DVB-T ή DVB-T2;

Featured | Μόλις που έχουμε γνωρίσει το πρότυπο DVB-T και πριν καν ξεκινήσει, ανακοινώνεται η εξέλιξή του, το DVB-T2. Το ήδη θολό τοπίο της ψηφιακής επίγειας τηλεόρασης γίνεται ακόμα πιο θολό. Ποιο πρότυπο θα χρησιμοποιηθεί στις χώρες που δεν έχει ξεκινήσει το DVB-T, όπως η δικιά μας; Ποιες είναι οι διαφορές του; Είναι το νέο πρότυπο συνώνυμο της τεχνολογίας HD; Ποια είναι η κατάσταση του DVB-T στις μεγαλύτερες χώρες;

Πριν ακόμα εδραιώσει τις μεταδόσεις της, η επίγεια ψηφιακή τηλεόραση υποστηρίζεται από δύο πρότυπα του DVB Project. Τον Μάρτιο του 1997, παρουσιάστηκε το πρότυπο μετάδοσης DVB-T που καθορίζει τη δομή των πακέτων, την κωδικοποίηση του καναλιού και τη διαμόρφωση της ψηφιακής επίγειας τηλεόρασης DTT. Μέχρι σήμερα, το πρότυπο DVB-T είναι το πιο διαδεδομένο στον κόσμο για την DTT, με περισσότερους από 60 εκατομμύρια δέκτες να έχουν λανσαριστεί σε περισσότερες από 35 χώρες. Τον Ιούνιο του 2008, το DVB Project παρουσίασε την επόμενη γενιά του προτύπου, το DVB-T2. Το γεγονός αυτό δημιουργεί πολλά ερωτήματα, αφού πολλές χώρες πλησιάζουν στο Analogue Switch-Off (ASO), όπου όλες οι αναλογικές επίγειες τηλεοπτικές μεταδόσεις θα πάψουν και θα μετατραπούν σε ψηφιακές. Φυσικά, υπάρχουν πολλές χώρες ακόμα που μετράνε χρόνια μπροστά τους μέχρι να φτάσουν το ASO. Στην τελευταία κατηγορία, ανήκει φυσικά και η χώρα μας, όπως πάντα αργοπορημένη. Όπως γνωρίζουμε, το 2006 στη χώρα μας ξεκίνησε η μετάδοση του ψηφιακού επίγειου πακέτου της ΕΡΤ με 4 προγράμματα σε ένα κανάλι, χρησιμοποιώντας το πρότυπο DVB-T. Το ASO είναι προγραμματισμένο για τη χώρα μας το 2012 και η έλευση του DVB-T2 προβληματίζει άμεσα, εφόσον ούτε καν το DVB-T δεν έχουμε ζήσει. Φυσικά, τα ερωτηματικά δεν εστιάζονται μόνο στη χώρα μας, αλλά γενικότερα αφορούν την πορεία και τον ρόλο του κάθε προτύπου, αφού σε άλλες χώρες το DVB-T είναι περισσότερο εδραιωμένο και μεταδίδει κανάλια Standard Definition ή High Definition, με κωδικοποιήσεις MPEG-2 ή MPEG-4. Σε αυτές τις χώρες λοιπόν, που το DVB-T δείχνει ώριμο πρότυπο για την επίγεια ψηφιακή τηλεόραση, ποιος θα είναι ο ρόλος του DVB-T2; Αυτό φυσικά είναι ένα ερώτημα που αφορά πάλι τη δικιά μας χώρα, αφού το μονοπάτι αυτών των χωρών θα ακολουθήσουμε…

Η απάντηση είναι η συνύπαρξη
Εφόσον το περιοδικό μας περιλαμβάνει τεχνικά άρθρα και όχι αστυνομικά μυθιστορήματα, μπορούμε από την αρχή να αποκαλύψουμε την απάντηση στο θολό τοπίο της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης, που όπως δείχνουν τα πράγματα δε θα είναι άλλη από τη συνύπαρξη των δύο προτύπων DVB-T και DVB-T2. Σε αυτήν την κατεύθυνση προσανατολίζεται το ίδιο το DVB Project, το οποίο ανακοινώνει το DVB-T2 ως μια βελτίωση του υπάρχοντος προτύπου DVB-T για την καλύτερη εκμετάλλευση του πάντα πολύτιμου εύρους ζώνης. Σύμφωνα με ανακοινώσεις, δεν προβλέπεται η αντικατάσταση του ώριμου πλέον και σχετικά καθιερωμένου DVB-T από το DVB-T2, αλλά η συνύπαρξή τους για πολλά χρόνια στην αγορά. Για να γίνει όμως πιο ξεκάθαρο το τοπίο και οι απαντήσεις να έρθουν από μόνες τους, πρέπει να πάρουμε τα πράγματα από την αρχή.

