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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur effizienten Übertragung von überregional und regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten.
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In geografisch weitläufigen Staaten, beispielsweise in den USA, werden in einem einzigen Transportdatenstrom einer digitalen Fernsehübertragung gleichzeitig überregionale Programme in einer landesweiten Ausstrahlung und regionale Programme in einer regionalen Ausstrahlung zusammengefügt.
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Wie in 1 dargestellt werden bisher üblicherweise die für die regionale und überregionale Ausstrahlung bestimmten TV-Programm- und Servicedaten zentral oder dezentral als einzelne MPEG2-Transportdatenströme erzeugt, dem zentralen Headend (Verteilerkopf) über jeweils eine Datenverbindung, sogenannte Studio-Transmitter-Link (STL), zugeführt und im zentralen Headend in jeweils einen Transportdatenstrom für jede Region zusammengefügt. Hierzu werden beispielsweise für die digitale TV-Übertragung in den USA nach dem Advanced-Television-Systems-Committee-Standard (ATSC-Standard) in jeweils einem ATSC-Multiplexer der für alle Regionen identische überregionale Programminhalt mit dem für jede Region jeweils unterschiedlichen regionalen Programminhalt zu einem in der jeweiligen Region ausgestrahlten Transportdatenstrom verknüpft. Die zu den einzelnen Regionen jeweils gehörigen Transportdatenströme werden typischerweise vom zentralen Headend über eine oder mehrere satellitengestützte STL-Datenverbindung zu den einzelnen regional verteilten Sendern übertragen.
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Die Datenübertragung vom zentralen Headend zu den einzelnen Sendern benötigt unnötig viel Übertragungsbandbreite, da die für die überregionale Ausstrahlung bestimmten Programm- und Servicedaten mehrfach entsprechend der Anzahl von Transportdatenströmen vom zentralen Headend zu den einzelnen Sendern übertragen werden. Außerdem werden die für mobile Empfänger bestimmten Programm- und Servicedaten unnötigerweise bereits im zentralen Headend kodiert, obwohl eine für Programm- und Servicedaten zu mobilen Empfängern zusätzlich durchgeführte aufwendige Kodierung erst auf der Übertragungsstrecke von den regionalen Sendern zu den mobilen Empfängern erforderlich ist. Dies stellt in einem ATSC-M/H-Advanced-Television-Systems-Committee-Mobile/Handheld)-Übertragungsystem für mobile und stationäre Empfänger gegenüber einem ATSC-Übertragungssystem für stationäre Empfänger, in dem eine derartige Kodierung bisher nicht durchgeführt wurde, eine Verschwendung von benötigter Übertragungs-Datenrate dar. Im ungünstigsten Fall wird hierbei 83,1% der benötigten Übertragungs-Datenrate für Kodierung verschwendet.
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Zum Stand der Technik sei auf die
DE 199 60 295 A1 verwiesen. Aus der
DE 199 60 295 A1 ist es bekannt, für unterschiedliche Regionalprogramme durch ihre PID gekennzeichnete Datenpakete aus dem Datenstrom zu extrahieren.
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Aus der
US 2009/003432 A1 geht die Problematik hervor, dass überregionale Videodaten über einen Broadcastkanal ausgestrahlt werden können, wobei der Wunsch besteht, diese regional durch gezielte Werbung zu ergänzen. Zur Lösung wird vorgeschlagen, einen vorbereiteten, entsprechend konditionierten Datenstrom auszugeben. Dieser enthält dann Informationen darüber, wo sich im Datenstrom Datenpakete befinden, die durch andere ausgetauscht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem zentral positionierten Headend und regional positionierten Sendern zu realisieren, mit der die benötigte Übertragungs-Datenrate deutlich reduziert werden kann.
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Die Erfindungsaufgabe wird durch ein Verfahren zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine korrespondierende Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte technische Erweiterungen sind in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.
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Erfindungsgemäß werden in einem zentralen Headend nicht mehr wie bislang üblich eine der Anzahl von regionalen Sendegebieten entsprechende Anzahl von Transportdatenströmen, die jeweils die überregionalen Programm- und Servicedaten und die zum jeweiligen regionalen Sendegebiet gehörigen regionalen Programm- und Servicedaten enthalten, erzeugt und in die regionalen Sendegebiete übertragen, sondern es wird ein einziger Transportdatenstrom erzeugt, der einzig die überregionalen Programm- und Servicedaten und Übertragungskapazität für die regionalen Programm- und Servicedaten enthält, und dieser wird in die einzelnen regionalen Sendegebiete übertragen. Die im jeweiligen regionalen Sendegebiet regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten werden erst im regionalen Sendegebiet in die für regionale Programm- und Servicedaten vorreservierten Übertragungskapazität des empfangenen Transportdatenstroms eingefügt. Auf diese Weise reduziert sich die benötigte Übertragungsdatenrate für die Datenübertragung vom zentralen Headend in die regionalen Sendegebiete um einen die Anzahl von regionalen Sendegebieten entsprechenden Faktor.
