Der weite Weg vom Sender zum Fernseher

Rauschende Bilder und verlorenes Signal sind neben Werbeunterbechungen die größten Feinde des Fernsehzuschauers. Damit zumindest die erstgenannten Fälle nicht auftreten, betreiben die großen Fernsehprogrammanstalter einen enormen Aufwand damit das Signal in bester Übertragungsqualität bei Empfänger ankommt. Der Zuschauer bekommt davon allerdings nichts mit. Wie der Signalweg der einzelnen Sender genauer aussieht, ist Thema dieser Seite.

Es gibt zunächst drei Hauptwege, wie die Fernsehprogramme "unsere" Fernsehschirme erreichen:
-per Kabel; es gibt neben den großen Kabelnetzbetreibern z.B. Kabel Deutschland (ex Telekom), Primacom und ish tausende klein bis mittelgroße private Kabelnetze in der Bundesrepublik
-via Antenne (terrestrisch); die Grundversorgung der öffentlich rechtlichen Sender erfolgt bundesweit und flächendeckend noch immer analog und innerhalb von Ballungsräumen schon via DVB-T (digitale Verbreitungsart); bis 2010 soll bundesweit analoges terrestrisches Fernsehen komplett gegen DVB-T ersetzt werden. Dies ist kein Wunschtraum, sondern gesetzlich festgelegt.
-via Satellit; es wird entschieden zwischen Direct-To-Home (der Besitzer verfügt über eine eigene Empfangsanlage) und SMATV (Anschluß an einer Gemeinschaftsempfanganlage); die beliebtesten Satellitenpositionen sind in Deutschland ASTRA 19.2° Ost und Hotbird 13° Ost. Darüberhinaus gibt es eine Vielzahl von Zuschauern anderer Nationalität, die ihre "Heimat-Programme" über andere Satelliten beziehen. Die Aufteilung der drei Empfangsarten erfolgt folgendermaßen (Stand 2004):


Der Signalweg zum Zuschauer erfolgt jedoch differenziert, je nach der Empfangsart und dem jeweiligen Programm selbst.

BK (Breitband-Kommunikations)-Kabelnetze:
Grundsätzlich werden beim Kabelempfang sogenannte Kopfstellen eingesetzt, unabhängig von der Größe des Netzes sind Kopfstationen das Herz jeder Anlage. Dort werden die in das Kabelnetz gespeisten Kanäle zunächst aus verschiedenen Quellen empfangen. Diese Quellen sind für den Großteil der Sender die Satellitenposition ASTRA selbst. Zum anderen gibt es gesetzliche Richtlinien*, die den terrestrischen Signalempfang der Kopfstationen größerer Netze vor der "Satellitenanzapfung" vorschreiben. Dies trifft demzufolge für die Sender "Das Erste", dem ZDF und den regionalen dritten Programmen zu. Erst wenn ein Empfang aus bestimmten Gründen nicht möglich ist, ist der Satellitempfang "erlaubt". Für die privaten Programme ist dies entsprechend der Fall.
*Anmerkung vom 28.12.2005: Nach Anfrage bei der Sächsischen Landesmedienanstalt besteht nach der Einführung von DVB-T keine Pflicht für Kabelanlagenbetreiber, die bisher über Satellit bezogenen Programme nun durch DVB-T-Umsetzer in den Kabelanlagen zu ersetzen. Dem Betreiber der Kabelanlage obliegt es selbst, wie die Programme in das Netz eingespeist werden.

Andere Quellen für Kabelkopfstationen können auch die noch seltenen Internet-Streams oder spezielle Richtfunkstrecken (horizontale Übertragung eines Programms von Punkt A nach B) sein.
Nicht zu vergessen: es werden auch Glasfaserleitungen als Signalspeisung vom Sender zur Station verwendet.
Hinzukommt, dass Kabelkopfstationen ebenfalls Hörfunkprogramme speisen. Diese wiederum können ebenfalls von Satelliten stammen, oder über ein oder mehrere UKW-Antennen empfangen werden.

Bei der BK-Kommunikation wird das Kabelnetz üblicherweise in Netzebenen aufgeteilt, die wie im folgenden Bild untergliedert sind.



Typische Kabelkopfstation (Bautzen/Sachsen) der Kabel Deutschland GmbH; zu erkennen sind Satellitenempfangsspiegel ausgerichtet u.a. auf ASTRA und Hotbird. Der Antennenträger faßt Richtfunkempfangantennen sowie Yagi-Antennen für UKW, UHF- und VHF-Empfang, ausgerichtet auf die standortnächsten Sender z.B. Dresden und Löbau. Im Gebäude befinden sich die Transmodulatoren für jeden Kabelkanal.
 


Die Kabelkopfstation selbst wird auch als Netzebene 2 bezeichnet und untergliedert sich allgemein nocheinmal in drei für jeden Programmkanal spezifische Bereiche:-
Signaleingang (die oben genannten Quellen); die Programme werden empfangen und falls nötig demoduliert
-Signalausgang; die Programmsignale werden in das genormte Kanalraster umgewandelt (moduliert)
-Verstärker; das komplette Frequenzband wird entsprechend der angeschlossenen Haushalte verstärkt und anschließend über Koaxialkabel und/oder Glasfaserleitungen verteilt (diese stellen dann Netzebene 3 dar)

Bei BK-Netzen wird ein breiter Frequenzbereich von 47 MHz bis 861 MHz ausgenutzt. Daher stammt auch der Name Breitbandkabel.

