Refarming – nieunikniona zmiana

Zanim przejdziemy do omówienia zmian, zadajmy sobie pytanie, jak to się z telewizją zaczęło? Być może to będzie zaskoczenie – sięgamy do początków technicznych związanych z telewizją, czyli konstrukcji pierwszej fotokomórki (1875 r. Ernest von Siemens, założyciel koncernu Siemens). Rozwój elektryczności w tym okresie oraz odkrycia z tym związane owocują powstaniem w 1884 r. tarczy Nipkowa − pierwszego urządzenia potrafiącego dokonać mechaniczno-optycznej analizy i syntezy obrazu. Jeszcze o telewizji nie było nawet marzeń, a w 1877 r. Julian Ochorowicz – filozof i psycholog – sformułował zasady telewizji monochromatycznej.

Fot. 1. Obiekt nadawczy Śnieżne Kotły

Początki telewizji analogowej

Wynalazek P.J.G. Nipkowa nie doczekał się zastosowania komercyjnego, jednak dzięki temu opracowaniu w 1924 r. J.L. Baird skonstruował pierwszy prototyp odbiornika telewizyjnego.

Nie było to urządzenie, które dzisiaj nazwiemy telewizorem, a w trakcie rywalizacji w jego stworzeniu W. Zworykin w 1925 r. skonstruował pierwszy kineskop barwny. Rozwój przyszłej telewizji naziemnej mógł się rozpocząć dzięki zaawansowanym pracom i szybkiemu uruchomieniu transmisji radiowej. Pierwsza transmisja telewizyjna miała miejsce 27 stycznia 1928 r. z Londynu do Nowego Jorku. W tym samym roku w Londynie nadano program telewizyjny w kolorze. Regularny program telewizyjny zaczęto nadawać w 1935 r. (przez 90 minut) w Berlinie.

Polska w tym czasie również rozpoczęła nadawanie eksperymentalnych programów telewizyjnych z wieżowca Prudential (antena na wysokości 87 m), zasięg nadawania wizji 20 km, a dźwięku − do 30 km. Pokazy próbnej transmisji telewizyjnej odbyły się 5 października 1938 r. i 26 sierpnia 1939 r. Była to telewizja mechaniczna nadająca w standardzie 120 linii. Równocześnie trwały już prace nad telewizją elektroniczną 343-liniową. Rozwój telewizji na świecie spowolniła II wojna światowa. W Polsce dopiero 25 października 1952 r. wyemitowano pierwszy powojenny program telewizyjny, a kilka miesięcy później rozpoczęto regularną emisję programu przez zaledwie pół godziny raz w tygodniu. W 1955 r. Warszawskie Zakłady Telewizyjne rozpoczęły produkcję pierwszego polskiego seryjnego telewizora Wisła.

W 1956 r. Francuzi rozpoczęli prace nad własnym systemem (SECAM) nadawania koloru w telewizji analogowej. Wprowadzono go do użytku 1 października 1967 r. Ze względów politycznych system SECAM przyjęły ZSRR i państwa bloku wschodniego, w tym Polska. Jednocześnie powstały systemy: PAL opracowany przez Telefunken i HDTV opracowany w Japonii. Pierwsza transmisja programu w kolorze przez Telewizję Polską odbyła się w 1971 r. w systemie SECAM.

Nie wchodząc w szczegóły techniczne systemu SECAM, nadmienię, że jego podstawową wadą w stosunku do systemu PAL i NTSC był problem z pracą edytorską w studiach nagraniowych. Żeby zmiksować dwa sygnały SECAM, należało je najpierw poddać demodulacji, miksowaniu, a następnie ponownej modulacji. Kilkukrotna operacja powodowała znaczące pogorszenie jakości otrzymanego obrazu. Takich problemów nie stwarzał system PAL. W związku z tym najczęściej nagrywanie i montaż następowały w systemie PAL, a następnie w celu emisji był przekodowany do systemu SECAM i dopiero następowała emisja programu. W Polsce nastąpiło przejście na nadawanie w systemie PAL dopiero w latach 90.

