Kabelfernsehen-Technik in Grossnetzen am Beispiel … · Das führt beim Abonnent zu einer gewissen Frustration. Daher ist zu erwarten, ... 2.2 SIGNALEMPFANG IN BASEL Das Konzept

KRIEG IM AETHER

Vorlesungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürichim Wintersemester 1988/1989

Leitung:Bundesamt für Übermittlungstruppen

Divisionär J. Biedermann, Waffenchef der Übermittlungstruppen

Kabelfernseh-Technik in Grossnetzenam Beispiel von Zürich und Basel

Referent: A. Keller, El. Ing. HTL

Diese Vorlesung wurde durch die Stiftung HAMFU digitalisiert und alsPDF Dokument für www.hamfu.ch aufbereitet.

Kabelfernsehen-Technik in Grossnetzen am Beispiel von Zürich und Basel - Vorlesung Krieg im Aether 1988/1989 (ETH Zürich) HAMFU History

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2-1

KABELFEHRNSEH-TECHNIK IN GROSSNETZENAM BEISPIEL VON ZÜRICH UND BASEL

Andres Keller. El. Ing. HTL

INHALTSVERZEICHNIS

1. Einleitung

1.1 Uebersicht

1.2 Aufbau des Basler Netzes

2. Signalempfang

2.1 Programm

2.2 Signalempfang in Basel

2.3 Signalempfang in Zürich

3. Die Groberschliessung des Kabelnetzes

3.1 Groberschliessung mit HF-Primär-Netz in Zürich

3.2 Groberschliessung mit Glasfasernetz in Basel

4. Die Quartiererschliessung mit VHF-Verteilnetz

5. Die individuelle Verteilung von Programmen

6. Schlussbemerkung

Adresse des Autors:

Andres Keller, El.Ing.HTL "Krieg im Aether", Folge XXVIII, 1989Rediffusion AGZollstrasse 42

48510

8021 Zürich



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1. EINLEITUNG

1.1 UEBERSICHT

In Basel entsteht zur Zeit das jüngste Grosskabelnetz der Schweiz. Die Netzbetreiberfirma BalcabAG erstellt das Netz aufgrund neuster Erkenntnisse und mit modernster Technologie. Ganz besondersideal ist in Basel, dass nicht auf vorhandene Strukturen Rücksicht zu nehmen ist. Vielmehr bietetsich heute die seltene Gelegenheit, recht kompromisslos die optimale Lösung anzustreben.

Schon vor bald 30 Jahren stellte der Bau des Zürcher Kabelnetzes durch die Rediffusion AG eine weg-weisende Neuerung dar. Es entstand als Kabelfernsehnetz in der heutigen Form - mit VHF-Vertei1ungbis zum Teilnehmer - im Jahre 1970 aus den Pioniernetzen, welche zuerst 3, dann 6 Fernseh- und Ra-dioprogramme übertragen haben. Diese Pioniernetze wurden bereits 1960 gebaut und benutzten die al-ten Papierkabel, welche seit den 30er Jahren für die Uebertragung des niederfrequenten Rediffu-sion-Drahtrundspruchs verlegt wurden. Die Uebertragungstechnik war, bedingt durch die Verwendungder bestehenden Kabel, sehr speziell, d.h. es wurde ein HF-Uebertragungsverfahren mit Bildträger-frequenz bei 6.85 MHz entwickelt.

Schon früh wurde bei Rediffusion erkannt, dass das HF-Uebertragungsverfahren auch bei modernenVHF-Netzen als übergeordnete Verteilebene interessante Vorteile bietet. Diese Verteilebene, auchSupertrunk genannt, ist auch in Form von FM-Systemen verwendet worden. Die logische Weiterentwik-klung sind heute die modernen fiberoptischen Systeme.

Aber auch mit der Aufstockung von neuen Programmen wurde das Zürcher Netz konfrontiert. Dabei hatsich folgende Entwicklung ergeben, welche für Netze in der operationellen Phase typisch ist.

Fig. 1 Uebertragungskapazität der Kabelnetze

Während das Programmangebot stetig anwächst, wird das Kabelnetz stufenweise angepasst, bzw. in Be-trieb gesetzt. Die Uebernahme zusätzlicher Programme in das Netz erfolgt paketweise, da eine dies-bezügliche Information an die Kunden wichtig, aber auch sehr aufwendig ist.

Im Programm-Grundangebot ist heute durch Angleichung der Programminhalte eine Sättigung entstan-den. Gerade werbefinanzierte Programmanbieter fördern durch Rücksichtnahme auf Werbeinteressendiese Entwicklung. Das führt beim Abonnent zu einer gewissen Frustration. Daher ist zu erwarten,dass spezialisierte Programme wie Sport, Familie, Film, Nachrichten etc. zu neuen Angebotsformenmit individueller Verrechnung führen. Dafür geeignet sind adressierbare Teilnehmerdecoder, woraufich noch zu sprechen komme.

Immer wieder wird auch die Frage gestellt, inwiefern Kabel fernsehnetze für andere Dienste wie z.B.interaktive oder gar für vermittelte Dienste verwendbar wären. Dafür sind Kabel fernsehnetze ausverschiedenen Gründen (Geheimhaltung, Sicherheit, rasches Erreichen der Kapazitätsgrenzen im Rück-kanal, etc.) nicht ohne weiteres geeignet, weshalb solche Dienste nach meiner Meinung auf dem mo-dernen ISDN-Netz der PTT abgewickelt werden sollten. Die besten Anwendungen für den beschränktenRückwärtsbereich sehe ich in der Unterstützung der eigentlichen Stärke des Kabelfernsehnetzes, derVerteilfunktion. Es ist auch eine Frage des Netzkonzeptes: Während das Kabelnetz für Wohngebieteoptimiert ist, deckt die PTT die interessierten Geschäfts- und Industriezonen bestens ab.