Dieser Bereich teilt sich wieder auf:

47 - 68 MHz Band I (VHF-1, Fernsehen, Rückkanaldienste)
87.5 - 108 MHz Band II (UKW, Hörfunk)
111 - 174 MHz unterer Sonderkanalbereich (Fernsehen)
174 - 230 MHz BAND III (VHF-3, Fernsehen)
230 - 300 MHz oberer Sonderkanalbereich (Fernsehen)
302 - 446 MHz erweiterter Sonderkanalbereich (Fernsehen)
470 - 670 MHz Band IV (UHF, Fernsehen)
670 - 862 MHz Band V (UHF, Fernsehen)

Einige der oben genannten Begriffe dürften dem ein oder anderen vielleicht schoneinmal bei der Einstellung des Fernsehgerätes aufgefallen sein. Herkömmliche Netze haben Verstärkerstellen, die nur bis 470 MHz arbeiten. Um zusätzliche Kapazität auch für digitale Dienste zu schaffen, wurden diese gegen 862 MHz-taugliche Geräte ausgetauscht.

Kabelkanalraster als PDF-Dokument

Das Frequenzraster für Kabelnetze wurde europaweit genormt und wird daher auch als CENELEC-Raster bezeichnet. Grundsätzlich gilt, dass pro Sendekanal (bzw. Frequenz) ein analoges Programm Platz findet.

Moduliert werden die analogen Programme nach dem Frequenzmodulationsverfahren (FM) auf der jeweils für das Programm festgelegten Frequenz.
Bei digitalen Kabelkanälen, wie es z.B. bei Premiere der Fall ist, werden mehrere (je nach verfügbarer Datenmenge bis zu 8) TV-Sender in einen gemeinsamen Datenstrom multiplext und dann im QAM-Verfahren (Quadratur Amplitudenmodulation) in das Kabel eingespeist.
Die Kabelnetzbetreiber machen sich aber so wenig Mühe wie nötig, neue "Pakete" zu multiplexen. Hingegen werden bereits vom Satelliten empfangene Digtalpakete mit einem QPSK*-Demodulator demoduliert (es liegt dort ausgangsseitig der Transportstrom vor). Dieser wird dann mit mit einem QAM-Modulator einfach in ein kabeltaugliches Signal umgewandelt, ohne dass die Daten selbst verändert wurden.

* QPSK; Quarternary Phase Shift Keying ist ein digitales Modulationsverfahren, welches bei der Satellitenübertragung besser geeignet ist als QAM und umgekehrt. Mehr dazu weiter unten.

Ein QAM-Muster sieht folgendermaßen aus. Es beschreibt, wie ein Bitmuster eines Datenstroms auf einer bestimmten Frequenz zu erzeugen bzw. vom Empfänger zu interpretieren ist. Als Veranschauung verwendet man Phasen-(I/Q)-Diagramme, deren Herkunft ich an dieser Stelle nicht näher erläutern möchte.

QAM-4 (welches in der Praxis kaum Anwendung findet): Den einzelnen "Gittern" ist eine Bitfolge (Symbol) zugeordnet: 00, 01, 10, 11

Hier ein Beispiel für QAM-16. Den einzelnen "Gittern" ist eine Bitfolge zugeordnet: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111
Phasendiagramm ausgehend vom Sender (Modulator in Kopfstation):


Messbeispiel; vom Empfänger wahrgenommene Konstellation:
(Abweichungen/Rauschen hervorgerufen durch Signalverluste)


Für QAM-64 und QAM-256 erhöht sich die Bitlänge (Symbolgröße) jeweils, es können somit mehr Daten pro Zeit übertragen werden bei gleichzeitiger Ruduzierung der Symbolrate; die Kapazität der Kanäle steigt und es können mehr Dienste (Fernsehprogramme) auf einer Frequenz übertragen werden.
Nachteil: die Anforderungen an die Kabel steigen, damit die Segmente beim Empfänfer voneinander sauber getrennt und die Signale noch interpretiert werden können. QAM-64 ist derzeit das gängigste Modulationsverfahren digitaler Kabelkanäle.

Beispiel für Datenrate bestimmter QAM-Modulationen:
Modulation belegte Bandbreite
(MHz)		 Datenrate (MBit/s)
16-QAM 7.86 27.34 MBit/s
32-QAM 7.9 34.37 MBit/s
64-QAM 7.92 38.1 MBit/s

Kabelkopfstationen verfügen zunehmend auch über Multiplexing- /Demultiplexinggeräte, Konverter (Wandler), die beim digitalen Fernsehen eine Rolle spielen.

Es ergeben sich somit beispielhaft folgende Signalwege in einer Kopstelle:
Kabel Blockschema

So sehen die Geräte aus, die in jeder Kopfstation in einer Vielzahl zu finden sind (PAL-FM-Modulator, MPEG-Encoder, Multiplexer, DVB-S-IRD, QAM-Modulator):


Der Einzelwert beträgt jeweils mehrere 100 bis 1000 Euro!

Zusammenfassung Kabel: Kabelnetze sind großflächig existierende Verbreitungsanlagen von Fernsehen und Radio. Pro Netz gehört eine Kopfstation, die überwiegend Satellitenprogramme aber auch terrestrische Sender als Signalquelle "anzapfen". Ergo, hängt Kabelfernsehen von Signalübertragungen ab, die ich im Folgenden erst näher beleuchten möchte. Fällt z.B. der Satellitenweg eines Senders aus, so bleibt auch auch beim Kabelzuschauer der Bildschirm schwarz. Es sei denn, es existieren zusätzliche alternative Quellen, die der Kabelbetreiber um Notfall zuschalten kann.