Do lat 90. nadawane były tylko programy przez państwową telewizję. Dopiero 6 lutego 1990 r. we Wrocławiu rozpoczęła nadawanie pierwsza prywatna telewizja PTV ECHO (Prywatna Telewizja Echo), gdzie autor artykułu jeszcze jako student miał przyjemność pracować. Początkowo jej antena nadawcza umieszczona była na dachu domu studenckiego „Arka”. Stacja nadawała analogowo na 28. kanale w systemie PAL do 8 marca 1995 r. Nadawanie cyfrowego sygnału telewizyjnego na terenie Polski, zgodnie ze standardem DVB-T (ang. Digital Video Broadcasting – Terrestrial), rozpoczęło się 30 września 2010 r., a ostateczne wyłączenie nadajników pracujących analogowo nastąpiło 23 lipca 2013 r. Autor brał udział w projektach i uruchomieniach emisji DVB-T dla operatora EmiTel.

Zanim to nastąpiło, prace przygotowawcze podjęli w 1996 r. eksperci z Państwowej Agencji Radiokomunikacyjnej i Instytutu Łączności.

W 2006 r. w Genewie odbyła się konferencja planistyczna znana jako GE06, na której zatwierdzono plan podziału kanałów częstotliwości dla całego kontynentu. W ramach tych działań Polsce przydzielono osiem niezależnych multipleksów DVB-T. Sześć w zakresie częstotliwości 470−790 MHz (kanały 21−60), jedno w zakresie 790−862 MHz (kanały 61−69) oraz jedno w zakresie 174–230 MHz (kanały 5/6−12).

Część z przyznanych częstotliwości do wdrożenia DVB-T była w tym czasie wykorzystywana do emisji analogowej. Do czasu ich wyłączenia możliwe było uruchomienie dwóch ogólnopolskich multipleksów, tzw. MUX1 i MUX2, oraz jednego pokrywającego jedynie część kraju MUX3.

W wyniku ustaleń międzynarodowych miała nastąpić całkowita likwidacja telewizji analogowej najpóźniej do 2015 r.

W Polsce, na podstawie art. 4 ust. 1 ustawy o wdrożeniu naziemnej telewizji cyfrowej, emisja telewizji w sposób analogowy została zakończona do dnia 31 lipca 2013 r.

Fot. 2. Zespół anten nadawczych. Fot. 3. Nowe możliwości odbioru, anteny nad chmurami

>>> Kontrola okresowa budynku i przegląd instalacji antenowej

>>> Instalacja odgromowa w budynku jednorodzinnym

Telewizja cyfrowa

DVB-T jest standardem telewizji cyfrowej DVB nadawanej naziemnie, opublikowanym po raz pierwszy w roku 1997 [1]. Cyfrowe wideo, dźwięk i dane dodatkowe są przesyłane w strumieniu transportowym MPEG przy użyciu modulacji COFDM. Do kompresji audio/wideo wykorzystuje się standard MPEG-2 lub MPEG-4 (H.264). Następcą standardu DVB-T jest DVB-T2, który jest wprowadzany w 2022 r.

Multipleks to pakiet kanałów nadawanych cyfrowo wraz z usługami dodatkowymi z wykorzystaniem jednego kanału częstotliwości. Oznacza to, że w miejscu zajmowanym dawniej przez jeden kanał analogowy możliwe jest umieszczenie wielu programów nadawanych cyfrowo. Potocznie multipleksem nazywa się też zestaw kanałów częstotliwości wykorzystywanych do nadawania tych samych programów na zadanym obszarze, np. na terenie całego kraju lub w danym województwie. MUX jest skrótem pochodzącym od angielskiego określenia multipleksu.

Obecnie mamy do dyspozycji następujące ogólnopolskie multipleksy: MUX1, MUX2, MUX3, MUX8.

Na poszczególnych multipleksach można odbierać różne programy telewizyjne:

MUX_1: multipleks 1, nadawany w paśmie UHF, jest przeznaczony dla kanałów komercyjnych: 21–69 (474– 858 MHz) _IV–V zakres; wykorzystywany przez: Stopklatka TV, Eska TV, TTV, Polo TV, TV Trwam, TVP ABC, Fokus TV, Antena HD.

MUX_2: multipleks 2, nadawany w paśmie UHF, służy kanałom komercyjnym: 21–69 (474–858 MHz) _IV–V zakres; używany przez: Polsat, TVN, TV 4, TV 6, TV Puls, TV Puls 2, TVN 7, Super Polsat.

MUX_3: multipleks 3, nadawany w paśmie UHF, jest w całości przeznaczony na kanały Telewizji Polskiej: 21–69 (474–858 MHz)_IV−V zakres; wykorzystywany przez: TVP 1 HD, TVP 2 HD, TVP Info HD, TVP 3, TVP Sport HD, TVP Historia.

