Leistungskatalog

Eine Arbeitsgemeinschaft von ARD und ZDF
Leistungskatalog
ARGE RUNDFUNK-BETRIEBSTECHNIK
Stand Januar 2013
90431 Nürnberg - Wallensteinstraße 119 – Telefon 0911-6573-0 - Fax 0911-6573-111 – www.rbt-nbg.de
Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner
Mitglieder der ARGE:
Bayerischer Rundfunk – Hessischer Rundfunk – Mitteldeutscher Rundfunk – Radio Bremen - Rundfunk Berlin Brandenburg
Saarländischer Rundfunk – Südwestrundfunk – Westdeutscher Rundfunk – Zweites Deutsches Fernsehen
Die öffentlich, rechtlichen Rundfunkanstalten BR, HR, MDR, RB, SR, RBB,
SWR, WDR und ZDF betreiben seit dem
01.08.2011 gemeinsam eine nicht rechtsfähige Einrichtung, die Arbeitsgemeinschaft
Rundfunk-Betriebstechnik (ARGE RBT).
In dieser unterstützen sich die Rundfunkanstalten gegenseitig bei der Erstellung,
beim Betrieb und bei der Weiterentwicklung ihrer technischen Anlagen und Arbeitsabläufe. Die ARGE RBT hat derzeit
rund 80 Mitarbeiter.
Vorgänger der ARGE RBT war die 1957
gegründete gemeinnützige RundfunkBetriebstechnik GmbH, deren Aufgaben
die ARGE RBT übernommen hat.
Der vorliegende Leistungskatalog der
ARGE RBT beschreibt alle technischen
Dienstleistungen, mit denen sie in ihren
Sachgebieten „Vernetzte Produktionssysteme“, „Informationstechnik“, „Audio/Video-Studio-technik“, „Elektromagnetische Verträglichkeit“, „Versorgungsmesstechnik“ und „Antennenträgerinspektion“
die Rundfunkanstalten unterstützt.
Das Haupteinsatzgebiet der ARGE RBT
liegt in der Abdeckung von projektbedingten Lastspitzen in den Betriebs-, Planungsund Messtechnik-Abteilungen ihrer Mitglieder (Erstellung von Leistungsverzeichnissen, -Durchführung von Voruntersuchungen, Erstellung von Ausschreibungsunterlagen, Projektbegleitung, Unterstützung bei Zwischenprüfungen, Durchführung von Abnahmen, Erarbeitung von
Testhandbüchern, Inbetriebnahmen).
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Ein zweiter Arbeitsschwerpunkt ist die regelmäßige Erledigung von Arbeiten in
technischen Nischen, deren Abdeckung für
die an der ARGE beteiligten Rundfunkanstalten im eigenen Betrieb aus Gründen
mangelnden Personals und Know-hows
oder auch mangelnden Equipments unwirtschaftlich ist. (z.. Antennenträgerinspektion, Versorgungsmesstechnik, Flugvermessung). Hierunter fällt auch die Übernahme
einer laufenden messtechnischen Unterstützung von Produktionsbetrieben einiger
Mitglieder der ARGE.
Zusätzlich leistet die RBT noch messtechnische Unterstützung in technischen Nischen, wie z.. im Bereich der EMVU..
Herausragendes Merkmal der RBT ist,
dass sie in einem Haus praktisch alle für
eine Rundfunkanstalt relevanten technischen Fachgebiete vereint. Dies ermöglicht
eine technologisch umfassende Betrachtung technischer Anlagen. Aufgrund ihrer
ständigen Mitarbeit in aktuellen Projekten
bietet die ARGE RBT ihren Mitgliedern
tiefgehendes technisches Wissen auf neuestem Stand
Durch die RBT findet ein anstaltsübergreifender Wissenstransfer statt. Dies fördert
massiv den Poolgedanken, der der RBT
zugrunde liegt.
Mit ihren Leistungen erhöht die RBT die
Investitions- und Betriebssicherheit im Bereich der technischen Anlagen ihrer Mitglieder und trägt zu einer wirtschaftlicheren Personalvorhaltung bei.
Wallensteinstr. 119
90431 Nürnberg
Tel:
Fax:
E-Mail
+49 (911) 6573-0
+49 (911) 65 73-111
[email protected]
Geschäftsführer: Alfred Preissner
0911 6573 100
[email protected]
Informations- und Hochfrequenz-technik
Produktions- und
Betriebstechnik
Verwaltung
Peter Geyer
0911 6573 150
[email protected]
Bernd Lüdke
0911 6573 200
[email protected]
Walter Kuba
0911 6573 120
[email protected]
Informationstechnik
Antennentragwerksinspektion
Jürgen Wehner
0911 6573 190
[email protected]
Rundfunkversorgung
Peter Geyer
0911 6573 150
[email protected]
Eike Akkermann
0911 6573 250
[email protected]
Betriebsabteilung
Walter Kuba
0911 6573 120
[email protected]
Jürgen Behrendt
0911 6573 235
[email protected]
Audio/Video
Studiotechnik
Bernd Lüdke
0911 6573 200
[email protected]
EMVU
Alexander Hörl
0911 6573 182
[email protected]
Vernetzte
Produktionssysteme
EMV
Rainer Quicker
0911 6573 280
[email protected]
Dr. Markus Wehr
0911 6573 160
[email protected]
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1. Vernetzte Produktionssysteme [VP]
6 1.1 Allgemeines
6 1.2 Videoserversysteme und Sendeautomationstechnologien mit Workflow-Betrachtungen 6 1.3 Nichtlineare Schnittsysteme (NLE)
1.4 Archivierungssysteme
10 1.5 Speicherlösungen
11 1.6 Faseroptische Messtechnik
13 1.7 IT-Sicherheit
15 2. Informationstechnik [IT]
20 2.1 Allgemeines
20 2.2 Netzwerke
20 2.3 Echtzeitübertragung über Netze
25 2.4 Beurteilung von Servern und Diensten
32 2.5 IT-Sicherheit
37 3. Audio-Video Studiotechnik [AVS]
41 3.1 Allgemeines
41 3.2 Geräteabnahmen
42 3.3 Systemabnahmen
44 3.4 Elektroakustik
45 3.5 DAB Datenstromanalysen
46 3.6 Beispielhaft eine nähere Beschreibung einiger Messverfahren
46 4. Elektromagnetische Verträglichkeit [EMV]
55 4.1 Allgemeines
55 4.2 EMV-Prüfungen an Geräten, Systemen und passiven Komponenten
55 4.3 EMV-Untersuchungen in Anlagen der Studiotechnik (z.B. Produktionskomplex, ÜWagen)
56 8 4.4 Beratung und Unterstützung bei EMV-Planung und -Untersuchung von Gebäuden, ÜWagen und sonstigen rundfunktechnischen Systemen
58 4.5 Gutachten und Entwicklung neuer Messverfahren
60 4.6 Störfalluntersuchungen
63 4.7 Information und Schulung
65 4.8 Absorberkammer für EMV- und Hochfrequenzzwecke
65 4.9 Zeitbedarf für EMV-Messungen
65 5. Rundfunkversorgung [RV]
66 5.1 Allgemeines
66 5.2 Versorgungsmessungen
66 5.3 Messungen in DAB/DVB-T-Netzen
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5.4 Kalibrierung von Messantennen
71 5.5 Untersuchung von Endverbrauchergeräten
72 5.6 Hochfrequenz-Gerätetechnik
72 5.7 EMVU-Messungen
74 5.8 Flugvermessung von Sendeantennen
79 5.9 Messung der Aussteuerung von UKW-Sendern
83 6. Antennentragwerksinspektion [ATI]
84 6.1 Allgemeines
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1. Vernetzte Produktionssysteme [VP]
1.1 Allgemeines
Das Sachgebiet Vernetzte Produktionssysteme bearbeitet schwerpunktmäßig folgende
technische Themengebiete:
•
•
•
•
•
•
Videoserversysteme und Sendeautomationstechnologien mit WorkflowBetrachtungen
Nichtlineare Schnittsysteme
Archivierungssysteme
Speicher-Lösungen
Faseroptische Messtechnik
IT-Sicherheit in der vernetzten Produktionstechnik
In den jeweiligen Themengebieten werden
einzelne Komponenten und Systeme, deren
Integration und Anpassung an vernetzte
Strukturen sowie das Zusammenspiel unterschiedlicher Systeme untersucht. Die einzelnen Prüfungen werden dabei strukturiert in
Testhandbüchern dargestellt.
Ein weiteres Haupteinsatzgebiet ist die Abdeckung von projektbedingten Lastspitzen in
Betriebs-, Planungs- und MesstechnikAbteilungen. Dabei wird eine Unterstützung
bei Zwischenprüfungen, Abnahmen und Inbetriebnahmen durchgeführt.
Eine zusätzliche Aufgabe liegt in der Projektbegleitung und Planungsunterstützung.
Diesen Bereich kann man in die folgenden
Phasen untergliedern:
•
•
•
•
Ausschreibungsunterstützung (Findungsphase, Workflow-Analysen, technische Beratung)
Auswertungsphase (Angebotsvergleich, technische Prüfung der Angebote)
Vergabephase (Terminplan-Erstellung,
Begleitung von Bietergesprächen)
Pflichtenheftphase (Unterstützung bei
der Erstellung der Dokumentationsrichtlinien, Begleitung der Pflichtenheftphase, technische Unterstützung, beratende
Tätigkeit, vorab Testdurchführung und
Detailklärung)
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•
•
•
•
•
•
Testhandbucherstellung (technisches
und workflow-basierendes Testhandbuch für die Überprüfungen und Abnahmen, Festlegung von Fehlerklassen
und Abnahmeparametern)
Installationsphase (erste Abnahmetests, Optimierung der Installation)
Abnahmephase (finale Abnahme des
Gesamtsystems entsprechend dem Testhandbuch, betriebsrelevante Überprüfungen und Beurteilungen)
Schulungsphase (begleitende Unterstützung)
Probebetrieb (begleitende Unterstützung, Fehlerbeurteilung)
Abschlussphase (Restmängelüberprüfung, Überprüfung der Dokumentation)
Weiterhin kann im Vorfeld eine technische
Unterstützung bei der Beurteilung von Teststellungen stattfinden.
Nachfolgend wird ein Überblick über die
Tätigkeiten in den einzelnen technischen
Themengebieten dargestellt.
1.2 Videoserversysteme und
Sendeautomationstechnologien mit
Workflow-Betrachtungen
In modernen Rundfunkstrukturen wird die
Aufnahme, Bearbeitung, Bereitstellung und
Ausspielung von Videomaterial filebasierend über Videoserversysteme abgewickelt.
Diese werden meist durch zum Teil sehr
komplexe Automationssysteme gesteuert.
Videoserversysteme stellen damit eine zentrale Komponente moderner Rundfunkstrukturen dar. Es gibt sie in sehr unterschiedlichen Ausführungen und Ausbaustufen. Bereits bei der Planung muss ein hohes
Augenmerk auf das komplexe Zusammenwirken mit allen anderen Komponenten gelegt werden. Hier wird die RBT auf Grund
der Erfahrungen aus anderen Projekten unterstützend tätig. Zur Verifikation der Anforderungen stehen in der RBT eine Reihe
von zum Teil selbst entwickelten Testsystemen bzw. -software zur Verfügung.
Neben der Prüfung der Konformität der Video- und Audioschnittstellen ist die Sicherstellung der zeitgenauen (framegenauen) Be-
und Verarbeitung des verwendeten Materials
in allen Arbeitsschritten und unter verschiedenen Belastungen ein Schwerpunkt der
Prüfarbeit bei der Beurteilung von Videoservern. Dies gilt sowohl für HiRes-, als
auch für LowRes-Material. Speziell für diese Aufgabe wurde von der RBT das Prüfsystem FrameChecker entwickelt, welches den
Verlust oder die Wiederholung von Frames
oder Fields inklusive der framegenauen Zuordnung der Audiodaten feststellen kann.
Bild 1 zeigt die Oberfläche des FrameCheckers mit dem die VITC und LTC Informationen von bis zu vier Video- und vier
Audio-Kanälen gleichzeitig analysiert und
protokolliert werden können. Neben Framefehlern kann auch der zeitliche Versatz zwischen Video- und Audiokanälen festgestellt
werden.
Bild 1:
Bild 2:
In Bild 2 ist ein Ausschnitt aus einem Logfile des FrameCheckers dargestellt. Mit Hilfe
von zusätzlichen MAZ-Aufzeichnungen
kann ein Fehler lokalisiert und festgestellt
werden, z.B. ob dieser bei der Aufzeichnung
oder bei der Wiedergabe aufgetreten ist.
Einen weiteren Schwerpunkt bei der Beurteilung von Videoservern stellt die Überprüfung der Funktionen von Hardware- und
Softwarebedienteilen sowie der entsprechenden Steuerfunktionen der Automationstools dar. Die in früheren Projekten gesammelten Erfahrungen zeigen, dass auch die
erneute Überprüfung der Funktionalitäten
nach Software-Updates, ob vom Server
selbst oder von Automationstools, unabdingbar ist.
Um mit den Serversystemen und der entsprechenden Automation die Workflows in
den einzelnen Bereichen abbilden zu können, ist es notwendig, diesbezüglich über
fundierte Kenntnisse zu verfügen. Auch
hier kann die RBT systembezogen auf entsprechende Erfahrungen zurückgreifen.
Um Files mit externen Systemen austauschen zu können (z.B. NLE-Systemen), ist
es häufig notwendig, für die Transferroutinen entsprechende TranscoOberfläche der RBT-eigenen Entwick lung
FrameChecker
dingfunktionalitäten bereit zu stellen. Da diese häufig von Drittanbietern
angeboten
werden,
ist
vor
Beispiel der framegenauen Detektierung von Framefehlern anhand eines Logfiles
des FrameCheckers
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allem eine Funktionsprüfung hinsichtlich
Framefehlern unabdingbar. Die RBT hat
derartige Prüfungen bereits häufiger durchgeführt.
Da Serversysteme in immer komplexere
Netzwerkstrukturen integriert werden, sind
die Anforderungen an das Gesamtsystem
unter hoher Belastung der Netzwerke zu untersuchen. Der RBT stehen Softwaretools
und Hardware zur Verfügung, mit deren Hilfe ein Betrieb auch unter hoher Auslastung
der Netzstrukturen simuliert werden kann.
Serversysteme werden als Hochverfügbarkeitslösungen implementiert. Gerade im Bereich von Sendeabwicklungen ist ein
24/365-Betrieb die Regel, d.h. die Havarieanforderungen sind hoch und müssen entsprechend vorgesehen, simuliert und verifiziert werden. Eine Überprüfung der Havariestrukturen gehört zu den Leistungen, welche die RBT an Videoserver- und Automationssystemen durchführt.
Neben den Videoservern sind in den Produktions- und Sendeabwicklungskomplexen
auch komplexe Automationssysteme im
Einsatz, über die weitere Geräte und Systeme gesteuert werden. Um alle Features von
Automationssystemen beurteilen zu können,
ist es wichtig, die Strukturen der Workflows
zu kennen und dann zu prüfen, ob diese mit
dem Automationssystem abgebildet werden.
Bei einer ersten groben Betrachtung liegen
die Grundfunktionen im Fokus, während für
eine feinere Analyse Diagramme des Betriebsablaufes notwendig sind. In welcher
Form dann ein Prüfkonzept bzw. Testhandbuch erarbeitet wird, muss im Einzelfall besprochen werden.
Die RBT stellt damit ein breites Spektrum
an Prüfmöglichkeit zur Verfügung, um komplexe Videoserversysteme mit den entsprechenden Automationssystemen untersuchen
zu können.
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1.3 Nichtlineare Schnittsysteme (NLE)
Im Rahmen der Erneuerung bzw. des Aufbaus der Postproduktionsbereiche werden
verstärkt vernetzte, nichtlineare Schnittsysteme (NLEs) eingesetzt. Ein moderner nicht
linearer Schnittprozess zeichnet sich
dadurch aus, dass einzelne Vorgänge wie
das Einfügen, Aus- und Vertauschen, Voranstellen, variables Vor- und Rückwärtsspulen, gezieltes Vervielfältigen und Kürzen
beliebig und meistens ohne zusätzlichen Geräteaufwand erfolgen können. Für die Herstellung von Feature-, Serien- und Filmproduktionen bedeutet dies neben der wesentlich größeren Schnittflexibilität eine enorme
Zeit- und Kostenersparnis. Allerdings erfordert der komplexe Aufbau von NLESystemen und die Notwendigkeit der Integration in neue bzw. bestehende Umgebungen ein umfangreiches und fachspezifisches Wissen.
Bild 3: Nichtlinearer Schnittplatz bei der
MCS GmbH Sachsen
Um
einen reibungslosen Projektverlauf zu sichern, wird eine frühzeitige Einbeziehung
eines kompetenten Beratungs- und Abnahmepartners empfohlen. Aufgrund des qualifizierten Wissens und der langjährigen Erfahrung auf dem Broadcast und IT-Gebiet
können die Mitarbeiter des Sachgebietes
Vernetzte Produktionssysteme einen entscheidendenden Beitrag für die Integration
und Inbetriebnahme von NLE-Systemen
leisten. Dies wurde bereits in erfolgreich
durchgeführten Projekten für verschiedene
Rundfunkanstalten bestätigt.
In Bezug auf vernetzte NLE-Systeme werden von der RBT folgende Leistungen angeboten:
•
•
•
technische Systemprüfung
funktionale Systemprüfung
Performancetests
Die Grundlage jeder technischen und funktionalen Systemprüfung ist die Analyse des
Systemaufbaus. Dies beinhaltet eine Aufnahme der Systemkomponenten und deren
Softwarestände. Die Beurteilungsmaßstäbe
für die Integration und Verwendbarkeit der
NLE-Systeme ergeben sich aus den Anforderungen der Rundfunkanstalt. Die einzelnen Prüfabschnitte und Abläufe werden in
einem im Vorfeld durch die RBT erstellten
Testhandbuch strukturiert dargestellt. Die
Ergebnisse der Untersuchungen werden detailliert dokumentiert.
Bild 4: Bildqualitätsanalyse
unter
Die technische Systemprüfung umfasst im
Wesentlichen folgende Elemente:
•
Prüfung der technischen und logischen Signalparameter der Ein- und
Ausgänge
• Systemsynchronisation (Genlock)
• Audio/Video-Versatz (A/V-Delay)
• Time Code-Unterstützung
• Fernsteuerung der NLE-Systeme und
externen Geräte, z. B. MAZen
• Bestimmung von Frameverlusten
/Drop-Frames
• Bildqualitätsanalyse der Signalkette
Durch die funktionale Systemprüfung werden die Funktionen des NLE-Systems überprüft. Zunächst stehen die einzelnen Punkte
dieser Systemprüfung nur in groben Zügen
fest und müssen in Zusammenarbeit mit
Mitarbeitern aus der Planung und dem Betrieb der jeweiligen Rundfunkanstalt näher
definiert werden. Erfahrungsgemäß empfiehlt sich dabei eine workflowbezogene Betrachtung, d. h. es werden realitätsnahe Arbeitsszenarien aus den zukünftigen Einsatzbereichen am zu prüfenden NLE-System
nachgespielt.
Verwendung
der EBU-Sequenz „Mobile“
Bild 5: Sichtbare Kodierartefakte und Bildfehler
bei einer Aufnahme über SDI
Bild 6: Workflowanalyse als Grundlage der funktionalen Prüfung
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und Spitzenlast, Single- und MultiDas bedeutet, dass der Schwerpunkt der PrüStreaming mit definierten Datenraten etc.,
fung auf die Funktionen der NLE-Schnitterzeugen. Das Messverfahren kann lokal oapplikation gelegt wird, wobei insbesondere
der in vernetzten Umgebungen angewandt
folgende Workflowbereiche berücksichtigt
werden. Eine Simulation verschiedener
werden:
Betriebsszenarien ist möglich. Bei Bedarf
• Aufzeichnung des Materials / Ingest
können die SimTra-Lastmessungen durch
/ Import
den Einsatz von leistungsfähigen hard
• Editing / Schnitt
warebasierenden
Netzwerkanalysatoren
• Ausspielung / Playout
(Fibre
Channel
/
Gigabit
Ethernet) ergänzt
• Export / Transfer / Backup
werden. Die Messergebnisse werden auf• Havarie
grund der Menge an Messdaten in einem
Eine Vervollständigung der Systemprüfung
Diagramm visualisiert.
stellt die Performancemessung
der NLE-Systeme und des Gesamtsystems dar.
Das primäre Ziel
dabei ist die Bestimmung
der
physikalischen
Leistungsgrenzen der NLESysteme in einer
lokalen
bzw.
vernetzten Umgebung. Neben
der
Verifizierung von Herstellerangaben
können
z. B.
Bild 7:
Ergebnisdarstellung einer Performanceermittlung
durch Simulation von Lastzuständen die noch vorhanden
1.4 Archivierungssysteme
Leistungsreserven ermittelt werden. Hierzu
Archivierungssysteme werden typischerwird ein von der RBT entwickelter softwareweise eingesetzt, um Daten von einem
basierender Lastgenerator SimTra eingeschnellen, aber teuren Speichermedium auf
setzt. Mit ihm lassen sich frei definierte
ein billigeres, erweiterbares und vor allem
Schreib- und Leselastzustände, z. B. Grundräumlich separierbares Medium zu speichern. Der Systemansatz ist dabei in den
meisten Fällen ähnlich. Daten aus dem zentralen Systemspeicher werden entweder zu
dessen Entlastung in das Archiv ausgelagert
(hierarchisches Speichermanagement) oder
zur „echten“ Archivierung zum Archivierungssystem gesendet. Welche Hard- und
Software dabei zum Einsatz kommt ist stark
von den jeweiligen Anforderungen bezüglich Bandbreite, Speicherausbau und Betriebssicherheit abhängig. Typischerweise
besteht ein Archivierungssystem aus Festplattenspeicher, Bandlaufwerken mit RoboBild 8: Typische Komponenten eines Archivsystems
tik sowie Management- und ControlRechner.
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Evaluierungen von Einzelkomponenten
während der Pre-Projekt-Phase (Bandlaufwerke, Bänder, Robotiken) zählen genauso
zum Leistungsumfang der Vernetzten Produktionssysteme wie die Durchführung bzw.
Leitung der Abnahmeprüfungen. Einen nicht
unerheblichen Aufwand stellt die fachgerechte Aufnahme, Aufarbeitung und an-
Bild 9: Parallele Darstellung der Messergebnisse
einer Langzeitmessung in einem Archiv-System mit 6
Laufwerken, einem Speicher und 5 Servern.
schließende Interpretation der Messdaten
dar.
Aktives Debugging und die damit verbundene Verbesserung der Software in Zusammenarbeit mit dem Lieferanten während
der Abnahmephase wird ebenso durch die
RBT durchgeführt wie die Unterstützung bei
der Konfiguration bzw. der Optimierung der
Einzelsysteme und deren Integration in das
Gesamtsystem.
Zur Untersuchung eines Archiv-Systems gehört auch die Verifikation von Stabilität, Integration und Wechselwirkung mit und auf
andere Teile des Gesamtsystems. Dazu sollte man zwei Arten von Abläufen unterscheiden: Einerseits den Ablauf von Prozessfolgen ohne und zum Anderen mit Störgrößen.
Der Ablauf ohne Störgröße stellt den normalen Betriebsfall dar. Hier werden Bandbreiten, Funktionalität und Integrität der
Hard- und Software und das Zusammenspiel
der Komponenten untersucht und nach Möglichkeit verbessert.
Ziel ist es, die Systeme stabiler und unanfälliger gegenüber Störungen zu machen.
Für derartige Messungen werden spezielle
Messtools benötigt. Als Beispiel sei hier das
FrameChecker-Tool genannt. Dieses ist unverzichtbar bei der Überprüfung auf Audiound Videofehler bei teilweiser (partial Restore) oder kompletter Materialrückspielung
aus dem Archiv.
Die Komplexität der heutigen Systeme und
deren Schnittstellen erfordern eine frühzeitige Einarbeitung in die jeweilige Systemproblematik. Diese Vorgehensweise ist essentiell für den Erfolg einer Abnahme bzw.
zum Erreichen von Verbesserungen während
der Abnahme.
1.5 Speicherlösungen
Der zunehmende Einzug der IT-Technologie
in den Rundfunkbereich ist mit einem rasanten Anstieg der Datenmengen verbunden,
welche es strukturiert zu speichern gilt. Als
Speichermedien hierfür dienen in der Regel
Festplattenverbunde inkl. Speichercontrollern, die entweder in Servermaschinen integriert werden oder als Stand-AloneEinheiten arbeiten. Neben der Speichertiefe,
welche je nach Struktur durch Zusammenfassung mehrerer verteilter Speichereinheiten mittels Virtualisierungsschicht oder in zentraler Topologie realisiert werden
kann, ist besonders die Geschwindigkeit von
Bedeutung, mit der Daten auf Speichermedien geschrieben bzw. von Speichermedien
gelesen werden können. Diese kann von folgenden Faktoren abhängen:
•
•
•
•
•
•
I/O-Leistung der einzelnen Festplatten
Art des Festplattenverbundes (Array)
Leistungsfähigkeit des/der ArrayController(s)
Cachemechanismen
Art der Netzwerkanbindung des
Speichers
Arbeitsweise der zugreifenden Applikationen
Der Ablauf von Prozessen mit definierten
Störgrößen stellt den Havariefall dar. Diese
sog. Havariesimulationen nehmen einen
großen Teil der Abnahmen in Anspruch. Es
werden real mögliche Ausfälle simuliert und
das Verhalten des Systems protokolliert.
Seite 11
Bild 10:SimTra-Oberfläche mit Grafik, die das
Performanceverhalten
einzelner
Datenblöcke
darstellt
Bild 11: SAN mit separatem Zentralstorage, der
direkt über Fibre-Channel mit den Clients
verbunden ist (Switch). Die Kommunikation erfolgt
zwischen Client und Speicher auf Blockebene, der
MDC (Meta Data Controller) regelt dabei die
Zugriffe auf den Speicher innerhalb des SharedFilesystems. Dabei kann er theoretisch gleichzeitig
als Client fungieren.
Während integrierte Speicherarrays meist
über SATA oder SAS/SCSI-Protokoll angebunden werden, gibt es grundlegende konzeptionelle Unterschiede bei der Netzwerkanbindung zentraler Speicher.
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Bild 12: NAS mit NAS-Server (Fileserver plus
Speicher), der über LAN (Ethernet) mit den Clients
verbunden ist (Switch). Die Speichereinheiten des
NAS-Servers sind entweder in den Fileserver
integriert oder als Subsystem über SCSI, iSCSI
oder FC mit dem Fileserver verbunden. Zwischen
Client und Speicher erfolgt die Kommunikation auf
Dateisystemebene.
Diesbezüglich durchgesetzt haben sich vor
allem Network Attached Storages (NAS)
sowie Speicher, die über ein separates Speichernetzwerk – dem Storage Area Network
(SAN) – direkt an die zugehörigen ITKomponenten angebunden werden. Je nach
Speicherkonzept sind auch Kombinationen
beider Varianten sinnvoll. Bild 10 und 11
sollen die groben Unterschiede zwischen
NAS und SAN-Storage zeigen.. Moderne
Messgeräte sowie qualifiziertes Personal
ermöglichen der RBT die Beurteilung und
Prüfung verschiedenster Speicherarchitekturen. Zur Messung des Datendurchsatzes
bei Speicherzugriffen wird das bereits erwähnte Messtool SimTra eingesetzt, welches
im Gegensatz zu marktüblichen Softwaretools das Durchsatzverhalten auf Blockebene erfassen kann. Gerade die auf Streaming
basierenden rundfunkspezifischen Anwendungen, bei denen es auf stetigen und korrekten Absatz der einzelnen Datenblöcke bei
konstanter Gesamtdatenrate ankommt, können so in der Simulation nachgebildet werden. Die Applikation SimTra greift vom
RAM eines Rechners bzw. Servers auf lokale Laufwerke oder Netzlaufwerke zu.
Müssen bei detaillierteren Analysen
mehrere Datenstrecken zwischen Server
und Speicher erfasst und grafisch gegenübergestellt werden, oder Untersuchungen bis in die Protokollebene (Fibre
Channel/IP/SCSI) erfolgen, führt das
Sachgebiet
Vernetzte
Produktionssysteme diese Aufgabe mit einem
Fibre-Channel-/Gigabit-EthernetAnalyser durch. Dieser muss allerdings
in die entsprechenden Datenleitungen
eingebunden werden. Das Analysegerät
lässt auch Messungen über längere Zeiträume zu und es kann auf bestimmte Ereignisse getriggert werden.
Bild 13: Darstellung einer
protokollebene
Spezielle rundfunkspezifische IT-Komponenten wie Videoserver oder NLEs
„tunneln“ zu Speicher- oder Transferzwecken ihre SCSI-Befehle oder IP-Nutzdaten
in das Fibre-Channel-Protokoll ein. Andere
dagegen sind direkt via Gigabit-Ethernet an
einen NAS-Server angebunden. Um diese
unterschiedlichen
Übertragungsmöglichkeiten auf Protokollebene beurteilen zu
können, bedarf es der Multiprotokollfähigkeit, des entsprechenden Messgerätes.