terrestrische Verbreitung:
Wie alle anderen Signalwege ist auch das terrestrische Verfahren derzeit in einem zunehmendem Digitalisierungsumbruch.
Gehen wir von dem klassischen analogen Verbreitungsweg aus. Die Bundesrepublik Deutschland ist üblicherweise überseht mit Sendeantennen für Rundfunk. Dabei unterteilt man (egal ob TV oder Radio) zwischen Grundnetzsendern und Füllnetzsendern. Grundnetzsender sind mittlere bis große Sendeanlagen mit der Aufgabe die Programme geographisch über ein großes Gebiet auszusenden. Die Sendeleistung von Grundnetzsendern ist meist größer als 100 kW. Die terrestrische Verbreitung von öffentlich rechtlichen Programmen ist gesetzlich festgelegt, ebenso wie die Sendefrequenz der Programme. Grundnetzsender werden zum überwiegenden Teil in Höhenlagen wie Gebirgen oder auf großen Türmen befestigt, um eine hohe Reichweite zu erzielen.
Füllnetzsender dienen im Gegensatz dazu, schlecht abgedeckte Bereiche innerhalb eines Grundnetzsenders zu versorgen. Um Interferenzen zu vermeiden, verwenden diese Sender für die jeweiligen Programme eine andere Frequenz als die umgebenden Grundnetzsender.
Auf diese Weise wird eine flächendeckende Empfangbarkeit der terrestrischen Sender erreicht.
Für Interessierte gibt es auf www.senderfotos.de zu fast jedem Rundfunksender Deutschlands ein Foto.

Doch wie kommen die Fernsehsignale selbst zu den Sendeantennen? Hier gibt es auch wieder unterschiedliche Möglichkeiten. Technisch verantwortlich für diese Aufgabe ist die Deutsche Telekom, bzw. die Tochtergesellschaft T-Systems. Einerseits sind die Sender via Glasfaserleitung/ATM vernetzt, andererseits werden bestimmte Relaisstationen für Richtfunk eingesetzt, um die Sender zu versorgen. Im Fall eines Ausfalls beider Sendewege zu einem Sender, wird auch der Satellit Hotbird als Signalquelle genutzt. Hierfür besitzt T-Systems ein eigenes Digitalpaket mit den Programmen "Das Erste" und ZDF.

Die Fernsehsignale werden mithilfe eines FM-Modulators auf eine Trägerfrequenz moduliert und anschließend über einen Verstärker geschickt.
Falls mehrere Sender über eine Sendeantenne des gleichen Frequenzbandes z.B. UHF übertragen werden, werden diese mittels einer Weiche (=Combiner) zusammengeschaltet.
Am Sendemast selbst befinden sich je nach Sendeaufgaben verschiedene Dipolelemente, die elektrisch zusammengeschaltet werden. Zusammengeschaltet werden aber nicht UHF- und VHF-Elemente, um aufgrund der unterschiedlichsten Wellenbereiche die möglichst besten Sendeergebnisse zu erzielen.



Für VHF-Sender ergibt übrigens sich ein ähnliches Schaltbild.

Am Sender des Großen Inselsberges (Thüringer Wald) erkennt man die um den runden Glasfaserkunststoffzylinder angeordneten Dipole.
Im obersten Segment befinden diese sich innerhalb des Zylinders.
Unterhalb befinden sich die Richtfunkverteilspiegel.
Die großen Ringe dienen als Zugangsplattformen und
 als Auffangvorrichtung, zum Schutz vor herunterfallendem Eis.
Inselsberg
DVB-T
Wie bereits erwähnt, soll das analoge Fernsehen bis 2010 abgeschaltet werden. Am 1. November 2002 erfolgte für die Region Berlin/Potsdam dazu der Startschuß des Pilotprojektes für DVB-T. Zur IFA 2003 wurden dann die restlichen Sender gestartet. Nun werden 24 TV-Programme in dieser Region übertragen. 2004 wurde DVB-T auch in der Region des Ruhrgebietes gestartet. In den kommenden Jahren wird DVB-T dann auch in vielen anderen Großräumen starten.
Der Vorteil liegt darin, dass über einen üblichen TV-Kanal jetzt nun mehrere Kanäle übertragen werden können, die man mit einer guten Qualität und ohne dem typ. Rauschen empfangen kann. Es wird ein DVB-T-Receiver und je nach Lage nur eine kleine Zimmerantenne benötigt.

Die Speisung der Sendeantennen erfolgt ähnlich wie bei der analogen Übertragung. Die Richtfunkstrecken als auch die Leitungen per Glasfaser/ATM erfolgen aber hier sinnvollerweise auch digital.
Wie bei jeder Form von DVB ist die Datenreduktion durch MPEG von großer Bedeutung. Deshalb können durch Multiplexing mehrere TV-Kanäle, die zuvor in MPEG encodiert vorliegen, in einen gemeinsamen Datenstrom prozessiert werden. Die Anzahl von TV-Kanälen pro Datenpaket ist abhängig von der Bitrate, die wiederum von der Bandbreite des DVB-T-Kanals und der verwendeten Modulationsart abängig ist.
Das bei DVB-S verwendete QPSK und bei QAM bei DVB-C haben sich für die Ausbreitungscharakteristik von terrestrischen Wellen im VHF/UHF-Bereich als ungünstig erwiesen. Schließlich ist man bei dutzenden derzeit existierenden Modulationsverfahren auf COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) gestoßen. Dabei wird die Bandbreite z.B. eines UHF-Kanals von ca. 7 MHz in mehrere Einzlträger aufgeteilt, die wiederum in QPSK/QAM gleichzeitig moduliert sind.



Folgende Bilder zeigen einen Teil der Sendeanlage für DVB-T im Berliner Fernsehturm am Alex.