2-3

Kabelfernsehen Kabeinetz Local Area NetworkMid -Split High -Split

Forward [150-450] ,Vorwärts [222-450]

Vorwärts-403

Rückwärts20

Frequenzbereiche ImHzlReturn [5-112]107

Rückwärts [5-186]181

Fig. 2 Rückkanal im Kabelfernseh- und im LAN-Netz

1.2 AUFBAU DES BASLER NETZES

1. Ueberwachungs- und Netzzentrale mit Studio.

2. Die Hauptverteilebene ist ein Glasfasernetz mit Sternstruktur.

3. Im Glasrasernetz werden die Programme digital übertragen.

4. An das Glasfasernetz angeschlossen wird ein VHF-Koaxialkabelnetz, das mit bis auf 450 MHzerweiterter Bandbreite die Quartiere sternförmig erschliesst.

5. Im VHF-Netz werden die Fernsehprogramme mit der modernen Technik der Trägerfrequenz-Verkopplungübertragen.

6. Jeder Abonnent erhält die neue Breitband-Teilnehemrdose.

7. Es steht ein Rückwärtsbereich (5 bis 25 MHz) zur Verfügung.

2. SIGNALEHPFANG

Am Anfang eines jeden Kabelfernsehnetzes liegen die einzuspeisenden Programme vor. Die Palettenfür Zürich und Basel dürften im Grundsatz ähnlich sein, gilt es doch ein attraktives Angebot zu-sammenzustellen, welches beim Teilnehmer Anklang findet.

Die angebotenen Fernsehporgramme lassen sich für beide Städte wie folgt einteilen:

1. Nationale schweizerische Programme: Die drei Programme der Sprachregion.

2. Ausländische öffentlich-rechtliche Programme mit terrestrischer Verbreitung. Zum Beispiel ARDZDF, SW3, BR3, ORF1, ORF2, TF1, A2, FR3. Diese Programme können direkt oder über den Gemein-schafts-Antennen-Zubringer der PTT empfangen werden.

3. Ausländische öffentlich-rechtliche Programme mit Verbreitung über Satellit. Zum Beispiel RAI1DATO K *

4. Werbefinanzierte Programme über Satellit. Zum Beispiel Sky-Channel, Super-Channel.

5. Lokal programme. Aus der Region und für die Region. In Basel geplant zum Beispiel City-Kanal undUniversitätskanal. In Zürich in Betrieb ist seit 1982 die Teleziitig, ein Kanal mit Textseitenund Filmbeitragen, ergänzt mit Teletext. Ebenso wird im Netz Zürich Radio Rediffusion seit dendreissiger Jahren verteilt.

6. Pay-TV-Programme. Zum Beispiel das schweizerische Abonnementsfernsehprogramm Teleclub.

7. Und in Zukunft gewiss auch Spartenprogramme für Sport, Familie, Nachrichten etc.

Ein Kabelfernsehnetz benötigt für die Entgegennahme der verschiedenen Programme eine sogenannteKopf station oder Zentrale. Im Fall von Grossnetzen, mit ausgebautem Signal-Qualitätsstandard undumfassendem Angebot, handelt es sich oft um mehrere dezentralisierte Anlagen. Selbstverständlichist bei Grossnetzen in der Kopfstation auch eine bemannte Ueberwachungsstelle integriert welcheEmpfang und Verteilung der Signale im Netz bezüglich Verfügbarkeit und Qualität permanent über-

2.1 PROGRAMME

prüft.



2-H

2.2 SIGNALEMPFANG IN BASEL

Das Konzept der Kopfstation Basel ist aus Figur 3 ersichtlich:

Fig. 3 Signalbezug Basel

Die Netzzentrale verfügt über Einrichtungen für den terrestrischen Empfang, für Satellitenempfang,über einen Anschluss zum GAZ-Netz (Gemeinschafts-Antennen-Zubringer) der PTT und über Anschlüssefür Lokalprogramme. Damit sind auch alle Bezugsmöglichkeiten für die Zukunft gesichert.

Auf einer MUBA-Halle wird die Zentrale des Kabelfernsehnetzes Basel erstellt. Diese Zentrale um-fasst die Empfangseinrichtungen, die Aufbereitungselektronik sowie die technische Ueberwachungs-stelle für die Radio- und Fernsehprogramme. Ausserdem wird von hier aus die einwandfreie Funktionder Verstärker im Kabelnetz überwacht.



2-5

2.3 SIGNALEMPFANG IN ZUERICH

Das Konzept der Kopfstation Zürich ist in Figur 4 dargestellt.

A L B I S PT T

EMPF ANGSSTELLEBUCHENEGG

-a

EMPF ANGSSTELLEFELSENEGG

EMPF ANGSSTELLEFOLENWEID

Q U I I WESTENNORDWESTEN

EMPF ANGSSTELLEF AL AETSCHEN

H F - Z U B R I N G E R5 . . . 4 0 M H Z

m RUND-

N E T Z- Z E N T R A L ELEIMB A C H GLA SF A SER - ZU B R IN GER (FM)

UEBERWACHUNGF U N K D I S P O S I T I O NSTO ERU NGSDI ENST

L O K A L - T VT E L E Z I I T I G

R A D IOR E D I F F U S I O N

V H F - V E R T E I L N E T Z

H F - P R I M A E R - N E T Z5 . . . 4 0 M H Z

VHpg È »

t t

Fig. 4 Konzept Empfangsstellen Zürich

Es bestehen zwei Zubringeräste zur Netzzentrale. An einem Ast befinden sich zwei Empfangsstellen,sowie die MZA Albis der PTT, welche über ein Kabel ebenfalls mit der Netzzentrale verbunden ist.Gegenwärtig werden ab Albis die drei schweizerischen Fernsehprogramme bezogen und über eine 70 MHzFM-Verbindung nach der Netzzentrale Leimbach geführt. Einerseits wurde damit die Bildqualität zu-folge völlig fehlenden athmosphärischen Einflüssen besser und anderseits ist es so möglich, denTeilnehmern den nationalen Teletext auf den drei schweizerischen Programmen während 24 Stunden zurVerfügung zu halten. Dies hat sich als wünschbar erwiesen, weil die Sender der PTT nachtsüber ab-schalten und ab Teletext auch nachts wichtige Informationen zur Verfügung stehen.