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Da vom zentralen Headend in die regionalen Sendegebiete in einem ATSC-M/H-Übertragungssystem nicht nur Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger – bevorzugt TV-Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger -, sondern auch Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger – bevorzugt TV-Programmdaten für mobile Empfänger -, die eine Datenstrukturierung innerhalb des Transportdatenstroms mit zeitlichen Randbedingungen erfordern, übertragen werden, wird die Strukturierung des Transportdatenstroms im Hinblick auf eine zeitliche Zuordnung der gesamten zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität des Transportdatenstroms auf die von den Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger benötigte Übertragungskapazität und auf die von den Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger benötigte Übertragungskapazität bereits im zentralen Headend durchgeführt.
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Nach dem US-amerikanischen Advanced-Television-Systems-Committee-Mobile/Handheld-Standard weist ein Transportdatenstrom, der neben Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger auch Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger enthält, gemäß 2 eine regelmäßige Datenstruktur auf, die aus ATSC-M/H-Datenrahmen (ATSC-M/H-frames), ATSC-M/H-Unterrahmen (ATSC-M/H-subframes), ATSC-M/H-Zeitschlitzen (ATSC-M/H-slots) und Transportdatenpaketen besteht. In diese regelmäßige Datenstruktur des Transportdatenstroms werden die Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger und die Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger gefüllt. Hierbei sind die 156 Transportdatenpakete eines ATSC-M/H-Zeitschlitzes von Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger belegt. Alternativ können 118 zusammenhängende Transportdatenpakete eines ATSC-M/H-Zeitschlitzes von Programm- und Servicedaten einer ATSC-M/H-Gruppe (ATSC-M/H-group) für mobile Empfänger und 38 Transportdatenpakete des ATSC-M/H-Zeitschlitzes von Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger belegt sein.
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Auf der Basis dieser Datenstrukturierung nach dem ATSC-M/H-Standard werden von einem ersten Multiplexer des zentralen Headend die für die Übertragung von überregional auszustrahlenden Programmdaten vorgesehenen Transportdatenpakete und die für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Transportdatenpakete bestimmt. In die für die überregionale Ausstrahlung bestimmten Transportdatenpakete des Transportdatenstroms werden vom ersten Multiplexer die Programm- und Servicedaten für stationäre und mobile Empfänger gemäß den Datenstrukturierungs-Vorgaben des ATSC-M/H-Standards gefüllt.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die für die regionale Ausstrahlung bestimmten Transportdatenpakete vom ersten Multiplexer mit Null-Transportdatenpaketen belegt.
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In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine weitere Reduzierung der Übertragungsdatenrate der Datenübertragung zwischen zentralen Headend und den regionalen Sendegebieten, indem keine Null-Transportdatenpakete als vorreservierte Übertragungskapazität für regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten übertragen werden, sondern eine Information im Transportdatenstrom vom ersten Multiplexer abgelegt wird, die die Anzahl aufeinander folgender Null-Transportdatenpakete kennzeichnet. In einer ersten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist diese kennzeichnende Information am Beginn der für die regionale Ausstrahlung vorgesehenen Transportdatenpakete im Transportdatenstrom abgelegt. In einer zweiten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist diese kennzeichnende Information innerhalb der Signalisierungsdaten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms hinterlegt, in denen u. a. die für Übertragung von Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger benutzten ATSC-M/H-Datenrahmen, ATSC-M/H-Unterdatenrahmen, ATSC-M/H-Zeitschlitze und Transportdatenpakete innerhalb des Transportdatenstroms – im sogenannten ATSC-M/H-Framingabgelegt ist und typischerweise in den ersten beiden Transportdatenpakete eines mit Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger besetzten ATSC-M/H-Datenrahmens abgelegt ist. Neben der hinterlegten Anzahl von Transportdatenpaketen, die für die regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorgesehen sind, enthält diese kennzeichnende Information in der zweiten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung auch noch eine Angabe über die zeitliche Reihenfolge dieser für regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten eingeplanten Transportdatenpakete innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms.