Satellitenübertragung / Feeds
Bei den vorherigen Betrachtungen haben wir festgestellt, dass die Satellitenübertragung ein wichtiger Teil bei der Sendung von Fernsehprogrammen ist. Nicht nur bei der Übermittlung Studio-Wohnzimmer spielen Satelliten eine Rolle, sondern auch bei der Zuspielung von Nachrichten, Sport- und Großereignissen aus aller Welt zu den Sendestudios selbst. Diese sogenannten Feeds werden nicht über ASTRA und Eutelsat Hotbird übertragen, den wichtigsten Satellitenpositionen für den deutschen Markt, sondern über die dutzenden anderen Satelliten im geostationären Erdorbit. Viele Fernsehbilder wären alleine aus dem Grund nicht möglich, wenn es die Satellitentechnik nicht gäbe.




Auf den Bildern oben zu sehen sind Feeds, die von sogenannten SNGs (Satellite News Gathering) stammen. Mobile Sendestudios, mit der Möglichkeit von jedem beliebigen Ort eine live-Schalte oder Übertragung durchzuführen. Das Signal wird über einen Zuspielsatelliten (z.B. Eutelsat W1) zum Sendestudio gesendet. Dort wird das Bild entsprechend in der Regie weiterverarbeitet und anschließend erneut zum Direktstrahl-Satelliten z.B. ASTRA gesendet.
Herr Schröder bekommt einen Ohrhörer, der an ein Telefon angeschlossen ist. Dieses Telefon ist mit der Regie des Senders verbunden, somit werden Informationen, Anweisungen und Fragen an den Korrespondenten gesendet. Das Signal kommt beim Empfänger einige Sekunden verzögert an, da der Weg vom Satelliten und zurück "nur" so schnell ist, wie das Licht. Desweiteren führen die MPEG-Encoding und -Decodingprozesse ebenfalls zu einigen Millisekunden Verzögerungen. Um somit Echos zu vermeiden, wird die Interrupted Feedback-Technik (oder n-1 genannt) angewendet.


Satellitenübertragung / TV-Sender
Der eigentliche Weg des "fertigen" Fernsehprogrammes zum Satelliten ASTRA erfolgt je nach Programm ganz unterschiedlich.
Auch hier muß wieder zwischen analoger und digitaler Signalübertragung differenziert werden.

Grundsätzlich spricht man bei Satelliten von Uplink (Aufwärtsstrecke) und Downlink (Abwärtsstrecke). Die Frequenzbereiche für den Downlink liegen zwischen 10.7 und 12.75 GHz. Der Frequenzbereich des Uplinks liegt bei 13 bis 14 GHz. Daneben existiert um 17 GHz ein weiterer Bereich für den Uplink. Diese Frequenzen sind wie viele andere Dinge in der Telekommunikation international von der WARC in Genf festgelegt.
Satelliten verfügen über eine Ausleuchtzone, wie der Strahl einer Taschenlampe. Ausleuchtzonen (Footprints) werden schon beim Bau der Satelliten durch die Formung der Antennenreflektoren bestimmt.

Da die Satellitenübertragung durch die hohe Leistungsanforderung Mikrowellen erfordert, gelten für die Satellitenübertragung ebenfalls andere Sendecharakteristiken als die terrestrische Signalübertragung. Mikrowellen erfordern aufgrund der sehr kleinen Wellenlänge sehr engmaschige bzw. vollmetallische Reflektormaterialien. Andererseits können Mikrowellen nicht mehr wie UHF- oder VHF-Signale über Kupferkabel übertragen werden.
Es gibt somit zwei Auswege.: diese Signale über kleine Übertragungsrohre, den Rund- oder Rechteckhohlleitern übertragen, oder den Sende/Empfangsdipol unmittelbar in den Brennpunkt der Parabolantenne bringen und die Signale dort in einen weit tieferen Frequenzbereich (Zwischenfrequenz) umzuwandeln. Letztere Lösung ist das sogenannte LNC (Low Noise Converter) und findet bei handelsüblichen Satellitenempfangantennen Anwendung.
Bei Sendeantennen ist es etwas anders. Üblicherweise sind Uplinkantennen mindestens so groß, dass das Signal bei schlechtesten Bedingungen den Satelliten immer noch erreicht. Ein weiterer Unterschied ist, dass häufig Doppelreflektoren nach der Cassegrain-Methode verwendet werden.
Somit liegt das Speisesystem hinter der Hauptantenne und kann dadurch günstiger vor Wetter geschützt werden. Bei professionellen Antennen wird die Sendeelektronik anders als bei den Empfangsaußenanlagen in einem nahegelegenen Sendegebäude getrennt untergebracht. Dort befinden sich der sogenannte Low Noise Amplifier (LNA) (Verstärker) und der Upconverter, an dessem Eingang die modulierten Sendesignale anliegen.
Der Upconverter hat die Aufgabe, die Zwischenfrequenz, auf der die Signale liegen, in den 11/12 GHz-Bereich umzuformen.
Von dort aus verlaufen die Mikrowellen weiter über Hohlleiter zum Speisesystem der Parabolantenne.

Doppelreflektorantenne

Das obere Bild zeigt eine Doppelreflektorantenne 9 m des Satellitenbetreibers SES-ASTRA. Markant sind auch die stabförmigen Blitzableiter und die flache Düse oberhalb des Wellenausgangs/Feeds. Dort wird bei Regen oder Schnee warme Abluft aus dem Sendegebäude über den Wellenausgang geführt und das Wasser und Eis dort verdunstet, um die Signalstärke beizubehalten und das Streuverhalten zu minimieren.
Es ist ebenfalls ziemlich schwierig eine große Parabolantenne genau auszurichten. Je größer der Spiegel, desto stärker machen sich Abweichungen bemerkbar. Deshalb wird auch für die Montage und das Fundament großer Aufwand betrieben, um einen festen Stand zu gewährleisten.
Bekanntlich stehen selbst geostationäre Satelliten im Orbit nicht ganz still. Durch Korrekturmanöver wird dies ausgeglichen. Doch durch das "Taumeln" müssen auch die Antennen immer im genau im Focus des Satelliten sein. Deshalb sind professionelle Parabolspiegel immer mit Motoren ausgestattet, um die Antenne in Azimut und Elevation zu korrigieren.
Bei folgendem Bild sind beide Schubstangenmotoren zu erkennen, wobei der Schubstangenmotor für Azimuth in diesem Fall nur in der Reflektion am Gebäude zu erkennen ist.



