RUNDFUNK | Audio/Video-Headends...also, um das erste „All-IP“-Broadcast-Headend erfolgreich am...

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  • Headend von Rohde&Schwarz bricht mit überholten TraditionenDass Headends ultrakompakt, vielseitig anpassbar, einfach zu bedienen und noch ausfallsicherer sein

    können, beweist das neue R&S®AVHE100 für DVB von Rohde&Schwarz. Radikal bricht es mit veralteten

    Prinzipien: Statt vieler einzelner Geräte nutzt es hochleistungsfähige und äußerst kompakte IT-Hardware,

    hat alle wesentlichen Funktionen flexibel in Software realisiert und verwendet intern ausschließlich das

    Internet-Protokoll.

    Der Trend: Paradigmenwechsel bei HeadendsDie Broadcast-Welt bereitet sich auf die Zukunft vor. Neue, effizientere Techniken halten Einzug, auch bei den Headends – Stichwort Internet-Protokoll (IP). Dieser Standard ersetzt Schritt für Schritt herkömmliche Formate wie ASI oder SDI. Das reduziert die Zahl bislang notwendiger unterschiedlicher Schnittstellen und schafft einen einheitlichen durchgängigen Verbindungsstandard – vom Playout über das Head end bis hin zum Sender.

    Die Nachfrage nach kompakten, flexibel einsetzbaren Syste-men, die mehrere Funktionen vereinen, steigt. Solche Sys-teme bieten neben niedrigeren Betriebskosten den Vorteil vereinfachter, einheitlicher Bedienung aller enthaltenen Kom-ponenten. Kein Wunder also, dass konventionelle Headends, die aus zahlreichen Einzelgeräten bestehen, nach und nach von diesen effizienteren, platz- und energiesparenden Syste-men abgelöst werden.

    An der Spitze des Trends steht das hochintegrierte A/V Head-end R&S®AVHE100 für DVB von Rohde&Schwarz, das kom-plett IP-basiert arbeitet.

    Flexibel und vielseitig – ohne komplex zu seinDas R&S®AVHE100 kombiniert anspruchsvolle Eigenent-wicklungen mit neuester IP-Technologie. Dabei ist es äußerst kompakt und besteht in seiner einfachsten Ausführung aus nur zwei Geräten: dem A/V Gateway R&S®AVG100 und dem A/V Server R&S®AVS100 (BILD 1 und 2). Was bisher eine Viel-zahl eigenständiger Hardwarekomponenten erforderte, ist beim A/V Server von Rohde&Schwarz in nur einem Gerät mit einer Höheneinheit integriert.

    BILD 1 Es geht auch ganz kompakt: Hauptkomponenten des Headends: A/V Gateway R&S®AVG100 (oben) und A/V Server R&S®AVS.

    Kaum auf dem Markt – und schon preisgekröntDas A/V Headend R&S®AVHE100 wurde erstmals auf der IBC 2012 in Amsterdam vorgestellt und gleich mit dem begehrten TV Technology STAR Award ausgezeichnet (siehe Kurznachrichten Seite 54).

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  • A/V Headend R&S®AVHE100

    Headend Management System (HMS)

    A/V-Decoder (Re)Multiplexer SFN-Adapter

    Redundancy Controller

    A/V-Encoder

    StatMux

    EPG T2-Gateway

    Video Wall (Option)

    A/V Gateway R&S®AVG100 A/V Gateway R&S®AVG100A/V Server R&S®AVS100

    SDI

    ASI ASI

    IP IP

    IP

    IP

    IP

    BILD 2 Die Kernkomponenten des A/V Headends R&S®AVHE100.

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    Die im Broadcast-Bereich bisher an den Eingängen üblichen Formate SD-SDI, HD-SDI, ASI und AES EBU konvertiert das A/V Gateway R&S®AVG100 in das Format IP und verwendet dieses konsequent zur Datenübertragung zwischen den ein-zelnen Komponenten innerhalb des Systems. Am Ausgang wandelt es die erzeugten Transportströme bei Bedarf in das Format ASI. Mit passenden Einsteckmodulen können die unterschiedlichen Eingangsformate verarbeitet oder Signale vervielfältigt werden, z.B. für Redundanzpfade.