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In den einzelnen regionalen Sendegebieten befindet sich entweder in einem regionalen Headend oder in einer regionalen Sendestation jeweils ein zweiter Multiplexer, der den vom zentralen Headend gesendeten Transportdatenstrom empfängt und die für die regionale Ausstrahlung vorgesehenen Programm- und Servicedaten in der für die regionale Ausstrahlung vorgesehenen Übertragungskapazität, d. h. in den für die regionale Ausstrahlung vorgesehenen Transportdatenpaketen, einfügt. Hierbei kann die für die regionale Ausstrahlung vom zentralen Headend vorgesehene Übertragungskapazität im Transportdatenstrom vom zweiten Multiplexer im jeweiligen regionalen Sendegebiet vollständig für die Ausstrahlung von regionalen TV-Programmen genutzt werden. Alternativ kann der jeweilige zweite Multiplexer nur einen Teil der für regionale Ausstrahlung vorgeplanten Übertragungskapazität im Transportdatenstrom mit regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten auffüllen, während die nicht benutzte Übertragungskapazität zur Aufrechterhaltung der Konsistenz der Datenstruktur im ATSC-M/H-Transportdatenstrom mit Null-Transportdatenpaketen zu versehen ist. Schließlich kann der zweite Multiplexer im jeweiligen regionalen Sendegebiet einen Teil oder die Gesamtheit der überregional auszustrahlenden Programme durch regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten ersetzen.
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Da der zweite Multiplexer im jeweiligen regionalen Sendegebiet einen freien Zugriff auf die Signalisierungsdaten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms besitzt, ist es dem jeweiligen zweiten Multiplexer möglich, die für die regionale Ausstrahlung vorgesehenen Übertragungskapazität innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms im Rahmen der Spezifikation des ATSC-M/H-Standards beliebig auf Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger und auf Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger aufzuteilen. Diese im Rahmen der Spezifikation des ATSC-M/H-Standards beliebige Aufteilungsmöglichkeit der Übertragungskapazität zwischen Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger und Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger gilt äquivalent für diejenige Übertragungskapazität innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, die ursprünglich mit überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten aufgefüllt war und vom jeweiligen zweiten Multiplexer mit regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten ersetzt wird.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem regionalen Sendegebiet jeweils ein zweiter Multiplexer in dem einzigen zum jeweiligen regionalen Sendegebiet gehörigen Sender integriert. Dieser zweite Multiplexer fügt jeweils zur regionalen Ausstrahlung im regionalen Sendegebiet bestimmte Programm- und Servicedaten in den empfangenen ATSC-Transportdatenstrom ein.
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In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem regionalen Sendegebiet jeweils ein zweiter Multiplexer in einem regionalen Headend integriert. Dieser zweite Multiplexer fügt jeweils zur regionalen Ausstrahlung im regionalen Sendegebiet bestimmte Programm- und Servicedaten in den empfangenen ATSC-Transportdatenstrom ein und überträgt den somit „regionalisierten” ATSC-M/H-Transportdatenstrom zu den einzelnen Sendern des regionalen Sendegebiets, die alle denselben ATSC-M/H-Transdatenstrom in einem Gleichwellennetz nach zeitlicher Synchronisierung der zum regionalen Sendegebiet gehörigen Sender ausstrahlen.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist in Äquivalenz zur ersten Ausgestaltung der Erfindung in jedem regionalen Sendegebiet jeweils ein einziger zweiter Multiplexer vorgesehen, der jeweils in einem Sender integriert ist. Hierbei fügen jeweils mehrere zweite Multiplexer jeweils identisch regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten in den empfangenen ATSC-Transportdatenstrorn ein. Auf diese Weise strahlen jeweils mehrere, jeweils einem unterschiedlichen regionalen Sendegebiet zugeordnete Sender einen ATSC-M/H-Transportdatenstrom mit identischen Programminhalten aus und bilden somit ein Gleichwellennetz nach zeitlicher Synchronisierung der jeweiligen Sender.
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Um zusätzliche Übertragungsbandbreite in der Datenübertragung zwischen dem zentralen Headend und den einzelnen regionalen Sendegebieten einzusparen, werden die für mobile Empfänger bestimmten und überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten erst im regionalen Sendegebiet kanalkodiert. Die vom ersten Multiplexer des zentralen Headend in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügten, nicht kanalkodierten Programm- und Servicedaten benötigen gegenüber einer Übertragung von kanalkodierten Programm- und Servicedaten weniger ATSC-M/H-Transportdatenpakete.