Hier zu sehen sind die Hohlleiter, die an beweglichen Teilen der Antenne flexibel sein müssen:


Analoge Satellitensignale werden nach dem Frequenzmodulationsverfahren (FM) auf eine Trägerfrequenz moduliert. Bei digitalen Signalen wird, wie bereits mehrmals erwähnt, Quarternary Phase Shift Keying (QPSK) angewandt. Ähnlich wie beim QAM-Verfahren gibt es hierfür auch ein Phasendiagramm, welches dann so aussieht:


Die Phase der Frequenz wird bei diesem Verfahren um 45°, 135°, 225° bzw. 315° umgeschaltet. Durch diese vier Möglichkeiten ergeben sich somit vier Möglichkeiten, eine 2 bit-Zahl darzustellen (siehe oben). 2 bit entspricht dann einem Symbol. Die Anzahl von Phasenumtastungen und damit Symbolrate pro Sekunde wird als Symbolrate bezeichnet. Zusammen mit der FEC (Forward Error Correction) bestimmt diese die Datenrate pro Transponder.
Wie bei DVB-T und DVB-C werden auch bei DVB-S die Videodaten in MPEG-2 encodiert. Pro Fernsehkanal fallen dafür etwa 3-6 Mbit/s an. Dies erlaubt bei großen Datenkapazitäten eine Verschachtelung mehrerer Fernsehkanäle in einen Datenstrom.
Hinzukommen natürlich noch der Audiostream und Zusatzdaten wie:

PAT (Programme Information Table); enthält eine Auflistung aller im Datenpaket vorhandenen Programme
PMT (Programme Mapping Table); enthält Liste der zu einem Programm gehörenden Video-PID, Audio-PID und andere Daten
CAT (Conditional Access Table); enthält Informationen über zugriffsberechtigete Fernsehprogramme
NIT (Network Information Table); enthält Auflistung weiterer Programmpakete, die das "Netzwerk" auf anderen Transpondern hat
EIT (Event Information Table); enthält Daten über die elektronische Fernsehzeitschrift EPG für jedes Paket
...

Bei den ASTRA-Satelliten haben die Transponder eine Bandbreite von ca. 27 MHz. SES-ASTRA nutzt deshalb die gesamte Bandbreite pro Transponder, um eine möglichst hohe Datenrate zu erzielen.
Diese Methode wird auch MCPC (Multi Channel per Carrier) genannt.

Im Fall von ASTRA ergeben sich somit folgende gängige Konstellationen. Die Werte habe ich nach dem Reed-Solomon-Verfahren berechnet:

Symbolrate Msymb/s
 FEC
 verfügbare Datenrate Mbit/s
27500 7/8
 48125
27500 5/6 45833
27500
 3/4 41250*
27500 2/3 36667
27500 1/2
 27500
22000 7/8
 38500
22000 5/6
 36667*
22000 3/4
 33000
22000 2/3
 29333
22000 1/2
 22000

Die mit * gekennzeichneten Zeilen sind bei ASTRA derzei in Verwendung.

Die Verschachtelung mehrerer Fernseh- / Radioprogramme und anderer Dienste erfolgt mittels Multiplexern.
An den Eingängen des Mulitplexers stehen in MPEG-2 encodierte Datenströme oder andere Daten vor. Am Ausgang liegt dann der fertige Transportstrom an, welcher dann zum QPSK-Modulator, LNA (Low Noise Amplifier), Upconverter und schließlich über die Parabolantenne zum Satelliten geschickt wird.

Folgendes Schema soll das Prinzip von DVB-S näher veranschaulichen.



Uplink der großen Programme in Deutschland im Detail:

ZDF & 3sat
Ich knüpfe nun sogleich an das Beispiel vom ZDF an. Der Sender hat seinen Sitz zusammen mit 3sat in Mainz, auf dem Lerchenberg.
Neben dem hochmodernen Studiokomplex sowie den Verwaltungsgebäuden befinden sich auch mehrere Uplinkeinheiten.



3sat wird über diese 9m-Antenne analog zum ASTRA-Satelliten über Transponder 10 gesendet.


 Das digitale Programmpaket ZDF vision wird in Mainz multiplext und von dort aus über folgende 9m-Antenne zu ASTRA-Transponder 77 gesendet.


Neben den oben genannten Antennen wurden auf dem Gelände weitere Antennen für den Uplink von Überspielungen auf andere Satelliten errichtet.
Die Bilder habe ich freundlicherweise von der Firma ND Satcom zur Verfügung gestellt bekommen.
ND Satcom ist der Vertreiber für diese Parabolspiegel.



Doch was ist mit dem analogen Uplink des ZDFs.
Dieser erfolgt vom Satellitenbetreiber SES in Betzdorf/Luxemburg mit einer seiner Parabolspiegel über ASTRA-Transponder 33. Dazu wurde eine in Serie geschaltete Glasfaser- und Richtfunkstrecke von Mainz nach Luxemburg eingerichtet.
Bei Ausfall der Verbindung, empfängt die SES alternativ das ZDF-Signal eines nahegelegenen terrestrischen Senders in Rheinland-Pfalz (Teufelskopf).
Die Gründe, warum der analoge ZDF Uplink nicht in Mainz selbst stattfindet, sind mir nicht bekannt.

