präsentation kolloquium irt | dab small scale

Small Scale DAB © IRT 2016 1

Small Scale DAB

DAB‐KleinleistungssenderAneta Baier, Alexander Erk, Andreas Sieber

Sachgebiet: Funksysteme & Mediendienste und Applikationen


Agenda• SDR, CRC‐mmbTools, Opendigitalradio, OpenSource und USRP – Über was

reden Die da?

• Small Scale DAB

• Technische Realisierung

• Feldmessungen

• Kostenabschätzung

• Nächste Schritte und Zusammenfassung


SDR – Software‐Defined‐Radio?• Der herkömmliche Ansatz für Ausstrahlung und Empfang

von Radiodiensten

• Hauptsächlich Hardware basiert• Relativ Kleine Stückzahlen• Eingeschränkte Flexibilität (Updates vom Hersteller)

Image © ONEtastic


SDR – Software‐Defined‐Radio• Mit einem softwarebasierten Ansatz lassen sich viele der Einschränkungen

lösen• In Software wird die komplette Sende‐ bzw. Empfangskette bis zur Modulation

abgebildet.• Generische Hardware (günstig)• Hohe Flexibilität (begrenzt durch CPU/Rechenleistung)

Code D/A Converter R/F Frontend


SDR – Software‐Defined‐Radio für DAB

CodeOpendigitalradio.org

D/A ConverterETTUS USRP,

HackRF

R/F Frontendwie üblich


SDR ‐ Der Anfang ‐ GNURadio• Open Source Softwarepaket • Stellt verschiedene DSP Module zur Verfügung, die beliebig miteinander

Verknüpft werden können.• Python Interface oder eine grafische Oberfläche (GRC)• Linux

• „Schweizer Taschenmesser für SDR“

• Flexibel aber komplex


ODRTools (ehem. mmbTools) CRC • Die ursprüngliche DAB Kette bestehend aus Multiplexer, Modulator und

ETTUS‐USRP wurde vom CRC (Communication Research Center) in Kanada entwickelt.

• Francois Lefebvre und Pascal Charest• 2000 – 2006 erste Demo auf der IBC (2006)• WorldDAB TC (09/2006)

• Diese Entwicklung wurde vom CRC 2009/2010 unter der GPL Lizenz als OpenSource freigegeben.

• Opendigitalradio.org (Schweizer NPO) übernimmt die Koordination, Weiterentwicklung und Dokumentation.


Opendigitalradio.org• 2013:

• Digris AG: Lizenz für die Versorgung von DAB‐Inseln in der Schweiz• OFCOM Tests in Brighton, UK• DAB+ fdk‐aac‐encoder

• 2014• ODR‐mmbTools eine Weiterentwicklung der CRC‐mmbTools• CRC‐mmbTools werden eingestellt.• CSP (Italien) entwickelt den MOT‐Encoder• TU‐Kaiserslautern präsentiert einen DAB/DRM+‐Kleinleistungssender• Reguläre DAB+‐Übertragung in Genf mit 5kW ERP


Opendigitalradio.org

• 2015‐2016:• SFN‐Fähigkeit vollständig implementiert und getestet. OFCOM koordiniert und

unterstützt die DAB‐Versuche in UK. 10 Gebiete mit 70 RadiostationenVersuch erfolgreichTestlizenzen verlängert bis 2018(siehe die weiteren Folien)

• Digris AG baut weitere Sender auf



reden Die da?

• Warum SDR?• CRC und OpenSource• Opendigitalradio.org der aktuelle Stand

• Small Scale DAB• Feldversuche in der Schweiz• OFCOM Trials in Großbritannien


Warum Small Scale DAB?• Lokalradios:

• Kostengünstige Verbreitung für Lokalradios zum Einstieg in DAB+• Siehe Feldversuche der OFCOM in (UK) und DigrisAG (Schweiz)

• Auch zeitlich/lokal begrenzte Ausstrahlungen (z.B. Event Radio)• Großveranstaltungen• Campus‐/Schulradio

• Füllsender‐Betrieb um Versorgungsbereiche mit geringerer Bevölkerungsdichte kostengünstig zu versorgen.


Small Scale DAB in der Schweiz (Quelle: Digris AG)

• Derzeit 8 Lokale DAB Ausstrahlungen (bis zu 4 KW)• Genf (Mai 2014), Zürich (Aug. 2014), Lausanne (Nov. 2015), Aarau (Mai 2016),

Winterthur‐Schaffhausen (Jun. 2016), Luzern‐Zug‐Nidwalden (Jul. 2016), Basel (Jul. 2016), Unterwallis (Nov. 2016)

• Zusatzdienste – Slideshow, Dynamic Label (2014), Journaline (Okt. 2016)

• SFN (Okt. 2016)


Small Scale DAB in der Schweiz (Quelle: Digris AG)

https://www.digris.ch/#areas/map


Small Scale DAB in UK (Quelle: Ofcom)• 2015 bis September 2016 fand, koordiniert durch die Ofcom, ein Small

Scale DAB‐Feldversuch in Großbritannien statt.

