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Frequenz- und Sendernetzplanung

Rundfunksendemast

„ARD und ZDF planen die Einführung von DVB-T2 ab 2017!“. „Die Bundesnetzagentur bereitet die Versteigerung auch des 700-MHz-Bandes für den Mobilfunk vor!“. „Eckpunkteplan des Wirtschaftsministers sieht zehntausend neue Windräder in den nächsten zehn Jahren vor!“. Das sind beispielhafte Schlagzeilen aus den einschlägigen Medien, die sofort auf Resonanz bei den Experten für Frequenz- und Sendernetzplanung im Sachgebiet Funksysteme des IRT treffen.

Eine Vielzahl von Fragestellungen im Bereich der terrestrischen Rundfunkversorgung steht fortlaufend zur Untersuchung an. Für eine fundierte Beantwortung sind in vielen Fällen umfangreiche Studien anzugehen. Schon allein DVB-T2 bietet gegenüber DVB-T Größenordnungen mehr an Möglichkeiten zur Parameterwahl an die Abwägung zwischen Versorgungsziel und -fläche, Datenrate, spektraler Effizienz und Kosten muss genauestens durchgeführt sein. Das oben genannte Vorhaben der Bundesnetzagentur gilt es durch alternative Planungen zu begleiten. Insbesondere sollte auch die implizite Frage der Möglichkeit der Übertragung von Rundfunkinhalten über Mobilfunknetze umfassend beleuchtet und hinterfragt werden. Und das auch im Licht neuer Mobilfunktechniken wie zum Beispiel LTE-eMBMS mit seiner deklarierten Gleichwellenfähigkeit. Bei den Windkraftanlagen steht die potenzielle Störwirkung auf die Rundfunkversorgung im Fokus.

Frequenzplanerstellung

Die Frequenzplanung hat die Aufgabe, an jedem Empfangsort in ausreichendem Maße Frequenzen zur Verfügung zu stellen, so dass eine Rundfunkversorgung im gewünschten Umfang und in der angestrebten Qualität gewährleistet ist. Die Rechte auf die Nutzung einer Frequenz in einem begrenzten Gebiet werden in so genannten Frequenzplänen festgehalten. Dabei ist darauf zu achten, dass die gegenseitigen Störungen der Rundfunkdienste und -programme, die gleiche oder benachbarte Frequenzen verwenden, das vereinbarte Maß nicht überschreiten.

Kombinatorischen Optimierung
Frequenzpläne umfassen große geographische Gebiete und beinhalten deshalb in der Regel Tausende von Frequenznutzungen. Die Synthese interferenzverträglicher Frequenzpläne stellt daher eine komplexe Aufgabe der kombinatorischen Optimierung dar. Das IRT setzt zur Bearbeitung solcher Aufgabenstellungen moderne, effektive Methoden der stochastischen Optimierung ein und ist zudem an ihrer Weiterentwicklung beteiligt. Die Verfahren sind bestens geeignet, für eine große Zahl von Funkdiensten moderne Allotment-Frequenzpläne aber auch klassische Assignment-Frequenzpläne auf der Basis von zellularen oder Rundfunksendernetzen zu synthetisieren.

Zusätzliche Frequenznutzungsmöglichkeiten
Neben der Erstellung neuer Frequenzpläne können mit der Frequenzplansynthese auch vorhandene Pläne um zusätzliche Frequenznutzungen ergänzt werden. Dabei kommen dieselben Verfahren wie bei der Neuerstellung eines Frequenzplans zum Einsatz. Dank moderner Planungswerkzeuge und langjähriger Erfahrung verfügt das IRT über die Kompetenz, zusätzliche Frequenznutzungsmöglichkeiten in bestehenden Plänen zu eruieren und darzustellen.

Neue Konzepte in der Netzstruktur
Der wachsende Bedarf an Spektrum hat in den letzten Jahren zur Entwicklung neuer Konzepte geführt, die eine Optimierung der Spektrumsnutzung erlauben. So bieten Gleichwellennetze im Rundfunk die einzigartige Möglichkeit, die Effizienz der Spektrumsnutzung deutlich zu steigern. Die neue Gleichwellentechnik entspricht frequenzplanerisch dem Allotmentprinzip. Mit der Einführung der Allotmentplanung im GE06-Plan werden den Rundfunknetzbetreibern vielfältige Freiheitsgrade der Netzgestaltung geboten. Diese neuen Möglichkeiten stellen also einen bedeutenden Schritt in Richtung Flexibilisierung des Spektrums dar.