Πρότυπο DVB-T
Το πρότυπο DVB-T χρησιμοποιεί διαμόρφωση COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex). Αυτή η διαμόρφωση, που χρησιμοποίει μεγάλο αριθμό υποφερουσών, μεταδίδει ένα ανθεκτικό σήμα με δυνατότητα διαχείρισης δύσκολων συνθηκών καναλιού. To DVB-T έχει τεχνικά χαρακτηριστικά που το κάνουν πολύ ευέλικτο σύστημα:

• 3 επιλογές διαμόρφωσης (QPSK, 16QAM, 64QAM)
• 5 διαφορετικούς ρυθμούς FEC (forward error correction)
• 4 επιλογές Guard Interval
• Μπορεί να λειτουργήσει σε κανάλια εύρους 6, 7 ή 8MHz (με video στα 50Hz ή 60Hz).

Ο συνδυασμός των παραπάνω χαρακτηριστικών επιτρέπει την προσαρμογή ενός δικτύου DVB-T για τη σωστή ισορροπία μεταξύ ανθεκτικότητας και χωρητικότητας. Τα δίκτυα μπορούν να σχεδιαστούν για να αποδίδουν πολλαπλές υπηρεσίες: SDTV, ραδιόφωνο, αμφίδρομες υπηρεσίες, HDTV ή ακόμα και μετάδοση δεδομένων IP.

Η διαμόρφωση COFDM και τα χαρακτηριστικά της
Η διαμόρφωση COFDM, η οποία χρησιμοποιείται σε διάφορες τεχνολογίες, προσδίδει στην DTT τα εξής βασικά πλεονεκτήματα, σε σχέση με την αναλογική τηλεοπτική μετάδοση:

• Περισσότερη ποσότητα πληροφορίας σε σχέση με ένα αναλογικό κανάλι στο ίδιο εύρος.
• Καλύτερη μετάδοση, με δυνατότητα λειτουργίας σε μονοσυχνοτικό δίκτυο, με ανοχή στις ανακλάσεις και στο φαινόμενο Doppler.
• Μικρότερη ισχύς εκπομπής.
• Πρόσθετες υπηρεσίες δεδομένων.

FDM: Η πολυπλεξία FDM-Frequency Division Multiplexing, είναι μια τεχνική που επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση πολλαπλών σημάτων μέσω ενός μέσου. Στην FDM, τα σήματα που παράγονται από κάθε πηγή διαμορφώνουν διαφορετικές φέρουσες συχνότητες. Τα διαμορφωμένα αυτά σήματα μιξάρονται έπειτα σε ένα σύνθετο σήμα, που μπορεί να μεταφερθεί από το μέσο. Στην FDM, τα σήματα διαμορφώνονται πάνω σε διαφορετικές υποφέρουσες συχνότητες, χρησιμοποιώντας διαμόρφωση AM, FM, PSK ή QAM. Στο πρότυπο DVB-T, όπως προαναφέραμε, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τις υποφέρουσες οι διαμορφώσεις QPSK, 16QAM, 64QAM.

OFDM: Στην FDM κάθε υποφέρουσα έχει την δικιά της περιοχή συχνοτήτων και μεταξύ τους χωρίζονται από μια κενή περιοχή συχνοτήτων (guard band) για να μην αλληλεπιδράσουν. Η ορθογωνιότητα – orthogonal, δίνει την δυνατότητα στην FDM να μικρύνει την κενή περιοχή μεταξύ των sub-band (υπο-μπάντες) συχνοτήτων τόσο, ώστε τα σήματα μεταξύ τους να αναμιγνύονται χωρίς όμως να αλληλεπιδρούν.

COFDM: Προφανώς, μια τόσο πολύπλοκη διαμόρφωση όπως η OFDM, έχει πιθανότητες σφαλμάτων. Για το λόγο αυτό τα δεδομένα που στέλνονται από τις υποφέρουσες προστατεύονται από κωδικοποίηση (εξού και το coded) FEC (Forward Error Correction). Ο λόγος των χρήσιμων bits, προς το συνολικό bit rate, ονομάζεται code rate (ή αλλιώς Viterbi ratio) και μπορεί να είναι 1/2, 2/3, 3,/4, 5/6, και 7/8. Για παράδειγμα, code rate 2/3, σημαίνει ότι τα 2/3 της συνολικής χωρητικότητας του σήματος προορίζονται για τις ωφέλιμες υπηρεσίες και το 1/3 για τη διόρθωση λαθών.

