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DVB-S2X: l’estensione del DVB-S2 per il futuro delle trasmissioni via satellite

Prima trasmissione satellitare televisiva 4k in standard DVB-S2X da Torino

Progetto attivo

Nel gennaio 2014 lo steering board del DVB ha approvato una estensione dello standard DVB-S2, denominata DVB-S2X (S2 Extensions), pubblicata nel mese di Ottobre come Parte 2 dello standard ETSI EN 302 307, mentre il DVB-S2 originale del 2005 è stato confinato nella  Parte 1. L’S2X offre nuove configurazioni e prestazioni migliorate per gli scenari dell’S2 (DTH, broadband e interattività, DSNG e applicazioni professionali, contribuzione e distribuzione TV), ed estende i modi di funzionamento per coprire nuovi segmenti emergenti, come la ricezione mobile (aerei, treni, navi, etc.).

Il nuovo sistema DVB-S2X [1-4] si basa sulle eccellenti tecnologie del DVB-S2 [5], e introduce elementi innovativi sia a livello fisico che ai livelli superiori. Le nuove configurazioni di modulazione e codifica, ottimizzate sia per canali lineari che non lineari, permettono di ottenere una migliore granularità nelle efficienze spettrali e nel rapporto segnale-rumore (C/N) e un intervallo di valori più esteso per quest’ultimo. La ricezione del segnale viene infatti estesa fino a valori di C/N di -10dB, tipici in regioni caratterizzate da elevate attenuazioni del segnale ricevuto a causa delle perturbazioni atmosferiche, come ad esempio le zone tropicali in particolare per la banda Ka.

Altri scenari d’utilizzo che richiedono C/N estremi sono i servizi verso terminali mobili (aerei, treni veloci, navi, etc…). L’intervallo di C/N viene esteso nella parte alta oltre i 12 dB per applicazioni professionali ad elevata efficienza spettrale (arrivando ad efficienze spettrali di circa 6 bps/Hz con una modulazione 256APSK).

Il DVB-S2X introduce la possibilità di utilizzare roll-off più stretti, fino al 5%, permettendo di ridurre l’occupazione in frequenza del segnale, senza penalizzare la capacità tramissiva. Inoltre viene resa “normativa” per il DTH la modalità VCM (Variable Coding and Modulation): nel DVB-S2 tale modalità era opzionale, essendo normativa solo la modalità CCM, Constant Coding and Modulation.  Ogni programma può ora essere configurato, e quindi protetto, in modo specifico, a seconda delle esigenze di servizio. Inoltre, nuove sequenze di scrambling permettono di ridurre l’interferenza co-canale in situazioni di alta criticità interferenziale.

Per fronteggiare la necessità di trasmettere flussi ad alta capacità, che saranno richiesti in futuro dall’avvento dell’UHDTV, l’S2X introduce il channel bonding, con la possibilità di spezzare il flusso trasmesso su 2 o 3 transponder diversi, per riunirlo al ricevitore. Per collegamenti efficienti full-IP il sistema adotta i nuovi protocolli GSE e GSE-lite. Infine, per garantire la possibilità di supportare nuove tecnologie che verranno definite in futuro, quali le tecniche di mitigazione dell’interferenza, viene introdotto il Super-Frame, una trama a lunghezza fissa, dove potranno in futuro essere inseriti nuovi formati di trasmissione.

Seppure i guadagni in termini di incremento di capacità offerti dal DVB-S2X rispetto al DVB-S2 in ambito DTH siano decisamente meno significativo rispetto a quanto ottenuto al passaggio da DVB-S a DVB-S2, le nuove funzionalità introdotte lo rendono decisamente appetibile

per molti operatori interessati al lancio di nuovi servizi (che richiederebbero comunque nuovi ricevitori). Per le applicazioni professionali, infine, con l’introduzione di nuovi modi a più alta efficienza spettrali ottimizzati per il tipo di canale di trasmissione, il DVB-S2X offre la risposta a richieste sempre più esigenti in termini di allocazione delle risorse.

 

Il 21 Ottobre 2014, presso il Centro Ricerche Rai è stato trasmesso, con l’uplink da Torino sul satellite Eutelsat 5W, il primo segnale a standard DVB-S2X, contenente un flusso video in UHD-4k con codifica HEVC (High Efficiency Video Coding) [6]. Si è scelta la configurazione 16APSK, con codice di correzione di errori (FEC) 26/45, per un’efficienza spettrale di 2,46 bit/s/Hz. Il roll-off utilizzato è stato del 5%. Avendo a disposizione una banda di 18MHz, si è adottato un symbol rate di 17 Mbaud, in grado di trasportare fino a 41,8 Mbit/s. Si è effettuato l’up-link verso il satellite Eutelsat 5W, transponder KB11. Tale satellite ha su Torino 6 dB di G/T e 53 dBW di EIRP.

La ricezione è stata effettuata a Torino con una parabola da 90 cm, ottenendo margine di ricezione misurato  intorno ai 6dB, in linea con quanto previsto in base al link budget.

Ulteriori informazioni

AUTORI:

Daniele Airola, Andrea Bertella, Fulvio Bonacossa, Vittoria Mignone, Bruno Sacco, Mirto Tabone, Michele Visintin.

COLLABORAZIONI

Questa attività è stata svolta nell’ambito di una collaborazione tra Rai-CRIT e Eutelsat.

Riferimenti

  1. Morello, V. Mignone, “Il sistema DVB-S2 di seconda generazione per la trasmissione via satellite e Unicast”, Elettronica e Telecomunicazioni, Anno LII, n°3, Dicembre 2003, http://www.crit.rai.it/eletel/2003-3/33-1.pdf
  2. ETSI EN 302 307-2, “DVB, Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part 2; DVB-S2 extensions (DVB-S2X)”.
  3. ETSI TR 102376-2: “Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications; Part II : S2 eXtensions“.
  4. Vittoria Mignone, Alberto Morello, Giovanni Vitale, “DVB-S2X: l’estensione verso il futuro delle comunicazioni via satellite”, Elettronica&Telecomunicazioni, Anno LXIII – Numero 1/2014, http://www.crit.rai.it/eletel/2014-1/141-2.pdf
  5. ETSI EN 302 307-1, “DVB, Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications – Part 1; DVB-S2”
  6. Daniele Airola Gnota, Andrea Bertella, Fulvio Bonacossa, Vittoria Mignone, Bruno Sacco, Mirto Tabone e Michele Visintin, “Il DVB-S2X in onda da Torino“, Elettronica & Telecomunicazioni, Anno LXIV – Numero 1/2015, http://www.crit.rai.it/eletel/2015-1/151-4.pdf

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