• In Großbritannien sind folgende „Layer“ für die Hörer verfügbar.

• National, lokal und Community Stationen

• 3 nationale Ensembles (Digital One, Sound Digital und BBC) • 58 lokale kommerzielle Multiplexe

• Bis zu 400 lokale kommerzielle Radio‐ und Community Radio‐Stationen finden derzeit nicht in DAB statt.

https://www.ofcom.org.uk/research-and-data/tv-radio-and-on-demand/radio-research/small-scale-dab-final-report


Small Scale DAB in UK (Quelle: Ofcom)


Trial Type Lizenznehmer LokationTrial Type 1 (Single transmitter trial)

Angel Radio PorsmouthBFBS Aldershot Working

Brighton & Hove Radio BrightonFuture Digital Norfolk NorwichNiocast Radio ManchesterSwitch Radio Birmingham

Trial Type 2 (SNF trial)

Scrimshaws Information Directories

Glasgow

U.DAB LondonTrial type 3 (on-channel repeater)

UKRD Cambridge


Small Scale DAB in UK (Quelle: Ofcom)• Technische Plattform für die Versuche

• Bis zu 6 Audioencoder (Einplatinen‐PC incl. USB‐Audio‐Interfaces)

• Multiplexer/Modulator (PC + SDR‐Board )• Linear Power Amplifier (100W ERP) + Maskfilter • Antenne + Kabel, Netzwerktechnik und USV

• Kosten:• 9000 GBP (Single Transmitter)• 17000 GBP (SFN – 2Stück + Zeitsynchronisation)• 19000 GBP (wie SFN + on‐channel repeater)



Small Scale DAB in UK ‐ Birmingham(Quelle: Ofcom)



Small Scale DAB in UK ‐ Ergebnis (Quelle: Ofcom)• “The technology generally worked well and reliably, and technical problems

identified were resolved. We are continuing work to improve the technical stability of some specific transmitter configurations.”

• “Coordination between service providers has generally been very effective. Across the ten trial areas, nearly 70 unique radio stations are now being carried, the majority of which are new to DAB.”

• “The ten trial operators have gained extensive practical experience of small scale DAB, and have also shared their experiences and technical knowledge with each other. Some operators have been directly involved in innovating further technical enhancements to the small scale concept, and the trials have prompted wider market interest.” https://www.ofcom.org.uk/research-and-data/tv-radio-and-on-demand/radio-research/small-scale-dab-final-report



reden Die da?

• Small Scale DAB

• Technische Realisierung

• Feldmessungen

• Kostenabschätzung

• Nächste Schritte und Zusammenfassung


Small Scale DAB und IRT Aktivitäten

• 2014 Besuch der TU Kaiserslautern und LMK• DAB/DRM+‐Kleinleistungssender wird vorgestellt• Im IRT gibt es bereits Aktivitäten zu SDR in Verbindung mit GNURadio Tools• CRC‐DabMod für Tunnelfunk• Entscheidung DAB‐Kleinleistungssender aufzubauen und zu testen• Zusatzdienste DLS und MOT, SFN‐Fähigkeit im Labor getestet• Verträglichkeitsmessungen und Feldmessungen• IRT Anlagen sind vollständig aufgebaut und einsatzbereit


Realisierung von Small Scale DAB


Small Scale DAB: Multiplexgenerator

• VLC‐Player, ALSA Soundcard


Shell‐Skript unter Linux

• Konfiguration des ODR‐DabMux

• Initialisierung der ODR‐DabMod


Entwicklung einer GUI zur Konfiguration und Anzeige des Betriebszustands der ODR‐Tools an der Hochschule Kaiserslautern


Leistungsfähigkeit des Multiplexgenerators

• IRT testete die Konfiguration mit 3 DAB‐ und 5 DAB+‐Kanälen

• Auf Intel i7 (4 Kerne) unter 50% Last.


Zusatzdatendienste bei Small Scale DAB

• Derzeit im ODR‐Tools sind Zusatzdienste realisiert:

• Dynamic Label DL/DL+• MOT Slideshow

möglich

• Bisher nicht vollständig unterstützt:EPG, TPEG, BWS …


SFN‐Betrieb• GPS‐Synchronisation• NTP‐Protokoll

SFN‐Betrieb im Laborbetrieb erfolgreich getestet.


Small scale DAB: Welche Möglichkeiten gibt es noch?• ETI‐Output• EDI‐Output• Zuführung über

Satellit

Kooperativer Betrieb von ODR‐Tools und klassischem DAB‐Equipment möglich


IRT‐Realisierung Aufbau und Spektrum

IRT‐System ausschließlich mit Standardkomponenten aufgebaut.