2k-8k: Το χαρακτηριστικό αυτό προσδιορίζει το διάστημα μεταξύ των υποφερουσών στο κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, σε κανάλι 8MHz, η κατάσταση 2k δηλώνει διάστημα 4.46 kHz, ενώ η κατάσταση 8k, διάστημα 1.12 kHz. Έτσι «χωράνε» 1,705 ή 6,817 φέρουσες σε κανάλι 8MHz. Εάν ο δέκτης της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης κινείται ή οι επιφάνειες ανάκλασης κινούνται, η συχνότητα του φάσματος αλλοιώνεται. Προφανώς, η περισσότερο «αραιοκατοικημένη» 2k έχει μεγαλύτερη ανοχή στο φαινόμενο Doppler.

Guard Interval: Το Guard Interval είναι το χρονικό διάστημα που εισάγεται ανάμεσα στα σύμβολα της OFDM για να αντιμετωπιστεί το φαινόμενο της ενδοσυμβολικής παρεμβολής (inter-symbol Interference – ISI), δηλαδή ενός τύπου ενδοδιαμόρφωσης μεταξύ όμοιων συμβόλων από διαφορετικές λήψεις. To Guard Interval είναι μια κυκλική προέκταση του συμβόλου, όπου ένα τμήμα της αρχής του συμβόλου απλά προστίθεται στο τέλος του συμβόλου. Μπορούμε λοιπόν να πούμε, ότι τo Guard Interval είναι ο κενός χρόνος που έπεται ενός σύμβολου κατά τη λήψη, μέσα στον οποίο ο δέκτης θα αποδεχθεί το ίδιο σύμβολο από μια διαφορετική λήψη. Η χρήση της OFDM με το κατάλληλο Guard Interval επιτρέπει στο DVB-T να λειτουργεί σε μονοσυχνοτικό δίκτυο.

Μονοσυχνοτικό δίκτυο (SFN): Η OFDM επιτρέπει τη λειτουργία σε μονοσυχνοτικό δίκτυο (Single Frequency Network – SFN), χάρη στην πολυκατευθυντική της ανθεκτικότητά. Μονοσυχνοτικό είναι ένα δίκτυο όπου πολλοί πομποί λειτουργούν στην ίδια συχνότητα RF. Ένα δίκτυο SFN μπορεί να καλύψει μια ολόκληρη χώρα. Η λειτουργία σε SFN γίνεται εφικτή όταν εκπέμπεται ακριβώς το ίδιο σήμα, σε χρόνο και συχνότητα από τους διάφορους πομπούς.

Ιεραρχία: Με τη χρήση της ιεραρχικής διαμόρφωσης, δύο τελείως διαφορετικές ροές δεδομένων (data streams) διαμορφώνονται σε ένα κοινό σήμα DVB-T. Μία υψηλής προτεραιότητας, «High Priority – HP», ροή ενσωματώνεται σε μια χαμηλής προτεραιότητας ροή «Low Priority – LP». Με αυτόν τον τρόπο, ένας δέκτης που δεν έχει πολύ καλή λήψη, μπορεί να λαμβάνει την HP ροή, ενώ ένας δέκτης με πολύ καλό σήμα, μπορεί να λαμβάνει την LP ροή. Για παράδειγμα, με αυτόν τον τρόπο μπορεί να μεταδίδονται υπηρεσίες καναλιών SD σε HP ροές, ώστε η λήψη να γίνεται από περισσότερους δέκτες και HDTV σε ροές LP, για δέκτες με καλύτερο σήμα λήψης.

Pilot carriers: Οι υποφέρουσες – πιλότοι βοηθούν στην ανάγνωση των βασικών χαρακτηριστικών της COFDM κατά τη λήψη. Είναι το πρώτο στοιχείο που ανιχνεύει και διαβάζει ο δέκτης. Επίσης, βοηθούν το δέκτη στο συγχρονισμό και στην ισοστάθμιση του καναλιού. Οι Pilots carriers δηλώνουν την ταυτότητα του σήματος COFDM που λαμβάνει ο δέκτης, ώστε να μπορέσει να το «διαβάσει».