MUX_8: multipleks 8, nadawany w paśmie VHF, przeznaczony dla kanałów TVP i komercyjnych: 5−12 kanał (174–230 MHz, III zakres), używany przez: Nowa TV, Metro, Zoom TV, WP, TVP Kobieta, TVP Kultura HD, TVP Szkoła, Legia Warszawa, Emitel.

Zgodnie z decyzją Komisji Europejskiej część pasma obecnie wykorzystywanego przez telewizję naziemną zostanie przeznaczona na rozwój telefonii komórkowej w standardzie 5G. Powoduje to konieczność zwolnienia pasma 700 MHz oraz reorganizację multipleksów telewizji naziemnej. Proces ten to refarming częstotliwości. Przy tej okazji zmieniony zostanie standard nadawania telewizji naziemnej. Obecny DVB-T zostanie zastąpiony nowszym i bardziej efektywnym standardem DVB-T2/HEVC.

Refarming powoduje, że niezbędne jest przeniesienie multipleksów telewizji naziemnej z częstotliwości 694−790 MHz do niższego zakresu 470–694 MHz. Ma to związek z koniecznością zwolnienia pasma 700 MHz przez kraje Unii Europejskiej na potrzeby operatorów komórkowych (usługi 5G), a także w związku z zaplanowanym na 2022 r. przejściem na nadawanie w standardzie DVB-T2/HEVC. Zmiany są zgodne z zarządzeniem [3]. Nie powodują one konieczności nowego ustawienia anten odbiorczych. Zmiana częstotliwości nadawania wymaga ponownego zaprogramowania odbiornika, jeśli sam nie wyszuka kanałów. Nowe telewizory okresowo sprawdzają zmiany i aktualizują listę kanałów, więc większość widzów nie powinna zauważyć zmiany. Emisja telewizji naziemnej w standardzie DVB-T/MPEG4 prowadzona jest już od 10 lat, a sam standard pojawił się na świecie dużo wcześniej. Realizowana w Polsce zmiana standardu nadawania w 2022 r. na nowszy i bardziej efektywny standard DVB-T2/HEVC ma na celu wprowadzenie nowych kanałów telewizyjnych do oferty telewizji naziemnej. Wszystkie kanały będą mogły być emitowane w jakości HD, a niektóre być może nawet w jakości 4K. To korzystne zmiany dla telewidzów. Po zmianie standardu nadawania wszystkie programy będą mogły być emitowane w dużo lepszej jakości HD. Ponadto nowy, bardziej efektywny standard umożliwi nadawcom dodanie nowych programów.

>>> Pozwolenie na budowę dla wolno stojącego, przenośnego masztu antenowego

>>> Telekomunikacyjna kanalizacja kablowa – problemy, błędy realizacyjne i optymalizacja

Refarming – harmonogram zmian

Przełączenia sygnału telewizyjnego z DVB-T/H.264 (MPEG4/AVC) na nowy standard DVB-T-T2/HEVC (H.265) są realizowane w 2022 r. w czterech etapach w następujących terminach: 28 marca, 25 kwietnia, 23 maja i 27 czerwca.

 Rys. Refarming. Etapy przełączeń w 2022 r.

Zalety zmiany standardu nadawania na DVB-T2/HEVC

• Znaczenie lepsza jakość obrazu i dźwięku.
• Większa odporność na zakłócenia.
• Możliwość uruchomienia nowych programów przez nadawców.

Wybierając nowy odbiornik telewizyjny, należy sprawdzić, czy obsługuje co najmniej:

• standard DVB-T2,
• kompresję obrazu HEVC (H.265),
• odbiór programów HDTV,
• kompresjędźwiękuE-AC3 (DolbyDigital Plus),
• telewizję hybrydową HbbTV w wersji minimum 2.0.1.

Jak wybrać antenę do odbioru telewizji cyfrowej?

Podane zostaną ogólne zasady budowy instalacji antenowych dla DVB-T i DVB-T2.