    Kernkomponente: leistungsstarker ServerSchlüsselkomponente des Systems ist der A/V Server R&S®AVS100, der auf leistungsstarker IT-Hardware basiert (BILD 1). Das ultrakompakte Gerät enthält alle für die jewei-ligen Anforderungen notwendigen Funktionen. Anliegende A/V-Ströme decodiert er, um sie anschließend entsprechend den Standards MPEG-2 bzw. MPEG-4/H.264 in SD- / HD-Auf-lösung zu encodieren.

    BILD 3 Konfiguration eines TS-Multiplexes über das zentrale Headend Management System.

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  • Der Server multiplext die encodierten A/V-Ströme und wird dazu über die komfortable Bedienoberfläche konfiguriert (BILD 3). Vorkomprimierte A/V-Signale können entweder neu encodiert oder unverändert durchgeleitet werden. Erweiterte Programminformationen (Electronic Program Guide – EPG) von externen Quellen werden durch das Headend-System geleitet und in den Ausgangsdatenstrom eingebunden.

    Die Option „Statistischer Multiplex“ bewertet die Komplexi-tät der Video-Ströme in einem Programmbündel und weist den Encodern eines StatMux-Pools automatisch passende Bit raten zu. Dieses Verfahren steigert die Effizienz, denn es werden gleichzeitig mehr Programme übertragen oder vor-handene Programme in höherer Bildqualität. Die Priorisierung der Programme innerhalb der Pools ist veränderbar, sodass komplexe Szenen in höher eingestuften Programmen in bes-serer Bildqualität übertragen werden.

    Klar im Vorteil: standardisierte Hardware und vielseitige SoftwareDank der Hardware, die aus nur wenigen standardisierten Modulen besteht, und der vielen in Software implementier-ten Funktionen ist das R&S®AVHE100 vielfältig konfigurierbar. Erweiterungen oder Umrüstungen des Systems lassen sich in vielen Fällen einfach über zusätzliche Software-Lizenzen durchführen, ohne dass Hardware-Erweiterungen erforderlich

    sind. Dies gilt zum Beispiel auch für den Wechsel des Über-tragungsstandards von DVB-T auf DVB-T2. Sind umfangrei-chere Headends mit einer Vielzahl von HD- / SD- Programmen mit und ohne Redundanzkonzept erforderlich, so lassen sich diese auf einfache Weise unter Verwendung zusätzlicher hochwertiger IT-Switches zusammenstellen.

    Die robusten Standardkomponenten und die interne Verkabe-lung per Ethernet begünstigen Installation und Wartung. Und weil die vielen verschiedenen Funktionen platzsparend auf nur wenigen leistungsstarken IT-Servern implementiert sind, redu-zieren sich Stromaufnahme und Wärmeemission und senken damit auch die Investitionen sowie die laufenden Kosten für die Raumkühlung.

    Das neue All-in-one-KonzeptIntegriertes Headend Management System (HMS)Das neuartige Systemkonzept zeigt seine Vorteile auch beim Bedienkomfort. Über ein zentrales integriertes Headend Management System (HMS) werden alle Funktionen des Sys-tems übersichtlich konfiguriert, gesteuert und überwacht – basierend auf einer dem Workflow nachempfundenen Logik (BILD 3 und 4). Vorbei sind die Zeiten, als sich Anwender noch in unterschiedlichste Bedienoberflächen einarbeiten und sie handhaben mussten. Damit ist auch ein übergeordnetes Network Management System überflüssig.

    BILD 4 Die grafische Bedienoberfläche des Headend Management System im R&S®AVHE100.