Το πρότυπο DVB-T2 και οι διαφορές του με το DVB-TΤο πρότυπο DVB-T2 αποτελεί τη δεύτερη έκδοση του προτύπου επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης του DVB Project, με βελτιώσεις που στοχεύουν στην καλύτερη χρήση κατά 30-50% του εύρους σε σχέση με το DVB-T. Το πάντα πολύτιμο εύρος ζώνης των UHF και VHF συχνοτήτων, μετά το ASO και την έλευση της DVB-T, θα «ανασάνει» και το DVB-T2 θα είναι παρόν, ώστε οι οι διάφοροι φορείς και πάροχοι να εκμεταλλευτούν ακόμη καλύτερα το διαθέσιμο εύρος.

Όπως ο προκάτοχός του, έτσι και το DVB-T2, χρησιμοποιεί τη διαμόρφωση OFDM. Επίσης κοινό με το DVB-T, είναι το εύρος διαφορετικών καταστάσεων που υποστηρίζει και το καθιστούν πολύ ευέλικτο πρότυπο. Στον τομέα της διόρθωσης σφαλμάτων, το DVB-T2 χρησιμοποιεί την ίδια κωδικοποίηση με το δορυφορικό πρότυπο DVB-S2. Η κωδικοποίηση LDPC (Low Density Parity Check) σε συνδυασμό με την BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) παρέχουν εξαιρετική απόδοση στην παρουσία υψηλού επίπεδου θορύβου και παρεμβολών. Επιπρόσθετα, όπως βλέπουμε στον παρακάτω πίνακα, σε σχέση με το DVB-T, το πρότυπο DVB-T2 μπορεί να χρησιμοποιεί ανώτερη διαμόρφωση QAM, πρόσθετες λόγους Guard Interval, επιπλέον διαστήματα μεταξύ των υποφερουσών, όπως και περισσότερες υποφέρουσες πιλότους στη μετάδοσή της. Αυτά τα χαρακτηριστικά, πέραν της καλύτερης διαχείρισης του εύρους ζώνης, παρέχουν στο DVB-T2 περισσότερη ανθεκτικότητα σημάτων και συντάσσουν ένα πρότυπο ακόμα πιο ευέλικτο από την πρώτη του έκδοση.

Η μελλοντική αγορά και τα δύο πρότυπα του DVB Project για την DTT
Το DVB-T είναι ένα δοκιμασμένο πρότυπο που έχει καθιερωθεί σε πολλές χώρες ανά τον κόσμο για την επίγεια ψηφιακή τηλεόραση. Στην αγορά έχουν λανσαριστεί εκατομμύρια δέκτες DVB-T (και τηλεοράσεις με ενσωματωμένο δέκτη), έτοιμοι να λάβουν τα ψηφιακά σήματα. Υποστηρίζοντας πολλαπλές υπηρεσίες, όπως Standard Τηλεόραση, High Definition TV, κινητή λήψη τηλεόρασης, data κ.ά., το DVB-T είναι το κατάλληλο πρότυπο για την πιο ομαλή μετάβαση από την αναλογική στην ψηφιακή τηλεόραση. Στο καυτό σημείο του High Definition, γίνεται σαφές από παραδείγματα όπως στην Αυστραλία (χρήση DVB-T, με κωδικοποίηση video MPEG-2) και τη Γαλλία (χρήση DVB-T, με κωδικοποίηση video MPEG-4) ότι υπηρεσίες HDTV μπορούν να υποστηριχτούν χωρίς τη χρήση του DVB-T2.

Στις χώρες αυτές όπου ήδη τρέχει το DVB-T, είναι ευνόητο ότι μετά το ASO, το DVB-T2 θα χρησιμοποιηθεί (εάν το θελήσουν οι πάροχοι και οι φορείς) για να εκμεταλλευτούν το διαθέσιμο εύρος της μπάντας με πιο σύγχρονο τρόπο, με αποτέλεσμα τα δύο πρότυπα να συνυπάρχουν. Ακόμα όμως και στις χώρες που δεν έχει αποφασιστεί ακόμα ποιο πρότυπο θα χρησιμοποιηθεί για την DTT (όπως Λατινική Αμερική και τμήματα της Ασίας), φαίνεται ότι το DVB-T θα είναι η καλύτερη λύση για την ομαλή μετάβαση από την αναλογική στην ψηφιακή επίγεια μετάδοση τηλεόρασης, αφού η τεχνογνωσία που θα έχει αναπτυχθεί μέσα από τα χρόνια εφαρμογής του προτύπου σε άλλες χώρες, θα είναι σημαντικότατη.