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Die nicht benötigten ATSC-Transportdatenpakete werden in einer ersten Variante nicht übertragen. Eine in den Signalisierungsdaten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms oder am Beginn des nicht übertragenen Abschnitts des ATSC-M/H-Transportdatenstroms hinterlegte Information zeigt den zweiten Multiplexer in den einzelnen regionalen Sendegebieten die Anzahl der eingesparten und nicht übertragenen ATSC-M/H-Transportdatenpakete an, die von den einzelnen zweiten Multiplexer zur Ersetzung der nicht kanalkodierten Programm- und Servicedaten durch korrespondierende kanalkodierte Programm- und Servicedaten in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom an der entsprechenden Reihenfolge einzufügen sind.
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Die nicht benötigten ATSC-Transportdatenpakete werden in einer zweiten Variante für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten genutzt, die entweder zentral oder dezentral erzeugt werden und dem zentralen Headend zur Übertragung in das jeweilige regionale Sendegebiet, beispielsweise über eine STL-Datenverbindung, zugeführt werden.
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Die einzelnen Ausführungsformen, Ausgestaltungen, Varianten und Untervarianten des erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beispielhaft im Detail erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung,
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2 eine Datenstruktur eines Transportdatenstroms nach dem ATSC-M/H-Standard,
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3 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung,
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4 eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung,
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5 eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung,
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6 eine Datenstruktur eines erfindungsgemäß erzeugten und übertragenen ATSC-M/H-Transportdatenstroms und
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7 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung anhand des Flussdiagramms in 7 in Verbindung mit den drei Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Übertragung eines Transportdatenstroms mit Programm- und Servicedaten für eine überregionale und eine regionale Ausstrahlung anhand der Blockdiagramme in den 3, 4 und 5 im Detail erläutert.
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Im ersten Verfahrensschritt S10 in 7 erfolgt in einem ersten Multiplexer 1, der sich in einem zentralen Headend 2 befindet, eine Erzeugung eines ATSC-M/H-Transportdatenstroms, eine Taktung des erzeugten ATSC-M/H-Transportdatenstroms mit einem Referenztakt, bevorzugt mit dem Global-Position-System-(GPS)-Takt, eine Planung der Übertragungskapazitäten im erzeugten ATSC-M/H-Transportdatenstrom. Danebenwerden im ersten Verfahrensschritt S10 Zeitstempel eingefügt, welche zur Synchronisierung der Sendezeitpunkte der einzelnen ATSC-M/H-Transportdatenpakete im zu übertragenden ATSC-M/H-Transportdatenstrom in den einzelnen Excitern 71, 72, ..., 7n bzw. 711, ..., 71n, 721, ..., 72n, ...7n1, ..., 7nn der einzelnen Sendern 41, 42, ..., 4n bzw. 411, ..., 41n, 421, ..., 42n, ..., 4n1, ..., 4nn dient.
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Unter einem Headend wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Verteilerkopf verstanden, der ankommende Programm- und Servicedaten zentral empfängt und verteilt und auslaufende Programm- und Servicedaten zentral bündelt.
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Bei der Planung der Übertragungskapazitäten im ATSC-M/H-Transportdatenstrom ist einerseits hinsichtlich Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger und Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger und andererseits hinsichtlich überregional auszustrahlender Programm- und Servicedaten und regional auszustrahlender Programm- und Servicedaten zu unterscheiden.
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Die Zuweisung der Übertragungskapazität des ATSC-M/H-Transportdatenstroms auf die einzelnen Typen von Programm- und Servicedaten erfolgt nicht in beliebig großen Kapazitätseinheiten, sondern basiert auf vorgegebenen Kapazitätseinheiten einer für den ATSC-M/H-Transportdatenstrom standardisierten Datenstruktur. Diese Datenstruktur des ATSC-M/H-Transportdatenstroms resultiert aus der Tatsache, dass Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger aufgrund der begrenzten Energieressourcen von mobilen Empfängern in Bursts mit einer bestimmten Burstdauer und in einem bestimmten Burstzyklus und deshalb in Dateneinheiten mit einer bestimmten Übertragungskapazität und in einer bestimmten Datenrate innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms übertragen werden. Die Datenstruktur des ATSC-M/H-Transportdatenstroms entsprechend dem ATSC-M/H-Standard mit den Dateneinheiten ATSC-M/H-Datenrahmen, ATSC-M/H-Unterdatenrahmen, ATSC-M/H-Zeitschlitz und ATSC-M/H-Transportdatenpaket ist in 2 dargestellt. In diese Datenstruktur des ATSC-M/H-Transportdatenstroms werden nicht nur Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger, sondern auch Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger gefüllt.