Die Empfangsstelle Buchenegg dient dem Empfang aus Richtung Osten und wurde ganz speziell für denEmpfang der österreichischen Programme gebaut.

Fig. 5 Empfangsstelle Felsenegg



2-6

Vom Standort Buchenegg führt die direkte Verbindung zum Sendestandort Pfänder über das Hörnli,welches sowohl vom Pfänder wie auch vom Standort Buchenegg zu sehen ist. Damit ergibt sich einestabile Uebertragungsstrecke in Form der Beugung an einem Hindernis. Die gemessenen und die be-rechneten Werte stimmen dabei gut überein.

In der Empfangsstelle Felsenegg werden aus Richtung Westen die französischen Programme ebenfallsmit Beugung an einem gemeinsamen einsehbaren Hindernis vom Sender Mühlhausen empfangen. Ausserdemsind die Satelliten-Empfangsantennen hier aufgestellt.

Die Empfangsstelle Folenweid ist in Richtung Nordwesten offen und dient dem Empfang der deutschenund auch der Schweizer Programme.

Die Empfangsstelle Falätschen ist die älteste Anlage und ist mit einem 32 m hohen Turm für Rund-Empfang ausgestattet. Hier bestehen auch gute Möglichkeiten für Reserve-Empfang.

Fig. 6 Empfangsstelle Falätschen

Die Ueberwachungszentrale Leimbach dient neben der Signalaufbereitung auch der permanenten Ueber-wachung aller zur Verteilung gelangenden Signale. Hier wird auch das HF-Primärnetz wie auch dasVHF-Primärnetz überwacht, d.h. die Verstärker werden auf ihr richtiges Funktionieren abgefragt.Bei Fehlfunktionen erfolgt Alarm und als Folge ein Reparaturauftrag an den zuständigen Service-Techniker. Der Einsatz aller Servicefahrzeuge wird ebenfalls aus der Ueberwachungszentrale mittelsFunk disponiert.



2-7

Fig. 7 Ueberwachungszentrale Leimbach

3. DIE GROBERSCHLI ESSUNG DES KABELNETZES

Von der Zentrale aus werden die Fernseh- und Radioprogramme ins Kabelnetz eingespeist.

3.1 GROBERSCHLI ESSUNG HIT HF-PRIHAER-NETZ IN ZUERICH

Wie bereits einleitend,erwähnt erfolgt die Groberschliessung im Netz Zürich mit einer übergeord-neten Verteilebene, dem sogenannten HF-Primär-Netz.

TUBE 1 - 6

TUBE 7

7 ö [MHZ] *

FREQUENZ

~7Ö [MHZ]

FREQUENZ

FREQUENZBELEGUNG AUF H F - P R I M A E R - K A B E L7 - T U B I G E S K OAXIA LK A BEL

REF H F 4

Z F

I Z F

/ k

[

U M S E T Z E R - S T A T I O N H F - P R I M A E R / V H FM I T TRAEGERFREQUENZ-VERKOPPLUNG

Fig. 8 Frequenznutzung HF-Primär-Netz



2-8

Die Groberschliessung erfolgt über 7-tubige Koaxialkabel im Frequenzbereich 5 bis 40 MHz mit an-schliessenden Umsetzern in den VHF-Bereich. Dabei werden pro Tube 4 Fernsehprogramme übertragenund in 2 Fernsehprogrammen der gesamte UKW-Bereich. Dies ergibt heute eine Kapazität von 26Fernsehprogrammen und 35 UKW-Programmen.

km

200

150

1 00 -

50 H

nfl

HF-Std: HF-Primär,Standard

HF-LR: HF-Primär,Long Reach

VHF-Std: VHF-Trunk,Standard

VHF-LR: VHF-Trunk,Long Reach

GF-FM: Glasfaser FMGF-DIG: Glasfaser digitalGF-AM: Glasfaser AM

HF- Std H F - L R V H F - S t d V H F -L R C F - F M CF-DIG G F - A M

Fig. 9 Reichweite Super-Trunksysteme

Für eine Kapazitätserweiterung ist ein Glasfasernetz bereits vorgesehen.

3.2 GROBERSCHLIESSUNG HIT GLASFASERNETZ IN BASEL

Genauso wie im Netz Zürich erhält auch Basel eine übergeordnete Verteilebene. Das Vertei1konzeptBasel zeigt Figur 10.

STE RNFO ERMI GE ER SC H LIESSU NGI M GLA SF A SER - N E TZ

Fig. 10 Blockschema Stadt Basel mit Unterzentralen



2-9

Die Groberschliessung erfolgt mit Glasfaserkabel. Das Glasfaserkabel wird von der PTT gemietet.Von der Verteil- und Ueberwachungszentrale aus werden sternförmig sechs Linterzentralen in denQuartieren versorgt. Die Anfangsausstattung erlaubt eine Kapazität von 28 Fernsehprogrammen und 37UKW-Programmen.

Die in Basel verwendeten Glasfasern sind sogenannte Monomode-Fasern, die sich durch ihre Breitban-digkeit ganz besonders für Fernsehzwecke eignen.

Q u e r s c h n i t t B r e c h u n g s -i n d e x

E i n g a n g s -i m p u l s

F o r t p f l an z u n g d e s L i ch t esin de r Faser

Kern Opt ischer Man te l

A u s g a n g s -i m p u l sA,

G r a d i e n t e n i n d e x

t

*• t

Fig. 11 Fasertypen

Für die Benützung der Glasfaser als Uebertragungsstrecke sind an beiden Enden elektronisch-opti-sche Wandler und je nach Uebertragungsdistanz eventuell auch Zwischenverstarker erforderlich.