Η κατάσταση της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης ανά τον κόσμο
Τα πρότυπα που χρησιμοποιούνται για την επίγεια ψηφιακή τηλεόραση DTT ανά τον κόσμο ποικίλλουν, με το DVB να εφαρμόζεται σε Ευρώπη, Αυστραλία, μέρη στης Ασίας, Νότια Αμερική και Αφρική, το ATSC σε Βόρεια Αμερική, μέρη της Κεντρικής Αμερικής και Νότια Κορέα και το ISDB-T σε Ιαπωνία και Βραζιλία. Όσον αφορά τα πρότυπα του DVB και πιο συγκεκριμένα το DVB-T, στις διάφορες χώρες που εφαρμόζεται, τα χαρακτηριστικά που υποστηρίζει ποικίλλουν ανάλογα τις εκάστοτε απαιτήσεις και το σχεδιασμό του δικτύου. Έτσι, μπορούμε να συναντήσουμε μεταδόσεις DVB-T με κωδικοποίηση video MPEG-2 ή MPEG-4, με εκπομπές σε SFN ή MFN δίκτυα, διαμορφώσεις 16 ή 64QAM, καταστάσεις 2k ή 8k και γενικότερα διάφορους συνδυασμούς. Στη χώρα μας, οι εκπομπές της ΕΡΤ χρησιμοποιούν διαμόρφωση 16QAM, κατάσταση 8k, guard interval 1/16, code rate 3/4 σε μονοσυχνοτικά δίκτυα SFN.

Όσον αφορά το DVB-T2, η πρώτη χώρα που θα το εφαρμόσει θα είναι πιθανότατα η Αγγλία, όπου ήδη το ASO είναι προ των πυλών. Ο αρμόδιος οργανισμός, Ofcom, έχει δηλώσει την πρόθεσή του να μετατρέψει μια μετάδοση εγχώριας κάλυψης σε DVB-T2 με μεταδόσεις καναλιών HDTV στα τέλη του 2009. Δοκιμαστικές μεταδόσεις ξεκίνησαν αμέσως μετά την παρουσίαση του προτύπου, τον Ιούνιο του 2008.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει ενδεικτικά την κατάσταση της DTT σε διάφορες χώρες, μαζί με τα χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούν, όπως και τις προγραμματισμένες ημερομηνίες του ASO.

Επίλογος…Μπορεί λοιπόν το τοπίο στην DTT να είναι θολό, παράλογο όμως δεν είναι. Η τεχνολογία τρέχει με ιλιγγιώδεις ρυθμούς και η εξέλιξη είναι πάντα ευπρόσδεκτη. Το πρότυπο DVB-T2 μπορεί να εκμεταλλευτεί καλύτερα το πολύτιμο εύρος ζώνης και να αποδώσει καλύτερες μεταδόσεις επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης. Αυτό δε σημαίνει ότι πετάμε στα σκουπίδια το υπάρχον DVB-T, αφού πρόκειται για ένα επίσης αποδοτικό πρότυπο, για το οποίο έχει αφιερωθεί τεράστια έρευνα και είναι οπωσδήποτε πιο ώριμο από το νεόφερτο. Μπορεί το DVB-T να μην έχει μπει στη ζωή μας, όμως είναι πολλά χρόνια «εκεί έξω» και η αγορά είναι έτοιμη να το υποδεχθεί. Ωστόσο, οι αρετές του DVB-T2 μπορούν να ξεδιπλώνονται στο ελεύθερο εύρος ζώνης που θα δημιουργηθεί στις UHF και VHF συχνότητες μετά την παύση των αναλογικών τηλεοπτικών μεταδόσεων. Δεν πρέπει να ξεχνάμε, ότι το πρότυπο της επίγειας τηλεόρασης δεν είναι… ένα gadgetάκι όπου όταν παρουσιαστεί ένα πιο σύγχρονο πετάμε το παλαιότερο στα σκουπίδια, αλλά πρόκειται για ένα μεγάλο τεχνολογικό αλλά και πολιτικό γεγονός.

Χρήσιμα Links
http://www.dvb.org
http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-T

Σημ. Οι πληροφορίες αντλήθηκαν από το διαδικτυακό χώρο του DVB Project (http://www.dvb.org/about_dvb/dvb_worldwide/) και μπορεί να έχουν διαφοροποιηθεί μέχρι την τελευταία ενημέρωση της πηγής