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    Das integrierte kontextsensitive Hilfesystem gestattet kom-fortables Suchen im Handbuch und in weiteren abgelegten Informationen, beispielsweise in der Dokumentation zum Übertragungs standard DVB-T2. Interaktive Tutorials leiten Anwender Schritt für Schritt an und vereinfachen die Bedie-nung. Das Hilfesystem lässt sich dauerhaft mit individuellen Informationen anreichern (BILD 5). So können an jeder Stelle im Handbuch digitale Notizen hinterlegt werden, beispiels-weise spezielle, das eigene System betreffende Einstellun-gen. Diese Informationen stehen allen Nutzern dieses Sys-tems zur Verfügung.

    SFN-Adapter für DVB-TDer integrierte SFN-Adapter für DVB-T stellt alle erforderlichen Informationen (SFN MIPs) für die synchronisierte Übertra-gung des Transportstroms an mehrere DVB-T-Sender zur Ver-fügung und überträgt die Modulationsparameter an den Sen-der. Diese Synchronisation erfolgt IP-basiert unter Verwen-dung eines mit GPS- / NTP (Network Time Protocol) arbeiten-den Zeitservers.

    T2-Gateway für DVB-T2Für DVB-T2-Übertragungen ist ein integriertes Gateway erhält-lich, das aus den vom Multiplexer generierten MPEG-2-Trans-portströmen Single / Multiple Physical Layer Pipes (SPLP / MPLP) erzeugt. Des Weiteren stellt es die für den Gleichwel-lennetzbetrieb notwendigen Informationen zur Synchronisa-tion der Sender zur Verfügung. Über die enthaltene Inband-Signalisierung kann der DVB-T2-Modulator gesteuert, konfi-guriert und synchronisiert werden.

    BILD 5 Hilfeseite

    mit Handbuch und

    Anwendernotizen im

    Headend Manage-

    ment System.

    Integrierte Broadcast Video WallEine Broadcast Video Wall stellt die Inhalte aller Eingangs-ströme (ASI, IP oder 3G / HD / SDI) und Ausgangsströme (ASI oder IP) auf einem Bildschirm dar und überwacht sie. Die IP-Technik ermöglicht das Monitoring an den kritischen Schnitt-stellen der Signalkette auf einem eigenständigen A/V Server R&S®AVS100. Dabei werden unter anderem A/V- Parameter wie Video Loss, Video Freeze, Audio Loss, Audio Silence, Teletext und Subtitle Errors überwacht. Das Layout der Broadcast Videowall wird im HMS bearbeitet (BILD 6).

    Höchste Verfügbarkeit dank R&S®CrossFlowIPBei A/V Headends spielt die Ausfallsicherheit eine dominante Rolle. Und auch bei diesem heiklen Punkt überzeu-

    gen die Vorteile der durchgängig IP-basierten Technik des R&S®AVHE100, denn sie erlaubt eine verbesserte Redundanz. Ausgestattet mit der R&S®CrossFlowIP-Technologie routet sie den Signalfluss adaptiv durch die Komponenten im Haupt- und Redundanzpfad. Selbst wenn in beiden Pfaden einzelne Komponenten ausfallen, generiert das Headend trotzdem weiterhin ein valides Ausgangssignal. Diese Technik ermög-licht im Fehlerfall das Umgehen defekter Komponenten mittels flexibler Ersatzschaltungen in kürzester Zeit. Dank der IP-Technik stehen dafür Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen zur Verfügung (BILD 7). R&S®CrossFlowIP macht das manuelle Umschalten von Ein- und Ausgangssignalen über einen

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  • Headend R&S®AVHE100 mit einer Redundanzkonfiguration 1+1

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    Switch

    Switch

    R&S®AVS100

    R&S®AVS100

    Switch

    Switch

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    Unterbrechungsfreie Umschaltung des Signalflusses (Beispiel 1)

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    Switch

    Switch

    R&S®AVS100

    R&S®AVS100

    Switch

    Switch

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    Unterbrechungsfreie Umschaltung des Signalflusses (Beispiel 2)

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    Switch

    Switch

    R&S®AVS100

    R&S®AVS100

    Switch

    Switch

    R&S®AVG100

    R&S®AVG100

    BILD 6 Konfigurie-

    ren der Broadcast

    Video Wall im Head-

    end Management

    system.