Antenne

• Groundplane Antenne von WiMo für Betriebsfunk von 61‐145 MHz

• Abstimmung durch Kürzung auf 195,936 MHz

• Kosten für die Antenne ca. 200€


Antennenanpassung bei 195,936 MHz

195,936 MHz

Anpassung ca. 13 dB

• Antennenanpassung erfordert Fachkenntnisse aufgrund der Eigenheiten des Mehrträgersystems DAB


Dauerlasttest im Kanal 8A bei 195,936 MHzBei 50 Watt: Reflektierte Leistung 0,6 Watt

2h Dauertest okTemperatur der Verstärkerendstufe

max. 38 °Celsius

Bei 110 Watt: Reflektierte Leistung 1,5 Watt1,5h Dauerlasttest okTemperatur der Verstärkerendstufe

max. 42 °Celsius

Bei Fachgerechter Antennenanpassung ist Dauerlastfähigkeit gegeben und keine weitere Klimatisierung notwendig


Empfang

Guter Empfang

kein Empfang im Gebäude Erdgeschoss

„Antenne einfach aufs niedrige Dach reicht nicht aus.“

gestörter Empfang im Gebäude Erdgeschoss

Senderstandort


Low Tower Versuch in Freimann ‐ Bilder

Sendeantenne auf dem Dach des IRTBlick von der Sendeantenne auf die Fahrstrecke


Ergebnisse der Messfahrten ‐ Fahrstrecke 1

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

00 5000 10000 15000 20000 25000

Fahrstrecke 1

1

Median: -40,22 dBmMittelwert: -41,68 dBm

Standardabweichung: 8,7dBm

Messpunkte ->

Antennenhöhe muss höher als Bebauung und umliegende Vegetation sein


DAB Small Scale – High Tower – BR‐Funkhaus 100 W ERP

100 m SendeantennenhöheGrafik und Simulation: © IRT/ Kerstin Pfaffinger 2016

Empfangssituation: Mobile Outdoor, 1,5m Antennenhöhe


Medientage München• Vorstellung der IRT‐Lösung für das

Fachpublikum• 2 Audio Programme a 96kBit/s incl. SLS und

DLS• Hohes Interesse und kritische Diskussionen

am IRT Messestand.• Prototypischer kompakter Aufbau für

Betriebsversuche verfügbar.• Demonstration in Verbindung mit dem

DAB‐EDI‐Archiver Produkt des IRT


Kostenabschätzung der Einzelkomponenten

• Bisher sind Sendeleistungen bis zu 100 Watt angedacht. Höhere Leistungen sind natürlich möglich (In der Schweiz bis 4 kW)

• Zusätzlich entstehen Kosten fürdie Signalzuführung, Miete, Betrieb, Strom und Ausfallsicherheit.

• Vergleichbares DAB Equipment ca. 60000 €.

Bezeichnung Preis SDR/ODR Lösung

DAB-Mux Software kostenlos

DAB MOD Software kostenlos

PC 1500 €

USRP 2800 €

Leistungsverstärker (100W) 4000 €

Maskenfilter 1500 €

HDSP-Karte 250 €

GPS Ublox 280 €

Antennen 500 €

Summe 10830 €


Small Scale DAB: Nächste Schritte im IRT (Software)• Systemupdates• Signalzuführung über Satelliten testen• Fernwartung • SFN‐Test im Feld• SFN‐Test im bestehenden SFN‐Sendernetz


Small Scale DAB: Nächste Schritte im IRT (Feldtests)

• Testen von Einzelkomponenten wie z.B. andere Verstärker, Maskenfilter• Feldmessungen• Tests unter realen Bedingungen• Realisierung von billigen Standorten• Pilotprojekt

– Funkhaus– Kanal 8A– 100 Watt Ausgangsleistung


Small Scale DAB: Zusammenfassung

• Die technische Lösung auf der Basis von ODR Tools ist funktionsfähig• Zahlreiche intern. Feldversuche zeigen das Potential dieses Ansatzes• IRT hat einen kompakten Lösung realisiert (Einstiegslösung für ca. 10000€

möglich ‐ Hardwarekosten)• Standortwahl ist für eine optimale Versorgung, auch bei

Kleinleistungssendern, entscheidend. • Dieser Aufbau steht für Pilottests und Dritte als Angebot zur Verfügung.


Die Folien/Dokumente sind durch das Urheberrecht geschützt. Eine Vervielfältigung ist nur mit Genehmigung des Verfassers gestattet.Dieser Urheberrechtshinweis darf nicht entfernt werden.

Experts in audiovisual media

Baier, Sieber, Erk

Kontakt unter:

Alexander Erk Floriansmühlstraße 6080939 MünchenTel +49 89 323 99 – 282FAX +49 89 323 99 – [email protected]

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

präsentation kolloquium irt | dab small scale

Technology