstotliwości. W miejscu tym należy przypomnieć, że zasadnicze rodzaje współczesnych linii radiowych (satelitarne, horyzontowe i pozahoryzontowe) różnią się właściwościami toru radiowego. Pomimo faktu, że mogą służyć do przesyłania takich samych sygnałów, metodyka projektowania sieci jest odmienna (z uwagi na szereg uwarunkowań jakie należy wziąć pod uwagę dla konkretnego mechanizmu propagacji fal radiowych). Systemy takie mogą jednak koegzystować ze sobą 3. Alternatywnym do komunikacji satelitarnej, kablowej czy tradycyjnej (opartej na technikach analogowych) sposobem realizacji przekazu audiowizyjnego jest 1 J. Ł. Wilk, O głównych kierunkach rozwoju cyfrowych sieci teletransmisyjnych, [w:] XI Kielecki Festiwal Nauki. Prezentacje Festiwalowe, (red.) A. Predygier, Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce 2012, s. 76 (passim). Zob. także: J. Ł. Wilk, Charakterystyka wybranych usług oferowanych w sieciach komputerowych, 2 J. Ł Wilk, Skąd przychodzi i dokąd zmierza rozwój technologii informatycznych w Polsce, [w:] XI Kielecki Festiwal Nauki. Prezentacje Festiwalowe, (red.) A. Predygier, Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno- Przyrodniczego Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce 2012, s. 79. Zob. więcej na temat perspektyw rozwoju współczesnych usług satelitarnych w raporcie pt. Rozwój sektora e-usług na świecie II edycja, Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP), Warszawa 2012, s , , J. Ł. Wilk, Współpraca naukowa w ramach Projektu Europejskiego COST IC0802, [w:] Wschód i Zachód w wymiarze globalnym. Doświadczenia z przeszłości a perspektywy na przyszłość, (red.) M. Miłek, G. Wilk- Jakubowski, R. S. Brzoza, Wydawnictwo Stowarzyszenia Współpracy Polska-Wschód. Oddział Świętokrzyski, Kielce 2012, s

2 korzystanie z naziemnych technik cyfrowych na potrzeby radia czy telewizji. Do niedawna korzystanie z tego rodzaju usług wiązało się z koniecznością zapłaty abonamentu dostawcom satelitarnym czy kablowym. Obecnie wdrażana w Europie naziemna telewizja cyfrowa przeżywa rozkwit, przy czym w większości krajów jest już dostępna (poza standardowym abonamentem RTV) za darmo (free to air). O ile w USA sygnał analogowy został wyłączony w 2009 roku, o tyle w Polsce wyłączenie analogowych nadajników planowane jest na dzień 31 lipca 2013 roku. Niewątpliwą zaletą naziemnych sieci radiowych są mniejsze w stosunku do tradycyjnych sieci kablowych koszty inwestycji (nośnikiem informacji są fale elektromagnetyczne) 4. Jednym z rozwiązań cyfryzacji może być system DAB (Digital Audio Broadcasting) rozpowszechniony głównie w Europie, który umożliwia nadawanie cyfrowych programów radiowych. Ocenia się, że w 2006 roku korzystało z niego około 1000 nadawców, przy czym w Polsce w technologii tej audycje radiowe nadawane są w trybie testowym przez 12 rozgłośni. Dodatkowe korzyści wynikające z zastosowania systemu DAB (szczególnie odbiór w pojazdach), nie okazały się jednak wystarczające dla jego upowszechnienia. W ostatnim czasie zaobserwowano bowiem wzrost zainteresowania konkurencyjnymi do DAB technikami transmisji cyfrowej m.in.: DVB-T, DVB-T2 (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) stanowi obecnie standard cyfrowej telewizji naziemnej, DVB-S, DVB-S2 (Digital Video Broadcasting-Satellite) standard cyfrowej telewizji satelitarnej, DVB-H,DVB-SH (Digital Video Broadcasting-Handheld) odmiana DVB-T dostosowana do potrzeb małych urządzeń przenośnych (w tym telefonów komórkowych), DVB-C, DVB-C2 (Digital Video Broadcasting-Cable) standard stosowany w sieciach kablowych 5. Stan obecny w zakresie nadawczych stacji telewizyjnych w obszarze miasta Kielce W Polsce za przejście z odbioru