Mehrmoden-LWL Einmoden-LWL

1 0 0 0

) 1 1 10 100 MHz 1 10 100 GHz 1 THz

Fig. 12 Dämpfungs- und Bandbreitenvergleich Cu und GF



2-10

Das Angebot an Glasfaser-Uebertragungssystemen ist heute sehr reichhaltig. Deshalb ist es entschei-dend, aus dem grossen Angebot, der Anwendung entsprechend, das optimale System auszuwählen.

T V - G L A S F A S E R - U E B E R T R A G U N G S - S Y S T E M E

A M -U E B E R T R A G U N G

- I N ERPROBUNG- SYSTEMDA TEN MUESSEN

NOCH VERBESSERT WEHDEN- IN TER ESSA N T E ANWENDUNGEN

I N VERBIN DUNG M I TVHF—NETZEN ABSEHBAR

- B R EIT B A N D - TR A N S P A R EN Z

F M -U E B E R T R A G U N G

- I M E I N S A T Z BEWAEHRT- K A NA L-TR AN SP A REN Z- SEHR GUTE T V - Q U A L I T A E T

ER REICH BA R- U K W - QU A L IT A E T K R I T I S C H- GUTE FASERNUTZUNG- M E H R- T R A E G E R - B ET R I EB- M E H R - F E N S T E R - B E T R I E B

D I G I T A L EU E B E R T R A G U N G

- I M E I N S A T Z BEWAEHRT- HOECHSTE UEBERTRAGUNGS-

Q U A L I T A E T- GROESSTE R E I C H W E I T E

DURCH REPEA TER- SYSTEME M I T K A NA L -

TRANSP ARENZ E R H A E L T L I C H- MAESSIGE FASERNUTZUNG

OHNE REDU NDAN Z-MINDE RUNG

K O H A E R E N T EU E B E R T R A G U N G

- I M ST A D IU M W I S S E N -SC H A FTL I C H ERVERSUCHE

- ENORME UEBERTRAGUNGS-K A P A Z I T A E T

Fig. 13 Glasfaser-Uebertragungssystem für Fernsehsignale

Nach eingehender Markt- und Technologieabklärung hat man sich in Basel für das digital arbeitendeOVID 4 der Firma Standard Telephon und Radio AG, Zürich, entschieden.

Herstel 1er: Standard Telefon & Radio AG, Zürich

Fernsehen: Uebertragungsbandbreite:Frequenzgangfehler:Rauschabstand:Programme/Faser:

10 Hz .. 6 MHz+/- 0.2 dB

65 dB (bewertet)4

Radio: Uebertragungsbandbreite:Rauschabstand :Programme/Faser:

40 Hz .. 75 kHz60 dB

6

Optisches System: Glasfaser:Wellenlänge:Ausgangsleistung:Empfangsleistung:

Monomode1300 nm

-5 dBm-33 dBm

Bitrate auf einer Glasfaser (4 TV, 6 UKW): 678 MB/sec

Fig. 14 Technische Daten OVID 4, Kabelversion

Das gewählte Uebertragungssystem vereinigt in idealer Weise in seiner Kabelversion alle nötigenEigenschaften für das Kabelnetz in Basel:

- Qualität durch digitale Funktionsweise- Transparenz, weil nicht redundanzmindernd- Transparenz, weil fähig Subcarrier zu übertragen- Transparenz durch Anpassungsmöglichkeit der Bandbreite an das Signal

Eine sehr wesentliche Forderung bei der Systemwahl war Transparenz.

TRANSPARENZSTUFE

VERWALTUNGS-FREIHEIT

ST0ER-FAKT0REN

Breitband

Kanal

Basisband

Dienst

Kanal

Basisband

Dienst

Kanal-Aufbereitung

Basisband-Aufbereitung

Dienst-Aufbereitung

Die Signalverarbeitung auf einer Hierarchiestufe schränkt die Transparenzauf der nächst höheren Hierarchiestufe ein.

Fig. 15 Hierarchie der Transparenz



2-11

Oie digitale Uebertragung auf der Glasfaser ist in heutigen Kabelnetzen eigentlich systemfremd,sofern nicht einige Regeln eingehalten werden. Es geht dabei darum, die Fernseh- und Radiosignalenicht in ihre Basisband-Komponenten zerlegen zu müssen. Eine solche Zerlegung kompliziert das Sy-stem unnötig. Die Zerlegung muss nach der Glasfaserstrecke wieder rückgängig gemacht werden. Da-durch entstehen unnötige Kosten. Zudem können erhebliche Probleme bei der Einführung neuer Diensteauf einem Radio- oder Fernsehprogramm entstehen.

Beispielsweise ist bei einem nichttransparenten digitalen UKW-Uebertragungsverfahren im Basisbanddie separate Uebertragung eines linken und eines rechten Kanals sowie die Zustandsinformation Mo-no/Stereo vorzusehen.

PRO FASER:- 4 TV-PROGRAMME- 6 UKW-PROGRAMME

L+-R L - R g I

SYSTEM I S T TRANSP ARENT

Fig. 16 UKW, transparent

Demgegenüber ist das transparente Verfahren in der Lage, das Multiplex-Signal inklusive RDS (RadioDaten Signal) nach einfacher Demodulation direkt zu übertragen. Nachher ist nur eine simple Modu-lation erforderlich.

Auch beim Fernsehen bestehen die gleichen Probleme. Bei der Basisbandlösung müssen Video, 2 Tonsig-nale und der Tonstatus getrennt übertragen werden und nachher wieder zusammengesetzt werden.

' V I DE O T O N I . T 0 N 2

SYSTEM I S T TRANSP ARENT

Fig. 17 Fernsehen, transparent



2-12

Auch hier überträgt das transparente Verfahren das Videosignal zusammen mit den Tonträgern.