Über herkömmliche Performancemessungen
hinaus untersucht die RBT, ob und wie ein
Failover redundanter Systemkomponenten
im Fehlerfall ausgelöst wird und welche Performanceeinbrüche damit verbunden sind.
Werden mehrfach ausgeführte Systemkomponenten nicht nur als Redundanz für
den Fehlerfall vorgehalten, sondern erfüllen
diese auch Aufgaben der Lastteilung (LoadBalancing), kann ebenso verifiziert werden,
ob das Balancing-Management richtig arbeitet und wie das Zusammenspiel mit zusätzlichen Failover-Aufgaben dieser Komponenten funktioniert.
Datenanalyse
auf
Multi-
Nur so sind bei der Auswahl und Optimierung von Shared-Filesystemen Probleme
aufgrund von Inkompatibilitäten zu vermeiden. Diese Kenntnisse konnten in zahlreichen Projekten zur Verbesserung der Performance beitragen.
1.6 Faseroptische Messtechnik
Die zunehmende Verbreitung von Lichtwellenleitern (LWL) im Rundfunkbereich sowohl bei der Übertragung von Netzwerkdaten aber auch von Bild- und Audiosignalen
erfordert bei Abnahmen oder Fehlersuchen
spezielle LWL-Messmethoden. Diese spezielle Messtechnik steht bei den Rundfunkanstalten aus wirtschaftlichen Gründen meist
nicht zur Verfügung. Die RBT verfügt über
moderne Messgeräte und ausgebildetes Personal zur Prüfung sowohl passiver als auch
aktiver LWL-Komponenten. Die passiven
Komponenten umfassen neben Einzelelementen wie optischen Umschaltern, Splittern,
Mischern,
Dämpfungselementen,
WDM-Modulen und Steckverbindern auch
LWL-Strecken bzw. ganze LWL-Netze.
Um innerhalb eines SANs gleichzeitige
Speicherzugriffe auf dasselbe Material bewältigen zu können, bedarf es eines SharedFilesystem. Da ein solches Filesystem jedoch grundsätzlich seine eigene CacheVerwaltung besitzt, sind umfassende Kenntnisse über das Zusammenspiel der
Cachemechanismen von Speichercontroller,
Festplatten sowie Betriebssystem erforderlich.
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Installationen von Bedeutung, da diese häufig mit staubentwickelnden Baumaßnahmen
einhergehen. Die nachfolgen den Bilder zeigen den Zustand zweier Faserenden eines
neu installierten Steckfeldes, wie es von der
Errichterfirma an eine Rundfunkanstalt
übergeben wurde.
Bild 15: 5 dB Dämpfung an einem mangelhaft
ausgeführten Spleissübergang einer angemieteten
LWL-Strecke (Pfeil). Typisch wären 0,1 dB. Die
Leitung war seitens der Telekommunikationsfirma
geprüft und trotzdem so an den Kunden übergeben
worden.
Neben der üblichen Dämpfungsmessung und
Lokalisierung von Störungen bzw. Fehlern
können per Video-Mikroskop auch die Faserenden an Steckfeldern, Bodentanks und
Steckern auf Verschmutzungen und Beschädigungen hin untersucht werden. Dies ist besonders bei der Abnahme von Glasfaser-
Bild 14:
Genaue Lokalisierung eines Faserbruchs durch OTDR-Messung.
Das linke Bild zeigt eine Glasfaserverbindung zwischen zwei Steckfeldern (A, B). Im rechten
Diagramm ist die benachbarte Faser dargestellt. Zu erkennen ist ein Abriss der Verbindung (Pfeil).
Der Schaden konnte 50 cm vor dem Stecker in Steckfeld B lokalisiert werden, Ursache war ein
Kabelbruch im Pigtail von Steckfeld B. Die Kontrolle mit einem Faserbruchindikator bestätigte das
Ergebnis.
Staubpartikel
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Bei der Prüfung aktiver optischer Komponenten handelt es sich um Systeme zur Video-, Audio- und Datenübertragung. Bestimmt werden unter anderem Sendeleistung, Empfängerempfindlichkeit und Leistungsreserven. Speziell bei der Übertragung
von SDI-Signalen ist aufgrund der notwendigen Interoperabilität zwischen Empfängern bzw. Sendern verschiedener Hersteller die Einhaltung der Parameter für die
Übertragung digitaler Bildsignale wichtig.
Dazu gehören neben Ausgangsleistung und
Eingangsempfindlichkeit unter anderem
auch die Extinction Ratio (Verhältnis zwischen den optischen Signalstärken für high
und low). Diese liefert eine Aussage darüber, ob der Laser im linearen Teil seiner
Kennlinie betrieben und ein stabiles Flankenverhalten erreicht wird.
gereinigte Faser
Flüssigkeitsrückstände
Bild 16: typische Verunreinigungen von Faserstirnflächen
Bild 19: Grundwerte der IT-Sicherheit
Bild 17: Optisches Ausgangssignal eines SDISendemoduls. Gemessen werden Sendeleistung und Extinction Ratio.
Untersucht man in einer fertigen Installation
das Zusammenspiel der passiven Infrastruktur und der aktiven Komponenten, so kann
nach Ermittlung von Ausgangsleistung, Eingangsempfindlichkeit und der Streckendämpfung für jede Übertragungsstrecke die
Leistungsreserve bestimmt werden. Dies erlaubt dann eine Aussage zur Betriebssicherheit.
1.7 IT-Sicherheit
Unter IT-Sicherheit versteht man die Wahrung der drei Grundwerte der Informationstechnologie:
1. Verfügbarkeit von Daten und Systemen
2. Vertraulichkeit der Daten
3. Integrität der Daten
Die Verletzung einer oder mehrerer Grundwerte stellt einen IT-Sicherheitsvorfall dar.
Im schlimmsten Fall führt dies zu einem
Ausfall des dazugehörigen Geschäftsprozesses bzw. zu einer Verletzung des
Schutzes von personenbezogenen Daten.
In den letzten Jahren hat die IT-Technik
auch in den Produktionsbereichen der Rundfunkanstalten kontinuierlich einen Zuwachs
erfahren. Begriffe wie bandloses Ausspielen
und bandlose Produktion sind mittlerweile
Realität. Durch eine ständige Erweiterung
und einer damit verbundenen Öffnung der
Produktionsnetze, sind diese oft den gleichen Gefahren ausgesetzt wie Büronetze.
Jedoch können viele IT-basierende Produktionssysteme nicht die klassischen Anforderungen an die IT-Sicherheit erfüllen. Weiterhin hat die umfangreiche Einführung ITbasierender Systeme innerhalb der Produkti-
Bild 18: Darstellung der Leistungsreserve für jedes Streckenpaar (Senden/Empfangen) der Module eines
Audio-Kreuzschienensystems. Bei allen Strecken wird die Sicherheitsreserve von 3 dB erreicht,
welche für Alterungseffekte der LWL und der aktiven Komponenten sowie leichte Verschmutzungen
durch Steckvorgänge angesetzt wird.
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on zu neuen Prozessen geführt und somit zu
einer veränderten Unterstützung der Geschäftsziele durch die eingesetzten Produktionssysteme. Durch die neuen Techniken
sind auch neue Gefährdungen und Bedrohungen entstanden, die es in der klassischen
Studiotechnik in dieser Form noch nicht
gab.
Vorhandenes Wissen über verschiedenen
Produktionssysteme und Produktionsprozesse muss mit Kenntnissen im Bereich ITSicherheit kombiniert werden, um die speziellen Gefährdungen und Bedrohungen aufzuzeigen und Lösungen zu finden
Durch die langjährige praktische Erfahrung
im Rundfunkbereich ist die RBT ein kompetenter Ansprechpartner, um die Rundfunkanstalten in Belangen der IT-Sicherheit vernetzter Produktionssysteme sachkundig zu
beraten und zu unterstützen.
Methoden und Hilfsmittel dafür stellt u. a.
das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik zur Verfügung.
Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat mit seinen derzeit
drei IT-Standards Empfehlungen zu Methoden, Prozessen und Verfahren sowie Vorgehensweisen nach IT-Grundschutz entwickelt. Dieser IT-Grundschutz kann auf die
Gegebenheiten einer Umgebung angepasst
werden. Weiterhin sind diese IT-Standards
mit dem ISO-Standard 27001 kompatibel
und berücksichtigen die Empfehlungen des
ISO-Standards 17799. Ergänzend zu der
Vorgehensweise nach IT-Grundschutz sind
in IT-Grundschutzkatalogen Implementierungshilfen für den IT-Sicherheitsprozess in
Form von Standard-Sicherheitsmaßnahmen
vorhanden.
In dem BSI-Standard 100-1 sind allgemeine
Anforderungen an ein Managementsystem
für Informationssicherheit (ISMS) definiert.
Innerhalb dieses Standards wird ein Vorgehen nach einem fest definierten Lebenszyklus-Modell gefordert. Dieses gilt nicht nur
für die Einführung neuer Systeme, sondern
betrachtet die gesamte Lebensdauer von der
Planung über den Betrieb bis hin zur Aussonderung und Migration auf das Nachfolgesystem.
Seite 16
Es reicht auch nicht aus, die Umsetzung von
Geschäftsprozessen bzw. die Einführung eines neuen IT-Systems nur einmal zu planen
und die beschlossenen IT-Sicherheitsmaßnahmen zu implementieren. Die IT-Sicherheitsmaßnahmen müssen regelmäßig auf
Wirksamkeit, Angemessenheit und Anwendbarkeit untersucht werden. Sind Schwachstellen vorhanden, müssen diese behoben
werden. Auch wenn Geschäftsprozesse beendet oder Komponenten bzw. IT-Systeme
ersetzt oder außer Betrieb gestellt werden,
sind die IT-Sicherheitsaspekte zu beachten.
Letztendlich unterliegt der gesamte ITSicherheitsprozess diesem „Lebenszyklus“.
Um die Dynamik des IT-Sicherheitsprozesses möglichst einfach zu beschreiben,
wird der IT-Sicherheitsprozess in einem
Modell (PDCA-Modell) mit vier Phasen beschrieben:
1. plan: die Planung und Konzeption
2. do:
die Umsetzung der Planung
bzw. Durchführung des Vorhabens
3. check: Erfolgskontrolle bzw. Überwachung der Zielerreichung
4. act:
Beseitigung von erkannten
Mängeln und Schwächen
bzw. Optimierung und Verbesserung.
Bei umfangreichen oder grundlegenden Änderungen muss wieder von der Planungsphase aus begonnen werden.
Bild 20: Lebenszyklus im PDCA-Modell
Der BSI-Standard 100-2 beschreibt den
Aufbau und Unterhalt eines IT-Sicherheitsmanagements in der Praxis. Dabei wird der
komplette IT-Sicherheitsprozess beschrieben. Dieser Prozess beinhaltet den Aufbau
einer IT-Organisation, die Erstellung von
IT-Sicherheitszielen, einer IT-Sicherheitsleitlinie, das IT-Sicherheitskonzept und die
Aufrechterhaltung der IT-Sicherheit im laufenden Betrieb.
Um die in einer IT-Sicherheitsleitlinie beschriebenen IT-Sicherheitsziele umsetzen zu
können ist ein IT-Sicherheitskonzept notwendig. In diesem IT-Sicherheitskonzept
wird eine IT-Sicherheitsanalyse, das Ergebnis dieser Analyse, die Umsetzung der fehlenden Sicherheitsmaßnahmen und die Akzeptanz des Restrisikos beschrieben und dokumentiert.
Ziel dieses Sicherheitskonzeptes ist die Erstellung einer geeigneten technischen und
organisatorischen Infrastruktur um die Sicherheit der Geschäftsprozesse zu wahren.
Technische oder organisatorische Veränderungen können dann jederzeit in den jeweiligen Kapiteln angepasst werden, ohne dass
das Konzept an Gültigkeit verliert. Eine
Vorgehensweise wird in dem BSI-Standard
100-2 Kapitel 4 beschrieben.
Schon in der Planungs- und Anschaffungsphase müssen die Grundwerte der ITSicherheit berücksichtigt werden, damit die
IT-Systeme den Sicherheitsanforderungen
der Geschäftsprozesse genügen. Voraussetzung dafür ist jedoch die rechtzeitige Weitergabe von Informationen über geplante
Projekte, Änderungen oder Neuanschaffungen.
Die IT-Sicherheitsanalyse wiederum besteht
aus verschiedenen Schritten:
1. In der IT-Strukturanalyse wird zuerst
der zu analysierende Bereich (IT-Verbund)
definiert. Danach werden alle vernetzten und
nicht vernetzten Systeme, die Software, die
vorhandenen Dokumentationen (organisatorische bzw. betriebsspezifische Dokumentation), die gegebene Infrastruktur und die
Kommunikationsverbindungen erfasst.
2. In der Schutzbedarfsanalyse wird der
Schutzbedarf der Prozesse und Anwendungen bestimmt. Mit Hilfe von Schadensszenarien und deren Auswirkungen wird der entsprechende Schaden ermittelt und in
Schutzbedarfskategorien eingestuft. Das BSI
schlägt eine Einteilung in die drei Schutzbedarfskategorien „normal“, „hoch“ und
„sehr hoch“ vor. In der Schutzbedarfsfeststellung werden zu erwartende Schäden
betrachtet, die bei Beeinträchtigung von
Verfügbarkeit, Vertraulichkeit und/oder Integrität entstehen könnten. Dabei sind in einem System durchaus Unterschiede zwischen
den
jeweiligen
Schutzbedarfkategorien möglich (da nicht jedes System
mit einem hohen Schutzbedarf in der Verfügbarkeit auch gleichzeitig Daten verarbeitet, die eine hohe Vertraulichkeit besitzen).
Als Basis für ein IT-Sicherheitskonzept
dient die IT-Sicherheitsanalyse. In dieser
wird zunächst der momentane Ist-Stand aufgenommen, analysiert und bewertet. Aus
dieser Bewertung ergeben sich Maßnahmeempfehlungen. Das Ergebnis und die Vorgehensweise der IT-Sicherheitsanalyse ist
dann die Grundlage für ein ITSicherheitskonzept.
Seite 17
Das Ergebnis der Schutzbedarfsfeststellung
ist die Basis für das weitere Vorgehen der
IT-Sicherheitsanalyse.
bietet, oder ein Bedarf an zusätzlichen Maßnahmen besteht. Diese zusätzlichen Maßnahmen können aus entsprechenden Sicher-
Bild 21: Auswertungsdiagramm Basis-Sicherheitscheck
(Die blaue Fläche zeigt das ermittelte IT-Sicherheitsniveau in % an)
3. In der Modellierung wird die vorhandene Umgebung mit Bausteinen aus dem ITGrundschutzkatalog (BSI) nachgebildet. Jeder Baustein enthält die für Systeme mit
normalem Schutzbedarf ausreichenden
Standardsicherheitsmaßnahmen.
4. Der Basis-Sicherheitscheck ist ein SollIst-Vergleich
der
BSI-Standardsicherheitsmaßnahmen mit den vorhandenen
Schutzmaßnahmen. Mit dem Basis-Sicherheitscheck wird für jede Maßnahme der
Umsetzungsstatus (umgesetzt, teilweise umgesetzt, nicht umgesetzt) ermittelt, zugeordnet und begründet.
5. In der ergänzenden Risikoanalyse erfolgt die Einzelbetrachtung aller IT-Systeme
mit einem hohen oder sehr hohen Schutzbedarf bzw. der IT-Systeme, die nicht modellierbar sind. Die Vorgehensweise dieser ergänzenden Risikoanalyse beschreibt BSI in
seinem IT-Grundschutz-Standard 100-3.
In der Risikoanalyse wird zuerst eine Übersicht über die relevanten IT-Gefährdungen
aus dem Grundschutzkatalog erstellt und
danach mit zusätzlichen Gefährdungen ergänzt. An jedem IT-System wird nun überprüft ob die bislang vorhandene Sicherheitsmaßnahme einen ausreichenden Schutz
Seite 18
Bild 22: Ablauf einer IT-Sicherheitsanalyse
(Quelle BSI)
heitsmaßnahmen zur Reduzierung des ermittelten Risikos oder aus der Akzeptanz dieses
Risikos bestehen.
6. Die vorangegangenen Schritte der Sicherheitsanalyse müssen in einem Sicherheitskonzept dokumentiert werden. Wichtig
ist die Nachvollziehbarkeit der einzelnen
Schritte.
Nach der IT-Sicherheitsanalyse kann die
Realisierung noch fehlender Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden. Als erstes
sind die noch umzusetzenden ITSicherheitsmaßnahmen zu konsolidieren.
Dabei werden die Sicherheitsmaßnahmen
auf Eignung, Zusammenwirken, Benutzerfreundlichkeit und Angemessenheit überprüft. Weiterhin ist zu prüfen, ob alle identifizierten Maßnahmen wirtschaftlich umsetzbar sind, oder durch Alternativmaßnahmen
ersetzt werden können. Anderenfalls muss
eine Entscheidung vom Management getroffen werden, ob das verbleibende Restrisiko
akzeptiert werden kann. Falls die Maßnahmen nicht sofort umsetzbar sind, ist die Reihenfolge der Umsetzung festzulegen. Anschließend muss die Verantwortlichkeit für
die entsprechende Maßnahme zugeteilt werden. Insbesondere muss auf die Sensibilisierung der betroffenen Mitarbeiter in der Realisierungsphase eingegangen werden, damit
die IT-Sicherheitsmaßnahmen auch angenommen werden und ihre Wirksamkeit nicht
verlieren.
Von großer Bedeutung ist die Dokumentation des Realisierungsprozesses, damit dieser
auch zukünftig nachvollzogen werden kann.
In einem Sicherheitskonzept sind folgende
Fragen zu beantworten:
•
•
Welcher Bereich soll betrachtet werden?
Welche Komponenten beinhaltet
dieser Bereich?
•
•
•
•
•
•
•
Welcher Schutzbedarf besteht für
diesen Bereich und dessen Komponenten?
Welche Bausteine aus dem ITGrundschutzkatalog müssen zur
Nachbildung des Bereichs angewendet werden?
Welche IT-Sicherheitsmaßnahmen
werden bereits angewendet bzw. fehlen noch?
Muss eine Risikoanalyse durchgeführt werden?
Welche Sicherheitsmaßnahmen müssen noch angewendet werden und in
welcher Reihenfolge erfolgen die
Maßnahmen?
Wie kann das erreichte ITSicherheitsniveau erhalten werden?
Sind alle Schritte dokumentiert und
nachvollziehbar?
Aufgrund der Erfahrung aus zahlreichen
Projekten und den Kenntnissen der Geschäftsprozesse in den Rundfunkanstalten,
kann die RBT Unterstützung bzw. eine
Durchführung von Sicherheitskonzepten
leisten.
Wir begleiten auch gerne bei der Planung
und Einführung eines IT-Sicherheitsprozesses. Im Konkreten unterstützen wir bei:
•
•
•
•
der Durchführung einer ITSicherheitsanalyse
der Erstellung eines ITSicherheitskonzeptes
der Einführung ihres ITSicherheitsprozesses
der Umsetzung der Maßnahmenempfehlungen aus dem Grundschutzkatalog des Bundesministeriums für Sicherheit
Seite 19
2. Informationstechnik [IT]
2.1 Allgemeines
Das Sachgebiet Informationstechnik ist spezialisiert auf die Überprüfung von ITbasierenden Verfahren, Systemen und Anwendungen. Dabei werden, beginnend mit
Betrachtungen des Netzwerks bis hin zu typischen IT-Diensten, Untersuchungen angeboten und Komponenten beurteilt. Die IT
konzentriert sich dabei auf gängige Technologien, die in den Rundfunkanstalten im
Produktions-, Broadcast- und Bürokommunikationsumfeld eingesetzt werden. In Abgrenzung zum Sachgebiet vernetze Produktionssysteme konzentriert das Sachgebiet Informationstechnik ihre Tests und Analysen
auf die Bereitstellung einer stabilen und betriebssicheren IT-Plattform. Die Betrachtungen des Sachgebiet vernetzte Produktionssysteme richten sich an die darauf aufsetzenden Video und Audio spezifischen Komponenten, Anwendungen und WorkflowBetrachtungen.
Die Ausrichtung des Sachgebiets Informationstechnik liegt schwerpunktmäßig auf zukunftsorientierten Projekten und Technologien, bei denen erarbeitete Kenntnisse mehreren Gesellschaftern zur Verfügung gestellt
werden. Nachfolgend werden die Tätigkeitsschwerpunkte im Einzelnen erläutert.
2.2 Netzwerke
2.2.1
2.2.1.1
LAN-Untersuchungen
Unterstützung bei Abnahmen, Inbetriebnahmen und Migrationen
Zur Unterstützung bei Netzwerkabnahmen
bietet die RBT individuell ausgearbeitete
Testszenarien und messtechnische Unterstützung im Netzwerkbereich.
Um die geforderten Eigenschaften eines
Netzwerks belegen zu können, werden folgende Tätigkeiten als Themenschwerpunkte
behandelt:
Untersuchung der passiven Infrastruktur:
Hierzu zählen vor allem Kontrollen und
messtechnische Untersuchungen der optischen und elektrischen Verkabelung.
Seite 20
Überprüfung der Konfiguration aktiver
Koppelelemente:
Kontrolle der Einstellungen aktiver Netzknoten mit dem Hauptaugenmerk auf typische Fehleinstellungen (insbesondere für
Broadcastumgebungen).
Praktische Überprüfung und Dokumentation der Funktionsfähigkeit:
Mit Hilfe von aktiven Testsystemen und
Netzwerkanalysatoren werden z.B. die Verfügbarkeit der zum Betrieb des Netzwerks
notwendiger Dienste und die Erreichbarkeit
bzw. Abgrenzung einzelner Netzsegmente
getestet, sowie überprüft, ob die Kommunikation die geplanten Übertragungspfade
Unterstützung bei Abnahmen,
Inbetriebnahmen und Migrationen
Vorteil der Untersuchungen:
• Fehler auf der Netzwerkebene werden im Vorfeld erkannt
• Reaktionen und Verhalten im Fehlerfall kann oft nur im Vorfeld der Inbetriebnahme geprüft werden
• Notfallpläne können aus den Ergebnissen abgeleitet werden
• Auswirkungen auf den Betrieb bei
Migration und Fehlerfall werden erkannt
• Festhalten des „ursprünglichen“ Betriebs-zustandes erleichtert spätere
Fehlersuche
• Erhöhung der Investitionssicherheit
Aufwand vor Ort:
3 bis 14 Manntage
verwendet. Des weiteren wird u. a. eine
Funktionskontrolle
von
konfigurierten
Channelverbindungen oder Loadbalancing
angeboten.
Praktische Überprüfung der Redundanzen und Simulation von Fehlerzuständen:
Überprüfung der vorgesehenen Redundanzmechanismen mit Dokumentation der Unterbrechungszeiten.
Aufnahme des Istzustandes:
Dokumentation der Kommunikationsbeziehungen, Protokolle und Verkehrsströme am
Netzwerk als Basis für detailiertes TrafficManagement. Diese Informationen gewinnen im modernen Hochleistungsnetzen zunehmend an Bedeutung. Sie sind notwendige Grundlage, um auch zukünftige Dienste
und Verfahren am Netzwerk effizient einführen und nutzen zu können sowie um Fehlerzustände schneller erfassen, beseitigen
und zuweisen zu können.
2.2.1.2
Folgende Untersuchungen werden durch die
RBT durchgeführt:
•
•
•
•
Simulationen von realistischem Datenverkehr am Netzwerk
Der Einsatz geswitchter Netzwerke verändert die Anforderungen an die Test- und
Analyseverfahren. Eine Erfassung des
Netzwerkverkehrs über einen Analysator
kann hier nur noch bedingt zur Aussage über
die Eigenschaften eines Netzwerkes herangezogen werden. Notwendig ist die zeitgleiche Erfassung von Netzwerk-Kenngrößen an
mehreren relevanten Messpunkten. Darüber
hinaus sollte die Analyse einer bestehenden
Netzwerkinfrastruktur möglichst bereits im
Vorfeld einer Investition bzw. des Rollouts
durchgeführt werden, um kostenintensive
Änderungen und Anpassungen im Nachhinein zu vermeiden. Reelle Dienste bzw.
Anwendungen sind oftmals aber zu diesem
Zeitpunkt
noch
nicht
verfügbar.
Netzwerkbeurteilung durch Simulation von
Nutzerzugriffen und Diensten
Vorteil der Untersuchungen:
• Auswirkungen von Datenverkehr durch
neue Dienste werden im Vorfeld erkannt
• Stresstests am Netzwerk liefern Aussagen über Verhalten des Netzwerks unter
hohen Lastbedingungen
• Objektive, reproduzierbare Bestimmung
von Kenngrößen am Netzwerk wie Paketverlustrate, Durchsatz oder Jitter
• Ergebnisse sind durch Nachbildung der
Protokolle sehr realitätsnah
• Durch Datenerzeugung mittels Probes
realistische Netzwerkbelastung für die
Koppel-Elemente.
Aufwand vor Ort:
1 – 5 Manntage
•
•
Performancestresstests zur Verifizierung
der Auswirkungen von „Komponentenstress“ auf die Elemente im Netzwerk
Erfassung der grundlegenden NetzwerkKenngrößen wie Durchsatz, Antwortzeiten usw.
Simulation der zukünftig eingesetzten
Dienste
Optimierung von Rahmengrößen (Jumbo-Frames, MTU-Size) zur Anpassung
der Übertragungsparameter an die Leistungsfähigkeit der Netzelemente
Über komplette Netzwerkstruktur verteilte Analyse der gegenseitigen Beeinflussung konkurrierender Dienste im
Netzwerk
Analyse der Rückwirkung auf bestehende Netzwerkstrukturen und Dienste
2.2.1.3
Analyseverfahren
Simulation von Netzwerkverkehr in komplexen Netzen
Der IT stehen spezielle Messverfahren zur
Verfügung, die mehrere Eigenschaften vereinen, wie sie zur Erstellung geeignete Verkehrs-Simulationen benötigt werden. Dabei
wird z.B. über Agenten Datenverkehr im
Netzwerk erzeugt. Die Agenten bilden die
gängigsten Protokolle und Dienste am
Netzwerk ab. Der typische Kommunikationsablauf einer Applikation wird
dadurch nach gebildet. Aktive Serverprozesse sind hierfür nicht erforderlich,
bzw. bleiben unbeeinflusst.
Neben den typischen Protokollen und IPDiensten können über eine ScriptSchnittstelle auch rundfunkspezifische
Applikationen simuliert werden. Die
RBT hat bereits für einen Audio-Codec
der Firma Mayah (Centauri) entsprechende Scripten erstellt. Derzeit stehen insgesamt über 125 unterschiedliche
Test-Scripte zur Verfügung. Bei Bedarf
können weitere erstellt werden.
Seite 21
Einbruch der Datenrate
Bild 23:
Beispiel für Langzeittest
Überprüfung SLA
(Ausschnitt aus dem Langzeittest)
Bild 24:
Simulierter Verkehrs- Mix
(statistisch gleichzeitig auftretend)
13x
http,
1x
Audiofiletransfer,
15x 3270 Emulation,
15x DNS,
1x
FTP,
1x
Realstream,
1x
MS-SQL
Beispiel:
Mit den gesamten Verfahren können
Benchmarking und Tuning von Verbindungen des Netzwerks oder einzelner Strecken
erfolgen, Quality of Service Einstellungen
von Strecken optimiert, SLA verifiziert sowie Langzeituntersuchungen durchgeführt
werden (gegebenenfalls auch von Nürnberg
aus betreut). Daneben können VPN Zugänge
sowie Voice over IP Systeme ebenfalls beurteilt werden.
Bild 23 und 24 zeigen beispielhafte Ergebnisse.
Die Analysemöglichkeiten reichen vom
durch die Tests ermittelten maximalen
Durchsatz (Ende zu Ende) über One Way Delay, Reaktionszeiten, Paketverlustraten, Jitter bis hin zu Qualitätsbeurteilungen von Streaminganwendungen.
Die Messverfahren werden seit langen Jahren bei der RBT regelmäßig und erfolgreich
in unterschiedlichen Aufgabenbereichen
eingesetzt.
Der Aufwand für eine Analyse setzt sich aus
der Aufgabenstellung, der Anzahl ins Netzwerk einzubringender Agenten sowie Länge
Seite 22
der gewünschten Messdauer zusammen. Für
die Vorbereitung der Testscripte in der RBT
muss je nach Umfang ca. 1-2 MT kalkuliert
werden. Das Verteilen der Agenten im
Netzwerk auf rundfunkeigenen Systemen
oder RBT eigenen Probes ist abhängig vom
gewünschten Umfang und der Aufgabe.
Eine Messung wird typischerweise über 1
bis 3 Tagen durchgeführt (Bei Stresstests
wird dabei nur über wenige Sekunden Datenverkehr auf dem Netzwerk generiert). Für
die eigentliche Messung ist keine Bedienung
des Systems durch die RBT erforderlich. So
können Tests automatisiert längerfristig
durchgeführt werden (z.B: Prüfung von
Mietleitungen zur Anbindung von Landesfunkhäusern). In diesen Fällen ist zu Kontrollzwecken ein externer Zugang zu den
Probes oder zur Konsole z.B. über das Hybnet der ARD zu empfehlen. Für die Auswertung muss je nach Aufgabenstellung mit 1
bis 5 Tagen gerechnet werden.
