DVB-S

Aus Zebradem WIKI
Zur Navigation springenZur Suche springen

Das Board mit Freiheiten




DVB-S (Abkürzung für englisch Digital Video Broadcasting – Satellite ‚Digitaler Videorundfunk per Satellit‘) ist die Bezeichnung für die Ausstrahlung von DVB-Signalen per Satellit. Die Ausstrahlung von DVB per Satellit (z. B. Astra, Eutelsat) ist die meistgenutzte DVB-Variante. Hier werden dank der großen Datenübertragungsrate die meisten Fernseh- und Hörfunkprogramme sowie Zusatzdienste übertragen (z. B. ARD und ZDF seit August 1997). Als Beispiel werden alleine über die Astra-Satelliten mehr als 1500 Radio- und Fernsehprogramme übertragen, davon sind knapp 300 Fernsehprogramme und etwa 170 Radiosender unverschlüsselt[1]. Im Gegensatz zu DVB-C („C“ für engl. Cable ‚Kabel‘) und DVB-T („T“ für Terrestrisch) benötigt DVB-S keine Zusatzinfrastruktur (Kabelnetze, terrestrische Senderketten) und bietet somit auch in abgelegenen Gebieten Rundfunkempfang. Es gibt Satellitenantennen, die durch automatische Nachführung der Antenne den Empfang in Flugzeugen, auf Schiffen oder sogar in Bussen während der Fahrt ermöglichen. Daher trifft die Bezeichnung „Überallfernsehen“ eher auf DVB-S als auf DVB-T zu. DVB-S dient teilweise sogar als Datenlieferant für die Kabelnetze (Analog und Digital) bzw. DVB-T.

Geräte und Kosten

Bei DVB-S fallen lediglich die monatlichen Rundfunkgebühr für den Empfang der öffentlich-rechtlichen Fernseh- und Radiosender an. Weitere laufende Kosten entstehen bei DVB-S im Gegensatz zu DVB-C nicht (von Pay-TV abgesehen), da der Satellitenbetrieb von den Rundfunkveranstaltern bezahlt wird. Da heute nur wenige Fernsehgeräte das DVB-S-Signal direkt empfangen können, ist in der Regel jedoch der Einsatz eines Digitalreceivers notwendig, sowie eine Empfangsanlage, die das High-Band unterstützt. Ein wichtiger Vorteil von DVB-S besteht darin, dass auf einem Transponder im Gegensatz zur analogen Verbreitung mehrere Programme abgestrahlt werden können (MCPC). Das stellt für die Programmanbieter einen Kostenvorteil dar, da die Miete eines Satelliten-Transponders recht kostenintensiv ist. Die Anzahl der gleichzeitig über einen Transponder abgestrahlten Programme hängt von der Datenrate ab, die den jeweiligen Programmen zugeordnet wird. Außerdem gibt es mehr als 1000 TV-Sender (auf Astra 19.3 Ost) zu empfangen, unter denen sind ca. 300 frei.

Übertragungstechnik und Modulationsverfahren

DVB-S enthält Optimierungen für die satelliten-spezifischen Eigenschaften (z. B. fehlende Reflexionen, eher schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis) bei der Übertragung von digitalen Daten. Genutzt wird QPSK-Modulation. Bei MCPC-Signalen („Multiple Channel per Carrier“, mehrere Kanäle pro Trägerfrequenz) werden sehr hohe Symbolraten größer 10.000 kSym/s benutzt, bei SCPC-Signalen („Single Channel per Carrier“, ein Kanal pro Trägerfrequenz) niedrige Symbolraten kleiner 10.000 kSym/s. Da durch die Übertragungsart über Satellit im Gegensatz zu digitalen Kabelsignalen (also DVB-C) ein äußerer Fehlerschutz (FEC) nötig wird, ergeben sich im Datenstrom hohe Fehlerkorrektur-Anteile von typisch 1/8 bis 1/2 der Gesamtdatenrate. Bei DVB-S2 (siehe unten) ist aufgrund des besseren Korrekturverfahrens der benötigte Fehlerkorrekturanteil kleiner.