. DIE QUARTIERERSCHLIESSUNG HIT VHF-VERTEILNETZ

In Zürich und in Basel erfolgt in der Unterzentrale der Uebergang vom HF-Primär-Netz, bzw. von derGlasfaser auf das in Koaxtechnik ausgebildete VHF-Netz.

Das gesamte VHF-Netz wird in Basel in 450 MHz-Technik gebaut. Damit wird eine Kapazität von etwa35 UKW-Programmen der FCC-Norm und etwa 45 Fernsehprogrammen der heute üblichen CCIR-B/G-PAL-Normzur Verfügung gestellt. Die 450 MHz-Technik stellt heute die ausgereifteste Form von Kabelfernse-hen mit erweiterter Bandbreite dar.

Für das Netz Zürich ist alles soweit vorbereitet, um bei Bedarf eine Frequenzbereichserweiterungvorzunehmen.

Im VHF-Netz kommen als aktive Verstärker-Grundschaltungen entweder Eintakt- oder Gegentakt-Verstär-ker in Frage.

Der Eintakt-Verstärker wird heute, weil zuwenig verzerrungsarm, nicht mehr verwendet. In veralte-ten Anlagen ist er eine wesentliche Störungsursache.

Dagegen ist heutzutage der Gegentaktverstärker am weitesten verbreitet.

Durch Parallelschalten zweier Gegentaktverstärker wird bei gleichen Verzerrungen ein um fast 3 dBhöherer Ausgangspegel erreichbar.

H A U P T -V E R S T A E R K E R

A I C H T -K O P P L E R

R I C H T -K O P P L E R

CER— O - 0 - — 0

P R I N Z I P

P H A S E N -U M K E H R

E I N G A N G O - é ^ V ) i >

- O A U S G A N G

R I C H T -K O P P L E R

R I C H T - K O M P E N S A T I O N S -K O P P L E R V E R S T A E R K E R

V E R S T A E H K T E S N U T Z S I G N A LM I T S T O E R P R O D U K T E N

V E R S T A E H K T E S N U T Z S I G N A LO H N E S T O E R P R O D U K T E

— — 0 Ü Z 3 ( p ) — ^ — o

P H A S E N -U M K E H R

F U N K T I O N E I N G A N G O Q - E l g 3 ' " Ö H >G E G E N P H A S I G E A D D I T I O N( S U B T R A K T I O N )D E R S T O E R S I G N A L E

G E G E N P H A S I G E A D D I T I O N N U R S T O E R P R O D U K T E( S U B T R A K T I O N ) D E R N U T Z S I G N A L E

Fig. 18 Feed-Forward-Verstärker

Diese "Feed-Forward"-Verstärkertechriik erreicht durch eine raffinierte Form von Verzerrungskompen-sation höchstmögliche Ausgangsspannungen. Als Nachteil ist der Stromverbrauch, bzw. die Schwierig-keit eine Fernspeisung über mehrere Verstärker zu realisieren, erwähnenswert.

Von zentraler Bedeutung sind an dieser Stelle natürlich die Verzerrungs-Messverfahren für Verstär-ker. Es sind heute zwei Verfahren üblich, welche nicht direkt vergleichbare Kennwerte definieren.



2-13

Das deutsche DIN-Verfahren ist dabei mehr auf eine einsatzunabhängige Konstante ausgerichtet undist für Systemberechnungen direkt anwendbar.

M E S S - A U F B A U

G E N E R A T O R F 1

G E N E R A T O R F 2

G E N E R A T O R F 3 •

P R U E F L I N G

oS P E C T R U MA N A L Y Z E R

F R E Q U E N Z E N

D I N :B E L I E B I G

S C H W E I Z E R P T T :S T O E R F R E O U E N Z E NI M U K W - B A N O

D I E D I N - A U S G A N G S S P A N N U N GI S T V O N D E R P R O G R A M M Z A H LU N A B H A E N G I G .

M E S S F R E Q U E N Z E N : E I N G A N G M E S S F R E Q U E N Z E N : A U S G A N G

200 202S T O E R - F R E Q U E N Z E N

D I N -P E G E L

1

6 0 D B

1 -I >3 5 0 I-

3 4 8 3 5 2M E S S - F R E O U E N Z E N

Fig. 19 Messverfahren DIN 45004B

Das amerikanische Verfahren nach NCTA gibt die Verzerrungen eines Verstärkers in definierter Sy-stem-Umgebung an und ist so mehr produktenah.

M E S S - A U F B A U

- -- -! E I N G E N E R A T O R

- -: P R O K A N A L; I M K A B E L N E T Z

G E N E R A T O R K X

Z

P R U E F L I N G

oS P E C T R U MA N A L Y Z E R

C T B - A B S T A N D I S T B E Z O G E N A U F :

- E I N E N B E T R I E B S P E G E L- E I N E B E S T I M M T E A N Z A H L

P R O G R A M M E

M E S S F R E Q U E N Z E N : E I N G A N G M E S S F R E Q U E N Z E N : A U S G A N G

B I L D - T R A E G E R A U F A L L E N K A N A E L E NA U S S E R M E S S K A N A L

B E T R I E B S -P E G E L

C T B - A B S T A N D

B E I N K A N A E L E NU N D B E T R I E B S -P E G E L

M E S S K A N A L " S T O E R - P R O D U K T E

Fig. 20 Messverfahren NCTA



2-14

P r o g r a m m z a h l• IMA n a c h D I N + T B A n a c h C T B

A D l f f . n . P r o g r a m m e

Fig. 21 Unterschied der Messverfahren DIN/NCTA

Die Dimensionierung einer Verstärkerkaskade geschieht nach bekannter Praxis wie im Scherendiagrammdargestellt ist.

V e r s t ä r k e n ] n z a h l• U a m a x . w e g e n IMA + U a m i n . w e g e n C / N

Fig. 22 Verstärkerkaskade im Scherendiagramm



2-15

Die Abbildung zeigt, dass mit steigender Anzahl Verstärker der Ausgangspegelbereich in immer engerwerdenden Grenzen sein muss, um die gestellten Systemforderungen zu erfüllen. Anders gesagt: Esgibt eine bestimmte maximale Anzahl Verstärker sowie einen dazugehörigen Betriebspegel.