ARD
Die ARD besitzt auf der ASTRA-Position 19.2° Ost derzeit vier digitale Programmpakete. Transponder 71 wird beim Hessischen Rundfunk in Frankfurt, Transponder 85 beim RBB in Potsdam, Transponder 93 und 101 beim WDR in Langenberg multiplext und uplinked.

Uplink in Frankfurt:
im Hintergrund befindet sich noch eine Antenne für Zuspieldienste der EBU/Eurovision


Im folgenden Bild nocheinmal eine Großaufnahme des Uplinkspiegels für "Das Erste"

Das Programm für "Das Erste" wird vom ARD-Sternpunkt in Frankfurt direkt zu den analogen und digitalen Uplinkeinheiten übertragen.
Ebenso verhält es sich mit dem Hessen Fernsehen.

Uplink in Potsdam:
Die Programme EinsExtra, EinsPlus und EinsExtra werden in Potsdam produziert (Playout). Die Sendeinhalte werden jedoch via Glasfaser vom ARD-Sternpunkt in Frankfurt übertragen.
Die Uplinkeinheiten befinden sich ein paar Kilometer nordöstlich von Potsdam und bestehen aus dem analogen Uplink (rechts) und dem Uplink für Transponder 85 (mitte).



MDR Fernsehen
Der Hauptsitz des Senders liegt in Leipzig und enthält für die Länder Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen spezifisch produzierte Programme.
Zusätzlich gibt es eine "gemeinsame Version" des Programms, die analog über Satellit ausgestrahlt wird.

Der analoge Uplink zum ASTRA-Transponder 43 wird in der MDR-Zentrale ausgeführt, wodurch Leitungskosten für das Signal des MDR FERNSEHENS entfallen.


Das Signal des MDR FERNSEHENS kommt zur Sicherheit auf zwei unabhängigen Wegen aus dem benachbarten Produktionskomplex. Die ebenfalls über den ASTRA-Transponder 43 verbreiteten Hörfunkprogramme kommen als fertige ADR-Datenströme über angemietete Leitungen aus der MDR-Hörfunkzentrale in Halle. Zur Sicherheit gibt es auch hier einen Ersatz-Signalweg. Alle Sendesysteme sind doppelt ausgeführt und gewährleisten höchste Verfügbarkeit. In Dresden-Gorbitz gibt es heute keine Uplink-Station für den MDR mehr. Die Sendeabwicklung wurde Ende der 90er komplett nach Leipzig verlegt.
Ehemaliger Uplink in Dresden:


Analoger Uplink des Kinderkanals (Astra Trp. 49) in Erfurt:



In Potsdam wurde bis 2003 für das MDR FERNSEHEN, JUMP, MDR info, MDR KULTUR und  SPUTNIK noch ein Re-Uplink des analogen ASTRA-Signals ausgeführt.  Das heißt, dass die von Leipzig auf den Satellit ASTRA 1C gesendeten Programme in Potsdam empfangen wurden, um diese dann innerhalb des ARD Digital - Paketes via ASTRA Digital weiterzuverbreiten.

Inzwischen gelangen die Programme leitungsgebunden nach Potsdam. Die Landesmagazine des MDR FERNSEHENS SachsenSpiegel, Sachsen-Anhalt heute und Thüringen Journal werden seit dem 01. November 2000, zur Weiterverbreitung im ARD Digital Paket über eine ATM-Verbindung nach Potsdam übertragen.

Bayerischer Rundfunk
Ähnlich wie beim MDR wird auch das Programm der Sender des Bayerischen Fernsehens und BR alpha verbreitet.
Der analoge Uplink befindet sich in Freimann bei München:


Den Satelliten ASTRA 1C fest im Visier hat diese 9 m große Satellitenantenne. Gebündelt machen sich von hier die analogen Fernsehprogramme und ADR-Radioprogramme des BR auf den Weg ins All.
Gebaut und in Betrieb genommen wurde die Freimanner Uplinkstation bereits 1993, als das Bayerische Fernsehen über ASTRA 1C auf Sendung ging.
Das Programm des BR-alpha wurde seit seinem Start Ende der 90er über einen separaten Parabolspiegel uplinked, da BR-alpha über ASTRA 1B übertragen wurde. Seit Mai 2002 ist auch BR-alpha mit an Bord: Durch den Wechsel auf denselben Satelliten ASTRA 1C können nun beide Fernsehprogramme des BR gemeinsam über ein und dieselbe Bodenstation aufgeschaltet werden.

Für die digitale Verbreitung des Bayerischen Fernsehens und BR-alpha werden in Frankfurt die analogen Satellitensignale des BR aufgefangen, digitalisiert und dann in das ARD-Digitalpaket eingebunden.

WDR
Ein anderes technisches Highlight bietet der Westdeutsche Rundfunk. Zunächst einmal zum analogen ASTRA-Uplink:
Dieser erfolgt anders als üblich nicht inmitten einer Großstadt, sondern auf dem idyllischen Langenberg, wo sich auch ein großer terrestrischer Sender und das Sendezentrum des WDR befindet.

Wie üblich, wird eine 9m Doppelreflektorantenne verwendet. Neben dem WDR-Fernsehen werden auch die ADR-Radioprogramme Eins Live, WDR 2 Köln, WDR 3, WDR 4, WDR 5, WDR 2 Rhein und Ruhr mit zum ASTRA-Transponder 39 übertragen.