Empfang

Zum Empfang von Satellitenrundfunk wird eine Parabolantenne mit digitaltauglichem Signalumsetzer (LNB) benötigt, die über verschiedene Verkabelungsverfahren (z. B. Satblock-Verteilung oder Unicable) die Signale zum Verbraucher weiterleitet. Es gibt zahlreiche LNB-Bauformen, die sich durch verschiedene Kriterien (nach Frequenzbereich, Bauform, Anzahl der anschließbaren Teilnehmer, Multischalter-Funktionalität) unterscheiden.


Programmvielfalt der Frequenzbänder im Vergleich mit anderen DVB-Übertragungsarten

Pro Satellit werden zwei Polarisationsebenen genutzt (meist horizontal und vertikal, seltener links- und rechtsdrehend). Deshalb kann dieser Frequenzbereich doppelt genutzt werden. An jeder Orbitalposition können Satellitengruppen stationiert sein, die aus mehreren Satelliten bestehen. Alle Satelliten einer Orbitalposition teilen sich die 4 GHz Bandbreite, sofern sie alle auf dasselbe Empfangsgebiet ausgerichtet sind.

Viele Frequenzen und mehrere Satellitenpositionen ermöglichen viele Programme. Theoretisch ist DVB-S DVB-C im Bereich der Programmzahl nur beim Empfang mehrerer Satellitenpositionen überlegen. Zwar ist die nutzbare HF-Bandbreite pro Satellitenposition im Ku-Band mit 4 GHz deutlich größer als in Kabelnetzen bei DVB-C (0,8 GHz), allerdings relativiert sich der Wert etwas, wenn man den geringeren Signal-Rausch-Abstand von DVB-S (arbeitet mit QPSK) im Vergleich zu DVB-C (verwendet meist Quadraturamplitudenmodulation= QAM) betrachtet. Unter Berücksichtigung des Shannon-Hartley-Gesetz errechnet sich eine ähnliche Kanalkapazität.

Der direkte Vergleich sieht so aus:

  • je Satellit: 4 GHz/40 MHz = 100 digitale QPSK-Transponder (4 GHz = Satellitenkapazität, 40 MHz = Bandbreite pro Transponder inkl. Zwischenraum)
  • Kabel: ca. 800 MHz/8 MHz = 100 digitale QAM-Kanäle (800 MHz = Kabelkapazität, 8 MHz = Kabelkanalbandbreite)

Allerdings kann man zur weiteren Steigerung der Programmanzahl bei DVB-S mehrere Satellitenpositionen zum Empfang nutzen und so die Programmzahl über die Begrenzung der Bandbreite einer Satellitenposition im Ku-Band erhöhen. Beim Kabelempfang müsste man, um den gleichen Effekt zu erreichen, zwischen verschiedenen Kabelnetzen umschalten. In der Praxis ist daher das Programmangebot über Satellit (z. B. ASTRA) um ein Vielfaches höher als das eines Kabelnetzbetreibers.

Bei dieser Berechnung ist nicht berücksichtigt, dass es sich bei der Bandbreite des DVB-S nur um momentan benutzte Frequenzen im Ku-Band handelt. Eine Erweiterung durch andere Frequenzbänder ist jederzeit technisch machbar und bedeutet, z. B. bei Erweiterung durch das Ka-Band (17,7–21,2 GHz), mehr als eine Verdoppelung der nutzbaren Bandbreite einer Satellitenposition, was dann 250 digitalen QPSK-Transpondern entspricht. Künftig könnte das Ka-Band auch zusätzliche Multimedia- oder Programmangebote liefern. Auch wäre theoretisch zur weiteren Angebotssteigerung noch die Nutzung des C-Bandes möglich. Jedoch ist das wegen des benötigten großen Antennendurchmessers unwahrscheinlich.