    BILD 7 Signalfluss in

    einem redundant auf-

    gebauten Headend

    R&S®AVHE100.

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    Matrix-Router sowie dessen Steuerung per Network Manage-ment System überflüssig, denn das Headend R&S®AVHE100 schaltet automatisch und unterbrechungsfrei um. Ein Head end in 1+1-Konfiguration kann folglich ohne Kreuzschie-nen für die Redundanzverschaltung auskommen – mit signifikant einfacherem und robusterem Systemaufbau. Das minimiert die Reaktionszeit und vermeidet analoge Schaltvor-gänge sowie damit verbundene Signalunterbrechung; zusätzliches Fehlerpotenzial wird vermieden.

    Die Möglichkeit, den Signalfluss mit R&S®CrossFlowIP fast beliebig kreuz und quer zu routen, gewährleistet im Fehlerfall mehr Sicherheit und bringt auch bei Wartungsarbeiten ent-scheidende Vorteile: So können einzelne Geräte problemlos aus dem Systemverbund genommen werden, z.B. um deren Software zu aktualisieren oder um ein Gerät auszutauschen. Der Betrieb des Headends geht ungestört weiter. Nach erfolg-ter Wartung können die betroffenen Komponenten wieder unterbrechungsfrei in das Gesamtsystem integriert werden.

    Bei der Übertragung der Ein- und Ausgangssignale per IP wird im Vergleich zu herkömmlichen Methoden eine zusätz-liche Sicherungsschicht eingesetzt. Dies steigert die Robust-heit des Systems. Für ASI-Signale wird hierfür das Verfahren nach Pro-MPEG CoP#3 / SMPTE2022 genutzt.

    FazitMit dem R&S®AVHE100 steigt Rohde&Schwarz in den Markt für DVB-Headends ein. Im Gegensatz zu konventionellen Headends mit ihren verschiedenen Hardwarekomponenten besteht das Headend von Rohde&Schwarz aus nur wenigen standardisierten Geräten. Das A/V Gateway des Systems kon-vertiert herkömmliche Signale wie SDI oder ASI bereits an den Systemgrenzen in das Internet-Protokoll. Ausschließlich über dieses Format wird die Signalverteilung und Kommu-nikation innerhalb des Headends abgewickelt. Auf dem leis-tungsstarken Server R&S®AVS100 sind alle Funktionen eines Headends zur Verarbeitung von A/V-Signalen eingerichtet.

    Da wesentliche Funktionen des Headends rein mit Software-modulen realisiert sind, ist das System vielseitig und zukunfts-sicher. So sind beispielsweise Upgrades der Funktionalität, etwa von SD- auf HD-Encodierung oder von DVB-T auf DVB-T2, ohne Änderung der Hardware durchführbar. Über das leicht zu bedienende integrierte Headend Management System werden alle Funktionen zentral überwacht und gesteuert. Optional ist eine Video Wall erhältlich.

    Die speziell entwickelte R&S®CrossFlowIP-Technologie gewähr leistet die hohe Verfügbarkeit redundant aufgebauter Systeme selbst dann, wenn Komponenten im Haupt- und im Redundanzpfad gleichzeitig ausfallen. Die Signalumschaltung ist dabei unterbrechungsfrei und es entfallen die sonst übli-chen Kreuzschienen (Cross Switches).

    Dieser einzigartige Ansatz des Headends R&S®AVHE100 kom-biniert leistungsstarke Softwaremodule mit äußerst zuverläs-siger und kompakter Hardware – beste Voraussetzungen also, um das erste „All-IP“-Broadcast-Headend erfolgreich am Markt zu etablieren.

    Claudia Görig; Denis Hagemeier

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