Die Verfahren werden je nach Aufgabenstellung kombiniert oder alternativ zur Simulation von echtem Nutzerverhalten (Layer 4-7 Analyse) am Netzwerk eingesetzt.
Gemeinsam ist diesen Verfahren, das zum
Test kein reduktiver Dienst benutzt bzw. benötigt wird, sondern die Verfahren ausschließlich die Netzwerk-Infrastruktur analysieren, nutzen und belasten. Damit können
die Rückwirkungen auf produktive Systeme
reduziert bzw. vermieden werden.
werden. Viele Netzwerkprobleme lassen
sich bereits im Vorfeld durch proaktive
Messungen verhindern.
Dem Sachgebiet IT der RBT stehen geeignete Analysatoren mit integrierten Expertensystemen zur Verfügung. Zum Teil sind die
Analysatoren über eigenentwickelte Module auf die Bedürfnisse im Rundfunkumfeld angepasst.
Einige Beispiele aus der umfangreichen Script Library
1.1.1.1 Active Directory Scripts
This set of scripts emulates Active Directory for Windows 2000.
1.1.1.2 Exchange 2000 Scripts
This set of scripts emulates Exchange 2000 for Windows 2000.
FTP Put / Get
This script emulates TCP/IP's FTP application.
The Microsoft RDP (Remote Desktop Protocol) scripts emulate remote deployment of several Microsoft applications.
The Excel_Startup and Word_Startup scripts emulate the network
flows that result when these applications are started remotely. The
IE_Start_Load_MSN_Page script emulates Internet Explorer loading a page from the Microsoft Network online service. Outlook_Open_Full_Box emulates the exchange of data between a mail
server and an Outlook client with a full inbox. The Terminal_Server_Logon script emulates the login sequence from a terminal
server being operated remotely.
SAP R/3 Application Scripts
This set of business application scripts has been developed to facilitate the testing of computer network infrastructure, when SAP R/3
applications are being used or considered. They provide a representative sample of SAP R/3 application transactions.
2.2.2
WANUntersuchungen
Die RBT verfügt über
Know-How und geeignete
Messmittel zur umfassenden
Beurteilung
von
Weitverkehrsverbindungen. Im Fokus der Untersuchungen steht dabei
nicht allein die Beurteilung der physikalischen
Parameter einer Verbindung sondern die Verfügbarkeit einer Verbindung
für eine reelle Applikation. Gründe für Untersuchungen sind:
Ermittlung der Leistungsgrenzen eines Übertragungssystems
Nachweis der Funktionalität der Schnittstellen
Nachweis von vereinbarten SLA
Optimierung der eingesetzten Hardware
Kontrolle der Auswirkung von Leitungsalterung
fehlerfreie Verfügbarkeit auch bei Langzeitbetrachtungen
Grundlage zur Entwicklung von Konzepten für Spitzenlastsituationen
nachvollziehbares Abnahmeprotokoll
•
2.2.1.4
Fehlersuche im Netzwerk
Moderne Netzwerk-Infrastruktur zeichnet
sich durch hohe Fehlertoleranzen aus. Das
bedeutet auf der Nutzerseite u. a., dass vorhandene Fehler nicht oder nur indirekt in Erscheinung treten.
Moderne Analysatoren können im Netzwerk
ohne merkliche Fehlerereignisse bereits Informationen liefern, die auf Systemfehler
hinweisen.
Darüber hinaus ist es oft nicht ausreichend,
gleichzeitig nur einen Messpunkt erfassen
zu können. Simultane Messungen (auch
Langzeitanalysen) an mehreren Stellen im
Netzwerk zur Verfolgung von Datenströmen
und deren Reaktionen oder die Gruppierung
einzelner Verbindungen zu virtuellen Leitungen (z.B. Channel, Load Balancing) können nur mit darauf spezialisierten Messsystemen durchgeführt werden.
•
•
•
•
•
•
•
Die angesprochenen Analysen können dabei
nicht nur „im akuten Fehlerfall“ eingesetzt
Seite 23
Test- und Leistungsumfang
Ein Test der MAN und WAN Verbindungen
durch die RBT umfasst folgende Aspekte:
Bestimmung der für eine Übertragung
relevanten Parameter wie Durchsatz und
Verzögerung bei unterschiedlichen Frame-Raten
• Bestimmung von Frame- bzw. Bitfehlerraten
Bestimmung der für Applikationen verfügbaren Datenbandbreiten
•
Im Störungsfall ist eine eindeutige Bestimmung des Verursachers ohne messtechnische Unterstützung oft nicht möglich. Die
Informationstechnik kann den Nachweis der
Funktion einer WAN-Verbindung auch vor
einer Übergrabe an den Betrieb führen. Die
Einhaltung der SLA’s kann durch Langzeituntersuchungen überwacht werden.
Für eine Analyse zur Überprüfung eines
SLA sollte ein längerer Zeitraum in Betracht
gezogen werden. So können auch Störungen
Bild 25:
Einbruch der
Übertragungsrate bei der
Langzeitanalyse einer
Strecke
Bereits vor der endgültigen Inbetriebnahme
einer Strecke können in umfangreichen
Tests betriebsrelevante Parameter ermittelt
werden, wie z.B.:
maximaler Durchsatz
Paketverzögerungen
Fehler-/Paketverlustraten
Einhaltung der SLA durch den Carrier
Als WAN-Übergabeschnittstellen werden
von der RBT unterstützt:
•
•
•
•
•
•
•
E1, X.21, ISDN
ATM (STM-1, STM-4)
Fast-/Gigabit-Ethernet
Seite 24
und Beeinflussungen erfasst werden, die nur
sporadisch auftreten. Eine Anwesenheit vor
Ort ist hierbei nicht unbedingt erforderlich,
so dass der Aufwand für die Überprüfungen
ähnlich wie bei Messungen im LAN mit 1
bis 5 Manntagen angesetzt werden kann.
2.2.3
Überprüfung von Netzwerkverbindungen nach RFC2544 (Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices)
Sowohl im lokalen Netzwerk wie im WAN
ist eine Untersuchung nach RFC 2544 relevant. Die Messungen nach dieser RFC ermitteln die „Performance-Charakteristik“
einer Netzwerkverbindung.
Bestandteil der Untersuchungen sind Datendurchsatz, Latenzzeit, Paketverlustrate, sowie die Bestimmung von Buffergrößen aktiver Komponenten und Systemerholungszeiten nach aufgetretener Überlast. Die Untersuchungen werden für unterschiedliche
Framegrößen (64, 128, 256, 512, 1024,
1280, 1518) durchgeführt.
struktur übertragbar. Da IT-Strukturen heute
typischerweise flächendeckend mit hoher
Bandbreite verfügbar sind, ist die Anbindung von Landesfunkhäusern, Außenstandorten oder die Anbindung von Auslandslokationen über IP-Verbindungen unter Umständen flexibler und kostengünstiger als
dezidierte dienstbezogene Leitungen.
Die Erzeugung von „Voll-Last“ durch kleine
Paketgrößen setzt spezielle Messhardware
voraus. Ein PC-gestütztes System ist z.B.
nicht in der Lage 64 Byte Frames mit
1000 MBps zu übertragen.
Die RBT hat bereits vor vielen Jahren auf
dieses zukunftsträchtige Themengebiet einen der Hauptschwerpunkte der Tätigkeiten
des Sachgebietes IT gelegt. Die Übertragung
von Audio, Video- bzw. Telefonie über IPVerbindungen kann tiefgehend durch angepasste Messverfahren und speziell qualifizierte Messwerkzeuge untersucht werden.
Zur Nutzung dieses Mediums für die Übertragungen muss besonderes Augenmerk auf
Die Informationstechnik der RBT kann diese Untersuchungen durchführen.
2.2.4 Machbarkeitsstudien
Die RBT bietet an, Machbarkeitsstudien
durchzuführen, mit denen die Eignung von
LAN und WAN Komponenten für einen
spezifischen Einsatz überprüft, bzw. Unterschiede zwischen verschiedenen Lösungen
herausgearbeitet werden.
So wurde die Auswahl von Netzwerkkomponenten für die Neukonzipierung von
WAN Anbindungen über SDH-NG oder
MPLS mit folgenden Schwerpunkten unterstützt:
•
•
•
•
•
Überprüfung der QoS Funktionalität
Havariebetrachtungen mit Ermittlung von
Ausfallzeiten im Fehlerfall
Point-Multipoint / Multicast Verteilung
Loadbalancing
Dynamische Bandbreitenänderung
Weitere bereits durchgeführte Konzeptstudien sind:
• Strategiestudie Workstationsysteme
• Netzwerkkartentest
Beratung beim Aufbau von Netzwerkstrukturen im Rundfunkumfeld
2.3 Echtzeitübertragung über Netze
Durch Mechanismen wie Quality of Service
oder Reservierung von virtuellen Kanälen
bietet sich den Rundfunkanstalten die Möglichkeit, vorhandene Netz-Strukturen für die
Übertragung von Broadcast-Material in
Echtzeit zu nutzen. Dabei sind für produktions- und sendefertiges Material benötigte
Datenraten mit typischem Standard ITDatenverkehr auf einer gemeinsamen Infra-
•
•
•
die Eignung der Übertragungsstrecken,
die angebundenen Endgeräte
und die Koppelelemente im Netzwerk
gelegt werden.
2.3.1
Anforderungen an Übertragungsstrecken
Als Grundlage für die Übertragung von
„Echtzeit-Daten“ über ein gemeinsam genutztes Netzwerk muss dieses Netzwerk die
bevorzugte Behandlung des EchtzeitDatenverkehrs unterstützen. Aus dem ITUmfeld sind unterschiedliche Lösungen verfügbar. Dabei wird zwischen Reservierung
und Priorisierung unterschieden.
DiffServ = Priorisierung
• IntServ = Reservierung
Das Sachgebiet IT der RBT kann bei der
Implementierung von QoS im Netzwerk unterstützen.
So kann z.B. die „Durchgängigkeit“ der
Maßnahmen über die komplette Übertragungsstrecke nachgewiesen werden, mit
Stresstests die korrekte Funktion überprüft
sowie Auswirkungen auf die jeweiligen
Übertragungen provoziert werden.
•
Seite 25
In paketorientierten Netztechniken sind Packet Delay (Round Trip Delay), Packet
Delay Jitter und Packet Loss (Concecutive
Packet Loss) die Übertragungsqualität bestimmenden Kenngrößen. Die Möglichkeiten der Untersuchungen sollen im Folgenden
anhand der Übertragung von Telefonie über
IP (VoIP) sowie den Einsatzmöglichkeiten
im Bereich Hörfunk und Fernsehen verdeutlicht werden.
2.3.2 VoIP Telefonie / VoIP Readyness
Um für VoIP-Übertragungen eine sehr gute
Sprachqualität zu erreichen, ist eine ausreichende Netz-Performance und vor allem eine optimale Abstimmung zwischen Netzwerkkonfiguration, Netzdesign und Endgerätekonfiguration erforderlich. Durch gutes
„Traffic-Management“ des Netzwerkverkehrs können die hierfür bestimmenden
Mean Opinion Score (MOS) ist die subjektive
Bewertung eines Sprachsignals auf einer Bewertungsskala von 1 bis 5.
MOS
User Satisfaction
4.34
Very satisfied
4.03
Satisfied
3.60
Some users dissatisfied
3.10
Many users dissatisfied
2.58
Nearly all users dissatisfied
Übertragungsparameter wie Datendurchsatz,
Jitter und Delay deutlich verbessert werden.
Bei den bislang eingesetzten TelefonieTechnologien wurde die Sprachqualität auf
Audio-Ebene durch subjektive, menschliche
Bewertung des Sprachsignals nach ITU-T
Empfehlung P.800 ermittelt. Die Bewertungsskala (MOS - Mean Opinion Score)
spiegelt die subjektive Qualität der Übertragung wieder. Sie wird auch für die Beurteilung von VoIP Datenübertragungen herangezogen. Durch geeignete Mess-Systeme ist
eine objektive Bewertung durch Vergleichsanalyse eines Referenzsignals mit einem Testsignal möglich.
Die MOS-Bewertung gibt im Bereich der
digitalen Übertragungsebene keinen ausreichenden Aufschluss darüber, was bei
schlechten Ergebnissen die tatsächliche Ursache für die Verschlechterung ist. Eine erweiterte Bewertung der digitalen Netzebene
wird deswegen notwendig.
Seite 26
Für die Bestimmung der oben genannten
Performance-Parameter kann die RBT derzeit zwei mögliche Ansätze anbieten:
• aktive Analyse basierend auf der Emulation von VoIP-Nutzdaten
• passive Analyse basierend auf der Analyse von echten VoIP-Nutzdaten
2.3.2.1
Aktive Analysen (Analyse durch Generierung von VoIP-Testdatenverkehr)
Aktive Netzwerkanalyse ermöglicht durch
Erzeugung von simuliertem Testdatenverkehr die Beurteilung der Eignung eines
Netzwerks zur Übertragung von VoIP.
Es ist möglich, das Systemverhalten eines
Netzwerks unter realitätsnahen Lastbedingungen zu testen. Hierzu lassen sich beliebige Lastprofile wie sie heute in den Funkhäusern auftreten, erzeugen (z.B. Trafficmix aus
Audio, Video, Data – TCP, UDP, etc.).
Es können derzeit 50 gleichzeitige VoIPVerbindungen mit VoIP-Audio-Daten emuliert werden. Die damit simulierte Anzahl
der Nutzer ist erheblich höher. Sie ist abhängig von der Anzahl der erwarteten
gleichzeitigen Verbindungen. Diverse
Übertragungs-Codecs, Priorisierungsstufen
und die Größe der Empfangsbuffer sind bei
der Emulation konfigurierbar.
Neben den Telefongesprächen können die
Signalisierung und der Aufbau von Verbindungen durch nahezu beliebige Anzahl
Nutzer simuliert werden.
Der Schwerpunkt der aktiven Analyse liegt
bei den Machbarkeitsstudien. Ziel ist es
nachzuweisen, dass ein vorhandenes Netzwerk VoIP-ready ist bzw. welche Rückwirkungen zwischen bestehenden Echtzeitdiensten und konkurrierenden Datendiensten
bestehen.
Die Testsuiten integrieren für die Messungen Probes in das zu testende Netzwerk. Die
Ergebnisse werden von einer Konsole zentral gesammelt und ausgewertet.
Bild 26:
Rückwirkung auf die Antwortzeit bei
steigender Nutzerzahl
Bild 27:
Analyse des Einflusses von QoSEinstellungen auf VoIP Datenströme
2.3.2.2
passive Analyse (Monitoring von
VoIP-Verbindungen)
Neben der aktiven Bewertung von VoIP
Strecken und Komponenten können mit einer passiven Analyse reelle VoIPÜbertragungen bewertet werden. Dabei kann
ein Analysetool direkt in die Verbindung
eingeschleift werden oder die Messung über
einen Mirrorport erfolgen.
Subjektive
Nutzereinschätzungen
über
Funktionsfähigkeit und Qualität können mit
geeigneten Verfahren objektiviert werden.
Schwachstellen können so schnell und effizient erkannt und beseitigt werden. Das hierfür gängige Verfahren ist ebenfalls eine Bewertung nach MOS. Darüber hinaus können
Paketverluste und Jitterereignisse zeitlich
zugeordnet und so die Ursache für z.B. Verbindungsverschlechterungen schneller erkannt werden.
Der Aufwand für eine solche Analyse ist mit
ca. 1 bis 3 Manntagen anzusetzen.
Seite 27
Bild 28: Screenshot VoIP Analysator
2.3.3
Live-Übertragungen von Hörfunkund Fernsehen mit Paketvermittelung
Für die Übertragung der Ton- und Bildsignale werden Codierverfahren verwendet, die
die benötigte Übertragungsbandbreite verringern. Aus der Übertragung dürfen keine
Qualitätseinbußen resultieren. Damit sind
speziell an paketorientierte Übertragungsverfahren hohe Anforderungen zu stellen, da
bereits geringe Einflüsse starke Auswirkungen auf das übertragene Audio- und Bildmaterial nach sich ziehen können.
Um bei diesen Verfahren Betriebssicherheit
zu erreichen, sind Messungen der beteiligten
Komponenten durch die IT zu empfehlen.
Daraus resultieren optimale Einstellungen
und passende Konfigurationen aller beteiligten Komponenten.
Seite 28
2.3.3.1
Betrachtung der Übertragungskomponenten
Die Informationstechnik kann messtechnische Unterstützung, mit auf die Analyse von
Streaming-Anwendungen
konzipierten
Messgeräten an bieten. Damit lässt sich die
Qualität der Übertragung bestimmen. Dazu
werden an den Schnittstellen der Encoder
oder Gateways Untersuchungen durchgeführt. Packet Delay (Round Trip Delay), Packet Delay Jitter und Packet Loss (Concecutive Packet Loss) sind bei diesen Übertragungen von maßgeblicher Bedeutung für die
Qualität der Übertragung.
Bild 29: Jitterdarstellung eines Videostreams nach der Übertragungsstrecke.
Hier liegen die Schwankungen bei einigen Millisekunden.
2.3.3.2
Bestimmung der Stabilität
Neben den Einzel-Komponenten müssen die
Eigenschaften der gesamten Übertragungsstrecke überprüft werden.
Aus den gewonnenen Ergebnissen an der
Strecke lassen sich Einstellungen z.B. für
den Jitterbuffer des DECODERs oder andere aktive Komponenten ableiten.
Zusätzlich kann man unter Anwendung einer Netzwerksimulation mit künstlichem
Datenstress (Jitter, Paketvertauschung, Paketverlust) die Empfängerkomponenten
(DECODER) auf ihre Grenzwerte hin austesten.
Aus den Messergebnissen der Übertragungsstrecke und den vom DECODER akzeptierten Grenzwerte lässt sich der verwendete
Arbeitspunkt ermitteln. Den Abstand zu
möglichen Störungen beschreibt eine Kenngröße für die Betriebsstabilität.
Seite 29
Bild 30: Jitterdarstellung eines Videostreams nach der Übertragungsstrecke
Hier liegen die Schwankungen bei einigen Millisekunden
MPEG-Analyse
2.3.3.3
Ein empfangener Datenstrom kann in der
Netzwerk, MPEG- und DVB- Ebene analysiert werden. Dabei wird neben dem erwarteten Inhalt der DVB-Tabellen auf übertragungstypische Fehler wie CRC, CC und TEI
geachtet.
Nach Vereinbarung kann auch eine tiefergehende Analyse nach den Messvorschriften
für die DVB-Übertragung (ETR-290, Measurement guidelines for DVB Systems) erfolgen.
MPEG- und DVB-Analysen
Vorteile der Analyse:
• Fehlerausschluss bei Audio MPEG-1 L2
•
Fehlerausschluss bei DVBTransportströmen
•
Eingrenzung von Sendestörungen
Aufwand vor Ort: 3 bis 5 Manntage
Seite 30
Durch die Kaskadierung verschiedener Signalaufbereitungs-Einrichtungen und deren
Transportstromgestaltung ergeben sich immer wieder Probleme bei der Ausstrahlung
und störungsfreien Wiedergabe von Sendungen.
Eine besondere Rolle spielen, z.B. der korrekte Zeitstempel oder Jittereinflüsse bei der
Übertragung. So findet bei einer Transportstromübertragung ein Time-Restamping
durch Megaframe Information Paket (MIP)Inserter statt, die die unterschiedlich langen
Signalwege vor der Ausstrahlung ausgleichen.
Mögliche Tests und Analysen
• Konformitätsprüfung von MPEG 1 Layer II Audio-Signalen
• Analyse von DVB-Transportströmen aus
übertragungstechnischer Sicht
• Erstellung eines statischen TestMultiplexes
• Fehlertoleranzanalysen
Dabei sind typische Aufgabenstellungen
•
Untersuchungen von MPEG-Encodern,
wie z.B. Reportagegeräten
•
Analyse von MPEG-Material und DVBAusstrahlungen
•
Fehlersuche bei Störungen im DVBÜbertragungsweg
2.3.3.4
Tests nach der Dekodierung
Neben den Messungen im Übertragungskanal ist auch eine Prüfung der Auswirkungen
von
Übertragungsfehlern auf das Audio- oder
Bildmaterial notwendig. Hier kommen insbesondere die Eigenschaften der DECODER
zur Geltung (wie z.B. Latenz, Langzeitstabilität, A/V-Delay)
Bei der Bestimmung der Langzeitstabilität
für Audiostrecken ist zu beachten, dass
kleinste Abweichungen im Bereich des LSB
für die Audio-Signale registriert und dabei
gleichzeitig über Tage hin aufgezeichnet
werden müssen. Hierfür ist die Leitung exklusiv zur Messung belegt.
Im Bildbereich werden Fehler auf Basis von
Halbbildern erfasst. Die Messungen sind
auch über einen längeren Zeitraum möglich.
Im Gegensatz zur Betrachtung von Audiostrecken kann auf Testbilder verzichtet werden. Die Messung kann parallel zu einer
Übertragung erfolgen. Hier werden lediglich
die ersten 2 bis 8 Bildzeilen im sichtbaren
Bereich für die Messung belegt.
2.3.3.5
Anwendung in der Praxis
Errichtung von Austauschleitungen:
Werden Ton- oder Bildleitungen als Anbindung der Landesfunkhäuser und der Fernsehzentrale benötigt, so kann vorhandene
Datenkapazität im Netzwerkbereich verwendet werden, um Programmmaterial zu
verbreiten. Die IT der RBT kann dabei von
der QoS-Analyse des zu verwendenden
Netzwerkes über die Prüfung der Codecs bis
hin zur Inbetriebnahme der Gesamtstrecke
unterstützen. Dabei werden auch das Betriebsmanagement und das Fehlermanagement samt Signalisierung berücksichtigt.
Bild 31: Programmverteilung
Programmverteilung:
Die MPEG Datenströme können als Multicast ins Hausnetz eingespeist werden. Jeder
Berechtigte kann auf dieses Ton/Bildsignal
in voller Auflösung an seinem Arbeitsplatzrechner zugreifen. Dabei ist es möglich,
mehrere Programme gleichzeitig zu beobachten.
Regionalstudios, Landesstudios, Auslandskorrespondenten:
Um die Mehrfachnutzung eines vorhandenen Datenanschlusses zu verbessern, ist es
möglich Live-Übertragungen von Bild
(H264/AVC) und Ton parallel zu Internetdiensten, VoIP und anderem Datenaustausch
zu übertragen.
Beratung Consulting:
Die RBT bietet Consultiingunterstützung bei
der Realisierung von echtzeitbasierenden
Projekten an.
Darüber hinaus werden unter aktiver Beteiligung mehrerer Rundfunkanstalten Workshops veranstaltet, beispielsweise zum Thema QoS. Dabei werden praxisrelevante Verfahren und Methoden theoretisch und praktisch vorgestellt. Im Erfahrungs- und Meinungsaustausch diskutieren die Teilnehmer
Chancen und Risiken von praktischen Alternativen sowie zukünftige und praktikable
Maßnahmen für ihren Verantwortungsbereich.
Seite 31
Bild 33:
QoS-Demonstrations-Aufbau:
Gleichzeitige Verkehrsarten:
Voice
over
IP
Audio
over
IP
Video
over
IP
TCP- und UDP-Last
QoS-Verfahren:
Differenciated Service mit Weighted
Fair Queing auf dem Extreme FESwitch und dem Cisco-GE-Switch
führen zu einer störungsfreien
Bevorzugung des Echtzeitverkehrs
Bild 32:
RBT IT-Workshop zum Thema
Echtzeitübertragungen über ITNetze
2.4 Beurteilung von Servern und
Diensten
Im Gegensatz zur Betrachtung der Netzwerkebene stehen in diesem Abschnitt die
am Netzwerk angebundenen Systeme im
Mittelpunkt der Untersuchungen.
Um die möglichen Geschwindigkeiten für
den Nutzer verfügbar zu machen, werden an
die Endkomponenten und die darauf angebotenen Dienste hohe Anforderungen gestellt.
Mit entsprechend orientierten Analysen und
Verfahren, angewandt auf reelle Komponenten und Dienste im Netz, lässt sich klären,
ob diese die gestellten Anforderungen erfüllen. Außerdem können Engpässe im Übertragungskanal erkannt und beseitigt werden
Seite 32
Beurteilung von Servern und Diensten
Vorteile der Analyse:
• Betrachtung von Netzwerkdiensten aus
Nutzersicht
•
Analyse und Simulation des Systemverhaltens unter realistischen Stressbedingungen
•
Rundfunkspezifisch angepasste Analysen und Simulationen
•
Ermittlung des Leistungslimits, ggf. abgeleitet aus DIN 66273 / ISO 14756
bzw. SPECWeb99
• Verifizierung von Havariekonzepten
Aufwand vor Ort:
3 bis 14 Manntage
Zusammenfassung möglicher Tests und
Analysen
• Datendurchsatzmessungen der Komponenten
• Generierung von parallelen Nutzerzugriffen mit beliebigen MAC- und IPAdressen
• Simulation von Nutzer- und Applikationsverhalten
• Speicheruntersuchungen zu Fragmentierung, Skalierung, Quotas, geteilter Zugriff und Bandbreitengarantie
• gleichzeitige, kontrollierte Zugriffe auf
unterschiedliche Dienste
• Datendurchsatzmessungen für SAN und
NAS
• Test auf Streamingfähigkeit
• Analyse der Auswirkung von Stresszuständen
• Havarietests von Komponenten wie
RAID-Platten (Rebuild), Netzwerkkarten, Controllern und Speichersubsystemen
• Server-Cluster-Failover
Typische Aufgabenstellungen
•
•
•
•
•
•
•
•
Performanceanalyse und Stresstest am
Online-Auftritt
Ermittlung von Performance-Engpässen
bei Speichernetzen
Analyse der Auswirkungen von gleichzeitigen realistischen Zugriffen auf zentrale Sendezentrums- und Produktionsspeicher über verschiedene Schnittstellen, auch in Konkurrenz zu realem Playout und Record
Test von Loadbalancern, Firewalls,
Proxy-/Webfarmen, Applikationservern,
Ingest-, Playout- und Browserspeichern
Durchsatztest von konstanten Datenströmen auf NAS-Systemen
Durchführung und Bewertung von Server- und Speicher-Havarieszenarien
Überprüfung der Betriebssicherheit von
SNMP
basierenden
ManagmentSchnittstellen an Broadcast Systemen
Test von SNMP-Konzepten im Rundfunkbereich
Dieses Aufgabengebiet der Informationstechnik gliedert sich in die nachfolgenden
vorgestellten Schwerpunkte.
2.4.1 Test von Netzwerk-Komponenten
In Informations- und Kommunikationsumfeld werden häufig Leistungsmerkmale genannt, die jedoch nur unter idealisierten Laborumgebungen erreicht werden können.
Die tatsächlich erreichbaren Werte sollten
ermittelt werden um Engpässe im Betrieb zu
vermeiden. Im Rundfunkbereich werden an
netzwerkbasierende Systeme (Firewall, Server, Koppelelemente) oftmals vom typischen IT-Umfeld abweichende Anforderungen gestellt. Datenmaterial wird z.B. häufig
an nur wenigen Arbeitsplätzen benötigt, hat
aber pro Datensatz sehr umfangreiche Datenmengen. Cache-Algorithmen können hier
nur selten angewandt werden. Nach unseren
Erfahrungen können Systeme, die im Standard IT Umfeld hervorragende Eigenschaften aufweisen, im Rundfunkumfeld unter
Umständen die suboptimale Lösung darstellen. Systeme, die aus dem Rundfunkbereich
stammen, erfüllen dagegen oftmals nur bedingt die heute geltenden IT Standards.
2.4.2
Test von SAN und NASSpeichernetzen über FC, NFS, Samba und CIFS
Eine vergleichbare Aufgabenstellung wie
bei den Netzwerk-Komponenten ergibt sich
auch bei heute zur Verfügung stehenden
Speicherlösungen. Speziell für den Einsatz
eines Speichersystems im Streaming oder
Near-Streaming Bereich wurde von der Informationstechnik ein eigenes Testtool
(SimTra) entwickelt. Das Verfahren orientiert sich an den Anforderungen der Rundfunkanwendungen. Zum Beispiel lassen sich
Speichersysteme ohne Cacheeinflüsse prüfen und Datenübertragungen mit konstanten
Durchsatzraten emulieren. Dabei können
herkömmliche auf Windows basierende Systeme der Rundfunkanstalten in die Messungen mit einbezogen werden.
Die Analysen werden in direkter Zusammenarbeit mit dem Sachgebiet „Vernetzte
Produktionssysteme“ durchgeführt.
Seite 33
Bild 34: Übertragung mit Einbrüchen bei der Datenrate
2.4.3
Performance von Netzwerk-Diensten
FTP, (z)http, DNS, SMTP
Durch die fortschreitende Digitalisierung
gewinnt die rundfunkspezifische Betrachtung von IT-Standard-Diensten zunehmend
an Bedeutung. Kenngrößen wie z.B. Antwortzeiten, Übertragungsdelays, Durchsatz
(constraint) müssen erfasst und aus Sicht der
Rundfunkanwendung bewertet werden.