analogowego na odbiór cyfrowy odpowiadają dwie instytucje: (1) KRRiT (Krajowa Rada Radiofonii i Telewizji) oraz (2) UKE (Urząd Komunikacji Elektronicznej), na stronach internetowych którego odnaleźć można szczegółowy harmonogram wdrażania technologii cyfrowych. Nadawanie sygnałów radiowych wymusza konieczność zapoznania się z Prawem Telekomunikacyjnym oraz załącznikami do tego rozporządzenia. Poprzez określenie w normach ITU specyfikacji DVB dla systemów transmisyjnych, możliwe stały się działania na rzecz ujednolicenia międzynarodowych standardów dla dwukierunkowych sieci cyfrowych. W praktyce standard DVB posłużył do budowy wielu pochodnych systemów jak choćby ARCS (ASTRA Return Channel System) 6. 4 Sieci można generalnie podzielić na dwa rodzaje: (1) sieci przewodowe oraz (2) sieci bezprzewodowe. W ramach dalszego podziału sieci przewodowych wyróżnia się sieci z nowym, jak i bez nowego okablowania. W powszechnym użyciu istnieją także sieci mieszane będące kompilacją obu rodzajów ww. sieci. Zob. także: J. Ł. Wilk, Sieci radiowe mobilnym narzędziem komunikacji, edu.pl/artykuly-naukowe/ informatyka/580-sieci-radiowe-mobilnym-narzdziem-komunikacji; J. Ł. Wilk, Sieci PLC oraz PNA alternatywą dla sieci tradycyjnych, sieci-plc-oraz-pnaalternatyw-dla-sieci-tradycyjnych 5 Termin DVB odnosi się do zestawu powszechnie obowiązujących specyfikacji telewizji cyfrowej, które zostały opublikowane przez ETSI (European Telecommunications Standards Institute) Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych ( CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique, European Committee for Electrotechnical Standardization) Europejski Komitet Normalizacyjny Elektrotechniki ( oraz EBU (European Broadcasting Union) Europejską Unię Nadawców ( Zob. więcej: E. Kindler-Jaworska, Przewodnik po telewizji cyfrowej, Wyd. TVP SA Ośrodek Szkolenia Akademia Telewizyjna, Warszawa Zob. więcej na temat specyfikacji DVB: 6 W systemie tym użytkownik poprzez interakcyjny terminal SIT (Satellite Interactive Terminal), który wyposażony jest w antenę i komputer, łączy się z interaktywnym serwerem stacji centralnej. Transmisja danych w kierunku abonenta realizowana jest z wykorzystaniem standardu DVB-S. Kanał zwrotny w paśmie K a służy do przesyłania różnego rodzaju informacji np. fonii i obrazu. Zob. więcej: A. Brajal, P. France,

3 Rysunek 1. Logo standardu telewizji cyfrowej DVB-T Źródło: _w_polsce_ czyli_dvb_t_faq.html W praktyce korzystanie z dobrodziejstw cyfrowych technologii audiowizyjnych wpływa na polepszenie jakości zarówno obrazu, jak i dźwięku (podczas pracy cyfrowych systemów mamy do czynienia z efektem progowym). O ile w systemach analogowych jakość transmisji pogarszała się stopniowo, o tyle w systemach cyfrowych zmniejszenie stosunku nośnej do zakłóceń przez pewien czas nie przekłada się na widoczne zmiany w jakości odbieranego sygnału (brak efektu śnieżenia ). Spadek wartości w granicach 1-2 db poniżej wartości progowej może przyczynić się do częściowego lub całkowitego załamania transmisji (chwilowe zamrożenie obrazu, deformacja dźwięku, a nawet całkowity zanik obrazu i dźwięku). Niewątpliwie wprowadzenie systemu wysokiej rozdzielczości HDTV (High Definition TV) oraz systemu dźwięku dookólnego poprawia jakość odbioru. Techniki cyfrowe umożliwiają wielokanałową transmisję fonii w standardzie Dolby Digital. Zaletą systemów cyfrowych jest także fakt, iż wykorzystują one znacznie mniej zasobów częstotliwości w porównaniu do systemów analogowych (na jednym kanale analogowym możliwa jest transmisja kilku programów telewizyjnych poprzez techniki multipleksacji w tym samym paśmie częstotliwości). Dodatkową funkcjonalnością może być nadawanie