Das IRT hat innerhalb des RRC-06-Prozesses einen bedeutenden Beitrag zur Aufnahme des Gleichwellennetz- und Allotmentkonzepts in die Planungsprinzipien der RRC-06 geleistet. Allotmentplanung und Gleichwellennetze waren eine wichtige Vorausetzung, um das ehrgeizige Ziel von sieben flächendeckenden Bedeckungen für das digitale Fernsehen in Deutschland zu erreichen.

Neue Konzepte zur Spektrumzuweisung
Das IRT beschäftigt sich mit neuen Konzepten wie beispielsweise SDR (Software Defined Radio), LBT (Listen Before Talk), DFS (Dynamic Frequency Selection) und „cognitive radio“ und untersucht deren Tauglichkeit für den Rundfunk. Außerdem analysieren unsere Mitarbeiter die Wechselwirkung neuer Systeme, die diese Konzepte anwenden, mit dem Rundfunk.

Sendernetzplanung

Sendernetze bilden die Grundlage für die terrestrische Rundfunkübertragung, die für den Hörfunk nach wie vor eine dominierende Rolle spielt und für das Fernsehen mit neuen Technologien, wie DVB-T2 HD, erneut an Bedeutung gewinnt. Mobiler und portabler Empfang werden also auch in Zukunft auf terrestrische Sendernetze angewiesen sein.

Planung und Entwurf von Sendernetzen
Die Umstellung auf Digitaltechnik erforderte generell eine neue Sendernetzplanung.Das IRT hat bereits zahlreiche Aufträge aus dem In- und Ausland durchgeführt (mit analoger Übertragung und mit DVB-T/T2, T-DAB, DVB-H, T-DMB) und besitzt somit die notwendige Erfahrung, um solche Aufgaben erfolgreich zu bewältigen.

Die Experten des IRT beherrschen nicht nur den Einsatz moderner Tools zur Sendernetzplanung, sondern kennen durch die Entwicklung von Ausbreitungsmodellen und Versorgungsmessungen vor Ort auch die Herausforderungen der Frequenzplanung. Nicht zuletzt sind sie mit den regulatorischen und politischen Randbedingungen der Frequenzplanung im Detail vertraut und unterhalten gute Kontakte zu allen wichtigen Arbeitsgruppen im In- und Ausland.

Wellenausbreitung

Die Konzeption von Sendernetzen für neue Rundfunksysteme setzt die Berechenbarkeit der Empfangsparameter am Empfangsort voraus. Dazu werden Ausbreitungsmodelle entwickelt, die mit Hilfe von Geländedaten als Grundlage für eine realistische Rundfunkversorgungsplanung verwendet werden können.

Versorgungsprognosen sind unerlässlich für die Planung und den Schutz terrestrischer Rundfunkdienste. Mit der Prognose wird ein geographischer Bereich (oder ein Anteil der Bevölkerung) ermittelt, der durch ein Sendernetz als versorgt bezeichnet werden kann. Zusätzlich zur Analyse werden weitere Daten der Versorgungssituation generiert.

Zur Verbesserung von Prognosen für kleine Zeitwahrscheinlichkeiten (Interferenzen) ist es notwendig, Messwerte wie Empfangsfeldstärken verschiedener UKW- und Fernseh-Sender über einen langen Zeitraum zu erfassen. Nur so können statistisch relevante Aussagen für kleine Zeiträume gemacht werden.

Das IRT hat verschiedene Prognoseverfahren entwickelt, so dass je nach Aufgabenstellung aus einer großen Zahl unterschiedlicher Modelle gewählt werden kann. Besonders präzise Feldstärkeprognosen liefert das IRT3D-Modell, das digitale Geländemodelle und Morphographiedaten sowie explizite Mehrwegeausbreitung berücksichtigt.

Bei der Untersuchung von Gleichwellennetzen bei digitalen Rundfunkdiensten greifen die Fachleute des IRT auf „Akkumulationsverfahren“ sowie „Synchronisationsverfahren“ zurück, um Versorgungsbereiche zu analysieren und Interferenzbereiche zu kennzeichnen. Die beiden genannten Verfahren stehen stellvertretend für eine Vielzahl von Methoden im Umfeld der Versorgungsanalyse, an deren Entwicklung das IRT federführend mitgearbeitet hat.