Beurteilung von Server und Diensten
Lastgrößen nach DIN/ISO:
• L1: Durchsatz
• L2: Antwortzeit
• L3: Termintreue
Diese Größen sind normiert, d.h. zu den vom
Kunden erwarteten Leistungen in Beziehung
gesetzt.
Das Sachgebiet IT der RBT sieht aufgrund
des zunehmendenden Einsatzes von Standardprotokollen in Projekten der Produktions- und Sendeumgebung die Notwendigkeit, durch spezifische Tests die Stabilität
der Systeme zu erhöhen und Aussagen über
Seite 34
die Leistungsfähigkeiten im späteren Einsatz
bereits bei der Abnahme zu ermöglichen.
Speziell das FTP-Protokoll wird häufiger
zur Anbindung externer Systeme an herstellerspezifische Videolösungen gewählt. Die
Informationstechnik bietet hier Unterstützung bei der Beurteilung der Übertragungen
an. So können z.B. der maximale erreichbare Durchsatz oder die Auswirkungen von
gleichzeitigen Zugriffen getestet werden.
Neben dem FTP-Protokoll werden je nach
Anforderung folgende gängige Verfahren
aus dem IT-Umfeld untersucht: (Z)HTTP,
DNS, SMTP, DHCP, Telnet, TCP, Traceroute, RTP, RTSP, POP3, NNTP.
Durch großes Datenaufkommen, hohe Nutzerzahlen sowie Stressverkehr (z.B. Netzwerkattacken) werden die eingesetzten Systeme belastet. Die RBT kann mit geeigneten
Werkzeugen, Netzlasten, angepasst an die
jeweilige Situation erzeugen. Dadurch lassen sich Systeme unter realistischen Stresssituationen beurteilen. Engpässe können
frühzeitig erkannt und Investitionen an den
richtigen Stellen getätigt werden.
Bild 35:
Anzahl Sessions pro Sekunde beim
Zugriff eines http-client auf einen
Webserver
Bild 36:
http-Durchsatz über eine Firewall in
Mbit/s:
Performanceabfall durch den
Konformitätsprüfungs-Modus der
Firewall auf OSI-Schicht 7
Ansteigende
Benutzerzahl
(Connection
Setup Rate):
4 Benutzer pro
Sekunde
Ermittelbare Firewall-Eigenschaften:
Concurrent Connection Capacity
Connection Setup Rate
Connection Tear-Down Rate
Service Transfer Capacity
Service Transaction Capacity
Illegal Traffic Handling
DoS-Attack Handling
Bild 37:
FTP-Durchsatz auf einem Storage
Area Network (SAN) in MByte/s:
Zeitlich versetzte, schreibende und
lesende FTP-Zugriffe auf ein über
Fiber Channel Arbitrated Loop geteiltes Speicher- und Dateisystem
Seite 35
Max. 700 httpGet-Requests/s:
64 ausgelieferte
Seiten/s (1 Text
und 10 Bilder)
= 25s Ladezeit
bei 1.600
Benutzern
Durchsatz
HTML+Bilder:
Auslastung
des GigabitLinks mit ca.
1600
Benutzern
Ca. 1750 Benutzer
nach 3:25 min:
Bild 38:
Einbruch der
Tansferrate auf 450
Get-Requests/s
Ermittlung der Leistungsgrenze eines
Webservers durch ansteigende
Testlast
und des
Durchsatzes auf 60
MByte/s
Anstieg der offenen
Sessions, Time-Outs
und Antwortzeiten
Server-CPU zu 100%
ausgelastet !
2.4.4
Sendernetzmanagment auf Basis
SNMP
In der PTKO-AG Sendernetzmanagement
wurde beschlossen, zukünftig Steuerung und
Überwachung von Sendern auf der Basis des
SNMP Protokolls auszuführen. Eine Technische Richtlinie der ARD sowie eine zwischen TSI und RBT abgestimmte Prüfvorschrift für Sender liegen vor. Die ARD definiert für Sendeanlagen eine eigene MIB.
Das Sachgebiet Informationstechnik bietet
Untersuchungen von SNMP- basierenden
Fernwirkschnittstellen an Sendern nach diesem Prüfkonzept an. Die eingesetzten Messverfahren können darüber hinaus zur Beurteilung von beliebigen SNMP-Schnittstellen
von Geräten und SNMP-ManagementSystemen angewendet werden.
Über SNMP-Agententester kann die Konformität und Stabilität der SNMP Implementierungen der Systeme überprüft werden.
Über SNMP-Simulatoren können eine Vielzahl von überwachten Komponenten emuliert werden. Zum Beispiel kann die Abwicklung im Managementsystem von simulierten Fehlerzuständen überprüft werden.
Die Verarbeitung (Validierung und Abarbeitungsgeschwindigkeit) von Traps, Notifications und Informs kann verifiziert werden.
Schwerpunkt der SNMP-Untersuchungen
sind:
• Überprüfung der Netzwerkschnittstelle
• Überprüfung der SNMP Implementierung nach SNMPv1, v2 und v3
Seite 36
•
•
Stabilitätstests
Logische Überprüfung
2.4.5
Havarietests an Komponenten und
Systemen (z.B. RAID, Trunk, Cluster)
Sowohl im IT-Umfeld, als auch in der klassischen Rundfunktechnik spielen Havarieszenarien eine bedeutende Rolle. Gerade hier
werden jedoch am häufigsten und schmerzhaftesten unangenehme Überraschungen erlebt, wenn die aufwendigen RedundanzMechanismen im Ernstfall nicht die gewünschte Sicherheit bieten. In vergangenen
Tests konnte die Informationstechnik der
RBT fast immer die Notwendigkeit der
Überprüfung von Failover-Mechanismen
nachweisen.
Durch vielfältige Erfahrungen mit verschiedenen Havarie-Konzepten bietet die RBT
die Möglichkeit, mit geeigneten Tools die
Auswirkungen von Komponenten und System-Ausfällen realistisch zu ermitteln.
Dadurch kann der Betreiber sich auf die Havarieszenarien einstellen und entscheidende
Konfigurationsfehler oder Konzeptionsschwächen noch vor Inbetriebnahme erkennen und vom Hersteller beseitigen lassen.
Bild 39:
Ausfall des
Dateiserver
„Filer 2“
ZurückSchaltung auf
„Filer 2“
2.5 IT-Sicherheit
Die Entwicklung der technischen Bereiche
der Rundfunkanstalten ist bestimmt durch
die zunehmende Digitalisierung der Produktion im Fernsehen und Hörfunk, dem Zusammenschluss vormals getrennter Informationsinfrastrukturen (z.B. Anbindung des
Fernsehproduktionsnetzes an das Unternehmensnetzwerk) und die immer komplexer
werdenden IT-Systeme und Kommunikationsinfrastrukturen.
Zusätzlich hat das Internet die Arbeitsweise
der Rundfunkanstalten verändert. Die Kommunikation per E-Mail ist genauso wichtig
wie die Telefonie. Der unmittelbare Zugang
zu Informationen gilt als selbstverständlich.
Dies führt zu einer zunehmend strategischen
Bedeutung der IT für die Geschäftsprozesse
der Rundfunkanstalten. Gefordert ist nun eine umfassende Planung und Analyse der Sicherheit der IT-Infrastruktur, da Ausfälle im
IT-Bereich zunehmend sendungsgefährdenden Charakter erhalten.
Viele Rundfunkanstalten verfügen bereits
heute über die verschiedensten Sicherheitsinfrastrukturen. Es stellt sich allerdings
immer die Frage, wie „sicher“ diese Strukturen sind. Sicherheit ist eine Momentaufnahme, die ständig durch Änderungen an Komponenten wie Firewalls, Inbetriebnahme
neuer Dienste, sowie neu entstehende Bedrohungen in Frage gestellt wird.
NFS-Server-Havarie:
Übertragung zweier Files auf
Plattenarray über Filer 1 (blau) und
Filer 2 (rot).
Cluster-Failover
Filer 2 fällt um 00:50s aus
Backupsystem (Filer 1) übernimmt
nach 90s Verbindungen von Filer 2
Cluster-Fallback
Filer 2 ab 04:10s reaktiviert
Verkehrsausfall von 40s
Generell sind Sicherheitsüberprüfungen ein
sehr individuelles Thema, bei dem es keine
Universalrezepte gibt. Eine vollständige
Überprüfung aller sicherheitsrelevanten Aspekte in einer Rundfunkanstalt muss alle
technischen Bereiche und darüber hinaus
viele organisatorische Aspekte berücksichtigen. Eine vollständige Überprüfung aller
Bereiche würde sehr lange dauern und wäre
nur mit enormem Aufwand durchführbar.
Deshalb müssen vor einer Sicherheitsüberprüfung Rahmen und Fokus der Untersuchung abgesprochen werden.
Das Thema Sicherheit im Rundfunkbereich
wird in der RBT aus mehreren Blickwinkeln
betrachtet:
•
•
•
Messtechnische Erkennung von inneren
und äußeren Bedrohungen
Analytische Sicherheitsbetrachtungen im
Betriebs- und Produktionsumfeld
Konzeptstudien von Komponenten und
Systemen
Im Folgenden einige mögliche Maßnahmen
zur Erhöhung des Sicherheitslevels.
Seite 37
2.5.1.1
Aktive Securitytests
Aktive Tests ermöglichen Angriffsquellen oder unerlaubte Systeme zu suchen.
Diese aktiven Tests haben zwar Einfluss
auf das Netzwerk, sind aber zur Absicherung unabdingbar.
Es bieten sich zwei grundsätzliche Vorgehensweisen an:
Automatische Tests:
Automatische Tests erfordern keinen
manuellen Eingriff, sondern laufen im
Hintergrund ab und erstatten bei Erkennung eines Problems automatisch Meldung.
Stress Tests
Vorteile der Analyse:
Sicherung des Netzwerks zur Überprüfung von
Stresssituationen wie:
• Generierung von Paketlasten
• Stress von CAM Table
• Man in the middle Attacke
• Portscans
• Einfluss auf Routing und Spanning-Tree
• Syn-Flood
• Broadcast-Storm
• Adress-Spoofing
Security-Scanner überprüfen dabei selbständig das Netzwerk auf bereits bekannte (veröffentlichte) Sicherheitslücken. Es werden
aber auch nicht autorisierte Dienste wie
Netzwerk- und Druckerfreigaben, Peer-topeer-Clients oder Backdoors von Trojanern
erkannt.
Gerade die Funktion von Standby- und Havarie-Konzepten lässt sich so kontrolliert
überprüfen.
Die RBT bietet entsprechende Untersuchungen an.
Die Informationstechnik der RBT bietet an,
innerhalb von Wartungsfenstern solche
Tests mit vorhandenen Lastgeneratoren und
geeigneten Werkzeugen durchzuführen und
einen aussagekräftigen Report über gefundene Schwachstellen und mögliche Lösungsansätze zu erstellen. Der Aufwand
hierfür ist mit ca. 1 bis 2 Mannwochen anzusetzen.
Für eine solche Untersuchung muss je nach
Anlagenumfang mit 1 bis 5 Manntagen gerechnet werden. Die Auswertung der Ergebnisse wird mit 1 bis 2 Mannwochen veranschlagt.
Manuelle Tests:
Im konkreten Störungsfall oder zu regelmäßigen Wartungsterminen bieten sich StressTests zur Überprüfung eines Netzwerks an.
Dies kann im einfachsten Fall ein Portscan
auf bestimmte Rechner sein, die bei einer
vorhergehenden Messung aufgefallen sind,
aber auch die bewusste Erzeugung außergewöhnlichen Netzwerkverkehrs zur Simulation von Angriffen. Simuliert wird ein Datenverkehr, wie er durch Schaden stiftende
Software ebenfalls ausgelöst werden kann.
Außergewöhnlicher Netzwerkverkehr“ kann
z.B. ungewöhnlich hohe Last, gepaart mit
mutwillig gefälschten oder ungewöhnlichen Paketen bedeuten. Die Auswirkungen
solchen Verkehrs, wie er durch einen Virenbefall entstehen kann, können von Performanceproblemen im Netzwerk bis hin
zu Totalausfällen einer Netzwerkinfrastruktur reichen.
Seite 38
Hat man die Lücken eines Systems durch
Tests erkannt, ist es möglich, diese zu
schließen.
2.5.1.2
Dokumentation von WLANs
In diesen Bereich fällt die Dokumentation
von
bekannten
oder
unautorisierten
WLANs. Die Funkwellenausstrahlung von
Access-Points und WLAN-Karten kann von
der RBT mit WLAN Analysatoren und entsprechender Software erkannt und analysiert
werden. Eine Trennung von legalen und illegalen Funknetzen ist ebenso möglich wie
die Vermessung von überlappenden Funkzellen. Die WLAN Funkversorgung kann
damit dokumentiert werden, eine Frequenzplanung wird erleichtert, bestehende Funkversorgungsnetze werden verifiziert.
Der Aufwand einer solchen Messung hängt hierbei
stark von der zu überwachenden Fläche ab.
2.5.1.3
Mitwirkung bei der Erstellung von
Havariekonzepten
Die RBT bietet in Zusammenarbeit mit den
zuständigen Bereichen der Rundfunkanstalten die Erstellung eines Havariekonzepts an.
Inhalt dieses Konzepts können nachfolgende
Punkte sein:
Verantwortliche Personen
• Sofortmaßnahmen
• Ausfallszenarien und Auswirkungen
• Maßnahmen zur Schadensbegrenzung
• Maßnahmen zur Behebung des Vorfalls
• Technische Dokumentation
• Protokollierung
• Notfallübungen
Durch die langjährige Erfahrung der RBTMitarbeiter im Bereich IT-Sicherheit wurden
bereits verschiedene Projekte erfolgreich
umgesetzt. Dabei zählt zum Leistungsspektrum der RBT nicht nur die Durchführung
und Unterstützung von kompletten ITSicherheitsanalysen, sondern auch die Mitarbeit in späteren Projektphasen der Verbesserung.
•
2.5.1.4
Unterstützung bei der externen Anbindungen der Betriebs- und Produktionsbereiche
Die Notwendigkeit, verschiedene Netze miteinander zu verbinden, hat sich bei den
Rundfunkanstalten in den letzten Jahren
immer stärker abgezeichnet. Durch die zunehmende Digitalisierung der verschiedenen
Produktionsbereiche und die Veränderungen
der Workflows wurde es erforderlich, vormals getrennte Netze miteinander zu koppeln.
Dies wirft in Bezug zur IT-Sicherheit insbesondere dann einige Probleme auf, wenn
Netze unterschiedlichen Schutzbedarfs miteinander verbunden werden sollen. Als Beispiel sei hier die Kopplung eines Fernsehproduktionsnetzes an das Unternehmensnetz- mit Internetzugang– genannt.
Einige der Fragestellungen, die bei der
Kopplung von Netzen auftreten können
sind:
• Wie können die Produktionssysteme zuverlässig vor Gefahren wie Viren, Würmern, Trojanern und unberechtigten Zugriffen gesichert werden?
Wie kann der geforderte Workflow möglichst sicher gestaltet werden?
• Welche Sicherheitssysteme bieten einen
effektiven Schutz?
• Wie kann die Umsetzung erfolgen?
• Welche Schutzmaßnahmen sind ohne
Verlust des Supportanspruchs oder Einschränkung der Funktion bei Rundfunksystemen und Applikationen umsetzbar?
Das Sachgebiet IT kann bei der Netzkopplung sowohl durch Beratung als auch durch
Hilfe bei der Umsetzung der geforderten
Maßnahmen unterstützen
Konzeptstudien, Eignung von Komponenten
Bei der Inbetriebnahme bzw. Planung neuer
Anlagenteile in eine Produktionsumgebung
ist bereits die IT-Sicherheit zu berücksichtigen. In dieser Projektphase ist es oft einfacher und kostengünstiger, notwendige Maßnahmen einverstanden und zu realisieren.
Ein nachträglicher Einbau von Sicherheitstechnik bzw. die Umkonfiguration auf einen
sichereren Betrieb stellt sich oft als sehr
schwierig und aufwendig heraus.
•
Durch die langjährige Erfahrung im rundfunkspezifischen Bereich kann die RBT
auch aus dem Blickwinkel der Sicherheit der
Anlagensysteme die Rundfunkanstalten beraten.
Es ist daher sinnvoll bei der Planung neuer
Anlagenteile, beim Aufbau eines Probebetriebes und bei der Integration in die vorhandene Sicherheitsinfrastruktur die RBT
von Anfang an einzubinden.
Sollen einzelne Komponenten durch andere/neuere ausgetauscht werden, so kann sowohl bei der Produktevaluierung als auch
bei der Produktauswahl Unterstützung erfolgen.
Es können Untersuchungen für VPNs, Firewalls, Virenscanner und Proxy-Lösungen
durchgeführt werden. Die möglichen Betrachtungen werden am Beispiel VPN nachfolgend dargestellt:
Ein VPN ist die Abbildung eines privaten
Netzes über ein öffentliches Netz. Datenintegrität, Authentisierung und Verschlüsselung müssen im VPN gewährleistet sein, da
ein öffentliches Netz keine dieser Eigenschaften besitzt.
Seite 39
Bild 40: Abhängig von der Lage des Tunnel-Endpunkts spricht man von:
Site to Site VPN: Ein Beispiel hierfür ist ein Tunnel zwischen einem Außenstellen-Router und einem VPNGateway in der Zentrale.
End to Site VPN: Dies ist ein Tunnel zwischen einem Remote Client, der sich ins Internet einwählt und
einem VPN-Gateway., Dabei kann der Client auch in einem Außenstellennetz eingebunden sein. In
letzterem Fall benötigt der Außenstellen-Router keinerlei Kenntnisse über das VPN.
End to End VPN: End to End VPN ist so wie oben beschrieben End to Site mit dem VPN-Gateway im
Application Server integriert. Der gesamte Weg bis zur zentralen Applikation ist damit gesichert.
Mit einem VPN kann die Anbindung von
Einzelrechnern und/oder Außenstellen an
die Unternehmenszentrale hergestellt werden.
Man unterscheidet hauptsächlich zwei
Technologien: Layer 2 und Layer 3 VPNs.
Gemeinsam ist diesen Technologien, dass
sie ein Tunneling-Verfahren nutzen. Das erzeugte Datenpaket wird mit einem zusätzlichen IP-Header und einem oder mehreren, je
nach Verfahren unterschiedlichen Headern
versehen, um das Paket durch ein öffentliches Netz z.B. Internet bis zum zentralen
VPN-Gateway zu befördern und umgekehrt.
Der „Tunnel“ beginnt mit Hinzufügen der
zusätzlichen IP-Header und endet mit dem
Entfernen.
•
Unterstützung bei Tests und Pilotinstallationen
•
Kenngrößen der Anlage wie:
- maximale Anzahl aktiver IPsec-Tunnel
- Zeitspanne des Tunnelaufbaus
- maximaler Datendurchsatz über IPsecTunnel
•
Prüfung auf Belastungssituationen im
Vorfeld der Inbetriebnahme
•
Auswahl geeigneter Komponenten und
damit Zukunftssicherung der Investition
Mit geeigneten Testverfahren der RBT können bei einer auf IPsec basierenden VPNInfrastruktur verschiedene Performance Parameter getestet und bewertet werden.
Anregungen für mögliche Aufgabenstellungen:
• Evaluierung von Hard- und Softwareprodukten
So kann z.B. eine Abweichung von angegebenen Leistungsdaten vorgesehener Komponenten unter reellen Betriebsbedingungen
festgestellt werden.
Bestimmung der Anforderungen auf Clientseite
Für die Projektvorbereitung muss mit einem
Aufwand von 1 bis 3 Manntage, für die Produktevaluierung ca. 1 bis 2 Mannwochen
gerechnet werden.
•
Seite 40
3. Audio-Video Studiotechnik [AVS]
3.1 Allgemeines
Die Aufgaben des Sachgebietes Audio-Video-Studiotechnik liegen überwiegend in der klassischen Audio- und Videotechnik. Sie teilen sich in folgende Themengebiete auf:
• Geräteabnahmen
•
Systemabnahmen
•
Elektroakustik
Bild 41: Mischpult bei einer Werksabnahme
Seite 41
3.2 Geräteabnahmen
Bei Inbetriebnahme neuer Geräte kommt es
immer wieder zu Problemen wegen grundsätzlicher Fehler der Geräte oder weil
Grundeinstellungen nicht den Richtlinien
des Nutzers entsprechen. Um dieses zu verhindern ist eine Geräteprüfung durch die
RBT sehr hilfreich. Die Abnahmemessungen erfolgen in Anlehnung an die technischen Pflichtenhefte der ARD, sowie an andere nationalen und internationalen Standards und Richtlinien. Eine Sicherheitsprüfung nach BGV A3 §5 erfolgt grundsätzlich
schon mit Eingang des Gerätes bei der RBT.
Außerdem erfolgt eine Überprüfung der
Herstellerangaben. Die jeweiligen Hausstandards des Auftragsgebers werden ebenso
berücksichtigt. Weiterhin hat die RBT durch
zahlreiche Abnahmen Erfahrung über mögliche Fehlerquellen, so dass Fehler bereits
vor der Inbetriebnahme entdeckt werden
können. Die Geräteabnahme verkürzt auch
eine spätere Gesamtsystemabnahme, da
dann die Funktion der Einzelgeräte bereits
sicher gestellt ist. Je nach Gerät werden
notwendige Kalibrierungen überprüft oder
neu vorgenommen.
3.2.1
Bei der Geräteabnahme werden drei
Grundtypen unterschieden. Erstgeräteabnahme
Hierbei handelt sich um eine umfangreiche
Prüfung die für Geräte gedacht ist welche
neu auf dem Markt sind oder zum ersten
Mal für eine neue Aufgabe eingesetzt werden sollen.
Bei dieser Prüfung werden alle Funktionen,
die Einhaltung der Herstellerspezifikation,
Einhaltung der Normen und kundenspezifische Einstellungen geprüft. Außerdem erfolgen Tests unter verschieden Temperaturen einem RBT- eigenen Temperaturschrank. Falls erforderlich werden auch Geräuschmessungen in verschiedenen Betriebszuständen durchgeführt. Ebenso beinhaltet diese Prüfung EMV Untersuchungen,
welche vom gleichnamigen Sachgebiet der
RBT durchgeführt werden.
3.2.2 Einzelgeräteprüfung
Hier wird das Hauptaugenmerk auf die nutzerspezifischen Konfigurationen und Funktionen gelegt. Die Prüfung ist besonders für
Geräte gedacht, die an betriebswichtigen
Stellen eingesetzt werden und für die Funktionstüch-tigkeit und Einhaltung aller Spezifikationen gewährleistet sein muss.
Bild 42: Tonregie in einem
Fernsehstudio
Seite 42
rungen (Farbreinheit, Apertur, Gamma,
Geometrie, Pegel)
3.2.3 Werkslieferkontrolle
Diese erfolgen meistens direkt beim Hersteller und zusammen mit dem späteren Gerätenutzer. Der Prüfungsumfang entspricht einer
Einzelgeräteprüfung. Solche Abnahmen
werden meist für besonders komplexe Geräte durchgeführt, wie zum Beispiel für
Mischpulte und Kameras.
Die einzelnen Prüfungen unterscheiden sich
sehr stark, je nach zu messenden Geräten.
Deshalb sind nachfolgend einige Gerätetypen und die dazugehörigen, üblicherweise
durchzuführenden Arbeiten aufgeführt. Die
Aufzählung erhebt nicht den Anspruch auf
Vollständigkeit, da je nach Kundenwunsch
und Gerätespezifikation die Messprozeduren
angepasst werden.
•
Bei Displays und Projektoren sind weitere Prüfungen möglich: Ansprechzeit,
A/V-Delay, Schwarzweiß Kennlinie bei
6500° K, Stabilitätsverhalten der
Leuchtdichte nach dem Einschalten,
Leuchtdichteverteilung, Skalierungsartifakte, Betrachtungswinkelabhängigkeit,
Bewegungsartifakte.
•
Kamerateil: Funktionstests (Auflösung,
Pixelfehler) Kontrolle und eventuelle
Korrektur der Kalibrierungen (Farbreinheit, Apertur, Gamma, Geometrie, Pegel)
Recorderteil: Funktionstests (Schnittverhalten, Steuerung), einheitliche Betriebsparametereinstellungen nach Vorgaben der Rundfunkanstalt
Kameras
Messtechnische Prüfungen und Funktionstests Video („Fixed Pattern Noise“,
Störabstand, Streulicht, Kontur, Apertur,
Frequenzgang, Konvergenz, Pixelfehler,
Geometrie,
Rasterdeckung,
Zoom,
Schärfeverteilung, Returnwege, Monitoring, Steuerung, Tallysignalisierung),
Audiomesstechnische Prüfung, für analoge Schnittstellen (Pegel, Polung, Erdfreiheit, Laufzeit, Frequenzgang, Phasenlage der Kanäle zueinander, Linearität, Scheinwiderstände, Klirrdämpfung,
Symmetrien, Klippgrenzen) für digitale
Schnittstellen (Abweichung der Samplefrequenz, Signalamplitude, Impedanz,
Anstiegs- und Abfallzeiten, Samplejitter,
Dtajitter, Eye-closure, aktive Bits) Audiomessungen analog Eingang auf digital
Ausgang und umgekehrt (Pegel, Polung,
Frequenzgang Linearität, Klirrdämpfung, Systemdynamik, Störpegel, Übersprechen)
Messtechnische Prüfungen und Funktionstest Audio für analoge Schnittstellen
(Pegel, Polung, Erdfreiheit, Laufzeit,
Frequenzgang, Phasenlage der Kanäle zu
einander, Linearität, Scheinwiderstände,
Klirrdämpfung, Symmetrien, Klippgrenzen) und digitalen Schnittstellen (Abweichung der Samplefrequenz, Signalamplitude, Impedanz, Anstiegs-und
Abfallzeiten, Samplejitter, Datajitter,
Eye-closure, aktive Bits)
Kontrolle und eventuelle Korrektur der
Kalibrierungen (Colorimetrie, Shading,
Apertur, Gamma, Pegel)
Monitore / Displays / Projektoren
Messtechnische Prüfung (Rückflußdämpfung, Kabellängenentzerrung, Leistungsaufnahme, maximale Leuchtdichte
und Kontrastwerte, Linearität der Verstärkung, Schärfeverteilung, Bildgeometrie, Konvergenz, Auflösung, Pixelfehler, Tallysignalisierung, Unbuntwiedergabe Farbreinheit, Einbrenngefahr, akustische Störstrahlung ) Kontrolle und eventuelle Korrektur der Kalibrie-
ENG-Geräte (Camcorder, Band/ Disc/
Festspeicher)
IMAZ/Server/NLE-Komponenten
Funktionstests (Schnittverhalten, Steuerung), einheitliche Betriebsparametereinstellungen nach Vorgaben
des Auftraggebers
Interoperabilitäts-Tests (Hardware, Software,
Fileformate)
Audiomessungen siehe ENG Geräte
•
Seite 43
-80.00
3.3 Systemabnahmen
Bei diesen Abnahmen werden die kompletten Systeme der Audio und/ oder VideoStudiotechnik überprüft. Je nach Bedarf
können Messungen in Analog- oder DigitalFolgende Systeme werden überprüft:
-90.00
•
Prüfplätze
•
Schnittplätze
•
Messplätze
•
Bearbeitungsplätze
•
Schalträume
•
Sendestudios
•
Senderegien
•
Fernseh-Übertragungswagen
•
Hörfunk- Übertragungswagen
•
SNG-Wagen
•
Produktionskomplexe
•
Bearbeitungskomplexe
•
DVB-T, DVB-S Playoutcenter
RBT AA
-50.00
THD+N
THD+N(dB)& THD+N(dB)vs FREQ(Hz)
-60.00
-70.00
-100.0
20
100
1k
10k
20k
Bild 44: THD + N - Diagramm aus
Messprotokoll einer MAZ
•
•
•
•
•
sonstige Video Studiogeräte (Kreuzschienen, Mischer, Effektgeräte,
Schriftgeneratoren)
Funktionstests: Überprüfungen der Beschriftung, Dokumentation, Schalter,
Regler, Standardkon-formität der Ausgangssignale; Konfigurationsüberprüfung nach Pflichtenheft,
Betriebssicherheit: Robustheit der Signaleingänge, Redundanzen,
Interoperabilitäts-Tests, Hardware,
Software, Fileformate
Sonstige Audiostudiogeräte (Mischpulte, Audio-Kreuzschienen, Effektgeräte,
CD-Player und -Recorder, DAT-Player
und -Recorder, bandlose Reportagegeräte, Kommandoanlagen, Audioschnittsysteme)
Funktionstests (Synchronisation, Test
der Bedienelemente, Konfigurationsüberprüfung nach Kundenpflichtenheft,
Redundanzen, Verhalten der Komponenten
bei
und
nach
Störungen)
Audiomessungen siehe ENG Geräte
Betriebsmessgeräte
Funktionstests, Kalibrierung
MPEG / DVB (-S, -T, -H) Encoder,
Multiplexer, Decoder
Funktionstests, Protokollanalyse des
MPEG-Transportstroms (Signalparameter Audio/Video, Wiederholraten der
Tabellen, Jitter der Timing-Referenzen,
A/V-Delay, Interoperabilität, qualitätsanalysen (Codiereffizienz)
Audio-Codec, ISDN-Codec
Messungen von A/V-Delay, Störanalyse
Seite 44
Bild 43: Fernseh-Übertragungswagen
Werksabnahme
bei
Bei diesen Abnahmen erfolgen immer folgende Überprüfungen und Messungen:
Funktionstests, Interoperabilität der Einzelkomponenten, Steuerung (Managementsystem), Reinitialisierung nach Spannungsausfällen, Tallysignalisierung, Kalibrierung von
Einzelkomponenten (Monitore), Laufzeitabgleiche, Signalmessung, Havarieszenarien,
Audio/Video-Delaymessungen, Bildqualitätsanalysen (bei Signalwandlungen), me-
chanische Installation (Erdungen, Kabelnummern), Korrektheit der Signalpläne.