obrazu w różnych formatach obrazu (tradycyjnym 4:3 oraz panoramicznym 16:9), dostęp do usług dodatkowych (w tym interaktywnych) poprzez podłączenie odbiornika do sieci Internet, wprowadzenie EPG (Electronic Program Guide) przewodnika po audycjach, jak również umożliwienie odbioru przenośnego i ruchomego wszelkim urządzeniom zgodnym z wybranym w Polsce formatem kompresji MPEG-4 (H.264/AVC). Do odbioru sygnałów oprócz typowych telewizorów można wykorzystać również komputery z tunerem DVB-T. Instalacja programów jest prosta i opiera się na ich wyszukaniu w dowolnym dekoderze DVB-T (zgodnym z przyjętym sposobem kompresji). Wykorzystanie najnowszych czołowych technologii pozwala zapewnić najwyższą jakość oferowanych usług. Ponieważ odległość od nadajnika do większości lokalizacji w obszarze Kielc jest niewielka do odbioru można wykorzystać typowe anteny pokojowe skierowane czołem do nadajnika (w praktyce odnotowano jednak trudności z odbiorem sygnału MUX-3 nadawanego z ulicy Targowej np. na osiedlu Barwinek). Analizując obszar województwa świętokrzyskiego istnieje kilka lokalnych rozgłośni telewizyjnych, jednak odbiór żadnej z nich za wyjątkiem TVP Kielce nie jest możliwy z wykorzystaniem naziemnych, bezprzewodowych technik transmisji obrazu i dźwięku zgodnych ze standardem DVB-T. W obszarze Kielc lokalnie działają ponadto stacje: ITV (Internetowa Telewizja Kielce), itv (Internetowa Telewizja Urzędu Marszałkowskiego Województwa Świętokrzyskiego) oraz telewizja NTV (Nowa TV Kielce). Powstałą z inicjatywy Urzędu Miasta Kielce telewizję ITV uruchomiono 22 października 2007 roku. Misją stacji jest przekazywanie istotnych informacji na temat bieżących wydarzeń w Kielcach (zarówno politycznych, gospodarczych, jak i kulturalnych w tym sportowych) oraz wzbogacenie środków [ ] (i przyp. A Geostationary Satellite Interactive System,

4 J.W.) form prezentacji atutów naszego miasta 7. Przedsięwzięcie to zostało docenione m.in. przez ekspertów z zakresie budowania wizerunku miast, komunikacji społecznej oraz komunikacji marketingowej w ramach prestiżowego Festiwalu Promocji Miast i Regionów. Telewizja internetowa ITV uzyskała pierwsze miejsce i nagrodę Złote Formaty w kategorii Strona internetowa. Podobnie, telewizja itv przekazuje najważniejsze informacje na temat wydarzeń z regionu świętokrzyskiego 8. Projekt ten jest realizowany przez Biuro Prasowe Urzędu Marszałkowskiego w Kielcach. Redakcję stacji współtworzą 4 osoby. Producentem programu ostatniej (trzeciej z wymienionych stacji) działającej na podstawie koncesji Krajowej Rady Radiofonii i Telewizji telewizji NTV jest natomiast firma, która współtworzy od 1993 roku ośrodek telewizyjny DAMI w kilkunastu miastach w Polsce (w tym w Skarżysku-Kamiennej). Jak wskazują wyniki badań oglądalności, telewizja NTV stała się jednym z najbardziej opiniotwórczych i wpływowych ośrodków masowego przekazu [ ] Na antenie NTV Kielce ukazują się m.in. Wiadomości kieleckie codzienne lokalne serwisy informacyjne, relacje z koncertów i uroczystości regionalnych, reportaże, felietony, magazyny sportowe i inne produkcje z terenu Kielc 9. Stacja ta od kilku lat współpracuje z jedną z największych w Polsce telewizji kablowych VECTRA S.A., z której usług korzysta niemal 4 mln odbiorców (w tym 80 tysięcy mieszkańców Kielc). Jak wynika zatem z przeprowadzonych analiz, stacje telewizyjne z obszaru miasta Kielce (za wyjątkiem TVP Kielce obejmującej zasięgiem województwo świętokrzyskie) nadają audycje wyłącznie za pośrednictwem typowych sieci kablowych lub zamieszczają swoje programy w Internecie. Nadajniki telewizji naziemnej w obszarze miasta Kielce Niewątpliwie ważną kwestią jest analiza pokrycia obszaru Kielc