B a n d g r e n z e [ M H z ]D U ( D I N ) S t a n d a r d H . + U ( D I N ) s o l l P r i m O r

« U ( D I N ) F d F w d / P w r D b l A V e r s t ä r k e r P e g e l

Fig. 23 HYBRIDS: Notwendige Ausgangsspannung

Figur 23 zeigt die Anforderungen an die Hybridschalt-Kreise für verschiedene obere Bandgrenzen. Esist auffallend, wie zu höheren Frequenzen hin die für gleiche Netzausdehnung gültigen Ausgangsspan-nungsanforderungen und die lieferbare Technologie auseinanderklaffen.

Fig. 24 Zusammenhang Bandbreite/Systemreichweite

Eingesetzt werden in Basel die modernen amerikanischen C-Cor-VHF-Verstärker, welche sich in ihrerLAN-Version auch in Local Area Networks bestens bewährt haben.



2-16

Es ist auch Aufgabe des Kabelnetzbetreibers, die Qualität auf dem Kabelnetz mit qualifizierten Mes-sungen zu überprüfen und durch eine geeignete Unterhaltsmassnahme sicherzustellen. Rediffusion hatzur Kontrolle ihrer ausgedehnten Kabelnetze Messwagen im Einsatz, die aufgrund von Instrumentariumund Erfahrung der Spezialisten den gewohnt störungsfreien Empfang beim Teilnehmer garantieren.

Fig. 25 Messwagen innen

REDIFFUSION AGDienste DFS / Messtechnik

M E S S P R O T O K O L L : Video-Messungen

OrtStrasseMesspunk t

ZUERICHZOLLSTRASSE 42MESSTECHNIK BUERO 306 TV-DOSE BRUESTUNGSKANAL SEITE HB

KanalProgrammNoteBemerkung

K 5S R G4 / SENDUNGSRG AB MZA

TXT-Augenhoehe : 67-71 •/.TXT-Amplitude : 84—88 XDemod.-Pegel : 66 dBuV

Demodulator : Plisch FML 499 (Synchron)

1 Weissimpuls-Amplitude dUI -4.0 / .2 Base—Line—Distortion BLD +6.5 /.3 Dachschraege DAS +3.0 X4 2T-Impuls-Ampli tude d2T -4.5 7.5 Statische Nichtlinearitaet SNL +5.0 "/.Ó Farbtraegei—Amplitude Zeile 331 dF331 +2.5 X7 Intermodulation in Zeile 331 IM331 -0.0 7.8 Farbtraegei—Amplitude 20T-Impuls dF20T + 1.5 7.9 Intermodulation am 20T-Impuls IM20T -2.0 X10 Laufsei t Chrominanz—Luminanz LZ -5. ns11 Resttraeger RT + 11.0 7.12 StoerSpannung S/N +43.0 dB Ref SIG13 Differentieile Amplitude DG +4.0 X 5 Stufen14 Différentielle Phase DPH +5.0 grd 5 Stufen15 Synchron impuls—Ampli tude dSYN -3.5 V Ref SIG16 Burst-Ampli tude BST + 14.0 yi Ref SIG

Unbsw

Ze itprogramm: SRG

17.03.88 / 07:22:29.33 / Mi

Fig. 26 Messprotokoll



2-17

Ein weiterer Beitrag zur Optimierung der Empfangsqualität ist die Verwendung des neuartigen Prin-zips der Trägerfrequenzverkopplung im VHF-Netz. Die Grundlagen zur Trägerfrequenzverkopplung wur-den in den USA erarbeitet. Aber auch bei Rediffusion wurde schon vor mehr als 10 Jahren begonnendie Möglichkeiten dieser neuen Technik zu untersuchen. Neben theoretischen Arbeiten und einer Pa-tentanmeldung entstand 1978 eine Versuchsanlage für 20 Programme. Die Trägerfrequenzverkopplungwird bereits in den Netzen der Rediffusion in Zürich und Bern eingesetzt. Durch Einordnung allerTrägerfrequenzen in einen absolut exakten Frequenzraster wird gewissermassen ein neues, alle Pro-gramme umfassendes Signal gewonnen und es gelingt so, auch bei hoher Programmzahl eine einwand-freie Bildqualität beim Teilnehmer sicherzustellen.

Auffallend ist die Tatsache, dass mit der Verkopplung die vielfältigen Störprodukte zu einem ein-zigen Störträger zusammenfallen. Zufolge phasenstarrer Addition der Produkte ist der resultierendeSummenträger sehr viel höher im Pegel. Dies hat aber keinerlei Einfluss auf die festgestellte Stör-eindrucksverminderung von 7 dB. Im übrigen besteht zusätzlich noch die Möglichkeit, durch ein beiRediffusion entwickeltes Verfahren mittels Phasenwobbelung, das Störprodukt auch in der Amplitudezu reduzieren.

Aber auch beim Teilnehmer selbst sind Verbesserungen durch den Einbau der Breitband-Teilnehmer-steckdose möglich.

Die Breitbandsteckdose (Figur 27) stellt zwei gleichberechtigte Steckdosenanschlüsse zur Verfügung.

Hausverteileranlaqe mitTeilnehmersteckdose Teilnehmersteckdose heute

Breitband-Tei lnehnersteckdose

L .

ö

DIG ITAL-HORFUNKTURNER

U K W- T UR NE R

V ID E O -T A PE FERNSEHERRECORDER

FERNSEHER

Fig. 27 Prinzipschema Teilnehmersteckdose

Mit Hilfe von Durchschleifanschlüssen an den Teilnehmergeräten lassen sich sehr flexible Kombina-tionen von beliebigen Radio-, Fernseh-, Video- und Decodiergeräten anschliessen. Die Steckdosewird so für alle angebotenen Signale durchlässig.