Für die digitale Verbreitung wird das WDR-Fernsehen in das ARD-Digitalpaket in Frankfurt (siehe weiter oben) multiplext und zum ASTRA-Transponder 71 übertragen.

Im Januar 2004 begann für den Westdeutschen Rundfunk eine neue Ära des digitalen Fernsehens. Auf ASTRA-Transponder 101 erhielt der WDR einen eigenen digitalen Transponder, welcher der Ausstrahlung aller Regionalfenster (Köln, Aachen, Bielefeld, Dortmund, Düsseldorf, Essen, Münster, Siegen, Wuppertal) dient. Die bisherige analoge Satellitenübertragung erlaubt nur die Übertragung eines "gemeinsamen" Programms. Somit erhält der Zuschauer ein noch regionaler zugeschnittenes Programm. Voraussetzung ist natürlich ein digitaler Satellitenempfänger.

Die Regionalfenster werden nach Langenberg (terrestrisch, Glasfaser, Richtfunk,...) übermittelt und dort zu einem Datenstrom multiplext. Dieser wird dann zu ASTRA über folgende separate Antenne gesendet.



SWR und NDR
Wie die anderen dritten Programme auch, werden die analogen Fernseh-Satellitenprogramme des Norddeutschen und des Südwestdeutschen Rundfunks von Hamburg bzw. Stuttgart zu den ASTRA-Transpondern 25 (NDR), 61 (SWR RP) und 48 (SWR BW) gesendet.



Die Digitale Verbreitung des NDR erfolgt über Glasfaser zum Playoutcenter in Potsdam. Dort werden auch die Landesprogramme des NDR digital über den Transponder 85 ausgestrahlt.
Der SWR enthält drei Regionalprogramme (SWR RP, SWR BW und SR), wobei nur die ersten beiden analog ausgestrahlt werden. Der SR wird über Glasfaser nach Frankfurt zum digitalen Playout innerhalb des ARD-Bouquets übermittelt. SWR RP kann aus Kapazitätsgründen nicht mit in das "Frankfurter Paket" aufgenommen werden, sondern wird bis nach Potsdam übermittelt, um von dort aus digital über ASTRA ausgestrahlt zu werden.

Auszug aus der NDR-Homepage:
Warum wird nur das Nordmagazin analog über Satellit ausgestrahlt?
Vor einigen Jahren stand der NDR vor der Qual der Wahl, welches der vier Landesprogramme des NDR Fernsehen über Satellit ausgestrahlt werden sollte. Da es zu diesem Zeitpunkt in Mecklenburg-Vorpommern eine erheblich größere Anzahl an Menschen als in den alten Bundesländern gab, die Fernsehprogramme per Satellitendirektempfang sahen, wurde die Entscheidung dadurch erleichtert.

Ein weiteres Kriterium für das Landesprogramm aus Mecklenburg-Vorpommern ist bis heute, dass der NDR die Ausstrahlung per Astra-Satellitensystem nutzt, um das NDR Fernsehen zu den terrestrischen, den erdgebundenen Senderstandorten in Mecklenburg-Vorpommern kostengünstig zuzuführen. Kostengünstig ist dieser Weg, weil keine Leitungskosten an die Deutsche Telekom AG gezahlt werden müssen. Wir raten jedem Menschen in unserem Sendegebiet, der nicht in Mecklenburg-Vorpommern lebt, eine zusätzliche, terrestrische Antenne installieren zu lassen.

RTL-Gruppe
Der Programmuplink der RTL-Gruppe ist sehr komplex, da neben den Hauptprogrammen auch Werbefenster für die Schweiz und Österreich existieren. Desweiteren werden zwei Orbitpositionen (19.2° Ost und 13.0° Ost) für die Programmausstrahlung eingesetzt.
Einen Teil der analogen und digitalen Sendeabwicklung führt RTL selbst am Standort Köln Aachener Straße durch. Zustätzlich überträgt das Cologne Broadcasting Centre in Köln-Ossendorf (siehe weiter unten) einige Programme der RTL-Gruppe. Die Werbefenster für die Schweiz (digital) werden jedoch von T-Systems (siehe weiter unten) zur Position 13° Ost gesendet.

In Köln Aachener Straße werden die Programme Vox, RTL, RTL2, SuperRTL, RTL Shop, n-tv in das RTL-Digitalpaket auf ASTRA-Transponder 89 multiplext und uplinked.
Die Sender werden dorthin via einer Direktleitung übertragen.



Bei folgenden beiden Bildern handelt es sich um die gleiche Antenne, jedoch mit unterschiedlichen Logos.





Bei dieser Antenne handelt es sich um den Uplink des RTL-Digitalpaketes:


Mir liegt ebenfalls ein älteres Bild der analogen Vox-Uplinkantenne vor.
Ich habe jedoch keine Informationen darüber, ob diese Antenne noch in Gebrauch ist.


Cologne Broadcasting Center

Das CBC befindet sich einerseits in Köln-Ossendorf und koordiniert den analogen Uplink der Programme Viva, Viva Plus, n-tv, TV Travel Shop.
Dafür stehen in Köln drei 9-Meter-Antennen sowie eine 6-Meter-Antenne zur Verfügung.


Darüberhinaus besitzt das CBC eine weitere 9-Meter-Antenne in München-Grünwald, von der aus das analoge Programm von RTL 2 zum Satelliten Astra 19.2° Ost gesendet wird.



Bei folgendem Bild handelt es sich um den früheren Uplink von RTL2, der sich auf dem Bavaria-Filmgelände befand.