sygnałem radiowym na podstawie danych dotyczących ukształtowania powierzchni oraz zabudowy czy parametrów systemów radiowych (z uwzględnieniem teorii rozchodzenia się fal radiowych). Celem projektantów systemów telewizji cyfrowej staje się dążenie do utrzymania jednostajnego poziomu jakości odbieranych sygnałów w zasięgu odbioru danej stacji nadawczej. Lokalizację nadajników poprzedza zatem planowanie radiowe z użyciem odpowiednich modeli propagacyjnych (w tym z uwzględnieniem wymaganej w warunkach LOS (Line of Sight) bezpośredniej widoczności anten radiowego łącza stałego). Przeprowadzone analizy mogą posłużyć do określenia prawdopodobieństwa odbioru sygnału na określonym poziomie oraz dostępności usługi radiowej wokół danej stacji nadawczej. Badania terenowe służą ponadto badaniu wpływu warunków atmosferycznych na odbiór fal radiowych w zakresie analizowanych częstotliwości. W praktyce, w przeciwieństwie do systemów analogowych, w naziemnej telewizji cyfrowej w standardzie DVB-T odbicia sygnału od przeszkód terenowych wpływają pozytywnie na jakość odbioru. W skrajnych przypadkach może się zatem zdarzyć, że gdy wytyczony kierunek jest przesłonięty np. przez budynek, możliwe jest odebranie odbitego sygnału z innej strony. Do dokładnych pomiarów można z powodzeniem wykorzystać analizator będący na wyposażeniu Zakładu Telekomunikacji Katedry Telekomunikacji Fotoniki i Nanomateriałów Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach. 7 Redakcja Internetowej Telewizji Kielce, O telewizji, 8 Zob. stronę internetową telewizji itv: 9 Redakcja telewizji NTV Kielce, O nas,

5 Dostępność systemu (średnia w roku) [%] Tabela 1. Wpływ dostępności systemu na możliwość odbioru sygnału Dostępność systemu (najgorszy miesiąc) [%] Przestój godzinowy w roku [h] Przestój godzinowy w najgorszym miesiącu [h] 99,999 99,993 0,088 0,051 99,998 99,987 0,175 0,093 99,997 99,982 0,263 0,133 99,996 99,977 0,351 0,171 99,995 99,972 0,438 0,207 99,994 99,967 0,526 0,243 99,993 99,962 0,614 0,278 99,992 99,957 0,701 0,312 99,991 99,953 0,789 0,346 99,990 99,948 0,877 0,379 99,980 99,905 1,753 0,693 99,970 99,865 2,630 0,985 99,960 99,827 3,506 1,266 99,950 99,790 4,383 1,537 99,940 99,753 5,260 1,801 99,930 99,718 6,136 2,059 99,920 99,683 7,013 2,313 99,910 99,649 7,889 2,563 99,900 99,615 8,766 2,809 99,800 99,297 17,532 5,134 99,700 99,000 26,298 7,305 99,600 98,716 35,064 9,382 99,500 98,440 43,830 11,393 99,400 98,172 52,596 13,351 99,300 97,910 61,362 15,267 99,200 97,653 70,128 17,148 99,100 97,399 78,894 18,998 99,000 97,150 87,660 20,822 98,000 94, ,320 38,056 97,000 92, ,980 54,153 96,000 90, ,640 69,553 95,000 88, ,300 84,456 Źródło: J. Ł. Wilk, Prognozowanie niezawodności systemów telekomunikacyjnych, [w:] Cyfrowe Sieci Teletransmisyjne, Kielce 2013, instrukcja laboratoryjna nr 6,7, s. 2. W obszarze miasta Kielce istnieją nadajniki umożliwiające odbiór cyfrowej telewizji naziemnej DVB-T. Szerokość kanału wynosi każdorazowo 8 MHz. Wykorzystano modulację 64- QAM. Zakres częstotliwości wpisuje się w fale decymetrowe (300 MHz-3000 MHz) wg dekadowego podziału częstotliwości określonego w zaleceniach ITU-R (zakres UHF). Multipleks MUX-1 (multipleks pierwszy) zawiera programy: TVP 1 HD, TVP 2, ATM Rozrywka, ESKA TV, TVP Kielce, Polo TV oraz stacji TTV. Sygnał o polaryzacji poziomej nadawany jest izotropowo z nadajnika zlokalizowanego na Świętym Krzyżu na częstotliwości 802 MHz (kanał 62) o mocy W. W multipleksie MUX-2 (multipleks drugi) umieszczone zostały zaś programy: TV4, TV6,