In Systemen welche mit datenkomprimierten
Audio/Videosignalen arbeiten, werden zusätzlich folgende Überprüfungen durchgeführt.
•
Bildqualitätsanalysen (Optimierung der
Codierparameter)
•
Protokollanalyse des MPEG-Transportstroms (PIDs, Signalparameter Audio/Video, Wiederholraten der Tabellen, Jitter der Timing-Referenzen)
•
Bildqualitätsanalysen (Codiereffizienz)
Im reflexionsarmen Raum durchführbare Messungen::
•
•
•
Mikrofonmessungen
Lautsprechermessungen
Lautstärkemessungen an Geräten
In vielen Fällen ist es nicht möglich die Geräte bei der RBT zu prüfen, weil sie zu groß
sind oder die Beurteilung am späteren Einsatzort erfolgen muss. Die RBT ist in solchen Fällen in der Lage, bei einer Vor-OrtMessung die wichtigsten Parameter zu erfassen.
Es hat sich gezeigt, dass in vielen Studios die
Normschallpegel überschritten werden. Mit HilAkustische Messungen vor Ort:
•
•
Geräuschpegelmessungen
Nahfeldmessungen an Lautsprechern im
„Melissa Verfahren“.
fe eines geeichten Schallpegelmessers stellt die
RBT mit rosa Rauschen die Abhörlautsprecher
auf den Normschallpegel ein. Eine GeräuschBild 46: Als Beispiel ist in der Abbildung die Spektrale
Darstellung des Mess-Signals im Vergleich zur
idealen Referenz Verlaufskurve für das SDISignal aus einem Messprotokoll abgebildet
3.4 Elektroakustik
Für akustische Messungen verfügt die RBT
über einen reflexionsarmen Raum. In diesem
können so genannte Freifeldmessungen
durchgeführt werden. Bei diesen Messungen
können die Geräte auf ihre Eignung getestet
werden, außerdem werden die Herstellerangaben überprüft.
messung (Überprüfung der geforderten
Grenzkurve) in Studios, Ü-Wagen, Tonnachbearbeitungs- und Schneideräumen
sollte nicht nur vor der erstmaligen Inbetriebnahme erfolgen. In der Praxis werden
auch danach häufig zusätzliche Geräte (PCs,
Geräte mit Lüftern) eingebaut, die zu einer
Verschlechterung des Geräuschpegels führen. Eine Nachmessung und der Vergleich
mit dem ursprünglichen Zustand sind dann
sinnvoll. Die Geräuschmessung kann als Ergänzung zur Einmessung bzw. Überprüfung
der Lautsprecher vorgenommen werden.
Oftmals sind Geräte aufgrund ihrer Geräuschentwicklung nur bedingt für den Betrieb
in Studios geeignet. Bevor nun teure, Lärm
dämpfende Spezialschränke eingesetzt werden, ist es häufig wirtschaftlicher, die Geräte
zusammen mit den Herstellern entsprechend
anzupassen. Bei der Entwicklung geeigneter
Umbauten kann die RBT entsprechend beraten und notwendige Messungen durchführen.
Bild 45:Lautsprecher Messung im reflexionsarmen Raum der RBT
Seite 45
3.5 DAB Datenstromanalysen
Für die komplette Datenstromanalyse des
neuen „digital Radios DAB/DABplus“ stehen zwei Messempfänger der UEB400DXP
und der DAB- XPlorer zur Verfügung.
Beide Messgeräte arbeiten mit der DAB
Xplorer Analysesoftware. Die Software
kann alle Audio-Services des Multiplex simultan dekodieren und die dabei gewonnenen Audio-Fehler anzeigen.
• Prüfung der Reed-Solomon Kodierung
für ETI-NA
•
Prüfung der ETI Header CRC
•
Prüfung der ETI Mainstream CRC
•
Prüfung der FIB CRC
•
Prüfung der Audio Bitrate mit der Bitrate des Sub-Channel
•
Prüfung der Audio Header CRC
•
Prüfung der Audio Scale-Factor CRC
•
Audio Header CRC und Audio ScaleFactor CRC Prüfung in jedem Frame
•
Audio Decoder MPEG Layer II, 48 kHz
Sampling
•
Audio Decoder MPEG Layer II, 24 kHz
Sampling
•
Audio Pegelanzeige in dB
(-48 .. 0 dB )
FS
FS
•
Anzeige von ETI-Typ, DAB-Mode,
ERR-Field, Workload
•
Anzeige der Sub-Channel Liste mit
SAD, CU Size, Bitrate, Protection
•
Anzeige des Sub-Channel Inhalts
(MPEG Audio Layer II, DAB-Plus Audio nach MPEG 4 HE AAC v2, DMB
Video, Packet Mode, Enhanced Packet
Mode, Stream Data)
•
Zählung und Anzeige von Audio Fehler
per Sub-Channel,
sowie die DAB Parameter wie z.B.:
Ensemble Label, Long Label, Short Label,
Country Code, Ensemble ID, Signal Level,
Signal Quality, MSC-BER (Main Service
Channel BER), FIC-BER(Fast Information
Channel
BER),
FIC-CRC,
DAB
Transm.Mode, und Frequency.
Seite 46
3.6 Beispielhaft eine nähere
Beschreibung einiger Messverfahren
3.6.1
Digital Video Broadcast (DVB)– Datenstromanalyse
Im Broadcast Umfeld eingesetzte Encoder,
Multiplexer, Transrater haben Asynchronous
Serial Interfaces (ASI) Schnittstellen nach
der Norm DIN EN 50083-9, unabhängig davon, ob sie für Hybnet, DVB-S, DVB-T oder auch für DVB-C eingesetzt werden.
3.6.1.1
DVB - Einzelkomponenten
Die RBT kann diverse MPEG-Encoder zur
Codierung von DSC- und FBAS-Signalen
untersuchen. Überprüft werden die technische Qualität von Encodern bei unterschiedlichen Videodatenraten und die Übertragung/Signalisierung der Zusatzinformationen. Dabei wird auch die Bildqualität der
Encoder durch das Bildqualitätsanalysesystem PQA 200 mit verschiedenen Testsequenzen ermittelt. Im ASI Datenstrom der
Encoder kann eine Protokollanalyse durchgeführt werden. Mit dem JDSU Messsystem
der RBT wird der Videoelementarstrom
ausgewertet (GOP-Struktur, Videoformat,
Codieralgorhythmus usw.).
Moderne MPEG-Encoder bieten die Funktion „Autoconcatenation“; es erweist sich bei
der Kaskadierung von MPEG-Codierprozessen für die resultierende Bildqualität als
vorteilhaft, wenn die ursprüngliche GOPStruktur bei einer Recodierung wieder rekonstruiert werden kann. Die Überprüfung
der „Autoconcatenation“ Funktion erfolgt
über eine Bildqualitätsanalyse des kaskadierten Transportstromes.
Außerdem können verschiedene Varianten
zur Transcodierung von DVB-Signalen untersucht werden. Überprüft wird die technische Qualität von Transcodern zur Extraktion von Programmen mit variablen Videodatenraten aus dem DVB-Multiplex - Programme mit statistischem Multiplex, empfangen vom Satellit - und Umcodierung auf
eine feste oder variable Videodatenrate für
die weitere Nutzung in einem neuen Multiplex. Bei der Transcodierung müssen die
Audio-Signale und der Videotextdatenkanal
ohne Änderungen übertragen werden. Auch
beim Transrating ist die Bildqualitätsanalyse
Bestandteil der Abnahme.
Bei Einzelgeräten können auch Verbesserungen bei neuen Softwareversionen ermittelt werden.
3.6.1.2
DVB - Komplettsysteme
Die RBT kann bei der Planung von Playoutcenter für DVB-S, -C und –T Unterstützung leisten.
Für die Bildung eines DVB-Multiplexes gibt
es prinzipiell zwei Codierverfahren:
1. Transrating bereits codierter Elementarströme
2. Recodierung zu einem echten statistischen
Multiplex
Während im ersten Falle (Transrating)
MPEG-Transportströme mit einer festen oder variablen Datenrate durch geeignete
Verfahren aus einem oder mehreren ankommenden Transportströmen extrahiert
und ohne eine Recodierung in eine neue
Zieldatenrate „gepackt“ werden müssen,
werden im zweiten Fall die benötigten Programme ins Basisband (meist SDI 270
Mb/s) decodiert und MPEG-Encodern zugeführt.
Der Controller für den statistischen Multiplex weist den beteiligten Encodern die maximal erlaubte Datenrate dynamisch zu. Dies
hat den Vorteil, dass die resultierende Bildqualität von den Encodern bestimmt wird,
welche durch den Einsatz intelligenter
„Werkzeuge“ eine bessere Codiereffizienz
aufweisen als die Transrater, die eine maximal erlaubte Ausgangsdatenrate nur durch
Abstriche in den zugelieferten Signalen erzielen können.
Komplettabnahmen eines DVB-Playoutcenters umfassen folgende Messungen:
ƒ
Datenratenanalyse (Analyse der Datenraten von einzelnen Elementar-, Transport- und Programmströmen)
ƒ
Protokollanalyse
ƒ
Übertragung / Signalisierung der Zusatzinformationen
ƒ
A/V Delay
ƒ
Gesamtdelay des Systems
ƒ
Havariekonzept
ƒ
Managementsystem
ƒ
Zuführung der Signale
ƒ
Datenratenverteilung auf die einzelnen
Programme
ƒ
Langzeitmessungen
ƒ
Anbindung an den Schaltraum
ƒ
Fehlerüberwachung nach ETSI TR 101
290
ƒ
Überprüfung der vorgegebenen IDs.
Für Messungen an MPEG-Transportströmen
stehen in der RBT diverse Messsysteme zur
Verfügung, welche systembezogen zu den
Abnahmen eingesetzt werden. Durch die stetige Anpassung dieser Systeme an neue Codierverfahren (z. B. H.264) bleibt die RBT
für ihre Auftraggeber auch zukünftig ein
kompetenter Ansprechpartner in diesem Bereich.
3.6.2
3.6.2.1
Bildqualitätsanalysen
Allgemeines
Am Anfang eines jeden Videosignals steht
die Kamera oder eine synthetisch generierte
Vorlage. Sein Ursprung ist eine Kombination aus den drei Farbauszügen Rot, Grün und
Blau. Die Übertragung eines solchen Videosignales würde die Kapazität von drei Signalwegen zu je ca. 7 MHz erfordern.
Aus diesen Gründen erzeugte man schon
frühzeitig durch die Entwicklung des „Composite“-Signals (z. B. PAL) eine erste Reduktion der Videobandbreite auf insgesamt
weniger als 6 MHz. Diese Reduktion wurde
bereits mit Bildqualitätsbeeinflussungen
„erkauft“. Bekannt sind uns die daraus resultierenden reduzierten Chrominanzbandbreiten und Bildartefakte wie „Cross-Luminanz“
bzw. „Cross-Chrominanz“.
Mit Einführung der digitalen VideoSignalverarbeitung Mitte der 80er Jahre eröffneten sich ganz neue Möglichkeiten der
Signalübertragung. Es wurden digitale
Kompressionsverfahren entwickelt, um
durch Weglassen redundanter Informationen
Bildqualitätsanalyse und Optimierung der
Bildqualität
Seite 47
und Ausnutzung von Ähnlichkeiten die zu
verarbeitende Datenmenge zu reduzieren.
3.6.2.2
Kompressions-Artefakte
Durch Kompressionsverfahren können aber
auch unterschiedliche Beeinträchtigungen
der Bildqualität entstehen. Im Einzelnen
sind dies:
•
Blurring / Smearing: Störungen, die
sich als reduzierte Kantenschärfe und
verringerte Detailauflösung im ganzen
Bild zeigen.
•
Edge Business: Bewegte Artefakte oder
Rauschmuster, welche den Bildobjekten
überlagert sind und an Objektkanten
sichtbar werden.
•
Mosquito Noise: Störungen, die bewegten Bilddetails wie ein „Mückenschwarm“ folgen.
•
Quantization Noise: Auch als „Schnee“
oder „Salz und Pfeffer“ bezeichnetes
Rauschen, welches besonders in annähernd homogenen Flächen auftritt, jedoch nicht wie statistisches Rauschen
gleichförmig über das ganze Bild verteilt
verteilt ist. Quantization Noise entsteht
bei der „Quantisierung“ der DCTKoeffizienten
•
Blocking:
•
Error Blocks:
Fehlerhafte Blöcke,
die sich bedeutend von benachbarten
Blöcken unterscheiden
Blockstruktur wird sichtbar.
Diese Artefakte stellen Bildbeeinflussungen
dar, die nicht durch herkömmliche Messverfahren erfasst werden können. Es sind Störungen, welche bisher nur durch aufwändige
subjektive Betrachtungstests (nach ITUR.BT 500) bewertet werden konnten.
3.6.2.3
Parameter der Bildqualitäts-Analysen
Aus diesem Grunde wurden Messverfahren
entwickelt, um Bildqualitäten unabhängig
von den Kompressionsverfahren objektiv
und stets reproduzierbar automatisiert bewerten zu können. Ziel dieser Verfahren ist
es, unter Einbeziehung eines Modells des
menschlichen Wahrnehmungssinnes Messwerte zu errechnen, die eine hohe Korrelation zu subjektiven Betrachtungstests aufweisen. Solche Messverfahren sind:
Seite 48
•
PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) ist
vergleichbar mit dem Signal-Rauschabstand in analogen Systemen und ist
nur bedingt ein Maß für die Bildqualität.
Es ist ein rechnerisch ermittelter Wert
aus der Abweichung jedes einzelnen Pixels zur Referenz, welcher zu ca. 80 %
mit den Ergebnissen von subjektiven
Tests der Bildqualität übereinstimmt.
• PAR (Picture Appraisal Rating) ist die
Bezeichnung für ein Verfahren, das
PSNR schätzt und dafür keine Referenz
benötigt. Aus den MPEG-Parametern
(Wichtungsmatrizen, Skalenfaktoren der
Quantisierer, Anzahl der übertragenen
DCT-Koeffizienten) wird die Bildaktivität und daraus der PAR-Wert ermittelt.
Für den praktischen Einsatz wurde dieses sehr zeitaufwändige Verfahren durch
die Industrie vereinfacht. Die daraus resultierenden Ergebnisse werden als
PQR-Werte bezeichnet, wobei zwischen
Luminanzwert und Luminanz-/Chrominanzwert unterschieden wird (PQR Y;
PQR Y/C).
Ein PQR-Wert von „0“ bedeutet hierbei
keine Differenz zwischen Test- und Referenz-Sequenz. Je höher der PQR-Wert
(gemessen mit dem PQA 200), desto
auffälliger erscheinen einem Zuschauer
die produzierten Artefakte. Ab PQR =
„3“ sind Bildqualitätsverschlechterungen
für Experten, ab PQR = „6“ auch für
Laien erkennbar. Diese genannten
Richtwerte sind nur ganz grobe Anhaltspunkte und differieren sehr stark abhängig vom angewandten Datenkompressions-Verfahren.
Der DVQ (Digital Video Quality) - Algorithmus wurde von der TU Braunschweig in
Zusammenarbeit mit der Industrie entwickelt. Ausgehend von den mittleren
Amplituden-Differenzen benachbarter Pixel
werden die Makroblockstrukturen DCTbasierender Codierungen erkannt. Die Höhe
der Amplitudendifferenzen an den Makroblockrändern ist ein Maß für die Sichtbarkeit
der Makroblöcke und deren räumliche Aktivität. Die Analyse der Amplituden entsprechender Makroblöcke zueinander in aufeinander folgenden Bildern ergeben ein Maß
für ihre zeitliche Aktivitäten. In einem zweiten Prozess werden die Aktivitäten gewichtet und daraus der DVQL-W (Digital Video
Quality Level – Weighted), ein Messwert
für die Bildqualität, abgeleitet. Das Messverfahren arbeitet ohne Referenzsignal.
• Der „Rock to Pebble“ - Algorithmus ist
ein Verfahren zur Identifikation von
MPEG-Artefakten wie Schärfeverluste,
Blockstrukturen, „Freeze Frames“ und
Schwarzbilder, sowie Streifen („Scratches“ - fehlerhafte Slices) im Bild. Hierbei werden die Pegeldifferenzen korrespondierender Pixel in mehreren aufeinander folgenden Vollbildern erfasst und
die Auswirkung auf den menschlichen
Sehsinn der 5stufigen ITU Qualitätsskala
zugeordnet.
Im günstigsten Falle liegen dem Messsystem
die Quellsequenzen als Referenz vor. Damit
können Veränderungen an den übertragenen
Bildinhalten durch einen Pixel-zu-PixelVergleich sichtbar gemacht werden. Dieses
Verfahren bezeichnet man als „dual ended“
(Referenz- und Messsignal liegen vor).
In den meisten Anwendungen kann allerdings nicht auf die Originalsequenzen zurückgegriffen werden. In diesen Fällen müssen die Systeme versuchen, die oben genannten Artefakte allein aus dem anliegenden Signal zu detektieren und zu bewerten
(„single ended“).
Bei den Messverfahren wird weiter zwischen „Online“- und „Offline“-Messung unterschieden. „Online“-Messverfahren analysieren das anliegende Programmsignal kontinuierlich und leiten daraus die Messwerte
ab. Systeme, die spezielle Messsignale verwenden, können nur „Offline“ eingesetzt
werden.
3.6.2.4
DVQ Rohde & Schwarz
Der DVQ (Digital Video Quality Analyzer)
ist ein Analysesystem für die Bildqualität
von MPEG-codierten Videosignalen.
Bild 47
Langzeit-Diagramm der Bildqualität einer
Testsequenz
Das Gerät benötigt keine Referenzsequenz
und stellt die Messresultate als DVQL-WWert (Digital Video Quality Level –
Weighted) dar. Dieser Wert steht in Analogie zum international genormten SSCQESkalenwert („Single Stimulus Continuous
Quality Evaluation“) und umfasst den Wertebereich von 0 (“schlecht”) bis 100 (“exzellent”).
Die Ausgabe der Messwerte erfolgt auf einem numerischen Display, als Bargraph,
Langzeitprofil oder Histogramm.
DVStation
Bildqualitäts-Messverfahren der RBT
In der RBT stehen drei BildqualitätsMesssysteme zur Verfügung:
• DVQ der Firma Rohde&Schwarz und
• DV-Station von Pixelmetrix
• PQA 200 der Firma Tektronix
Erfahrungsgemäß können solche Systeme
subjektive Testverfahren nach ITU-R.BT
500 nicht uneingeschränkt ersetzen, jedoch
bieten diese Verfahren – kompetent angewandt – eine gute Einschätzung und ein stets
reproduzierbares Maß für die Bildqualität.
Bild 48: Darstellung der Bildqualität
durch die DV-Station
Die DVStation der Firma Pixelmetrix bietet
eine
Realtime-Überwachungsmöglichkeit
für Videosignale in SDI (270 Mb/s) und diversen HDTV-Formaten. Als Bildqualitätsparameter wird die Sichtbarkeit der
Blockstrukturen bewertet.
PQA 200/300 der Firma Tektronix
Der PQA 200/300 ist ein, vom angewandten
Kompressionsverfahren
unabhängiges(!)
Messsystem für die Bildqualität. Die für die
Messung benötigten Referenzsequenzen
Seite 49
(jeweils ca. drei Sekunden, davon werden
120 Halbbilder ausgewertet) werden zusammen mit den sog. „KalibrierungsInformationen“ auf der Festplatte gespeichert. Durch Vergleich des Messsignals mit
der Referenz wird für jedes Halbbild je ein
PSNR- und PQR-Wert errechnet. Die
Messwerte können sowohl tabellarisch als
auch grafisch auf der Zeitachse dargestellt
werden. Im Bild ist der Verlauf des PQR YWertes für eine Sequenz von 120 Halbbil-
Einsatz dieses Gerätes bei folgenden Analysen gesammelt werden:
• Vergleichende PAL-DecoderMessungen für das ZDF und den SFB
• Vergleichende Messungen innerhalb unterschiedlichster Kompressionsfamilien
(M-JPEG, MPEG-2, DVCPro H.264)
z.B. Vergleich der diversen Kompressionsraten in Schnittsystemen
Hinweis: die Gegenüberstellung von Ergebnissen verschiedener Kompressionsverfahren untereinander ist sehr riskant, da selbst
ein identischer PQR-Wert in subjektiv unterschiedlichen Bildeindrücken resultieren
kann.
Qualitätsvergleiche zwischen Übertragungsstrecken, z. B. ZDF: Auslandsstudio –
Mainz, SR: Zuspielung zum ARDSternpunkt (RuNet), ARD-Hybnet
Bild 49: PQR Y-Verlauf über 120 Halbbilder
dern zu sehen.
Für jedes Halbbild können die bewerteten
Differenzbilder dargestellt werden, aus denen letztlich der PQR Y- bzw. PQR Y/CWert berechnet wird (siehe Bild).
Eine Anzeige der unbewerteten Differenz-
Bild 50: Darstellung des bewerteten Differenzbildes
eines Halbbildes
bilder und der daraus errechneten PSNRWerte ist ebenfalls möglich.
3.6.2.5
Erfahrungen mit BildqualitätsAnalysen
Da der PQA 200 eine, vom Kompressionsverfahren
unabhängige
BildqualitätsAnalyse ermöglicht, konnten in der RBT bereits umfangreiche Erfahrungen durch den
Seite 50
Hinweis: Für größere Übertragungsstrecken
können die PQA-Sequenzen auf transparenten Datenträgern (z. B. D5-MAZ, Festplattenrecorder) aufgezeichnet und an entfernten
Orten wiedergegeben werden.
Vergleichstests an MPEG-Encodern für
DVB-Playoutcenter oder ASI-Zuführungen
über Hybnet
Trotz großer Bemühungen, wenigstens bei
den öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten einheitliche Kompressionsverfahren einzuführen, finden wir in der Praxis immer
wieder proprietäre Systeme, welche speziell
in der Kaskadierung zu Bildverschlechterungen führen. Für eine Einschätzung der
Auswirkungen dieses „Mischbetriebes“ auf
die Bildqualitäten kann die RBT mit einem
Gutachten auf der Basis einer PQA-Analyse
beitragen.
Bildqualitätsanalysen im Rahmen von Abnahmemessungen sind keine RoutineAngelegenheit. Sie erfordern Expertenwissen hinsichtlich der Messverfahren, der einzusetzenden Sequenzen und der Interpretation der Ergebnisse. Die RBT steht als kompetenter Ansprechpartner zur Verfügung,
wenn qualifizierte Aussagen über die Bildqualität in einem beliebigen Anwendungsfall
erforderlich werden.
3.6.3
Messungen an HDTV-Studioanlagen
Allgemeines
Im Broadcast-Bereich ist der Boom der HDTVTechnik nicht mehr aufzuhalten. Jedoch wird die
Einführung der neuen Formate noch durch die
erforderlichen Mehrinvestitionen, die Verfügbarkeit und Verbreitung geeigneter Consumergeräte sowie die fehlende Einigung auf einheitliche Standards für die HDTV-Produktion und –
Ausstrahlung gebremst. Heute verfügbare Studioeinrichtungen sind jedoch meist in der Lage,
flexibel in mehreren Formaten, zumindest in den
von der EBU empfohlenen Standards [EBU
Tech 3299], zu produzieren. Dies erleichtert es
den Rundfunkanstalten zukunftssicher zu investieren.
3.6.3.1
3.6.3.2
Um ihren Auftraggebern auch bei den neuen
Produktionsformaten als Partner für qualifizierte
Geräte- und Studioabnahmen zur Seite zu stehen, wurde schon frühzeitig in die erforderlichen
Messmittel investiert. Standard-Prüfungen an
den HD-SDI Schnittstellen verlaufen ähnlich
den Messungen an SD-Schnittstellen in 270
Mb/s-Technik. Auch hier unterscheiden wir zwischen Messungen in der physikalischen Ebene
und der Analyse der transportierten Daten.
Messungen in der physikalischen Ebene
Die Toleranzen des HD-SDI Datensignals sind in der SMPTE Spezifikation 292M beschrieben.
Sie sind wie folgt festgelegt:
HD-SDI Input
Parameter
Amplitude
DC Offset
Rise/Falltime
20%-80%
Rise-Fall
Difference
Overshoot
DC
Drift
pathological signals
Jitter nach SMPTE RP 184
f1 (former B1)
f3 (former B2)
f4 (former B3)
A1
A2
Test signal
n
Sollwert
800 mV
0.0 V
Toleranz
± 10%
0.5 V
270 ps
± 100 ps
with
-
10 Hz
100 kHz
> 1/10
the clock rate
1 UI
0.2 UI
Color Bar
≠ 10 (preferred)
± 10%
± 50 mV above or below the average peak-topeak signal envelope
Timing Jitter lower band edge
Alignment Jitter lower band edge
upper band edge
Timing Jitter
Alignment Jitter
Serial clock divided
Seite 51
In diesem Standard finden sich auch Angaben über die Anforderungen an die digital-seriellen
HD-SDI Eingänge:
HD-SDI Input
Parameter
Return Loss
Equalization capability
Sollwert
≥ 15 dB
[5 MHz … signal
clock frequency]
Toleranz
20 dB [½ f clock]
-
-
Immunity against superimposed signals with following parameters:
DC
below 5 kHz
3.6.3.3
± 2.5 V
< 2.5 V pp
5 kHz … 27 MHz
<100 mV pp
above 27 MHz
< 40 mV pp
Analyse der transportierten Signaldaten
Die Prüfung der Nutzdaten erfolgt ebenfalls nach dem Standard SMPTE 292M. Hierin wird in
Bezug auf weitere SMPTE-Standards für die Quellformate (SMPTE 260M, 274M, 295M, 296M)
unter anderem auch das Datenformat für die Synchronisationsworte beschrieben.
Die korrekte Funktion der Studiogeräte wird mit entsprechenden Testsignalen durch die Erfassung folgender logischer Parameter geprüft:
TRS-Fehler
CRC-Fehler
Embedded Audio insertion
Gamut-Fehler
Seite 52
Timing References, Line number data, CRC data
active picture, ancillary data area
Y, Chroma, RGB
3.6.3.4
Gerätespezifische Messungen und
Erfahrungen
Neben diesen Standard-Messungen werden
auch gerätespezifische Messungen mit speziellen Testsignalen, Sequenzen und Verfahren erforderlich.
Beispielsweise spielen in den modernen
Produktionsumgebungen. Signal-Laufzeiten
eine immer größer werdende Rolle. So produzieren Standard-Converter Video-Signallaufzeiten, welche bis zu 120 ms betragen
können. Zur Korrektur des Bild/TonVersatzes müssen die assoziierenden Audiosignale dementsprechend verzögert werden.
Mit geeigneten Verfahren wird die korrekte
Korrelation überprüft und bei Bedarf verbessert.
3.6.3.5
Kameras für die hochauflösenden Videoformate werden von der RBT mit geeigneten
Testcharts, Messgeräten und Displays (CRT,
LCD 1920x1080) geprüft. Umfangreiche Erfahrungen hat die RBT bereits im Oktober
2005 bei der Abnahme des MultiformatÜbertragungswagens für das Television
Production Center Zürich (tpc) sammeln
können.
Für SDI-Umgebungen in 270 Mb/s-Technik
wurde der „RBT Frame Checker“ konzipiert, um speziell bei Server-Aufzeichnungen oder Übertragungsstrecken
Frame-Verdoppelungen („Freeze Frames“)
oder -Verluste in Realzeit zu erkennen und
zu protokollieren. Dieses Verfahren wird für
HDTV-Strukturen angepasst, um auch in
den neuen Produktionsumgebungen diese
Messungen zu realisieren.
Verzeichnis der momentan zur Verfügung stehenden Messgeräte
•
Analyse-Tool „Omniview“ Pixelmetrix,
DV-Station
•
Multiformat-Messgerät Tektronix WFM
700
•
Signalgenerator Tektronix TG 700
Seite 53
•
•
•
AV-Delay Messgerät Vistek V1681,
V1682
(kann über UP-/Downconverter für Messungen in HDTV eingesetzt werden)
Up/DownconverterLeitch X-75 HD
LCD-Display 23” (1920x1080)
Tamuz HCM 123W
3.6.3.6
Verzeichnis der Standards, Normen
und Richtlinien
Diese Aufzählung führt nur die für die Prüfungen gebräuchlichsten Standards, Normen
und Richtlinien auf und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
•
SMPTE RP 184-1996
Specification of Jitter in Bit-Serial Digital Systems
•
SMPTE 240M-1999
For Television
Standard für analoge Komponentensignale, 1125-Line High-Definition Production Systems- Signal Parameters Digitale
HDTV-Signale mit 1125 Zeilen sind im
Standard SMPTE 260M beschrieben.