Neben dem in Europa üblichen Ku-Band wird in Amerika, Asien und Afrika auch das ältere C-Band (3,4–4,2 GHz) genutzt. Dieses zeichnet sich durch eine wesentlich geringere Störanfälligkeit bei Regen aus. Für den Empfang der meisten Satelliten sind hier Spiegeldurchmesser ab 2 m nötig. Dieses Band bietet nur wenige zusätzliche, dafür aber einige sehr exotische Programme.

Deutlicher geht der Vergleich von DVB-S mit DVB-T aus: DVB-T hat mit maximal 0,5 GHz eine geringere nutzbare Bandbreite. Die HF-Bandbreite ist deutlich geringer, auch der mögliche Gleichwellenbetrieb behebt nicht das Problem, dass nur max. 15 Prozent der Frequenzen benutzt werden können. Weiter reduziert die Bandbreite die meist nur mögliche Modulation (16QAM auch 64QAM) sowie das Guard Intervall. Alle Effekte zusammen betrachtet ergeben, dass DVB-T etwa fünf Prozent der Datenrate von DVB-C erlaubt. Alternative Topologien sind nur mit hohem Aufwand möglich.

DVB-S2

DVB-S2 ist eine Weiterentwicklung des DVB-S-Standards. Durch Verwendung verbesserter Kodierungs-, Modulations- und Fehlerkorrekturverfahren wird die Datenrate um bis zu 30 % gesteigert. Im März 2005 ratifizierte ETSI den DVB-S2-Standard unter der Nummer EN 302 307. Anstelle von 4PSK (QPSK) bei DVB-S verwendet DVB-S2 optional die Modulationsarten 8PSK, 16APSK oder 32APSK. Die Anpassung (ACM) erfolgt optional durch Rückmeldung der Empfangsqualität durch Referenzempfänger. So kann bei schlechter Empfangslage die Modulation verändert werden, um einen Empfangsabbruch zu vermeiden. Bei gleicher Bitfehlerhäufigkeit (BER) erfordert 8PSK einen höheren Träger-Rauschabstand (CNR) von etwa 3 dB, was aber durch den effizienteren Fehlerkorrektur-Code LDPC teilweise ausgeglichen wird. Unter anderem deshalb wird auch eine höhere Netto-Datenrate gegenüber DVB-S erzielt. Der Einsatz besserer Algorithmen zur Bilddaten-Reduktion (z. B. H.264 (MPEG-4 AVC) statt H.262 (MPEG-2)) und besserer Auflösung (HDTV) ist nicht notwendigerweise an DVB-S2 gekoppelt. Da aber für neuere Formate ohnehin neue Endgeräte mit anderen Demodulatoren und Decodern benötigt werden, wechseln die meisten Anbieter auch auf ein bandbreiten-effizienteres und damit für sie kostengünstigeres (aber deutlich rechenintensiveres) Kompressionsverfahren, wenn z. B. ein neuer HDTV-Sender ausgestrahlt werden soll. Es gibt bereits mehrere Transponder auf verschiedenen Satelliten (vorwiegend Astra und Hotbird), die im DVB-S2-Modus senden. Aufgrund der gewählten Phasenlage für die bei DVB-S2 neu hinzugekommenen Modulationsarten ist auch das Mischen von DVB-S- und DVB-S2-Signalisierung auf einem Transponder möglich. Dadurch kann ein Sender beispielsweise für ältere DVB-S-Receiver auf einem Transponder eine Anzahl von Kanälen in SDTV anbieten, ein DVB-S2-Empfänger, der auf demselben Transponder empfängt, kann aber zusätzlich einen oder zwei Sender dekodieren, die als überlagerte 8PSK-Modulation in DVB-S2 auf dem 4PSK-Signal des DVB-S liegen (siehe auch Simulcast).


Weblinks


Abgerufen von „https://wiki.zebradem.com/wiki/index.php?title=DVB-S&oldid=15512“