6 Polsat, Polsat Sport News, TVN, TVN7, TV Puls, TV Puls2. Podobnie jak w przypadku MUX-1 sygnał o polaryzacji poziomej nadawany jest izotropowo z nadajnika o mocy zlokalizowanego na Świętym Krzyżu, tyle że na częstotliwości 594 MHz (kanał 36). Natomiast ostatni multipleks MUX-3 (multipleks trzeci) zawiera programy: TVP1, TVP2 HD, TVP Kielce, TVP Kultura, TVP Polonia oraz TVP Historia. Sygnał o polaryzacji poziomej nadawany jest izotropowo z nadajnika o mocy 2000 W umieszczonego na ulicy Targowej na częstotliwości 682 MHz (kanał 47). Perspektywy i korzyści Uruchomienie procesu cyfryzacji w Polsce stanowi rozwiązanie, które w przyszłości może być wykorzystywane na potrzeby szeroko rozumianej komunikacji. Oprócz oczywistych atutów wynikających z wprowadzania technologii cyfrowych (pojemność, jakość odbioru sygnałów) uruchomienie naziemnej telewizji cyfrowej w standardzie DVB-T pozwoliło zbudować więź bliskiego kontaktu z lokalnym środowiskiem, jak również wspomóc jego identyfikację z miastem (TVP Kielce). W praktyce telewizja przedstawia najważniejsze informacje z życia miasta, a zgodnie z zamysłem idei cyfryzacji jej odbiór jest bezpłatny (poza standardowym abonamentem RTV). W zależności od potrzeb, w oparciu o linie radiowe możliwa jest współpraca stacji telewizyjnych (w tym z firmami z segmentu satelitarnego), transmisje okazjonalne, czy możliwość redystrybucji określonych naziemnych kanałów telewizyjnych. Bibliografia 1. Kindler-Jaworska E.: Przewodnik po telewizji cyfrowej, Wyd. TVP SA Ośrodek Szkolenia- Akademia Telewizyjna, Warszawa Raport: Rozwój sektora e-usług na świecie II edycja, Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości (PARP), Warszawa Wilk J. Ł.: O głównych kierunkach rozwoju cyfrowych sieci teletransmisyjnych, [w:] XI Kielecki Festiwal Nauki. Prezentacje Festiwalowe, pr. zb. pod red. A. Predygier, Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce Wilk J. Ł.: Skąd przychodzi i dokąd zmierza rozwój technologii informatycznych w Polsce, [w:] XI Kielecki Festiwal Nauki. Prezentacje Festiwalowe, pr. zb. pod red. A. Predygier, Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego Jana Kochanowskiego w Kielcach, Kielce Wilk J. Ł.: Współpraca naukowa w ramach Projektu Europejskiego COST IC0802, [w:] Wschód i Zachód w wymiarze globalnym. Doświadczenia z przeszłości a perspektywy na przyszłość, pr. zb. pod red. M. Miłek, G. Wilk-Jakubowski, R. S. Brzoza, Wydawnictwo Stowarzyszenia Współpracy Polska-Wschód. Oddział Świętokrzyski, Kielce Netografia 1. Brajal A., France P.: A Geostationary Satellite Interactive System, 2. CENELEC: 3. DVB: 4. EBU: 5. ETSI: 6. ITV Kielce: 7. itv Kielce: 8. NTV Kielce,

7 9. Wilk J. Ł.: Charakterystyka wybranych usług oferowanych w sieciach komputerowych, Wilk J. Ł., Sieci PLC oraz PNA alternatywą dla sieci tradycyjnych, edu.pl/artykuly-naukowe/informatyka/579-sieci-plc-oraz-pna-alternatyw-dla-siecitradycyjnych 11. Wilk J. Ł.: Sieci radiowe mobilnym narzędziem komunikacji, edu.pl/artykuly-naukowe/informatyka/580-sieci-radiowe-mobilnym-narzdziemkomunikacji The development perspectives of digital television via DVB-T technology in the area of Kielce city Summary: Nowadays digital technology in television terrestrial broadcasting standard tends toward the tangible benefits for society. Replacement of traditional analog transmission and reception techniques radio digital technology is now one of the most important projects which is aimed towards a knowledge-based economy. In practice, this initiative integrates many aspects of the various spheres of activities in some field of technology and economics, in the direction of a rational society. In this article we will present the selected aspects of use of DVB-T in the area of Kielce city Kielce on the bases of the local television stations. Keywords: DVB-T, multiplex, terrestrial TV