•
•
•
SMPTE 260M-1999
For Television
1125-Line High-Definition Production
Systems –
Digital Representation and Bit-Parallel
Interface
SMPTE 274M-2003
for Television
1920 x 1080 Image Sample Structure,
Digital Representation and Digital Timing Reference Sequences for Multiple
Picture Rates
SMPTE 291M-1998
for Television
Ancillary Data Packet and Space Formatting
Seite 54
•
SMPTE 292M-1998
for Television
Bit-Serial Digital Interface for HighDefinition Television Systems.
•
SMPTE 295M-1997
for Television
1920 x 1080 50 Hz Scanning and Interfaces
•
SMPTE 296M-2001
for Television
1280 x 720 Progressive Image Sample
Structure Analog and Digital Representation and Analog Interface
•
Rec. ITU-R BT.1120-5
Digital interfaces for HDTV studio signals
In vielen Bereichen der Rundfunkanstalten
wird vermehrt in HDTV-Technik investiert,
um für die Zukunft gerüstet zu sein. Parallel
dazu ergänzt die RBT ihren Messpark mit
hochwertiger Messtechnik und Entwicklung
geeigneter Messverfahren, um auch in Zukunft der kompetente Ansprechpartner für
ihre Auftraggeber zu sein.
4. Elektromagnetische Verträglichkeit [EMV]
4.1 Allgemeines
Das Sachgebiet EMV beschäftigt sich mit
den Problemen und Störfällen in allen rundfunktechnischen Anlagen, z.B. Hörfunkund Fernsehstudios, Ü-Wagen, Gebäudeinstallation, Kommunikations- und Sendertechnik. Die EMV-Messungen werden auf
der Basis langjähriger Erfahrung, gesetzlicher Regelungen und Normen in eigenen
Labors am Standort Nürnberg oder vor Ort
bei den Rundfunkanstalten und Herstellerfirmen durchgeführt. Wesentlich für die Beurteilung der EMV-Qualität der rundfunktechnischen Geräte und Anlagen ist die
fachübergreifende Zusammenarbeit mit dem
Fachpersonal aus den anderen Bereichen der
RBT (Audio, Video, IT, etc.) sowie mit den
Kollegen der Rundfunkanstalten und Herstellerfirmen.
Im Einzelnen werden bearbeitet:
•
EMV-Prüfungen an Geräten, Systemen
und passiven Komponenten
•
EMV-Untersuchungen in Anlagen der
Studiotechnik (z.B. Produktionskomplexen, Ü-Wagen)
•
Beratung und Unterstützung bei EMVPlanung und -Untersuchung von Gebäuden, Ü-Wagen und sonstigen rundfunktechnischen Systemen
•
Gutachten und
Messverfahren
•
Störfalluntersuchungen
•
Funkschutz und Rundfunk-Normung
Entwicklung
neuer
• Information und Schulung
Aufgrund der technischen Entwicklung,
neuer Messverfahren, aktuellen Normen und
Gesetzen (z.B. EMV-Gesetz und EMVRichtlinie) sind diese Leistungen einem
ständigen Anpassungsprozeß unterworfen.
4.2 EMV-Prüfungen an Geräten,
Systemen und passiven Komponenten
Bei Neuanschaffungen oder Systemvergleichen können durch umfangreiche Störfestigkeitstests und Emissionsmessungen wichtige
Hinweise für die EMV-Qualität und die Betriebssicherheit als Kaufentscheidungshilfe
herangezogen werden. Dabei wird durch die
Auswahl der Prüfkriterien auf die rundfunktechnische Relevanz (von Funktionstest bis
zur Bitfehlerrate) eingegangen. So wird z.B.
bei der Überprüfung der Störfestigkeit gegen
Netzunterbrechungen, nicht nur wie für die
CE-Kennzeichnung gefordert bis 20 ms untersucht, sondern bis zum Geräteausfall weitergeprüft und das Systemverhalten nach
Netzwiederkehr analysiert.
Angebotene Dienstleistung bei Einzelgeräten, Systemen und passiven Komponenten:
• Erstgeräte-Prüfungen in RBT-eigenen
EMV-Laborräumen mit einer Absorberkammer ( siehe Punkt 4.8) und 2 geschirmeten Räumen, 230 VAC und 400
• Nutzung der neuen Absorberkammer für
EMV- und Hochfrequenzzwecke im
Frequenzbereich 26 MHz – 18 GHz.
Diese Absorberkammer ist gemäß der
Norm für Einstrahlfestigkeit EN 610003-2 konstruiert. Zusätzlich ist sie z.B. für
Vormessungen von abgestrahlten Emissionen geeignet (Pre-Compliance Tests).
• Systemvergleiche
• EMV-Anforderungen für Ausschreibung
und Pflichtenheft
• Beratung und Analyse der EMVtechnischen Konstruktion
• Betreuung derartiger Messungen auch
bei externen EMV-Dienstleistern
Folgende EMV-Messungen werden in Anlehnung an Normen oder unter betriebsrelevanten Umgebungsbedingungen angeboten:
Emission:
Erfassung elektromagnetischer Größen von
0 Hz bis 20 GHz im Zeit- und Frequenzbereich (auch mit FFT) mit hochwertigen Messempfängern, Spektrumanalysatoren, Oszilloskopen, Antennen, Feldsonden und
Stromzangen, dazu zählen:
- Nutz- und Funkstörfeldstärke
- Funkstörleistung, -spannung und –strom
- nieder- und hochfrequente Magnetfel der
netz- und tonfrequente Störströme
- magnetische Gleichfelder
Seite 55
•
•
•
•
Netzrückwirkungen und Flickermessungen nungsqualitätsbeurteilungen und
Analyse der Netzimpedanz
Leistungs- und Stromaufnahme mit Bestimmung von Wirk-, Blind- und Verzerrungsleistung
Einschalt-Spitzenströme nach kurzen
Spannungseinbrüchen
Kabelqualität, Schirmdämpfung
Störfestigkeit:
•
•
•
•
•
•
Erzeugung von gestrahlten oder geleiteten Prüffrequenzen und Störimpulsen,
gepulste Spektren, frei wählbare niederund hochfrequente Modulationskurven
und -spektren, Mobilfunk, Radar, z.B.
- hochfrequente elektromagnetische
Felder
- gepulste Handy-Felder
- netz- und tonfrequente Ströme und
Magnetfelder
- hochfrequente Störstöme und Spannungen
- magnetische Gleichfelder
Entladung statischer Elektrizität („ESD“
bei Berührung)
Schnelle transiente Störimpulse („Burst“
durch Schalthandlungen in Netzen) auf
Netz- und Datenleitungen
Blitzstromsimulation
Spannungsunterbrechungen, -einbrüche
und -schwankungen
Kabelqualität, Schirmdämpfung
4.3 EMV-Untersuchungen in Anlagen
der Studiotechnik (z.B.
Produktionskomplex, Ü-Wagen)
Neben den oben genannten Prüfungen und
unter Beachtung der möglichen Schwachstellen bei Erstgeräteprüfungen wird insbesondere das störungsfreie Zusammenspiel
der Systeme untersucht und die Installationstechnik unter Beachtung des EMVUmfeldes kontrolliert. Gegenstand der
EMV-Dienstleistung sind z.B. Fernseh- und
Hörfunkstudios, Regien, Schnittplätze,
Schalträume, serverbasierende IT-Systeme
oder Ü-Wagen.
Seite 56
Bild 52: Prüfung der Störfestigkeit eines Tonmischpultes gegen Netzunterbrechungen
und Burst vor Ort.
Bild 51: Prüfung der Störfestigkeit eines VideoSchnittsystems gegen Netzburst in der
Schirmkabine. Die Peripheriegeräte zur Signalerzeugung und –analyse sind außerhalb
der Schirmkabine aufgebaut.
Angebotene Dienstleistung bei Anlagen
der Studiotechnik:
• EMV-Anforderungen für Ausschreibung
und Pflichtenheft
• Analyse des EMV-Umfelds einschließlich EMVU (Personengefährdung)
Bild 54:
•
•
•
•
Messung der Ableitfähigkeit von
Stühlen. Nur ein ableitfähiger
Bodenbelag in Verbindung mit
ableitfähigen Stühlen kann das
Risiko eektrostatischer Aufladung ausreichend reduzieren.
Durchführung oder Kontrolle von EMVPlanung und -Prüfung, im Falle von ÜWagen vor Ort oder bei der
RBT in Nürnberg.
Kontrolle der Signalverkabelungstechnik
Messung des Erdableitwiderstands von Fußböden und der
Ableitfähigkeit von Stühlen
Betreuung derartiger Messungen auch bei externen
EMV-Dienstleistern
Bild 53:
Messung der Fußbodenableitfähigkeit mit
Fußbodenelektrode und Isolationsmessgerät.
Das Sachgebiet EMV unterstützt
Planer und Betriebspersonal bei
den Rundfunkanstalten auch
durch die Bereitstellung von Planungshilfen und Leitfäden (siehe
Bild 55).
Seite 57
4.4 Beratung und Unterstützung bei
EMV-Planung und -Untersuchung von
Gebäuden, Ü-Wagen und sonstigen
rundfunktechnischen Systemen
Das Sachgebiet EMV beschäftigt sich nicht
nur mit der reinen Studiotechnik wie oben
beschrieben, sondern bezieht auch die Gebäudetechnik und andere Installationen mit
in die EMV-Analyse ein. Dieser ganzheitliche Aspekt der RBT-EMV-Dienstleistung
soll im Folgenden erläutert werden.
Angebotene Dienstleistung bei Beratung
und Planungsunterstützung:
Bereits in der Planungsphase von neuen Projekten wie z.B. Funkhausneubauten oder
Produktionskomplexen, kann das Sachgebiet
EMV bei der Erstellung von Ausschreibungen mitwirken oder beratend tätig sein.
Hierdurch lassen sich EMV-bedingte Planungsfehler bereits im Vorfeld vermeiden.
Die Suche und Beseitigung von Fehlern im
laufenden Betrieb sind sehr schwierig, zeitaufwändig und verursachen hohe Folgekosten z.B. durch Produktionsausfälle.
•
•
Angebotene Dienstleistung bei Beratung
und Planungsunterstützung:
•
•
•
•
Beratung und Unterstützung bei Planung, Ausschreibung und Beschaffung
Komparation von (theoretischer) CEKonformität und (praktischen) Studioanforderungen
Bewertung von Angeboten
Analyse des EMV-Umfelds einschließlich EMVU (Personengefährdung)
Gegenstände dieser EMV-Dienstleistung
können z.B. Energieversorgung, USV, Potentialausgleich, innerer und äußerer Blitzschutz, Studioinstallationen, Aufzüge, Klima-, Informations- und Kommunikationstechnik, Antennenanlagen oder Fußbodenbeläge sein.
Seite 58
•
•
Beratung und Unterstützung bei Planung, Ausschreibung und Beschaffung
Komparation von (theoretischer) CEKonformität und (praktischen) Studioanforderungen
Bewertung von Angeboten
Analyse des EMV-Umfelds einschließlich EMVU (Personengefährdung)
Gegenstände dieser EMV-Dienstleistung
können z.B. Energieversorgung, USV, Potentialausgleich, innerer und äußerer Blitzschutz, Studioinstallationen, Aufzüge, Klima-, Informations- und Kommunikationstechnik, Antennenanlagen oder Fußbodenbeläge sein.
Angebotene Dienstleistung bei Gebäuden
und ihren Installationen:
•
•
•
•
•
Kontrolle oder Erstellung der EMVAnforderungen für Ausschreibung und
Pflichtenheft
Bewertung von Angeboten
Analyse des EMV-Umfelds durch Messungen und Abschätzungen, einschließlich EMVU (Personengefährdung)
Kontrolle und Durchführung von EMVPlanung und -Prüfung
Kontrolle von Lieferungen, Installationen und Dienstleistungen auf rundfunkspezifische EMV
Das Angebot bezieht sich sowohl auf bestehende Gewerke, als auch auf Neuinstallationen und Neubauvorhaben.
Beispiel Blitzschutz:
Das Bild zeigt, wie das Sachgebiet EMV die
Planung der Verbesserung des Äußeren
Blitzschutzes eines Funkhausdaches kontrolliert. Eine Blitzschutzfirma hat die Planung
geliefert, und das Sachgebiet EMV kontrolliert mittels Blitzkugelverfahren nach DIN V
VDE V 0185-3:2002-11.
Bild 56: Anwendung des Blitzkugelverfahrens auf eine
Antennenanlage
Bild 57: Frequenzselektive Messung von Potentialausgleichsströmen.
Beispiel Potentialausgleich:
Das Bild zeigt, wie in einem bestehenden
Funkhaus die Ausgleichsströme auf der Potentialausgleichsschiene zwischen N und PE
gemessen werden. Durch gezielte Vorgehensweise können Installationsfehler wie z.B.
Brücken zwischen N-PE, N-N oder PE-FPE
aufgedeckt werden. Mittels frequenzselektiver und phasenbezogener Messung lassen
sich Brummstörungen durch Induktionsschleifen ausfindig machen.
Beispiel Netzqualität der Energieversorgung:
Das Bild stellt den Amplitudenverlauf der
Impedanz über der Frequenz dar:
rot=Realteil, blau=Imaginärteil,
schwarz=Absolutbetrag.
Bild 58: Frequenzabhängigkeit der Netzimpedanz mit
Resonanzen
Bild 59: Aufbau zur Messung der Netzimpedanz
Seite 59
Hier zeigt sich der Einfluss der Frequenz auf
die Blindleistungskomponenten (Induktivität
und Kapazität) im Netz. Außerdem sind
markante Resonanzstellen relativ schnell zu
erkennen. Die Güte einer Resonanz lässt
sich an der Resonanzüberhöhung und ihrer
Breite erkennen. Schwingkreise mit hoher
Güte verursachen schon bei Resonanzanregungen geringer Leistung große Verstärkungen von Strom und Spannung im Resonanzkreis. Gefährlich für den Betrieb eines
Stromnetzes ist die Anregung solcher Resonanzen durch Netzharmonische im Strom,
beispielsweise durch nichtlineare Übertragungselemente (unbelastete Transformatoren, Überspannungsschutzgeräte zum Zeitpunkt der Auslösung und nichtlineare Verbraucher wie z.B. Gleichrichter großer und
kleiner Leistungen).
4.5 Gutachten und Entwicklung neuer
Messverfahren
Durch neue Codierverfahren und Funktechniken bieten sich dem Rundfunk immer
mehr Übertragungsmöglichkeiten in der
Sendertechnik aber auch innerhalb der Studios. Welche Verfügbarkeit bieten aber diese Funkdienste und wodurch können sie gestört werden oder andere stören?
Bild 60: Feldstärkemessung um einen
DSNG-Wagen
Seite 60
Hierzu hat die RBT bereits einige Gutachten
und Studien wie z.B. Analyse des Einflusses
neuer Übertragungstechnologien (PLC,
DECT, GSM, WLAN, Sat-Uplink, etc.) auf
Studiotechnik und Personen (EMVU), erstellt und deren Ergebnisse in der Praxis
nachgewiesen.
Neue Übertragungsstandards bedingen auch
eine Anpassung der Messverfahren, z.B.
durch Erweiterung der Frequenzbereiche
oder Neudefinition der Fehlerkriterien. Angebotene Dienstleistung bei Gutachten
und neuen Messverfahren:
•
•
Gutachten und Studien in Theorie und
Praxis, wie z.B. Analyse des Einflusses
neuer Übertragungstechnologien (PLC,
DVB-T, DAB, DECT, GSM, UMTS,
WLAN, Bluetooth, ISM, etc.) auf Studiotechnik und Personen (EMVU)
Entwicklung von adäquaten rundfunkspezifischen Meßverfahren und geeigneten Grenzwerten bis zur Mitarbeit an europäischen Standards
Beispiel EMVU:
Das Sachgebiet EMV kann bestimmte
Messungen im Rahmen der Elektromagnetischen Umweltverträglichkeit (EMVU)
durchführen, bei der es um die gesundheitliche Personensicherheit geht.
Das Bild zeigt die empirische Ermittlung des
relativen Feldstärkemaximums im Gehbereich um einen DSNG-Wagen zur Berücksichtigung der Berufsgenossenschaftsvorschrift BGV B11.
Beispiel Kabelmeßverfahren:
Standardmeßverfahren verwenden i.d.R. eine nur 1m lange Strecke zur Ermittlung des Kopplungswiderstandes. In der RBT wird ein bereits mehrfach erprobtes Meßverfahren (u.a. für Video-, Audio- und Datenkabel) angewendet, das durch kapazitive Störeinkopplung in eine ca. 25
m lange Übertragungsstrecke eine realitätsnahe Störsimulation gewährleistet.
ca. 25 m
110 Ω -Anschluß
XLR-Stecker
Blech
105Ω/50Ω−
Übertrager
Burstgenerator
Oszilloskop
XLR-Stecker
Blech
PE
Kabelbund
Koppelzange 1 m
PE
PE
Laborwagen
Laborwagen
Hausnetz
Bild 61: Spezielles RBT-Meßverfahren zum praxisgerechten Vergleich von Kabeln mittels Störfestigkeittest
bei leitungsgebundener Übertragung
Kabeltyp
Bemerkungen
direkter
Störimpuls
max. Reflexion
XY1
Pin1 und Gesamtschirm beidseitig auf Masse
30 mV
30-40 mV
XY1
Gesamtschirm nicht an Masse
420 mV
420 mV
XY1
Gesamtschirm nur einseitig aufgelegt
40-420 mV
420 mV
XY2
Pin1 und Gesamtschirm beidseitig auf Masse
20 mV
20-40 mV
XY2
Gesamtschirm nicht an Masse
350 mV
350 mV
XY2
Gesamtschirm nur einseitig aufgelegt
300 - 350 mV
350 mV
XY3
Pin1 beidseitig auf Masse
600 mV
280 mV
Ergebnis
Tabelle : Spitzenwerte der direkt eingekoppelten Störimpulse bei 1 kV Burstgeneratorspannung und 1m Koppelzange auf symmetrische Audioleitungen mit XLR-Steckern. Die untere Meßgrenze lag bei ca. 20mV.
Der Paarschirm wurde auf Pin 1 gelegt.
Mit diesem Verfahren kann auch unter Berücksichtigung der videotechnischen Parameter von
Kabeln, wie Signal- und Rückflussdämpfung, die maximale Länge von Übertragungsstrecken
mit HDTV-Signalen ermitteln. Im Bild ist ein Messbeispiel eines HDTV-Signals zu sehen, welches mit einem Störimpuls überlagert ist und zu Fehlern (errored seconds) führt.
Seite 61
Störimpuls
Bild 62:
HDTV-Signal (1,5 Gbit/s)
überlagert mit kapazitiv eingekoppelten Störimpuls
HDTV-Signale
Beispiel: EMV-Untersuchungen an LEDStudioscheinwerfer
Bild 63:
LED-Scheinwerfer im Studio, hier ohne
Spot-Fresnellinsen.
Bild 65:
Bild 64:
Seite 62
Studio-LED-Wand im RBT-EMVLabor
EMV-Abnahme einer LED-Wand im
Studio.
Nachdem in einigen Fernsehstudios die Hintergrundbeleuchtung in LED-Technik erfolgreich installiert wurde, sind jetzt auch
dimmbare LED-Studioscheinwerfer mit
Lichtleistungen bis 2500 W HMI auf dem
Markt, die deutliche Energieeinsparungen
versprechen.
Neben den lichtgestalterischen und ökonomischen Aspekten spielt auch die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine
wichtige Rolle. Die RBT hat in den letzten
Jahren eine Vielzahl von Studioabnahmen
durchgeführt, Störfälle behoben und bei Planungen mitgewirkt.
Die RBT bietet in Ihren Labors und im Studio vor Ort Untersuchungen an, ob diese
neuen LED-Scheinwerfer den EMVtechnischen Anforderungen von ARD und
ZDF genügen.
Beispiele hierfür sind:
• Die Erfassung auch geringer hochfrequenter Störaussendungen in der EMVAbsorberkammer, im Hinblick auf die
Verträglichkeit mit drahtlosen Mikrofonen. Nach EN 55015 werden die Störaussendungen nur bis 300 MHz gemessen, die drahtlosen Mikrofone werden
aber bis zu 900 MHz betrieben.
• Die Messung der Abstrahlung von gedimmten Lastleitungen.
• Messung der Netzrückwirkungen (Powerfactor Correction).
• Messung der Netzimpedanz am Einbauort im Hinblick auf Resonanzbildung
durch die kapazitive Wirkung der Funkentstörfilter, die eine unzulässig starke
Verzerrung der Netzspannung zur Folge
haben kann.
• Spezielle Labortests überprüfen die Störfestigkeit der LED-Scheinwerfer gegenüber Störströmen auf Netzversorgungsleitungen bis 20 kHz, wie sie durch leistungselektronische Schaltkreise entste-
hen. Solche Tests sind nicht Bestandteil
der aktuellen EMV-Produktnorm für
Leuchten, sondern wurden in der RBT
entwickelt, um die besonderen Betriebsbedingungen in einem Fernsehstudio im
Labor nachzubilden.
• Weitere Studio-relevante Untersuchungen durch das RBT-Sachgebiet AudioVideo-Technik (Lüftergeräusche, Farbtemperatur, Auswirkungen verschiedener Lichtquellen auf Kameras, etc.).
4.6 Störfalluntersuchungen
Störfälle im laufenden Betrieb ergeben sich
immer wieder, sei es weil es keine umfassende EMV-Planung bzw. Prüfung gab, oder
weil sich die Umgebungsbedingungen geändert haben und neue Systeme installiert
wurden. Durch die langjährige Erfahrung
des Sachgebiet EMV kann die Störfallursache schnell eingegrenzt und beseitigt werden.
Angebotene Dienstleistung bei Störfällen:
•
Fehlersuche bei Einzelgeräten und Anlagen
• Simulation der Störungen
• Störfallanalyse in Installationen und
Funkhäusern
vor Ort oder in den EMV-Laboren der RBT
Seite 63
Beispiel Störfall Übertragungswagen:
Während der RBT-Betriebsabnahme eines Übertragungswagens vor Ort beim Hersteller fiel
während des EMV-Netzunterbrechungstests ein zeitlich schwankender Audiogeräuschspannungspegel auf. Als Störquelle wurde der Wechselrichter der USV ermittelt, der die Geräuschpegel auch im Normalbetrieb verschlechterte. Das Bild zeigt die Störfrequenzen (Hz) mittels FFT-Analyse, die als Ströme, Spannungen und Magnetfelder im Ü-Wagen vagabundierten.
Normalbetrieb des 230-VAC-Netzes, wobei Laden des USV-Akkus mit niedrigem
Ladestrom
Netzersatzbetrieb (Akku) der USV
Kurz nach Wiedereinschalten der 230 V.
Danach:
Laden des Akkus mit hohem Strom zu
Beginn des Normalbetriebs
Bild 66: Tonfrequente Störungen durch Wechselrichterbetrieb
Seite 64
4.7 Information und Schulung
Durch die RBT können die Erfahrungen von
Abnahmen, Untersuchungen oder Beratungen für die Rundfunkanstalten im Sinne des
Poolgedankens an die anderen Rundfunkanstalten weitergegeben werden. Dies kann im
Rahmen von Informationsveranstaltungen
oder als Erfahrungsaustausch innerhalb von
Workshops, wie z.B. über Erdung und Potenzialausgleich, stattfinden.
Angebotene Dienstleistung zur Information und Schulung:
•
Information, Schulung und Prüftraining
auf dem Gebiet der EMV für Einzelkunden oder Gruppen aus dem Rundfunkbe-
Mikrofonanlagen, Mobilfunk, WLAN, PLC,
DAB und DVB genannt.
4.9 Zeitbedarf für EMV-Messungen
Die Auswahl von Prüfungen, Umgebungsklasse, Bewertungskriterien, Prüflings-Betriebsarten und -Zuständen werden immer
den Gegebenheiten vor Ort, der Qualität der
Herstellerangaben und den vertraglichen
Vereinbarungen zwischen Rundfunkanstalt
und ihrem Lieferant angepasst. Aus Zeitgründen werden meist nicht alle, sondern die
jeweils wichtigsten EMV-Tests und Parameter zwischen Rundfunkanstalt und RBT vereinbart. Die für die individuelle Prüfplanerstellung benötigten Vorlaufzeiten und die
Berichtserstellungsdauer sind den folgenden
reinen Prüfzeiten hinzuzurechnen.
Bild 67: Prüfungen in der Absorberkammer
•
•
reich
Workshops
Fachvorträge und Veröffentlichungen
4.8 Absorberkammer für EMV- und
Hochfrequenzzwecke
Für gestrahlte Emissions- und Störfestigkeitsuntersuchungen ist ein geschirmter, mit
passenden Absorbern ausgestatteter EMVSchirmraum installiert. Diese Absorberkammer ist gemäß der Norm für Einstrahlfestigkeit EN 61000-3-2 konstruiert. Zusätzlich ist sie z.B. für Vormessungen von abgestrahlten
Emissionen
geeignet
(PreCompliance Tests). Der Nutzfrequenzbereich für EMV- und Hochfrequenzzwecke
liegt zwischen 26 MHz und 18 GHz. Neben
der EG-Konformität wird in diesem Speziallabor z.B. die Störfestigkeit von Betriebsmitteln für Senderstandorte getestet. Auch
die Wichtigkeit der Untersuchung von Funktechnologien, die im neuen Absorberraum
gemessen werden können, nimmt im Studiound Rundfunkversorgungsbereich zu, beispielsweise seien die Themen drahtlose
Typische Erfahrungswerte:
• bei Einzelgeräten 1 - 3 Tage
• bei Anlagen installiert im Funkhaus oder
Ü-Wagen 0,5 – 2 Wochen
Erhebungsmessungen 0,5 – 1 Tag pro Prüfparameter (niederfrequente und hochfrequente Felder, Netzqualität)
Seite 65
5. Rundfunkversorgung [RV]
5.1 Allgemeines
Das Sachgebiet Rundfunkversorgung deckt
alle Sparten der Rundfunkversorgung, beginnend beim Sender bis hin zur Teilnehmeranlage ab. Zur Durchführung dieser
Aufgaben stehen 5 Messfahrzeugen, sowie
ein Pool aus hoch spezialisierten Messeinrichtungen und Software zur Verfügung. Da
für viele Aufgaben dieses Bereichs keine
kommerziellen Lösungen zur Verfügung
stehen, wurde ein großer Teil der Messeinrichtungen selbst entwickelt und gebaut.
Durch die Entwicklung eigener Messverfahren steht in diesem Sachgebiet ein sehr tief
gehendes Know-how der eingesetzten
Messverfahren zur Verfügung.
Nachfolgend wird ein Überblick über die
Tätigkeiten des Sachgebietes gegeben:
•
•
•
•
Versorgungsmessungen
Messungen in DAB/DVB-T Netzen
(Analyse von COFDM-Signalen)
Kalibrierung von Messantennen
Untersuchungen an Geräten für Endverbraucher
Hochfrequenzgerätetechnik
EMVU-Messungen (BGV-B11)
Flugvermessungen
Messung der Aussteuerung von UKWSendern
•
•
•
Seite 66
5.2 Versorgungsmessungen
Eine wesentliche Aufgabe des Sachgebiets
Rundfunkversorgung ist die Durchführung
von Versorgungsmessungen. Für die Rundfunkanstalten ist es von ganz entscheidender
Bedeutung, wie gut die Empfangbarkeit von
Hörfunk- und Fernsehprogrammen in ihren
Versorgungsgebieten gegeben ist. Dabei ist
die Versorgungssituation der neuen digitalen
Übertragungsverfahren DAB und DVB-T in
zunehmendem Maße von Interesse. Während die analoge Hörfunkübertragung über
UKW
und
damit
die
UKWVersorgungsmessung auch weiterhin eine
wesentliche Rolle spielt, nehmen die analogen TV-Messungen mit der Einführung von
DVB-T stetig ab.
Zur Durchführung der Versorgungsmessungen verfügt der Sachgebiet über mehrere
speziell ausgerüstete Messfahrzeuge zur stationären bzw. mobilen Messung. Für viele
Aufgaben gibt es keine fertigen Geräte zu
kaufen. Daher ist die Entwicklung geeigneter Messgeräte stets eine wichtige Aufgabe
des Sachgebiets. Da es außerdem für die
Steuerung der Geräte und Auswertung der
Messungen kaum geeignete Programme
gibt, wird fast die gesamte Software selbst
entwickelt. Diese Messeinrichtungen werden
nicht nur für eigene Messungen eingesetzt,
sondern teilweise auch unseren Mitgliedern
zur Verfügung gestellt
Stationäre Versorgungsmessungen
Für stationäre Messungen verfügt der Sachgebiet über 3 Messwagen (Mercedes Sprinter) mit auf 10 m Höhe ausfahrbarem Elektromast. Damit soll eine ähnliche Empfangssituation wie bei Empfang mit Dachantennen nachgebildet werden.