Wykonanie prawidłowej instalacji antenowej odbiorczej jest podstawą odbioru telewizji cyfrowej niezależnie od wysokiej klasy odbiornika telewizyjnego lub dekodera DVB-T. Najważniejsze zagadnienia do ustalenia przed wykonaniem antenowej instalacji odbiorczej:

• przybliżona lokalizacja obiektu nadawczego w stosunku do planowanego miejsca odbioru;
• moc emisyjna ERP kanału emitowanego w obiekcie lub obiektach nadawczych;
• polaryzacja planowanego do odbioru kanału DVB-T lub DVB-T2.

Zapoznanie się z lokalizacją obiektu nadawczego na mapie pozwoli nam się zorientować, w jakiej odległości jesteśmy od obiektu nadawczego oraz z jakiego kierunku (azymutu) powinniśmy rozpocząć próby odbioru sygnału TV. W przypadku braku powodzenia odbioru bezpośrednio z kierunku lokalizacji obiektu nadawczego należy podjąć próby przesunięcia anteny na inne azymuty. Odsunięcie się od głównego kierunku – azymutu – do stacji nadawczej może być celowe w przypadku, gdy mamy przeszkodę po drodze, np. drzewa, budynek, lub gdy mamy w podobnym azymucie więcej stacji nadawczych pracujących w tym samym kanale.

Fot. 4. Antena nadawcza przed instalacją, standard DVB-T2

Odchylając antenę na inne kierunki, będziemy się starali odebrać sygnał odbity od okolicznej infrastruktury lub z innej stacji nadawczej oraz najkorzystniejszy, pochodzący z sumowania sygnałów z więcej niż jednej stacji nadawczej. Szczególnym przypadkiem, z jakim się możemy spotkać, będzie wykonanie systemu antenowego odbiorczego w terenie zabudowanym, gdzie wyniesienie anteny ponad budynki nie jest możliwe. W takiej sytuacji możemy odbierać sygnał dobrej jakości, odbity od sąsiedniego budynku będącego na innym kierunku niż obiekt nadawczy. W przypadku gdy odbierany sygnał będzie z odbicia od przeszkody, należy wziąć pod uwagę zmianę polaryzacji sygnału.

Informacja o mocy nadawania i odległość od stacji nadawczej pozwolą ocenić, który obiekt wybrać jako pierwszy do odbioru sygnału telewizyjnego.

Wybieramy stację nadawczą z najwyższą mocą, a dopiero w drugiej kolejności z mniejsza mocą, ale nie przesłoniętą – czyli z widocznością tzw. optyczną.

Fot. 5. Antena nadawcza przed zmianami. Fot. 6. Zespół anten odbiorczych

Kolejnym zagadnieniem przy ustawieniu anten jest polaryzacja stacji nadawczej, z którą musi być zgodna w ustawieniu nasza antena odbiorcza. Jest to warunkiem uzyskania maksymalnego sygnału odbieranego. W przypadku gdy zdecydujemy się na odbiór z kilku stacji nadawczych (np. z powodu większej liczby programów), powinniśmy zastosować większą liczbę anten odbiorczych połączonych sumatorem lub wzmacniaczem wielopasmowym.

Nie ma jednej recepty na dobór anteny odbiorczej, co wynika z wielu czynników związanych z lokalizacją naszą i stacji nadawczej. Światełkiem w tunelu jest fakt, że w przypadku naziemnej telewizji cyfrowej w standardzie DVB-T lub DVB-T2 odbicia sygnału od przeszkód terenowych sumują się i polepszają odbiór.

Przy doborze anteny odbiorczej zaleca się stosowanie anten kierunkowych, najlepiej bez wzmacniacza. Stosowanie anten tzw. pokojowych nie gwarantuje, że odbierany sygnał będzie stabilny.

Przy doborze anten ich kolorystyka, liczba elementów, które wydają się lepsze od innych proponowanych na rynku, nie mają znaczenia, należy się kierować przede wszystkim parametrami technicznymi, takimi jak:

• zysk antenowy,
• obsługiwane pasmo odbiorcze,
• szerokość kąta odbioru sygnału.

Na potrzeby budowy odbiorczego systemu antenowego należy dobrać najlepiej odpowiadającą antenę dla danej lokalizacji. Anteny pokojowe wydają się atrakcyjne do zastosowania ze względu przede wszystkim na ich wielkość, niemniej pomimo czasami dobrych parametrów w opisie odbiór sygnału w pomieszczeniu zamkniętym jest utrudniony i nie gwarantuje stabilności odbieranego sygnału. Najczęściej zastosowanie takiej anteny jest możliwe, gdy obiekt nadawczy jest blisko, najlepiej na wprost naszego okna.