Das IRT setzt für die mobile Ermittlung der Rundfunkversorgung und der verschiedenen Ausbreitungsparameter in Rundfunk-Übertragungskanälen und Sendernetzen (z.B. DAB+ und DVB-T2) ein spezielles Messfahrzeug ein. Mit dem Fahrzeug können die Übertragungsqualität von Rundfunksystemen und auch Störungen bereits im Versuchsbetrieb zuverlässig ermittelt werden.

Frequenzregulierung

Die europaweite Digitalisierung des Rundfunks erfordert umfangreiche Koordinierungen, um den Frequenzbedarf der einzelnen Länder in Einklang zu bringen. Durch die Einbindung in Koordinierungsverfahren der öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten in Deutschland verfügt das IRT auf diesem Gebiet über eine jahrzehntelange Erfahrung.Dem eigentlichen Koordinierungsverfahren gehen Verhandlungen und Absprachen voraus. Deshalb sind für eine erfolgreiche Koordinierung persönliche Kontakte im In- und Ausland entscheidend. Die Experten des IRT kennen die verantwortlichen Frequenzplaner in Deutschland und seinen Nachbarländern. Sie verfügen über gute Verbindungen zur Bundesnetzagentur ebenso wie zur ITU und zur CEPT. Weil sie an der Ausarbeitung der neuen Regeln für die Koordinierungsverfahren bei der Genfer ITU-Konferenz RRC-06 selbst mitgewirkt haben, verstehen sie die Hintergründe und Probleme ihrer Anwendung. Ihnen stehen Planungstools und die nötige Datenbasis zur Verfügung, um optimale Lösungen für Koordinierungsprobleme zu finden. Das IRT kann somit eine umfassende Unterstützung bei Koordinierungsverfahren leisten, weil es die Praxis der Koordinierung auf allen Ebenen kennt.

Verträglichkeitsstudien

Der zunehmende Trend zur Flexibilisierung lässt sich am „Spectrum trading“, dem WAPECS-Konzept und dem so genannten Maskenkonzept der RRC-06, das den Betrieb praktisch eines jeden anderen Dienstes unter der Maske eines Rundfunkdienstes ermöglicht, ablesen. Diese verstärkte und zunehmend komplexe „Mitbenutzung“ der Rundfunkfrequenzbereiche bildet für das Frequenzmanagement eine wachsende Herausforderung: Es gilt, den störungsfreien Empfang der Rundfunkprogramme für den Nutzer zu sichern. Diese Entwicklung lässt erwarten, dass in Zukunft besonders viele und auch komplexe Fälle der Verträglichkeit zwischen Rundfunk und anderen Diensten zu behandeln sind.

Das IRT untersucht, wie sich die Einführung neuer Dienste auf das Rundfunkspektrum auswirkt. Es verfügt über die notwendige Erfahrung und das entsprechend breite Know-How, um die verschiedenen Systeme auf ihre Verträglichkeit mit Rundfunk zu untersuchen, aber auch über die Kenntnisse und Kontakte, um im internationalen Gestaltungsprozess der Spektrumsnutzung aktiv mitzuwirken. Deswegen vertreten wir in diesen Angelegenheiten den deutschen öffentlich-rechtlichen Rundfunk in allen wichtigen Gremien der ITU, CEPT und EBU. In diesem Zusammenhang ist das IRT insbesondere in die WRCs und ihre Vorbereitung stark involviert. Die in dreijährigem Turnus stattfindenden World Radio Conferences (WRC) bilden die wichtigsten Stationen bei der Verwaltung und Neugestaltung der Spektrumsnutzung auf internationaler Ebene.

Frequenzplanungssoftware FRANSY

Das Frequenzanalysesystem FRANSY ist ein unverzichtbares Softwaretool zur terrestrischen Sendernetzplanung für DVB-T/T2, T-DAB+, analoges TV und UKW/FM. Das IRT hat diese Software in Zusammenarbeit mit den Rundfunkanstalten und dem Partner con terra entwickelt.

Weitere Informationen.

Wittsmoor-Liste

Im IRT wird die sogenannte Wittsmoor-Liste gepflegt und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. In dieser Liste werden wichtige Daten der in Betrieb befindlichen Hörfunk- und Fernsehsender der Bundesrepublik Deutschland zentral zusammengestellt.

DVB-T Fernsehsender

AM-Hörfunksender

UKW Hörfunksender

DAB-Hörfunksender

Ihr Ansprechpartner

Dr. Roland Brugger
Sachgebietsleiter
Head of Department
Tel. +49 (0)89 32399-436