Die Fahrzeuge verfügen über eine separate
Batterie zur Versorgung der Messgeräte, mit
der ein Betrieb für ca. eine Stunde ohne eingeschalteten Motor möglich ist. Das Kabel
für den Elektromast ist in einer außenliegenden Kabeltrommel untergebracht. Der Innenraum des Fahrzeugs ist flexibel gestaltet,
so dass relativ schnell die für die jeweilige
Messung notwendigen Messgeräte eingebaut
werden können.
Bei allen Messungen sind hochwertige Messempfänger (ESVP bzw. ESVB der Firma
Rohde & Schwarz) und GPS-Module zur
genauen Positionsbestimmung im Einsatz.
Alle verwendeten Messantennen werden regelmäßig auf dem RBT-Antennenmessplatz
(siehe Abschnitt 5.4) kalibriert.
Prinzipiell können entweder Untersuchungen fest vorgegebener Frequenzen erfolgen
oder es kann eine Spektrumsanalyse mit einer Auswertung und Messung aller empfangbaren Frequenzen durchgeführt werden.
Die Ergebnisse der Messungen können je
nach Wunsch des Auftraggebers in Form
von Tabellen oder Landkarten dargestellt
oder als Dateien übergeben werden.
Je nach Art des Messauftrags kommen spezielle Messgeräte zum Einsatz.
5.2.1.1
Analoge Übertragungsverfahren
(UKW, TV)
Bei UKW- und analogen TV-Unersuchungen erfolgen die Messungen auf der
Grundlage der Richtlinien 5R4 und 5R10.
Beide Richtlinien schreiben die Erfüllung
eines Feldstärke- und eines Qualitätskriteriums vor. Bei UKW-Messungen wird dabei
die Empfangsqualität aus dem Störgrad des
Signals gewonnen. Bei analogen TVMessungen wird die Empfangsqualität mit
einer in der RBT entwickelten PCEinsteckkarte zur Darstellung und richtlinienkonformen Auswertung der Prüfzeilen
beurteilt.
Bild 68: Messwagen für stationäre Messungen
Messung notwendigen Messgeräte eingebaut
werden können.
Die Fahrzeuge verfügen über eine separate
Batterie zur Versorgung der Messgeräte, mit
der ein Betrieb für ca. eine Stunde ohne eingeschalteten Motor möglich ist. Das Kabel
für den Elektromast ist in einer außenliegenden Kabeltrommel untergebracht. Der Innenraum des Fahrzeugs ist flexibel gestaltet,
so dass relativ schnell die für die jeweilige
Außerdem können bei UKW-Untersuchungen auch Messungen des Frequenzhubs
mit dem in der RBT entwickelten Analysator (Abschnitt 5.9) durchgeführt werden.
Weitere Untersuchungen z. B. der RDSParameter oder subjektive Beurteilungen der
Empfangsqualität mit Endverbrauchergeräten sind möglich.
Seite 67
Analoge TV-Messungen werden derzeit vor
allem zur Abschätzung der zu erwartenden
Situation bei der bevorstehenden Einführung
von DVB-T durchgeführt. Dafür wurde ein
Messverfahren zur Beurteilung von TVUmsetzern entwickelt, das bei vielen Rundfunkanstalten akzeptiert ist.
Neben den klassischen Messungen erfolgen
auch umfangreiche Recherchen vor Ort z. B.
über alternative Empfangsmöglichkeiten
(Kabelversorgung) oder Akzeptanzabschät-
len größeren Gemeinden mit zunehmender
Entfernung zum Sender gemessen wird. Eine graphische Darstellung der Ergebnisse in
einer Karte ermöglicht z. B. einen Vergleich
mit Prognoserechnungen. Weiterhin ist es
auch möglich, Problemfälle in einzelnen
Gemeinden zu untersuchen.
5.2.2 Mobile Versorgungsmessungen
Während Richtlinien für die analoge Versorgung nur den stationären Empfang in 10
m Höhe berücksichtigen, ist für den Zuhörer
bzw. Zuschauer zunehmend die mobile Versorgung von Interesse. Daher hat der Bereich Rundfunkversorgung 2 Fahrzeuge
(Mercedes Vito) für den mobilen Empfang
ausgebaut. Die Empfangsantennen sind ähnlich wie bei einem durchschnittlichen PKW
Bild 70: TVU-Messprogramm
zungen durch Gespräche mit relevanten
Stellen.
Das obenstehende Bild zeigt eine Messung
des Frequenzspektrums zur Ermittlung aller
empfangbaren Frequenzen.
5.2.1.2
Digitale Übertragungsverfahren
(DVB-T)
In immer größerem Umfang werden auch
stationäre DVB-T-Messungen durchgeführt.
Dabei wird in Kürze ein neues Messsystem
zur Verfügung stehen, das die Beurteilung
der DVB-T-Versorgung nach einer unter
Federführung des Sachgebiets Rundfunkversorgung entstandenen ARD/ZDF-Richtlinie
gestattet. Neben der Erfüllung eines Feldstärkekriteriums sind in der Richtlinie Anforderungen an die Qualität des empfangbaren Signals gestellt. Für die Beurteilung der
Qualität wird dabei ein hochwertiger DVBT-Empfänger eingesetzt, der bestimmte Parameter des Transportstroms für Auswertungen und die Beurteilung gemäß der Richtlinie zur Verfügung stellt.
Die Durchführung von Messungen kann mit
verschiedenen Aufgabenstellungen erfolgen.
Einerseits kann die Reichweite von Sendern
für den stationären DVB-T-Empfang ermittelt werden, indem die Empfangbarkeit in alSeite 68
Bild 69: Messwagen für mobile Messungen
in ca. 2 m Höhe montiert. Das Bild zeigt einen der beiden mobilen Messwagen.
Die Messwagen haben einen Wegtrigger, so
dass Messungen z. B. alle 25 cm oder
1 m möglich sind. Zusammen mit einem
GPS-System sind so exakte Zuordnungen
von Messwerten zu den geografischen Positionen möglich.
Analoge Übertragungsverfahren (UKW)
Für die Ermittlung der mobilen Versorgung
mit UKW-Programmen wurde ein eigenes
Messsystem entwickelt. Das Messsystem, in
dem ein hochwertiger Tuner integriert ist,
liefert die Messergebnisse Weg-getriggert
über die USB-Schnittstelle an einen Steuerrechner. Gemessen werden die Feldstärke,
sowie Parameter, die die Störungen des Signals, z. B. aufgrund von Reflexionen beschreiben. Simultan erfolgt
eine Aufzeichnung des AudioSignals. Derzeit ist nur die
Messung
einer
UKWFrequenz möglich. Demnächst
soll das System so erweitert
werden, dass gleichzeitig bis
zu 4 UKW-Frequenzen gemessen werden können.
Programms bewertet, die mit einem DABEmpfänger DAB 752 von Philips gemessen
werden. Bei DVB-T werden die Qualitätsparameter unter anderen durch die Untersuchung definierter Fehler ein Transportstrom
untersucht. Zur Erfassung des Transportstroms kommt ein Diversity-Empfänger der
Firma Dibcom zum Einsatz, der über eine
selbst entwickelte komplexe Analyseeinheit
die erforderlichen Werte zur Verfügung
Bei der Auswertung erfolgt
zunächst eine Klassifizierung
nach Programmart (Klassik,
Rock/Pop, ...). Für diese Programmarten wurden Schwellwerte für die Messparameter
ermittelt, bei denen störungsfreier, leicht gestörter oder
unzumutbarer Empfang vorliegt. Die Ergebnisse dieser
Auswertungen werden als farbige Punkte (grün, gelb, rot)
in Landkarten dargestellt. Außerdem ist ein Abhören des
Audiosignals mit einer Zuordnung zu den gemessenen
Parametern möglich.
5.2.2.1
Digitale Übertragungsverfahren (DVBT, DAB)
Bild 71: Auswertung von DVB-T-Mobilmessungen
Für die beiden Messverfahren DVB-T und
DAB gibt es innerhalb von ARD und ZDF
Richtlinien, die das Vorgehen bei den Messungen und Auswertungen definieren. Für
DAB existiert das Messsystem bereits, das
System für DVB-T wird in Kürze realisiert
sein.
Wie im Abschnitt 5.2.1.1 beschrieben, wird
für die Beurteilung der Versorgung nicht nur
die Feldstärke, sondern auch ein Qualitätsparameter herangezogen. Die Feldstärken
werden mit dem Messempfänger ESVB gemessen. Als Qualitätsparameter für DAB
werden Fehler im MPEG-Audiostrom eines
stellt.
Die Auswertung erfolgt, wie in der Richtlinie festgelegt, jeweils in Abschnitten von
100 m. Die Ergebnisse werden als versorgte
(grün) und unversorgte (rot) Pixel in Landkarten eingetragen. Ein Beispiel für eine
Auswertung von DVB-T-Messungen ist im
Bild zu sehen.
Seite 69
5.3 Messungen in DAB/DVB-T-Netzen
Zur Beurteilung der Empfangssituation inGleichwellennetzen werden spezielle Analysatoren eingesetzt. Zum einen ist die Laufzeit der einzelnen Sender im Netz zu bestimmen, zum anderen sind z. B die spektrale Amplituden- und Phasenverteilung oder
Effekte wie das Synchronisationsverhalten
von Empfängern zu untersuchen. Einzelne
oder Kombinationen der unterschiedlichen
Parameter führen in einem Gleichwellennetz
von leichten Empfangsstörungen bis hin
zum Totalausfall des Empfängers in ganzen
Regionen des Sendegebietes. Das Sachgebiet Rundfunkversorgung verfügt über umfangreiche
Analysemöglichkeiten
von
COFDMSignalen bei DAB und DVB-T. Zur
Analyse von DAB-Signalen wurde ein spezielles Messgerät entwickelt, das in seinen
Möglichkeiten weit über die Funktionen
kommerzieller Analysatoren hinausgeht. Die
Einheit besteht aus einem Hardwareteil, das
mit dem ZF-Signal eines Messempfängers
gespeist wird. Die Hardware übernimmt die
Synchronisation und die Demodulation in
einem eigenen I/Q-Demodulator. Zwei
A/DWandler stellen die aufbereiteten Signale einem PC zur Verfügung, der die weitere
Signalverabreitung übernimmt. Nachfolgend
können unter anderen folgende Informationen abgeleitet werden:
• Amplitudenspektrum
• Phasenverteilung
• Kanalimpulsantwort
• Konstellationsdiagramm
• Auslesen der Transmitter-IdentificationInformation (TII)
• Spektrumsdarstellung im Nullsymbol
zur
• Identifizierung von Störern
Für die Auswertung der Kanalimpulsantwort
können mehrere Sender in eine Datenbank
eingegeben werden und das gemessene Signal mit dem berechneten Signal verglichen
werden. So können Sender, deren Laufzeit
nicht mit den Soll-Werten übereinstimmen,
eindeutig ausgewiesen werden. Da die Synchronisation des Analysators eine Anwahl
unterschiedlicher DAB-Frames zulässt, können auch Sender, die völlig aus der SynSeite 70
chronisation gelaufen sind, identifiziert werden.
Bild 73: Beispiel einer Kanalimpulsantwort mit
dem DAB-Analysator.
Da alle gemessenen Parameter aufgezeichnet werden, leistet dieses Messgerät auch bei
der Fehlersuche beim Mobilempfang hervorragende Dienste. So kann z. B. die Verteilung der Phasen als Maß für die Empfangs-
Bild 72: Phasenverteilung beim DAB-Empfang
güte dokumentiert werden.
Zur Untersuchung von Gleichwellennetzen
bei DVB-T stehen ebenfalls Messempfänger
zur Verfügung, die die Messung der Kanalimpulsantwort und des Konstellationsdiagramms ermöglichen.
5.4 Kalibrierung von Messantennen
Das Sachgebiet Rundfunkversorgung setzt
für viele seiner Tätigkeiten (Flugvermessungen, Versorgungsmessungen) Empfangsantennen ein, deren Gewinn exakt bekannt
sein muss. Da die Antennen auch im Lauf
ihres Gebrauchs mechanischen Belastungen
unterworfen sind, müssen sie regelmäßig kalibriert werden. So verfügt die RBT über einen automatisierten Messplatz zur Antennen
messung. Hierbei wird das Verfahren der
Quasi-Freiraum-Kalibrierung mit Höhenvariation und Mittelwertbildung angewandt.
Der Verlauf des Antennengewinns kann bei
diesem Verfahren über einen relativ großen
Bereich (30 MHz bis 1 GHz) ermittelt werden. Die Genauigkeit des Verfahrens liegt
unter 1 dB. Das Gewicht der zu messenden
Antenne ist auf ca. 4 kg begrenzt.
Bild 75: Schematische Darstellung der Antennenkalibriereinrichtung
Bild 74:
Antennenmessplatz auf dem Dach des RBT Gebäudes
Seite 71
5.5 Untersuchung von Endverbrauchergeräten
Die Endgeräte spielen als letztes Glied in
der Rundfunkverteilungskette eine entscheidende Rolle. Gerade bei den neuen Technologien wie DAB und DVB-T ist ihre Leistungsfähigkeit entscheidend für die Durchsetzungsfähigkeit einer Technologie.
Die Möglichkeiten, wirtschaftliche Antennenmessungen durchzuführen und komplexe
Signale für die Ausstrahlung von digitalen
Rundfunksignalen bereitzustellen, ermöglichen es, in der RBT Tests von Endgeräten
durchzuführen.
5.6 Hochfrequenz-Gerätetechnik
Die Aufgaben des Bereiches HochfrequenzGerätetechnik bestehen hauptsächlich in der
Prüfung von Geräten und Anlagen, die dazu
bestimmt sind, elektromagnetische Wellen
zu erzeugen oder zu empfangen.
Geräteprüfungen von einzelnen Baugruppen
der Senderperipherie und RF-Messgeräten
gehören hierbei genauso zum Leistungsumfang wie die HF-seitige Überprüfung und
Abnahme von Senderanlagen vor Ort nach
Neuinstallation.
Die Prüfungen und Abnahmen erfolgen in
der Regel nach den Pflichtenheften der
ARD. Bei Geräten und Anlagen der Sendertechnik sind hier grundsätzlich die allgemeinen Forderungen aus Pflichtenheft 5/1.0 und
Überprüfung nach Pflichtenheft der ARD
oder allgemeine Überprüfung von Anlagen
und Geräten:
•
Typmusterprüfung
•
Werkslieferkontrolle
•
nach Neuanschaffung
•
im Fehlerfall
von:
Sendeanlagen:
• AM-, FM-, DAB-, DVB-T- Analog- und
TV-Sender
• TV-Umsetzer
Übertragungsstrecken:
• Satelliten- Up /Downlinks
• SNG / DSNG- Fahrzeuge
• Reportagesender
Senderperipherie:
•
•
•
•
•
Stereo-Coder / Decoder
Zweitoncoder
RDS-Coder / Decoder
Ballempfänger
Überwachungs- und Kontrolleinrichtungen
RF-Messgeräte
•
•
•
•
Spektrum- und Netzwerkanalysatoren
Messsender / Messempfänger
Messdemodulatoren
Frequenz/Zeitnormale
nung, Mess- und Schutzeinrichtungen, sowie
Redundanzsysteme.
Soweit möglich, werden dann weitere Prüfungen nach den gerätespezifischen Pflichtenheften durchgeführt. Dort sind z. B. die
Übertragungseigenschaften der verschiedenen Gerätetypen festgelegt.
Bild 76: UKW-Sender am Senderstandort Wendelstein (BR)
5/1.1 zu erfüllen. Diese umfassen im Wesentlichen die sicherheitstechnischen Forderungen, konstruktive Bedingungen, Kühlung, Stromversorgung, Einschalt- und Betriebsverhalten, Bedienung und FernbedieSeite 72
Durch die Einführung neuer digitaler Übertragungstechniken wie DAB, DVB-T oder
DRM vergrößert sich auch die Palette der
notwendigen Geräte oder Peripherie. Einige
Hersteller von Zubehör und neuer Messtechnik drängen auf den Markt und bieten
Geräte an, deren Möglichkeiten weit über
die in den einschlägigen Pflichtenheften geforderten Eigenschaften hinausgehen.
Bild 77: Unzulässige Störaussendung an der RFEingangsbuchse eines neu auf dem Markt
erhältlichen Überwachungsempfängers
Hier müssen die Gerätefunktionen und Eigenschaften mit den Datenblättern der Hersteller übereinstimmen. Anhand von speziell
auf Schwachstellen ausgelegter Prüfungen
werden diese Geräte nach den spezifischen
Anforderungen an ihrem zukünftigen Einsatzort getestet.
Komplizierte Gerätesteuerungen und Messaufgaben erfordern heute umfangreiche
Softwarelösungen oder Firmware, die vom
Hersteller in oft zu kurzer Zeit in neuen Geräten implementiert werden. Die Folge sind
Fehler, die bei Auslieferung der Geräte
„übersehen“ werden. Wird ein Gerät von
Seiten der RBT geprüft, so wird auch die
zugehörige Software auf Funktionsumfang,
Auffälligkeiten und Ausfälle getestet.
Bilder 78 und 79: Messungen an Filtern und Weichen von DVB-T Sendern am
Senderstandort Wendelstein (BR)
Für die interne Kommunikation und Überspielung von Audio- und Video-Signalen bei
Rundfunk-Übertragungen wird zunehmend
auf drahtlose Systeme zurückgegriffen. Bei
kompaktem Einbau mehrerer dieser Anlagen
z. B. in Fahrzeugen müssen oft auch Sendeund Empfangsantennen unterschiedlicher
Anlagen auf kleinstem Raum montiert werden. Störungen oder Fehlfunktionen können
die Folge sein. In Zusammenarbeit mit anderen RBT-Bereichen wird hier bei Abnahmen
die HF-technische Seite von z. B. SNG /
DSNG- Fahrzeugen oder Ü-Wagen durchgeführt.
Durch die Mitarbeit in verschiedenen Arbeitsgruppen zur Erstellung und Überarbeitung von Pflichtenheften können die Ergebnisse von Geräte- und Anlagenprüfungen
der Hochfrequenztechnik in zukünftige
Pflichtenhefte und ARD-Richtlinien mit einfließen.
Seite 73
5.7 EMVU-Messungen
Der EMVU-Bereich umfasst im Wesentlichen folgende Themengebiete:
Feldstärkemessungen an Antennenträgern und Senderstandorten
• Überprüfung von Feldstärkemessgeräten
auf Funktion, Messunsicherheit und Einsatzfähigkeit
• Überprüfung von Personenwarngeräten
(RadMan)
Entwicklung und Bau von Messhilfsmitteln
•
5.7.1
Bild: 80
Antennenträger am
Sender Büttelberg (BR)
Feldstärkemessungen an Antennenträgern und Senderstandorten
Der EMVU-Bereich wird durch zwei Vorschriftenwerke geregelt. Für die Öffentlichkeit gelten die Grenzwerte, die in der 26.
BImSch-Verordnung festgelegt sind. Diese
sind auf alle öffentlichen zugänglichen
Grundstücke und Wege anzuwenden. Der
betriebliche Bereich wird durch Vorschriften
der Berufsgenossenschaft abgedeckt.
EMVU-Messungen an Senderstandorten
•
Messung der auftretenden E- und HFeldstärke auf Antennenträgern (Aufenthaltsbereiche, Sachgebiete, Steigwege)
mit Dokumentation
•
Aufzeichnung von Feldstärkediagrammen entlang von Steigwegen
•
Messung der auftretenden E- und HFeldstärken in Bereichen der Sendergebäude und Sendergelände
•
Bewertung der gemessenen Feldstärkewerte auf Einhaltung der Grenzwerte nach Standard des Personenschutzes wie z. B. Berufsgenossenschaftliche Vorschrift BGV B11
Planungsunterstützung zur Feldstärkereduzierung in Aufenthaltsbereichen
Bei Arbeiten in elektromagnetischen Feldern
an Sendeanlagen sind somit die Vorschriften
der BGV B11 „Elektromagnetische Felder“
zu beachten. Diese BGV B11 ist am 1. Juni
2001 in Kraft getreten. Die zulässigen maximalen Zeiten für den Aufenthalt in den
Expositionsbereichen und deren Grenzwerte
dürfen nicht überschritten werden. Orte, an
denen die Grenzwerte für Expositionsbereich-1 überschritten sind, gelten als Bereiche erhöhter Exposition bzw. als Gefahrenbereiche. Diese Bereiche müssen an den
Sendeanlagen ermittelt und gekennzeichnet
werden. Besonders betroffen
sind hierbei die Mitarbeiter,
Weitere Tätigkeiten im Bereich EMVU
die mit der Kontrolle und
• Untersuchungen an FeldstärkemessgeräWartung der Antennentragten (Funktion, Messunsicherheiten, Einwerke beauftragt sind und desatzfähigkeit)
ren Arbeitsplatz sich überwie•
Überprüfung von Personenwarngeräten
gend in unmittelbarer Nähe zu
• Entwicklung und Bau von Messhilfsmitteln
den Sendeantennen befindet.
Seite 74
Neben Feldstärkemessungen auf dem Gelände der Senderanlagen und z. B. auf Antennenplattformen dürfen die Steigwege an
Antennentragwerken nicht vernachlässigt
werden. Im Bereich der Steigwege herrschen
zum Teil sehr hohe Feldstärken, da sie meist
sehr nahe an strahlenden Sendeantennen oder Kabeln und Verteilern vorbeiführen.
Mehrere beispielhafte Messungen der RBT
haben gezeigt, dass die vorgegebenen
Grenzwerte zum Teil erheblich überschritten
werden. Zu beachten ist, dass in diesen Expositionsbereichen nicht nur die eigenen
Mitarbeiter, sondern auch Mitarbeiter von
Fremdfirmen ihre Arbeiten durchführen, die
oft nicht über das notwendige HF-technische
Fachwissen verfügen, um eine Gefährdung
durch elektromagnetische Felder richtig einschätzen zu können.
einstellbar; es ist jedoch empfehlenswert,
mit einem Messabstand von 10 cm die Aufzeichnung durchzuführen (d.h. entlang einer
Steigleiter werden immer in Abständen von
10 cm jeweils ein Feldstärkewert des E- und
H-Feldes aufgezeichnet).
Bild 82: Skizze der Befahreinrichtung zur Messung
der Feldstärke am Steigweg
Hierzu wird ein Schlitten an der
Steigschutzschiene entlang bewegt, der neben dem Feldstärkemessgerät einen Wegstreckenaufnehmer und einen Datenlogger
zum Speichern der aufgenommenen Messwerte transportiert. Das Aufzeichnungsgerät
läuft in einem Abstand von ca. 2 m vor einer
steigenden Person her. Durch diesen Abstand ist gewährleistet, dass der Einfluss des
menschlichen Körpers nicht das aufgezeichnete Messdiagramm verfälscht.
Bild 81: Mitarbeiter bei EMVU-Messungen am
Antennenmast
Zur Ermittlung der auftretenden Feldstärkewerte an Steigwegen wurde deshalb von der
RBT eine Befahreinrichtung (Bild) entwickelt, mit der seit einiger Zeit erfolgreich
Feldstärkemessungen an Steigwegen durchgeführt werden. Mit dieser Einrichtung ist es
möglich, gleichzeitig die elektrische und
magnetische Feldstärke in einer Entfernung
von 30 cm entlang der Steigwege zu bestimmen. Der Abstand der Messpunkte ist
Da für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedliche Grenzwerte gelten, werden
frequenzgangbewertende Sonden für diese
Messungen eingesetzt (EMR-300 mit Sondenkopf Typ 26 oder ESM-20, Narda). Das
anschließende Auslesen der an den Steigwegen gesammelten Messwerte geschieht am
Boden. Die Messwerte werden aus dem Datenspeicher in ein angeschlossenes Notebook übertragen und man erhält in sehr kurzer Zeit übersichtliche Darstellungen über
die höhenabhängige Feldstärkeverteilung
und eventuelle Grenzwertüberschreitungen
auf den Steigwegen. Das Bild zeigt als Beispiel ein solches Feldstärkediagramm.
Seite 75
Bild 83: Feldstärkeverlauf entlang einer Steigleiter im Stahlgittermast
Bei den Aufenthaltsbereichen am Antennenträger handelt es sich überwiegend um das
Nahfeld von Sendeantennen. Somit kann
nicht davon ausgegangen werden, dass ein
Feldwellenwiderstand von 377 Ohm vorliegt
und sich Feldstärkewerte des E- und HFeldes ineinander umrechnen lassen. Feldstärkemessungen müssen hier sowohl für
das E-Feld, als auch für das H-Feld separat
durchgeführt werden.
Bild 84:
Einsatz des RBT-Aufzeichnungsgerätes für
Steigwege (am Ende einer Steigleiter).
Als Messgerät ist hier ein ESM-20 (RadMan) im Einsatz. Bei Verwendung im UKW/FS-Bereich und mit
der Einschränkung eines kleineren Dynamikbereiches
liefert das Gerät vom Körper abgesetzt vergleichbare
Messwerte wie höherwertige Geräte der EMRGerätefamilie.
Seite 76
Zusätzlich zu diesen Feldstärkeaufzeichnungen entlang der Steigwege erfolgen
Feldstärkemessungen auf Plattformen und in
der Nähe von technischen Einrichtungen wie
z. B. am Steigweg montierten Verteilern oder vorbeiführenden Kabeln. Diese Messungen erfolgen hauptsächlich mit dem Feldstärkemessgerät EMR 300 und verschiedenen Sondenköpfen für E-Feld und H-Feld.
Bild 85:
Feldstärkemessgeräte, die bei Einzelmessungen auf
Podesten oder an kritischen Stellen im Steigweg zum
Einsatz kommen. SRM-3000 zur Spektrumsanalyse
mit isotropem E-Feld-Sondenkopf, EMR-300 mit verschiedenen isotropen Sondenköpfen für E- und H-Feld
in unterschiedlichen Frequenzbereichen und ESM-20
(RadMan) zum Vergleich der gemessenen Werte.
Zeitdauer einer EMVU-Messung am Antennenträger:
Bisher getätigte EMVU-Messungen haben
gezeigt, dass sich ein Sendemast inklusive
mehrerer Plattformen und auch bei verschiedenen Schaltzuständen (Halbantennenbetrieb, reduzierte Sendeleistung) innerhalb
eines Tages abschließen lässt. In Einzelfällen z. B. bei MW-Standorten mit mehreren
Masten oder wenn sich aufgrund des Senderbetriebs Abschaltungen oder Leistungsreduzierungen nur verzögert realisieren lassen, muss pro Senderstandort mit 2-3 Tagen
gerechnet werden. Zum Besteigen des Antennenträgers sind aus Sicherheitsgründen
mindestens 2 Mitarbeiter notwendig. Hinzu
kommt noch die Zeit für die Auswertung
und Erstellung des Messberichtes. Hierfür
müssen 1-2 Tage gerechnet werden.
B11 hat die Bestimmung der Feldstärkesituation an Anlagen bei Inbetriebnahme
und nach feldrelevanten Änderungen zu erfolgen.
5.7.2 Überprüfung von Feldstärkemessgeräten auf Funktion, Messunsicherheiten und Einsatzfähigkeit
Seit Inkrafttreten der BGV B11 werden von
den Messtechnikherstellern vermehrt Feldstärkemessgeräte angeboten. Bei den Geräten handelt es sich um unterschiedliche
Konzepte, die jeweils nicht in allen Anwendungsbereichen praktikabel und mit angegebener Messgenauigkeit einsetzbar sind.
Portable Handmessgeräte sind praktisch bei
Mastbesteigungen und liefern meist brauchbare Messwerte oberhalb 80 MHz. Beim
Einsatz an Mittel- und Kurzwellensendern
darf der Einfluss von Personen auf das
angezeigte Messergebnis nicht vernachlässigt werden. Wird frequenzselektiv
gemessen oder ist der Einsatz eines
Notebooks für das Messprogramm notwendig, dann werden z. B. auch die dafür notwendigen Verbindungskabel in
das HF-Feld mit eingebracht und können somit auch das Messergebnis beeinflussen. Weiterhin ist zu überprüfen, ob
das Messequipment selbst bei Einbringung in Felder mit höheren Feldstärken
noch zuverlässig arbeitet. Vor Einsatz
neuer EMVU-Messsysteme sollte nicht
nur die reine Funktionsfähigkeit des
Messgerätes überprüft, sondern auch
mögliche Fehlerquellen für ungenaue
oder falsche Messergebnisse unter die
Lupe genommen werden. Hierzu können je nach Art des vorliegenden Messsystems Tests in Laborumgebung (z. B.
Messungen in der TEM-Zelle) oder im
praktischen Einsatz (Einsatz an Senderstandorten) durchgeführt werden. Untersucht werden beispielsweise folgende
Punkte:
Bild 86: Abbildung des Antennenträgers mit gekennzeich• Messgenauigkeit in unterschiedlineten Bereichen der Grenzwertüberschreitungen
chen Frequenzbereichen und bei
Einwirkung äußerer Einflüsse
Die Auswertung beinhaltet außer dem Be• Isotropie von Feldstärkesonden
richt, alle gemessenen Diagramme mit Hö• Überprüfung des Messsystems im prakhenangaben und Kennzeichnung der Antentischen Einsatz. Handling, Einsatzfähignenbereiche und eine Übersicht des Antenkeit, Zuverlässigkeit
nenträgers mit Kennzeichnung der Stellen
mit Grenzwertüberschreitung (Bild). Lt. berufsgenossenschaftlicher Vorschrift BGV
Seite 77
Bilder 87, 88 und 89: Test des Messsystems TS-EMF (R&S) beim praktischen Einsatz an Senderstandorten
5.7.3
Überprüfung von Personenwarngeräten
Zur Überwachung der aktuellen Feldstärkesituation bei Besteigungen von Antennenmasten werden häufig Personenwarngeräte eingesetzt. Diese Geräte sind als Teil
der persönlichen Schutzausrüstung zu betrachten und sollten somit auch zuverlässig
beim Betreten von Bereichen mit höheren
Feldstärken oder Gefahrenbereichen warnen.