DPC
Die ProSiebenSat.1-Gruppe ist einen anderen Weg bei der Übertragung der TV-Programme zum Satelliten ASTRA gegangen. Anstatt den Uplink selbst durchzuführen, wird dieser von der Firma DPC GmbH (Digital Playout Center GmbH) in Unterföhrung durchgeführt, sowohl analog als auch digital für die Sender Sat.1, Pro Sieben, Kabel 1, N24, DSF, Tele 5, 9 Live, HSE 24, Sonnenklar TV, Astro TV, ... und nicht zu vergessen aller sechs Premiere-Digitalpakete auf ASTRA.

Dies hängt damit zusammen, dass das DPC bis zur Zerschlagung des Kirch-Konzerns der BetaResearch (Kirch-Tochter) angehört hat und dadurch die Kirch-Sender wie z.B. Pro 7, Sat.1, Premiere (früher DF1) im Hause übertragen wurden.
Das DPC wurde im Frühjahr 2005 komplett von SES-ASTRA übernommen.

Bei der Vielzahl von Sendern ist zu vermuten, dass bei DPC in Unterföhrung ein ganzer Park von Uplink-Antennen aufgebaut wurde. In der Tat ist es auch so. Jedem ASTRA-Satelliten wurde eine genau fokusierte Antenne zugeteilt, ähnlich wie bei SES-ASTRA in Luxemburg selbst.
Die DPC betreibt das Sendezentrum in Unterföhring und bietet Dienstleistungen rund um Sendeabwicklung, Multiplexing, Verschlüsselung und Satelliten-Uplink für private und öffentlich-rechtliche Rundfunksender an. Von Unterföhring aus überträgt das Unternehmen heute mehr als 100 analoge und digitale TV- und Radioprogramme sowie Datendienste per Uplink zum Satelliten. Daneben bietet DPC ein umfassendes Spektrum an Dienstleistungen rund um die Sendeabwicklung. Dazu zählen unter anderem die Aufbereitung der Signale gemäß MPEG-2-Standard sowie die Ausspielung von Applikationen und Software-downloads.

DPC

ProSiebenSat.1 setzt auch stark auf die Distribution ihrer Programminhalte via Glasfaser. So werden beispielsweise die Nachrichtensendungen für die Sender Sat.1 Pro Sieben, Kabel 1, N24 in Berlin produziert und dann fertig nach München zum DPC überspielt. Die Spielfilme, Unterhaltungssendungen und Werbeblöcke werden auf Videoservern gespeichert und computer- und zeitgesteuert wiedergegeben.
DPC kümmert sich dann um den analogen und digitalen Uplink.

T-System
T-System ist eine Tochtergesellschaft der Deutschen Telekom und betreibt an mehreren Standorten die Abwicklung des Uplinks für TV- und Radiosender.

Usingen ist einer der größten Teleports von T-Systems und befindet sich im Hintertaunus.
Aufgrund der Vielzahl von Ku-Band-Antennen ist dieser Teleport durchaus erwähnenswert. In den 80ern bzw. frühen 90ern wurden hier deutsche Programme zu den Satelliten TV-Sat und Kopernikus übertragen.



Hier eine Auswahl von Antennen, die für die Übertragung von TV-Diensten in Usingen genutzt werden.
Antenne USI 5 USI 9 USI 14 USI 15 USI 35 USI 32 USI 89
Satellit ASTRA Hotbird Eurobird diverse Hotbird Hotbird ASTRA
Position 19.2° Ost 13° Ost 28.5° Ost drehbar 13° Ost 13° Ost 19.2° Ost
Band Ku Ku Ku Ku Ku Ku Ku
Uplinkbereich (GHz) 14,00-14,50 12,75-14,50 14,00-14,50 14,00-14,50 17,30-18,10 14,00-14,50 17,4755
Downlinkbereich (GHz) 10,95-11,70 10,95-11,70 10,95-12,75 10,95-12,75 10,95-12,75 10,95-11,70
Durchmesser (m) 9,5 9,5 5,6 9 5,6 2,4 7
Dienste digit. TV, TV digit. TV digit. TV, TV digit. TV, TV dig. TV dig. TV dig. TV

ASTRA-Transponder 113 wird gegenwärtig von Usingen aus uplinked. Die hier befindlichen Programme sind u.a. K-TV, XXP, Spi.Ka, Bahn-TV, Hitradio FFH.

Auf der Position 13° Ost gibt es ferner die Transponder 127 und 155 welche ebenfalls durch T-Systems mit deutschsprachigen Programmen versorgt werden.
Am Standort Köln-Poll befindet sich z.B. der Uplink der Transponder 127 und 155 (13°) mit den Programmen RTL (Schweiz), RTL 2 (Schweiz), Super RTL (Schweiz), Vox (Schweiz), Das Erste, ZDF, Das Vierte, Daimler-Chrysler-TV, Bundeswehr-TV, DW-TV, Viva (Polska).

Fazit aus dieser Seite soll nicht sein, die die komplexe Vernetzung unserer Fernsehlandschaft bis ins Detail zu verstehen, sondern einen Überblick zu bekommen, welcher technische, materielle, personelle und räumliche Aufwand für die Signalübertragung des Fernsehbildes nötig ist. Das einzige, was die hochentwickelte Technik jedoch nicht kann, den Programminhalt des Fernsehens zu verbessern. Diesen Rundgang über den Weg des Fernsehsignals vom Sendestudio bis in das Wohnzimmer möchte ich an dieser Stelle beenden.

Bildernachweis: SES-ASTRA, Steve Kaiser, Hessischer Rundfunk, Mitteldeutscher Rundfunk, ND Satcom, Kay Bartholomäus, Westdeutscher Rundfunk, Bayerischer Rundfunk, ZDF, Reuters, TVS Berlin, Hitec Luxemburg, T-Systems, RTL, Blankom, Tadiran Scopus, Scientific Atlanta

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