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Entsprechend dem Übertragungsbedarf für Programm- und Servicedaten für stationäre und mobile Empfänger einerseits und für überregionale und regionale Ausstrahlung andererseits werden die einzelnen Dateneinheiten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, nämlich ATSC-M/H-Datenrahmen, ATSC-M/H-Unterdatenrahmen, ATSC-M/H-Zeitschlitz und ATSC-M/H-Transportdatenpaket, im ersten Schritt vom ersten Multiplexer 1 auf überregional und regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten und im zweiten Schritt innerhalb dieser Aufteilung auf Programm- und Servicedaten für mobile und stationäre Empfänger aufgeteilt.
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Im nächsten Verfahrensschritt S20 wird für die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger, die für die Übertragung auf der Übertragungstrecke zwischen den regionalen Sendern und den mobilen Empfängern eine zusätzliche aufwendige Kodierung benötigen, die Anzahl von ATSC-M/H-Transportdatenpaketen ermittelt, die durch die nicht kanalkodierte Übertragung der überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger gegenüber einer kanalkodierten Übertragung auf der Übertragungsstrecke zwischen dem zentralen Headend 2 und den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n bzw. den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n eingespart werden kann. Typischerweise ist eine Einsparung an Übertragungskapazität zwischen 61,4% und 83,1% bei einer nicht kanalkodierten Übertragung gegenüber einer kanalkodierten Übertragung realisierbar.
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Im nächsten Verfahrensschritt S30 werden die für die überregionale Ausstrahlung vorgesehenen Programm- und Servicedaten vom ersten Multiplexer in die für die Übertragung von überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Übertragungskapazitäten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, insbesondere in die für die Übertragung von überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen ATSC-M/H-Transportdatenpakete des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, eingefügt. Diese überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten können vor Ort im zentralen Headend 2 oder an jedem beliebigen anderen Ort erzeugt werden. Während die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger typischerweise über eine serielle digitale Datenverbindung (beispielsweise mit einer Asynchronous-Serial-Interface-(ASI)-Datenverbindung) dem ersten Multiplexer 1 des zentralen Headend 2 zugeführt werden, werden die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger typischerweise über eine Internet-basierte Datenverbindung zugeführt.
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In den ATSC-M/H-Transportdatenstrom, dessen Datenstruktur schematisch in der ersten Zeile der 6 dargestellt ist, werden zuerst die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger in die für überregional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorreservierten Übertragungskapazitäten innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms gemäß der zweiten Zeile in 6 eingefügt. Anschließend werden die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger vom ersten Multiplexer 1 in die für überregional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorreservierten Übertragungskapazitäten innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms unter Inkaufnahme einer eventuell durchzuführenden, aber technisch vertretbaren zeitlichen Verschiebung gegenüber dem ursprünglichen, mit überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für stationäre Empfänger besetzten Transportdatenstrom (siehe dritte Zeile im Vergleich zur vierten Zeile in 6) eingefügt.
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Da die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger auf der Übertragungsstrecke zwischen dem zentralen Headend 2 und den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n bzw. den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n nicht kanalkodiert übertragen werden, bleibt eine bestimmte Anzahl von ATSC-M/H-Transportdatenpaketen, die für die Übertragung von überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger vorreserviert wurden, auf der Übertragungsstrecke zwischen dem zentralen Headend 2 und den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n bzw. den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n unbenutzt und wird in einer zweiten Variante der Erfindung mit regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten belegt. Bei diesen regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten handelt es sich um Programm- und Servicedaten, die zentral oder dezentral erzeugt werden und dem ersten Multiplexer 1 des zentralen Headend 2 über eine drahtgebundene oder satellitengestützte STL-Datenverbindung (studiotransmitter-link) auf Internet-Protocol-Basis (IP-Basis) zugeführt werden. Handelt es sich um regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger, die in die von den nicht kanalkodierten und überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger nicht benutzten Transportdatenpakete des ATSC-M/H-Transportdatenstrom gefüllt werden, so werden diese äquivalent nicht kanalkodiert übertragen.
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Im nächsten Verfahrensschritt S40 werden die für regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorgesehenen Übertragungskapazitäten im ATSC-M/H-Transportdatenstrom gekennzeichnet.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird hierzu eine Anzahl von Null-Transportdatenpaketen, die der für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Übertragungskapazität entspricht, an den für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Positionen innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms gemäß der fünften Zeile in 6 eingefügt.