Als typischer Vertreter ist hier der „RadMan“ der Firma Narda zu nennen.
Einige dieser Geräte befinden sich oft im
rauen Einsatz bei Arbeiten am Antennenträger. Durch Stöße oder Absturz des Gerätes
kann die empfindliche Elektronik der Sondenköpfe beschädigt werden und das Gerät
zeigt auftretende hohe Feldstärken nicht
mehr richtig an. Tests mit „beschädigten“
Geräten haben gezeigt, dass trotz einzelner,
abgerissener Sondenköpfe im RadMan das
Gerät den eingebauten Selbsttest ohne Warnungen ausführt. Ein einfacher Test des
RadMan mit „Handystrahlung“ ist zum
Überprüfen
der Warnfunktion
nicht mehr
ausreichend.
Personenwarngeräte
wie
der
RadMan sollen nach einer Beschädigung oder
Sturz
und
Bild 91:
auch in rePersonenwarngerät ESM-20
(RadMan), Fa. Narda
gelmäßigen
Abständen
Seite 78
Bild 90: RadMan bei Überprüfungen in der TEMZelle
auf korrekte Funktion hin getestet werden.
Hierzu bieten wir die Möglichkeit, die Geräte in folgenden wesentlichen Punkten zu
überprüfen.
Zur Überprüfung wird der „RadMan“ über
die optische Schnittstelle ausgelesen. Für die
Überprüfung der Personenwarngeräte sowie
auch zur Prüfung von anderen Feldstärkemessgeräten steht eine TEM-Zelle mit einer
Septumshöhe von 30 cm zur Verfügung.
•
Geräteprüfungen von Personenwarngeräten (z. B. RadMan)
•
Grundsätzliche Gerätefunktion, Beschädigungen etc.
•
Überprüfung der Ansprechschwellen der
LED-Anzeige getrennt für E-und H-Feld –
Messung. (Kalibrierung ok?)
•
Überprüfung auf abgerissene Sondenköpfe
(6 Stück im Gerät) durch Einzelmessungen. (Isotropie ok?)
•
Überprüfung bei verschiedenen Temperaturen. (Teilweise zeigen die Geräte den
Ausfall der kompletten E- oder HSensoren erst bei Kälteeinfluss)
5.7.4
Messequipment für EMVUMessungen
• EMR-300 (Narda), breitbandig, isotrop
• verschiedene Sondenköpfe für EMR300:
E-Feld: 100 kHz – 40 GHz
H-Feld: 300 kHz – 1 GHz
• ESM-20 (Narda), breitbandig, isotrop
• SRM-3000 (Narda), E-Feld: 75 MHz –
3 GHz, isotrop, frequenzselektive Messung, Spektrumanalyse
• RBT-Feldstärkeaufzeichnungssystem für
Steigwege, gleichzeitige Aufzeichnung
von E-Feld und H-Feld
• TEM-Zelle (30 – 250 MHz)
• verschiedene Signalgeneratoren und HFVerstärker
5.8 Flugvermessung von Sendeantennen
Im Rahmen der Umrüstung des analogen
Fernsehens auf DVB-T ist es oft notwendig,
bestehende TV-Sendeantennen gegen neue
vertikal polarisierte Antennensysteme auszutauschen. Diese Umbauten sind meist mit
hohen Investitionskosten für die Rundfunkanstalten verbunden. Daraus mehr ergibt
sich daraus die Forderung, dass die neue Antenne optimal funktioniert. Um die Antennencharakteristik einer neuen oder umgebauten Sendeantenne mit den Herstellerangaben zu vergleichen, ist es empfehlenswert,
das Horizontal- und Vertikal-Strahlungsdiagramm und den Antennengewinn durch
eine Hubschrauber-Flugvermessung zu bestimmen.
Bild 92: Flugvermessung Feldberg
Schwarzwald
Vorteile einer Flugvermessung
•
Abnahmemessung der neu installierten Sendeantenne
•
Exakte Gewinnbestimmung
•
Ermittlung des Vertikaldiagramms
und somit der Absenkung
•
Horizontaldiagramm relativ genau
ermittelbar, da Bodenreflexionen
erkennbar
•
Zeitersparnis gegenüber Bodenmessung und dadurch auch Kostenersparnis
•
Erste Ergebnisse bereits während
des Messflugs sichtbar
•
Bei DAB oder DVB-T nahezu kein
Einfluss weiterer Sender im SFN
während der Messung
Durchführung der Messungen
außen
innen
•
Kalibrierte Messantenne
•
Messempfänger R&S ESVP
•
Ausleger mit Dreheinrichtung
als Träger für die Messantenne
•
Rechner mit Mess- und Auswertesoftware
•
GPS
•
Barometrischer Höhenmesser
•
Stromversorgungseinheit
•
Fernsteuerung des Rotors an der Mess
antenne mit Kamera- und Monitorüber
wachung
Seite 79
Der Ausleger für die Messantenne ist an den
Kufen befestigt und besitzt die Zulassung
des Luftfahrtbundesamtes für Hubschrauber
der Typen Eurocopter AS350B (1-turbinige
Maschine) und AS355 (2-turbinige Maschine). Der Einbau des Messequipments geschieht in der Regel auf dem Gelände der
RBT, kann aber auch vor Ort auf dem Sendergelände erfolgen.
nungswinkel notwendig, da sonst die Bodenreflexionen die Messaufzeichnungen zu
stark verfälschen würden.
Vor dem Beginn der eigentlichen Messflüge
wird die Position und Höhe der Sendeantenne eingemessen. Die anschließenden ersten
Steigflüge zur Aufnahme von Vertikaldiagrammen dienen zur Festlegung der Messhöhe bei den Kreisflügen. Die Kreisflüge
zur Aufzeichnung des Horizontaldiagramms
werden dann normalerweise im vertikalen
Feldstärkemaximum geflogen.
Bei einem Messflug oder Messdurchgang ist
es zum Teil möglich, die Feldstärkewerte
mehrerer Frequenzen simultan aufzuzeichnen. Eine Übersicht
der gleichzeitig möglichen Messfrequenzen
Betriebsart
Messfrequenzen
zeigt die nebenstehende
gleichzeitig
Tabelle. Die Anzahl der
3
UKW (FM)
gleichzeitig messbaren
2 (1 Kanal, Bild und 1. Tonträger)
Analog-TV (Band I / III/ IV / V )
Frequenzen ist be1
DAB (Band III)
schränkt, da der MessDVB-T (Band III ) oder ( IV / V )
3 (in einem Frequenzband)
empfänger während des
Tabelle: Anzahl der gleichzeitigen Messfrequenzen
Messflugs ständig zwischen den Frequenzen
wechselt und eine gewisse Einschwingzeit
des Empfängers beachtet werden muss.
Mehr Frequenzen würden also die Genauigkeit verschlechtern. Bei UKW und DVB-T
ist es sinnvoll, bei einem Messdurchgang
jeweils eine Frequenz am unteren Bandende,
in Bandmitte und am oberen Bandende zu
vermessen. Aus dieser Vorgehensweise erhält man bereits ein aussagekräftiges Bild
der Antennencharakteristik. Sollen weitere
Frequenzen gemessen werden, sind zusätzliche Messflüge erforderlich, die jedoch nicht
mehr so umfangreich ausfallen müssen
(z. B. weniger Steigflüge).
Zur Ermittlung der Horizontal- und Vertikaldiagramme werden Kreis- und Steigflüge
Bild 93: Messhubschrauber mit angebauin verschiedenen Höhen, Azimutwinkeln
ter UKW-Messantenne am Ausleger. Im
und Abständen durchgeführt. Abhängig von
hinteren Teil der Kabine ist der Messaufder Messfrequenz und der Größe der Sendebau (Rechner, Messempfänger) eingebaut. Beim Messflug besteht die Crew aus
antenne beträgt der Abstand zum Sender
3 Personen: Pilot, Messingenieur, Assisnormalerweise zwischen 500 m und 2000 m.
tent.
Durch den ständigen Einsatz von GPSHubschrauber AS350B2:
Navigation, barometrischem Höhenmesser
1 Turbine mit 732 PS; Flugzeit mit einer Tankund kontinuierlicher Speicherung sämtlicher
füllung ca. 3-3,5 h; Leergewicht: 1162 kg;
Positionsdaten des Hubschraubers bei den
max. Zuladung: 1078 kg; max. Steigrate 1600
Messflügen ist es uns möglich, in Spezialfälft/min; max. Reisegeschwindigkeit: 246 km/h,
mit Antennenausleger etwas langsamer
len auch Vermessungsflüge in sehr geringen
Abständen bis zu 300 m zum Sender durchzuführen. Dieses ist z. B. bei kleineren Sendeantennen mit großem vertikalem ÖffSeite 80
Zur Aufnahme der Vertikaldiagramme ist es
empfehlenswert, zumindest bei der Gesamtantenne, in allen Azimutrichtungen der montierten Antennenfelder Steigflüge durchzuführen. Besonders wichtig ist dieses bei vertikal stark bündelnden UHF-Sendeantennen.
Eine falsche vertikale Absenkung in einer
oder mehreren Richtungen („Hutkrempeneffekt“) lässt sich ebenso feststellen wie der
Schiefstand eines neu aufgesetzten Antennenmastes auf einen bestehenden Antennenträger (z. B. nach Austausch der bisherigen
horizontalen Analog-TV-Antennen durch
vertikal polarisierte DVB-T Sendeantennen).
Zur Kontrolle der richtigen Addition der
HF-Felder wird auch meist noch ein Steigflug in einer Azimutrichtung zwischen 2
montierten Feldern durchgeführt. Bei funktionierender Gesamtantenne kann die Anzahl der Steigflüge bei Halbantennenbetrieb
auf 2-3 pro Schaltzustand reduziert werden.
Beispiel:
Bei einer DVB-T Sendeantenne mit 8 montierten Feldrichtungen sollten somit (8+1)
Steigflüge an der Gesamtantenne durchgeführt werden. Hätte diese 12-Ebenen-UHFSendeantenne einen Schiefstand oder eine
„Hutkrempe“ von 1°, so ergäbe sich dadurch
ein Leistungsverlust von 5 dB in mindestens
einer Abstrahlrichtung, da die Antenne nach
oben oder unten schielt. Befindet sich in dieser Azimutrichtung noch ein Einzug von
3 dB im Horizontaldiagramm, so fehlen in
dieser Richtung beim Teilnehmer bereits
8 dB!
Sofort nach Beendigung eines Steig – oder Kreisflugs ist es im Hubschrauber möglich, das eben gemessene Antennendiagramm zu betrachten und mit weiteren aufgezeichneten Diagrammen zu vergleichen.
Werden Fehler festgestellt, so können sofort weitere Messflüge durchgeführt werden. Diagramme 1-4
zeigen Bildschirminhalte des Messrechners nach einem Messflug.
Diagramm 1: Zwei UHF DVB-T
Kanäle bei einem Kreisflug gemessen
Diagramm 3: Zwei Steigflüge in zwei Azimutrichtungen mit je zwei DVB-T Kanälen übereinander (K30 bl/gn und K55 rt/ge)
Diagramm 2: Aufgezeichnete Position
des Hubschraubers beim Kreisflug
Diagramm 4: Vier Vertikaldiagramme aus
zwei Steigflügen (Halbantennenbetrieb)
übereinander
Seite 81
Die Auswahl eines günstigen Messabstandes
zur Sendeantenne ist wichtig für aussagekräftige Diagramme. Entscheidend sind hier
die zu erwartende Abstrahlcharakteristik der
Sendeantenne und die nähere Umgebung
(Bodenbeschaffenheit etc.). Große Messentfernungen sind flugtechnisch einfacher zu
bewältigen und Flugfehler gehen nicht so
stark in das Messergebnis ein. Messflüge in
kleinerem Abstand zum Sender sind aufgrund der kürzeren Dauer weniger kostenintensiv. Zur Ermittlung des Horizontaldiagramms der Gesamtantenne werden in der
Regel mehrere Kreisflüge durchgeführt.
Sind an der Gesamtantenne keine Mängel
erkennbar, kann die Anzahl der Kreisflüge
für die Messung der Halbantennen geringer
ausfallen.
Pro Messflug werden durch das Messprogramm etwa 2000 Einzelmessungen durchgeführt. Aus diesen Messwerten zeichnet die
Auswertesoftware zunächst ein ungeglättetes Rohdiagramm. In diesen Diagrammen
sind noch alle Reflexionen des Bodens und
der Bebauung enthalten. Wurde bei einem
Kreisflug eine kurze Abweichung von der
Soll-Flughöhe festgestellt, so kann bei Bedarf die Genauigkeit der Horizontaldiagramme erhöht werden, indem eine Korrektur der Messdaten der Kreisflüge anhand der
aufgezeichneten Vertikaldiagramme erfolgt.
Bei der anschließenden manuellen Auswertung werden die Diagramme einzeln gesichtet und geglättet. Die Auswertung enthält
sowohl die Rohdiagramme, als auch die geglätteten Diagramme.
Auswertung
Eine verbindliche Gewinnaussage erfolgt
erst nach Korrektur und Glättung der Horizontaldiagramme. Für erste Kontrollen wird
der ungefähre Antennengewinn jedoch bereits bei der Vermessung im Hubschrauber
sichtbar. Es kann also bereits während des
Messflugs überprüft werden, ob sich der erwartete Gewinn einstellt oder ob ein Fehler
vorliegt. Der bei der Auswertung ermittelte
Gewinn beinhaltet das gesamte Antennensystem einschließlich der Filter, Weiche,
Kabel, und Verteiler. Zur Gewinnermittlung
muss somit lediglich die Senderausgangs-
Nach Kontrolle der aufgezeichneten Flugbahn des Hubschraubers und eventueller
Korrektur anhand der ebenfalls aufgezeichneten Höhendaten werden für den Bericht
die ermittelten Horizontaldiagramme aus
zwei verschiedenen Messflügen verwendet.
Bei den Halbantennen wird in den meisten
Fällen nur ein Horizontaldiagramm für den
Bericht ausgewählt (Kreisflug mit bester
Übereinstimmung der Flugbahn mit der
Soll-Position).
Diagramm 5:
DVB-T HorizontalRohdiagramm mit
leichtem Einzug bei
90° durch Höhenabweichung.
Diagramm 6:
Geglättetes
Diagramm mit Angabe
des Antennengewinns
Korrektur durch Vertikaldiagramm
Diagramm 7:
UKW-VertikalRohdiagramm
mit größeren Bodenreflexionen
Glättung
Seite 82
Diagramm 8:
Geglättetes
UKW-Vertikaldiagramm
leistung bekannt sein.
Bei guten Wetterverhältnissen und wenig
Wind ist eine Sendeantenne einschließlich
der beiden Halbantennen in der Regel innerhalb von ca. 3 Stunden ausgeflogen. Zeigen
sich Fehler an der Sendeantenne, so wird
nach vorheriger Absprache versucht, die
Fehlerquelle durch zusätzliche spezielle
Messflüge einzugrenzen.
Zeitdauer einer Hubschraubervermessung
An- und Abflug (meist ab Nürnberg)
Die Messzeit an einer Antenne richca. 40 min
je 100 km
tet sich nach dem Umfang der
Wenn die Möglichkeit besteht, werden mehrere Vermessungen
Messaufgaben. Muss Sollen mehr
zusammen durchgeführt, so dass sich die Anflugzeiten verkürzen.
Frequenzen gemessen werden, als
Messzeit
gleichzeitig bei einem MessdurchGesamtantenne je Halbantenne
gang möglich sind?
ca. 1:15 h
ca. 0:45 h
UKW oder Band III
Die ARGE Rundfunk-Betriebsca. 1:30 h
ca. 0:45 h
Band IV / V
technik führt seit ca. 25 Jahren erfolgreich Flugvermessungen an
Auswertung
Senderstandorten durch. Unseren
Dauer etwa 1-2 Tage pro Sendeantenne (abhängig von der
Anzahl der gemessenen Frequenzen und Schaltzustände)
Gesellschaftern geben wir hierbei
nur die anfallenden Kosten weiter,
die bei einer Flugvermessung durch den Betrieb des Hubschraubers entstehen.
Derzeit ist mit ca. 1000 € pro Flugstunde zu
rechnen. Für eine Flugvermessung an einem
Ihrer Standorte erstellen wir für Sie gerne
ein Angebot.
5.9 Messung der Aussteuerung von
UKW-Sendern
Die Aussteuerung von UKW-Sendern (Hub
und Multiplexsignalleistung) ist, obwohl
schon ein altes Thema, immer noch brisant.
Einerseits sind in der Lizenz Höchstwerte
für die Aussteuerung vorgegeben, andererseits sind die Senderbetreiber bemüht, durch
hohe Aussteuerung die „Reichweite“ ihrer
Sender zu erhöhen. Das Sachgebiet Rundfunkversorgung war maßgeblich an der
Entwicklung mehrerer Messgeräte beteiligt,
die heute praktisch als Standard bei der
Messung der Aussteuerungsparameter gelten. Die Messgeräte FM-Analysator und
FM-Powermeter sind heute bei ARD, TSI
und Regulierungsbehörde mit über 200 Geräten im Einsatz. Neben Hub- und Multiplexsignalleistung können mit dem FMAnalysator auch Aussagen über die statistische Verteilung der Hübe gemacht werden
evtl. nur die Gesamtantenne oder sollen
auch beide Halbantennen vermessen werden?
Bild 94: Um die Kosten für die Flugzeiten so
gering wie möglich zu halten, wird die Betankung des Hubschraubers häufig vor Ort
mit einem RBT-eigenen Tankanhänger
durchgeführt. Flüge zum Auftanken des
Hubschraubers zum nächsten Flugplatz
können somit entfallen.
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6. Antennentragwerksinspektion [ATI]
6.1 Allgemeines
Bei der Tragwerksinspektion durch die RBT
kommt dem Auftraggeber jahrzehntelange
Erfahrung, gepaart mit theoretischem
Grund-lagenwissen, zu Gute. Die Mitarbeit
in DIN-Gremien wie in der ARDArbeitsgruppe „Antennentragwerke“ gewährleistet einen zeitgemäßen Wissensstand.
Antennentragwerke unterliegen auf Grund
ihrer Bauart der Verkehrssicherungspflicht
(Sicherung von Gefahrenquellen). Es ist sicher zu stellen, dass deren „Tragsicherheit“
gewährleistet ist. Neben dieser juristischen
Forderung sind Betreiber von Antennentragwerken in hohem Maße an der Erhaltung
und Benutzbarkeit, der „Gebrauchstauglichkeit“, des Wirtschaftsgutes interessiert.
Die RBT führt an den Antennentragwerken
für ihre Mitglieder turnusmäßige Inspektionen hinsichtlich der „Tragsicherheit und Gebrauchs¬tauglichkeit“ durch.
Die Inspektionen erfolgen in der Regel „zerstörungsfrei“ nach dem Prinzip der „visuellen Inspektion“. Basis der Inspektionen sind
die einschlägigen DIN-Normen, Regeln der
Technik, sowie die entsprechenden Unfallverhütungsvorschriften.
DIN 1993-3-1
Türme, Maste un
Schornsteine
DIN 18 800 / EC 3
Stahlbau
DIN 4228
Betonmaste
ARD-Richtlinie 5 R1
Allgemeine Rich
für Antennentrag
ARD-Richtlinie 5 R2
Richtlinie zur In
von Antennentra
ken
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Bild 95: Windenwagen mit Personen- und
Aufbau/ Rettungswinde.
Bei der Inspektion abgespannter Tragwerke
wird der „Windenwagen“ eingesetzt. Auf
diesem befinden sich zwei Winden. Dabei
handelt es sich um eine Personenwinde und
um eine Aufbau-/Rettungswinde.
Die Personenwinde dient ausschließlich als
Zugglied der Personenbefahreinrichtung.
Die Aufbau-/Rettungswinde wird beim Aufbau der Befahreinrichtung genutzt. Bedarfsweise kann sie zum Retten eines Verunfallten von der Abspannung eingesetzt
werden.
Dem gesamten Verfahren wurde die Genehmigung im Zuge einer EG-Baumusterprüfung erteilt.
6.2 Inspektionsintervalle
Die Inspektionsintervalle und die Inspektionsinhalte sind in der ARD-Richtlinie 5 R2
festgelegt
Inspektion durch Inaugenscheinnahme:
• im Allgemeinen einmal jährlich
Inspektion in Abhängigkeit von der Bauart, an für die Tragsicherheit
relevanten Bauteilen:
• bei freistehenden Ortbetontürmen
mit Stahl- bzw.
GfK-Zylinder
1-2 jährig
• bei abgespannten Stahlmasten
1-2 jährig
• bei freistehenden Türmen und Masten
3-4 jährig
Eingehende Inspektion an Tragwerken
mit einer Höhe > 80 m nach DIN 1993-31, soweit erforderlich unter Hinzuziehung
von Sachverständigen:
• mind. alle 6 Jahre
Ohne festes Intervall ist nach schweren Stürmen, nach starker Vereisung oder nach außergewöhnlichen Vorkommnissen jeweils eine Inspektion zumindest durch Inaugenscheinnahme vorzunehmen.
6.3 Inspektionsinhalte
Inaugenscheinnahme
Diese Inspektion wird in der Regel jährlich
von dem Standortpersonal durchgeführt.
Vom Boden aus wird das Tragwerk in Augenschein genommen. Sind Mängel erkennbar, oder liegen abgebrochene Bauteile am
Boden, erfolgt umgehend eine Tragwerksinspektion durch die RBT.
In Abhängigkeit von der Bauart
Diese Art der Tragwerksinspektion fällt in
den Aufgabenbereich der RBT. In erster Linie erfolgt die Inspektion der einzelnen
Bauwerkskomponenten visuell. Ultraschallprüfung, Endoskopie sowie Schicht-/Wanddickenmessung (magnetisch, Wirbelstrom,
Ultraschall) werden bedarfsweise durchgeführt. Es werden sämtliche tragenden Bauteile, Bauteilverbindungen, Zubauten und
Steigwege inspiziert. Gleiches gilt für Antennen, Kabel, Halterungen etc. Sichtbare
Betonoberflächen werden in Augenschein
genommen und die Lotrechtstellung gemessen.
Der Zustand des Korrosionsschutzes wird
ebenso beurteilt wie der von GfK-Bauteilen.
An Schleuderbetonmasten und Schwingungsdämpfern werden „Aufschaukelversuche“ durchgeführt. Bei abgespannten Tragwerken werden die Anhängepunkte inspiziert, die Abspannung selbst nur vom Boden
aus. Die Beurteilung der Tragsicherheit und
Gebrauchstauglichkeit sowie die Empfehlungen bezüglich notwendiger Sanierungsarbeiten werden in einem Inspektionsbericht
mit Fotodokumentation zusammengefasst.
Bild 96:Tragwerksinspektion.
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Eingehende Inspektionen
Inhaltlich deckt die Inspektion „in Abhängigkeit von der Bauart“ diesen Bereich bereits ab. Lediglich bei abgespannten Tragwerken erfolgt ergänzend die Inspektion der
Pardunen.
Hierzu wird die Pardune direkt, ohne Hilfsabspannung mittels der RBT-Befahreinrichtung und der Personenwinde befahren.
Das Verfahren erlaubt es, jede beliebige
Stelle einer Pardune hinreichend genau zu
inspizieren und Mängel fotografisch zu dokumentieren. Auf Grund der Seilführung
der Befahreinrichtung sind die Einwirkungen auf die Pardune und deren Beschichtung so gering, dass keine Schäden auftreten. Darüber hinaus dämpft die Gummibeschichtung der Laufrolle die RestBelastung.
Je nach Zustand des Tragwerkes (Schrägstellung) wird eine Messung der Pardunenvorspannung durchgeführt (Fachfirma). Kritische Pardunen werden in Zusammenarbeit
mit der UNI-Stuttgart magnetinduktiv geprüft.
6.4 Inspektionszeiten
Der zeitliche Umfang* für die Inspektion eines Tragwerkes durch einen
RBT-Inspektionstrupp (2 Mann) liegt bei
ca.:
Bild 97: Pardunenbefahrung.
Schleuderbetontürme
(außen begehbar)
Stahlgittertürme / -masten
(innen begehbar)
freistehend
abgespannt
Höhe
Zeit
Höhe
Zeit
Höhe
Zeit
Höhe
Zeit
20-30 m
13 h
bis 40 m
24 h
bis 30 m
13 h
100-150 m
60 h
30–45 m
15 h
30-45 m
30 h
30-45 m
18 h
150-200 m
80 h
45–60 m
18 h
60-80 m
36 h
45-60 m
22 h
200-300 m
100 h
Insgesamt
28 h
ca. 100 m
* Anfahrtszeiten, Zeiten für die Berichterstellung, sowie die Zeiten für die Inspektionen von Anbauten (GfKZylinder, Antennenfelder, Außenbühnen) sind in den angegebenen Zeiten nicht enthalten.
Ortbetontürme mit Aufsatz (Stahlgitter, -rohr, GfK-Zylinder)
Seite 86
Zusätzliche Leistungen
•
Zum Leistungsumfang der Antennentragwerksinspektion gehören auch:
• Kleine Reparaturen / Montagen
• Beratung bei Sanierungsaufgaben, Neuund Umbaumaßnahmen
• Werksabnahmen
• Überwachung von Montage- und Sanierungsmaßnahmen
(z. B. Korrosionsschutz)
6.5 Rettungsunterweisung
Die RBT trägt zur Arbeitssicherheit an Antennentragwerken bei:
Durch die Schulung zum Thema „ASiRKonzept“, wie es in engen Antennentragwerken eingesetzt wird. Ergänzt
durch praktische Übungen.
Bild 98: Sender Grünten Übungszylinder.
•
Bild 99: Rettungsunteweisung.
•
Durch die Unterweisung (Schulung) zum
Thema „Retten Verunfallter aus Antennentragwerken“. In 1-1½ -tägigen Kursen werden im Intervall von 1-2 Jahren
„Tragwerkssteiger“ geschult. Es wird
dabei der Inhalt des „ARD-Rettungskonzeptes“, verbunden mit praktischen
Erfahrungen, vermittelt.
•
Durch die Sachkundigenprüfung der
Rettungsgeräte und der Persönlichen
Schutz-Ausrüstung (PSA) an den Standorten. Jährlich wird die PSA (Helm, Seile, Gurt, Auffanggerät) und die ortsfesten Rettungsgeräte überprüft. Mangelhafte Ausrüstungen werden dabei ausgemustert.
Durch die Erarbeitung von standortspezifischen Rettungsplänen und deren
ständige Aktualisierung.
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Leistungsspektrum der Antennentragwerksinspektion
Inspektionen
- fehlende, lose
Schrauben
Türme (freisteSchleuderbeton
Masten (abgespannt) - Kabelbefestigung
hend)
- Warnleuchten
Mechanischer Zustand, fester Sitz, Korrosion, Verformungen
- kleine Roststellen
Kabelbefestigungen, Erdung
- Steigwege
Betontragwerke
Ortbeton
Antennen
Kabel
Kabelbahnen
Reparatur / Montage
Stahltragwerke
Fundamente:
Oberflächenzustand, Abplatzungen, Risse, Bewehrung, Korrosion
Tragwerke: Zustand der tragenden
Turmschaft: Oberfläche, Abplatzungen,
Bauteile
Risse,
Schraubeninspektion
Zustand der Stahleinbauteile,
Schweißnahtinspektion
Bewehrungskorrosion
Lotrechter Stand
Lotrechter Stand
Korrosion
ggf. Vorbeulmessung in
Rohren
Stoßinspektion
Wasserführung im SchaftPardunenbefahrung:
inneren
Anhängepunkte
Isolatoren, Bojen
Drahtseile
GfK-Zylinder
Schwingungsdämpfer
Arbeitsschutz: Sichere Steigwege und Bühnen, sichere Anschlagpunkte und Geländer
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- keine tragenden
Bauteile
- Stückgewicht <120 kg
- kleine Kabel
- kleine Antennen
- kleine
Haltekonstruktionen
Sonstiges
- Beratung bei
Sanierungen
- Überwachung von
Montage- und
Korrosionsschutzarbeiten
- Werksabnahmen
- Mitarbeit bei Vergabe
und LV-Erstellung
- „Erfahrungsaustausch"
- Unterweisung
„Retten Verunfallter“
- Schulung
„ASiR-Konzept“
- adhoc-Gruppe
(KBV)
- Sachkundigenprüfung
der Rettungsgeräte
und der Persönlichen
Schutzausrüstung
- EMVU-Messungen an
Tragwerken
- DIN Ausschuss