Hier stellt sich natürlich auch die Frage, was denn auf dem Basler Kabelnetz übertragen werdenkann; wozu ist es in der Lage. Die folgenden F i g u r e n g e h e n d a r a u f e i n .

Die Frequenzverteilung im Kabelnetz Basel zeigt Figur 28.

5 2 5 4 7 6 8 0 7 4 5 0 r

[ M H Z ]

RW : R U E C K W A E R T S B E R E I C HI : T V - B E R E I C H IP : P I L O TF M : U K W - B E R E I C HO H : D I G I T A L E R H O E R F U N KU S : U N T E R E R S O N E R B E R E I C H T VI I I : T V - B E R E I C H I I IO S : O B E R E R S O N D E R B E R E I C H T VH B : H Y P E R B A N D T V

F R E Q U E N Z - B E L E G U N G I M T E I L N E H M E R - B E R E I C H

D E R G E S A M T E F R E Q U E N Z B E R E I C H S T E H T D E MT E I L N E H M E R Z U R V E R F U E G U N G

A L L F A E L L I G S E P A R A T Z U R A B R E C H N U N G G E L A N G E N D EP R O G R A M M E S I N D V E R S C H L U E S S E L T

Fig. 28 Frequenzband-Verteilung



2-18

Damit lassen sich im Prinzip folgende Dienste übertragen:

1. Teilnehmerdienste

- Fernsehen PAL (2-Ton/Stereo und Teletext als Beispiel für Huckepackdienste)- UKW- Pay-TV

geplant:

- D2-MAC, die Direkt-Satel1iten-Norm- Digitaler Hörfunk- Pay-per-View- Lokale Programme- Kabeltext

Weitere Teilnehmerdienste spezifischer Art sind möglich.

2. Rückwärtsdienst

- Fernseh- und Radiozubringer ins Studio

3. Netzüberwachung

- Ueberwachung der Betriebszustände im gesamten Kabelnetz

4. Störungskommunikation

- Kommunikation zwischen den Servicetechnikern im Störungsfall

Im weiteren werden in Basel auch Antwortdienste, wie TV-Lehrprogramme und Abrufdienste, wie bei-spielsweise eine Videothek anvisiert. Ausserdem bestehen Projektideen zur Alarmübertragung (Um-welt, Einbruch, Personenschutz etc.).

An dieser Stelle ist auch interessant, die Leistungsfähigkeit der verfügbaren Technik mit der sei-nerzeitigen Bedürfnisumfrage, veranlasst durch die Basler Kabelnetz-Projekt-Kommission, zu verglei-chen.

Proqramm Interesse Lösunq im Kabelnetz

1. Hehr TV-Programme2. Lokalfernsehen3. Universitätskanal4. Satelliten-TV5. Mehr Radioprogramme6. TV-Info-Programme7. Pay-TV

60.6 %50.8 %45.3 %38.3 %30.6 %25.0 %16.8 %

45einspeisebereiteinspeisebereitim Angebot enthalten37 UKW, 16 dig. HFeinspeisebereiteinspeisebereit

Fig. 30 Zuschauerinteresse Fernseh- und Radio ProgrammeUmfrage in Basel, Dezember 1985



2-19

Aktivität Interesse Im Kabelnetz

1. Hilferufdienst2. Sicherheitsdienste3. Fernschulkurse,

Elterninformation4. Videothek, Abruf

5. Bestellen,Bank

6. Computerheimarbeit7. Datenaustausch

51.6 %37.1 %35.3 %

24.3 %

17.0 %

11.5%9.8 %

Jederzeit möglichJederzeit möglichNach Plan möglich,individuell EngpassNach Plan möglich,individuell EngpassMöglich, System?Datensicherheit?Datenmenge?Datenmenge?

Telefon als Antwortkanal ?

Bei Interaktivität auf dem Kabelnetz bedürfen folgende Punkteweiterer Klärung:- Transportkapazität- Datensicherheit (Fremdeingriff an Verstärkerpunkten)- Datensicherheit (dezentralisierte Stromversorgung)- Verfügbarkeit von standardisierten Endgeräten

Fig. 31 Zuschauerinteresse interaktive MöglichkeitUmfrage in Basel, Dezember 1985

Von Interesse ist auch die Aufteilung des Vor-/Rückwärts-Frequenzbereiches und das damitverbundene Interaktionspotential.

EIGENSCHAFTEN

Vorwärts-Bereich Rückwärts-Bereich

- Grosser Frequenzumfang- 45 Fernsehprogramme in

CCIR-B/PAL-Norm- 37 Radioprogramme in FCC-

Norm- 16 digitale Hörfunkprogramme

- Neue Normen, zu Lasten Fern-sehprogrammanzahl

- Transparente Verteilung zumTeilnehmer

- Auswahl durch den Teilnehmer- Normale Verteilstruktur

- Relativ kleiner Frequenzum-fang

- 2 Fernsehprogramme und ei-nige UKW-Programme

- Daten, Datenmenge geht zuLasten von Programmen

- Verkehrszunahme zur Zentralehin, deshalb Datenkonzentra-toren wahrscheinlich (nochkein Standard definiert)

- Nutzung entweder. mit hoher Datenrate undgeringer Benützerdichteoder

. mit hoher Benutzerdichteund geringer Datenrate

- Geschaltete Struktur

Rückwärfs

Fig. 32 Interaktionspotential im Kabelnetz



2-20

Eine Erweiterung der Dienstleistungen im Kabelnetz lässt sich durch den Anschluss eines Kabelstu-dios erzielen, wie es z.B. im Netz Zürich mit dem Lokalfernsehprogramm Teleziitig und dem RadioRediffusion der Fall ist.

Fig. 33 Radio-Studio Rediffusion

5. DIE INDIVIDUELLE VERTEILUNG VON PROGRAMMEN

Bestandteil heutiger Kabelnetze, als normales Angebot, sind ein oder mehrere Pay-TV-Programme, wiezum Beispiel das schweizerische Teleclub-Programm.