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In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Null-Transportpakete, die eine Reservierung für die regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten im ATSC-M/H-Transportdatenstrom darstellen, gemäß der sechsten Zeile in 6 eingespart. Stattdessen wird im ATSC-M/H-Transportdatenstrom vom ersten Multiplexer 1 eine Information abgelegt, die die Anzahl von Transportdatenpaketen, die für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vom ersten Multiplexer 1 im Verfahrensschritt S10 bestimmt wurden, und deren Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom kennzeichnet. Anhand dieser kennzeichnenden Information können in den einzelnen regionalen Sendegebieten, wie weiter unter noch im Detail erläutert wird, die regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten an den richtigen Positionen im ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt werden, um damit einen regionalisierten ATSC-M/H-Transportdatenstrom vor Ort in den einzelnen regionalen Sendegebieten zu erzeugen.
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In einer ersten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird diese kennzeichnende Information vom ersten Multiplexer 1 am Beginn des Übertragungsabschnitts im ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt, in dem die regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten einzufügen sind. Da bei der ersten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit der Position der kennzeichnenden Information innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms automatisch die Position der regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten im ATSC-M/H-Transportdatenstrom festgelegt ist, beinhalt die kennzeichnende Information lediglich eine Angabe über die Anzahl der an dieser Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom einzufügenden und für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen ATSC-M/H-Transportdatenpakete.
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In einer zweiten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die kennzeichnende Information als Signalisierungsdaten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms abgelegt. Da die Signalisierungsdaten für überregional und regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorteilhaft gebündelt innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms abzulegen sind, werden die Signalisierungsdaten für die regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten bei den Signalisierungsdaten für die überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger abgelegt, die u. a. die ATSC-M/H-Unterdatenrahmen, die ATSC-M/H-Zeitschlitze und die ATSC-M/H-Transportdatenpakete innerhalb eines ATSC-M/H-Datenrahmens angeben, in denen Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger übertragen werden. Diese Signalisierungsdaten für überregional auszustrahlende Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger sind typischerweise in den ersten beiden ATSC-M/H-Transportdatenpaketen eines ATSC-M/H-Zeitschlitzes abgelegt. Da die Position der einzelnen Signalisierungsdaten im ATSC-M/H-Transportdatenstrom die Position des Übertragungsbereiches im ATSC-M/H-Transportdatenstrom, in denen regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten einzufügen sind, nicht wiedergibt, muss die in den Signalisierungsdaten abgelegte kennzeichnende Information neben einer Angabe der Anzahl von für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen ATSC-M/H-Transportdatenpaketen auch eine Angabe über die Position der für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen ATSC-M/H-Transportdatenpakete innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms enthalten.
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In Äquivalenz zur zweiten Ausführungsform der Erfindung werden in einer ersten Variante der Erfindung die durch die nicht kodierte Übertragung der überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger eingesparten ATSC-Transportdatenpakete nicht übertragen. Hierzu wird in Verfahrensschritt S40 in einer ersten Untervariante der ersten Variante der Erfindung am Beginn des Übertragungsabschnitts des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, in der in den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n bzw. in den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n zusätzliche ATSC-M/H-Transportdatenpakete in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom für die Übertragung von kodierten überregional oder regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger eingefügt werden, eine Information abgelegt, die die Anzahl einzufügender ATSC-Transportdatenpakete kennzeichnet. In einer zweiten Untervariante der ersten Variante der Erfindung wird diese kennzeichnende Information in den Signalisierungsdaten der überregional oder regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger abgelegt. Zusätzlich werden in beiden Untervarianten der ersten Variante der Erfindung in den Signalisierungsdaten der überregional oder regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten für mobile Empfänger Kodierungsparameter, beispielsweise das zu verwendende Kodierungsverfahren, für die Kodierung in den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n bzw. in den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n hinterlegt.
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Im nächsten Verfahrensschritt S50 wird der ATSC-M/H-Transportdatenstrom vom zentralen Headend 2 über einen Satelliten 5 in die einzelnen regionalen Sendegebiete übertragen und dort entweder von den regionalen Headend 31, 32, ..., 3n oder den regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n empfangen. Die Datenverbindung ist seriell und digital realisiert und basiert typischerweise auf dem Asynchronous-Serial-Interface-(ASI)-Standard oder dem Society-of-Motion-Picture-and-Television-Engineers-(SMPTE)310M-Standard.