Fot. 7. Antena siatkowa. Fot. 8. Antena kierunkowa

Bardzo popularne anteny siatkowe najczęściej używane, gdy obiekt nadawczy jest blisko. Bardzo dużo zależy od jakości wykonania takiej anteny. Z powodu dużego kąta odbioru nadaje się ona do odbioru sygnału z więcej niż jednej stacji nadawczej w dwóch różnych kątach nadawania. W przypadku gdy stacja nadawcza jest daleko, producenci oferują anteny siatkowe ze wzmacniaczami, co powoduje większą ich awaryjność i niestabilność odbioru.

Anteny wieloelementowe Yagi są antenami kierunkowymi. W warunkach miejskich, blisko obiektu nadawczego, z reguły wystarczy antena kilkuelementowa. Antena powinna być wyposażona w symetryzator. Przy większych odległościach konieczne będzie zastosowanie bardziej złożonych anten wieloelementowych plus wzmacniacz.

Czym się kierować przy wyborze anteny? Najłatwiej skorzystać ze specjalistycznego serwisu, który wyposażony w przyrządy – wskaźniki pomiarowe – oceni, jaka antena będzie optymalna dla danej lokalizacji. Niemniej gdy już się uparliśmy, że zrobimy to sami, warto sprawdzić na sąsiednich budynkach, jakie anteny zastosowano, i zapytać użytkowników, czy są zadowoleni z odbioru. Taki wywiad spowoduje, że prawdopodobnie unikniemy eksperymentów co do typu anteny: pokojowa, siatkowa, Yagi, a skupimy się już na detalach.

Ważnym elementem w wyborze anteny są też możliwości jej montażu. Czy mamy dostatecznie dużo miejsca na montaż długiej anteny Yagi, czy musimy wystawić antenę ponad instalację odgromową, czy długość kabla antenowego nie spowoduje dużych strat sygnału.

Z doświadczeń instalatorów można przyjąć uproszczony sposób wyboru anteny, uzależniony od odległości do stacji nadawczej. Są to anteny:

• pokojowa − odległość do 10 km,
• siatkowa − odległość do 30 km,
• kierunkowa − odległość do 50 km,
• kierunkowa z dużym zyskiem − powyżej 50

Od tego, czy zastosujemy jedną czy kilka anten połączonych wzmacniaczem, zależy, jaki zakres pracy dana antena musi mieć. Najłatwiej, gdy antena jest szerokopasmowa – obejmuje zakres UHF, kanały 21–60 oraz zakres VHF kanały od 5 do 12.

Podsumowanie

Refarming, czyli proces przejścia na nowy standard DVB-T2, już się rozpoczął. Użytkownicy z odbiornikami nowej generacji nie powinni mieć problemu z dalszym odbiorem programów telewizyjnych. Natomiast użytkownicy ze starszymi odbiornikami lub dekoderami muszą się liczyć ze zmianą dekoderów lub odbiorników oraz z poprawą lub wymianą anten odbiorczych, jeśli obecne będą niewystarczające. Bez zbędnych kosztów możemy wyszukać kanał: SPRAWDZAM TV, odbiór obrazu i dźwięku na tym kanale daje nam pewność, że posiadany sprzęt wystarczy do odbioru nowego standardu nadawania.

mgr inż. Wiesław Biel rzeczoznawca budowlany

Fot. autor

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Cyfryzacji z dnia 7 października 2019 w sprawie wymagań technicznych i eksploatacyjnych dla odbiorników cyfrowych (Dz.U. z 2019 r. poz. 2125).
2. Rozporządzenie Ministra Cyfryzacji z dnia 8 grudnia 2020 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wymagań technicznych i eksploatacyjnych dla odbiorników cyfrowych (Dz.U. z 2020 r. poz. 2291).
3. Zarządzenie Prezesa Urzędu Komunikacji Elektronicznej z dnia 17 stycznia 2020 r. w sprawie planu zagospodarowania częstotliwości dla zakresu 470−790 MHz (Dz.U. z 2019 poz. 2460).
4. Materiały informacyjne Telewizji Polskiej.
5. Materiały informacyjne EmiTel.
6. Strony internetowe: https://refarming.pl, https://pl.wikipedia.org/wiki/Telewizja, https://www.emitel.pl/refarming/.