In diesem Zusammenhang wurde vermehrt der Wunsch geäussert, eine individuelle Benützungsabrechnungvornehmen zu können, sodass ein Basisangebot zu einem Grundpreis und Zusatzangebote mit zusätzli-cher Verrechnung verteilt werden können. Zu diesem Zwecke werden die Programme codiert und der be-rechtigte Teilnehmer hat einen passenden Decoder für die Entschlüsselung des Signals (Fig. 34).

Solange nur ein Programm verteilt wird, ist die Codier-Systemfrage von geringer Bedeutung. Sobaldmehrere Pay-TV-Anbieter auftreten oder Zusatz-Programmpakete separat verrechnet werden, ist eswichtig, über ein Universal-Codiersystem zu verfügen.

Bei Rediffusion ist in Zusammenarbeit mit Payview LTD, Hongkong, ein adressierbares Codiersystemder Spitzenklasse entwickelt worden. Damit ist die Grundlage für eine individuelle Medienkostenab-rechnung auch für Basel vorhanden.



2-21

Das System arbeitet ohne Synchronimpulsunterdrückung und ohne separaten Datenträger. Alle Datenwerden in Datenzeilen zusammen mit dem Videosignal Ubertragen. Dadurch ist das Codierverfahren füralle Uebertragungsarten wie Kabelfernsehen, Richtstrahl, terrestrische Sender, Satellit und faser-optische Uebertragung gleichermassen geeignet. Bestehende Geräte, wie z.B. Modulatoren in Kabel-Headends, können weiterverwendet werden.

NORMALE H A U S V E R TE I L A NL A G E

Nur zusätzl ich nutzende Teilnehmer benötigen einen Decoder

TV-E inste l lungund Kanalwahl

r - E ] E l E l 0 • • E l — — D o s e n

Verstärker

^ Programme (mit Daten zur Adressierung)

Fig. 34 Verteilanlage mit Payview-Decoder

Diese weitgehende Transparenz des codierten Signals erlaubt es, den Teilnehmerdecoder bei modernenFernsehgeräten oder Videorecordern direkt an die Videoschnittstelle, an die sogenannte SCART-Buch-se, anzuschliessen. Damit entfallen im Decoder alle Baugruppen für Demodulation und Neumodulation,wodurch ein adressierbarer Teilnehmerdecoder zu bisher unerreichbar günstigen Kosten realisiertwerden konnte.

Eine weitere herausragende Eigenschaft des Systems ist die Textübertragung. Jedem einzelnen Teil-nehmer (oder auch Gruppen von Teilnehmern bzw. allen Teilnehmern) können Informationen übermitteltwerden, welche dann beim betreffenden Teilnehmer als Texteinblendung im Fernsehbild erscheinen.

Die Sicherheit gegen Signaldiebstahl wird durch eine raffinierte Kombination von mehreren Codier-verfahren und durch einen Wechsel der Codierung in einer Quasi-Zufal1sfolge gewährleistet, welchezudem ständig geändert werden kann. Die Decodierschaltung beim Teilnehmer beruht auf einerkundenspezifischen integrierten Schaltung. Das Decodermodul ist mit Kunstharz vergossen.

Die Adressierrate beträgt 101000 Teilnehmer pro Minute.

Daten Pavview III Codiersystem

Datenübertragung

Anzahl Adressen:Anzahl Programmidentifikationen:

16 Millionen127

Textübertraqunq

Uebertragungsrate:Adressierung:

Darstellung:Textspeicher im Decoder:Adressierbare Darstellung:

450 Zeichen pro Sekunde- an alle Teilnehmer- an eine Gruppe- an einzelnen Teilnehmer3 Zeilen zu 21 Zeichen8000 Zeichen- Text, sobald Teilnehmer

Knopf drückt- Text, sobald Teilnehmer

TV-Gerät einschaltet

Fig. 35 Uebersicht Decoder-Daten



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SCHLUSSBEMERKUNG

Ich bin überzeugt, dass Kabelfernsehnetze durch eine zielstrebige Optimierung für das Verteilenvon Information, verbunden mit angepassten Interaktionsmöglichkeiten zur Unterstützung von zukünf-tigen Verteilaufgaben, auf lange Sicht den Teilnehmern sehr attraktive und kostengünstige Dienst-leistungen anbieten werden.

Die Komplexität moderner Kopfstationen und Ueberwachungszentralen ist heute sehr gross geworden.Pflege und Ausbau solcher Anlagen erfordern hohen Aufwand und können nur mit Fachspezial.istensichergestellt werden. Folgerichtig ist auch festzustellen, dass immer mehr kleinere Netze alleSignale aus einem Grossnetz beziehen und auf eigene Kopfstationen und Ueberwachungszentralen ver-zichten. Eine interessante Alternative bildet auch die Zusammenarbeit kleinerer Netze in bezug aufKopfstationen. So z.B. das Kabelnetz der Evard Antennenbau AG und das Netz der Rediffusion BienneSA, wo eine Zusammenarbeit mit einer gemeinsam betriebenen 5 km langen Glasfaserstrecke durch denBielersee und die Aare zum Zwecke des Signalaustausches besteht.

So gesehen wird Angebot und Technik des Kabelnetzes Basel in die Region ausstrahlen, was gewissauch für umliegende Netze von grossem Interesse ist.

Abschliessend bleibt noch der Wunsch, dass all die angestrebten regionalen und lokalen Aktivitätenim Kabelnetz Basel weitere Entwicklung finden und dass der Anklang beim Teilnehmer nicht ausblei-ben werde.

Documents

Kabelfernsehen-Technik in Grossnetzen am Beispiel … · Das führt beim Abonnent zu einer gewissen Frustration. Daher ist zu erwarten, ... 2.2 SIGNALEMPFANG IN BASEL Das Konzept