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Im nächsten Verfahrensschritt S60 erfolgt in den zu den jeweiligen regionalen Headend 31, 32, ..., 3n oder den jeweiligen regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n gehörigen zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n ein Füllen der für regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten vorgesehenen Übertragungskapazitäten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms mit regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten. Diese regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten können regional vor Ort oder an jedem beliebigen anderen Ort erzeugt werden und dem zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n des jeweiligen regionalen Headend 31, 32, ..., 3n oder den jeweiligen regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n typischerweise über eine IP-basierte Datenverbindung zugeführt werden.
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Ganz wesentlich für das Füllen der Übertragungskapazitäten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms durch die zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n der regionalen Headends 31, 32, ..., 3n und der regionalen Sender 41, 42, ..., 4n ist die Tatsache, dass die vom ersten Multiplexer 1 des zentralen Headends 2 erzeugte Datenstruktur und Taktung des ATSC-M/H-Transportdatenstroms erhalten bleibt, d. h. keine ATSC-M/H-Transportdatenpakete aus dem ATSC-M/H-Transportdatenstrom entfernt werden und/oder keine zusätzlichen ATSC-M/H-Transportdatenpakete in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt werden. Auch eine Änderung der Datenrate des ATSC-M/H-Transportdatenstroms durch Einfügen von zusätzlichen leeren ATSC-M/H-Transportdatenpaketen – so genannte Stuffing-Transportdatenpakete – ist somit nicht erlaubt. Somit entspricht die Datenrate des ATSC-M/H-Transportdatenstroms vor der Einsparung von Übertragungskapazität für die Übertragung von nicht kanalkodierten ATSC-M/H-Transportdatenpaketen im ersten ersten Multiplexer 1 des zentralen Headends 2 der Datenrate des ATSC-M/H-Transportdatenstroms am Ausgang der zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n der regionalen Headends 31, 32, ..., 3n und der regionalen Sender 41, 42, ..., 4n und es liegt eine transparente Transportstrecke vom ersten Multiplexer 1 des zentralen Headends 2 bis zu den zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n der regionalen Headends 31, 32, ..., 3n und der regionalen Sender 41, 42, ..., 4n vor.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung gemäß 3 werden in den zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n der zu den einzelnen Regionen 1, 2, ..., n jeweils gehörigen Sender 41, 42, ..., 4n jeweils regionalspezifische Programm- und Servicedaten an den für Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Positionen im ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt. Somit deckt jeder einzelne Sender 41, 42, ..., 4n jeweils ein eigenständiges regionales Sendegebiet als einzige Sendestation im jeweiligen regionalen Sendegebiet ab. Durch die weiter unten im Detail noch erläuterte Synchronisierung der einzelnen Sender 41, 42, ..., 4n ist ein Handover zwischen den einzelnen regionalen Sendegebieten bei den überregional auszustrahlenden und identisch von jeweiligen regionalen Sender 41, 42, ..., 4n in den zugehörigen ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügten Programm- und Servicedaten möglich. Ein Handover zwischen den einzelnen regionalen Sendegebieten bei den regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten ist aufgrund der unterschiedlichen regionalspezifischen Programminhalte nicht möglich.
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In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung gemäß 4 werden von den zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n der jeweiligen regionalen Headend 31, 32, ..., 3n jeweils regionalspezifische Programm- und Servicedaten in den jeweiligen ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt. Die einzelnen regionalen Headend 31, 32, ..., 3n übertragen den somit „regionalisierten” ATSC-M/H-Transportdatenstrom jeweils an mehrere zu jeweils einem regionalen Sendegebiet gehörige Sender 411, ..., 41n, 421, ..., 42n und 4n1, ..., 4nn. Die zu einem regionalen Sendegebiet jeweils gehörigen Sender 411, ..., 41n, 421, ..., 42n und 4n1, ..., 4nn erhalten jeweils einen hinsichtlich der überregional und der regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten identischen ATSC-M/H-Transportdatenstrom und bilden nach einer weiter unten im Detail noch zu erläuternden Synchronisierung der zughörigen Exciter 711, ..., 71n bzw. 721, ..., 72n bzw. 7n1, ..., 7nn jeweils ein Gleichwellennetz. Ein Handover ist innerhalb der einzelnen regionalen Sendegebiete bei den überregional und regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten möglich.
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Die Datenübertragung zwischen den einzelnen regionalen Headend 31, 32, ..., 3n und den einzelnen Sendern 411, ..., 41n, 421, ..., 42n und 4n1, ..., 4nn des jeweiligen regionalen Sendegebiets erfolgt, wie in 4 für die Senderegion 1 dargestellt ist, über eine satellitengestützte Datenverbindung oder, wie in 4 für die Senderegionen 2 und n dargestellt ist, über drahtgebundene Datenverbindung, die in beiden Fällen seriell und digital, beispielsweise entsprechend dem ASI-Standard, realisiert ist.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung gemäß 5 fügen die zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n von mehreren, zu jeweils einem regionalen Sendegebiet gehörigen Sendern 41, 42, ..., 4n jeweils identische regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten in die für die Übertragung von regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten vorgesehenen Übertragungskapazitäten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms ein – im Beispiel der 5 die zweiten Multiplexer 61 und 62 der Sender 41 und 42 -, so dass die in den zugehörigen regionalen Sendegebieten stationierten Sender hinsichtlich der überregional und gleichzeitig hinsichtlich der regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten nach einer weiter unten im Detail noch zu erläuternden Synchronisierung der jeweiligen ATSC-M/H-Transportdatenströme in den einzelnen Exciter 71, 72, ..., 7n ein Gleichwellennetz darstellen. Ein Handover, d. h. eine Übergabe von Sendegebiet zu Sendegebiet, ist zwischen den zu einem Gleichwellennetz zusammengefügten einzelnen regionalen Sendegebieten – im Beispiel der 5 zwischen den regionalen Sendegebieten 1 und 2 – bei den überregional und regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten möglich.
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Alternativ können in der dritten Ausgestaltung der Erfindung die zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n von mehreren, zu jeweils einem regionalen Sendegebiet gehörigen Sendern 41, 42, ..., 4n jeweils gar keine regional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten in den empfangenen ATSC-M/H-Transportdatenstrom einfügen. Auch in diesem Fall stellen die zugehörigen Sender 41, 42, ..., 4n hinsichtlich der überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten nach einer weiter unten im Detail noch zu erläuternden Synchronisierung der jeweiligen ATSC-M/H-Transportdatenströme in den einzelnen Exciter 71, 72, ..., 7n (Steuersendern) ein Gleichwellennetz dar. Ein Handover ist zwischen den zu einem Gleichwellennetz zusammengefügten einzelnen regionalen Sendegebieten einzig bei den überregional auszustrahlenden Programm- und Servicedaten möglich.
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In der dritten Ausführungsform der Erfindung können die zweiten Multiplexer 61, 62, ..., 6n, in denen identische regional auszustrahlende Programm- und Servicedaten in den jeweils empfangenen ATSC-M/H-Transportdatenstrom eingefügt werden, in regionalen Headend 31, 32, ..., 3n anstelle von regionalen Sendern 41, 42, ..., 4n implementiert sein.
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Im abschließenden Verfahrensschritt S70 werden die regionalisierten ATSC-M/H-Transportdatenströme von den zu den regionszugehörigen Sendern 41, 42, ..., 4n jeweils gehörigen Exciter 71, 72, ..., 7n im Fall der ersten und dritten Ausgestaltung der Erfindung und von den regionsspezifischen Sendern 411, ..., 41n, 421, ..., 42n und 4n1, ..., 4nn jeweils gehörigen Exciter 711, ..., 71n bzw. 721, ..., 72n bzw. 7n1, ..., 7nn im Fall der zweiten Ausgestaltung der Erfindung synchronisiert ausgestrahlt. Hierzu werden identische ATSC-Transportdatenpakete in den einzelnen regionszugehörigen ATSC-Transportdatenströmen vom ersten Multiplexer 1 des zentralen Headend 2 durch Empfang der internetbasierten und auf der Global-Positioning-System-Time (GPS-Zeit) basierten Network-Time-Protocol-Zeit (NTP-Zeit) mit einem identischen Zeitstempel versehen. Durch Empfang der identischen Zeitreferenz, nämlich der GPS-Zeit, in den einzelnen Exciter 71, 72, ..., 7n bzw. 711, ..., 71n bzw. 721, ..., 72n bzw. 7n1, ..., 7nn werden identische ATSC-M/H-Transportdatenpakete in den einzelnen regionszugehörigen ATSC-M/H-Transportdatenströmen zueinander synchronisiert.
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Von der Erfindung sind neben dem ATSC-M/H-Standard auch andere Standards für die Übertragung digitalen Programm- und Servicedaten für stationäre und mobile Empfänger mit abgedeckt.