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Videoübertragung aus dem Rucksack

29. September 2011

Veröffentlicht von admin unter Berichte

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Videoreporter, so genannte VJs, berichten meist Live von irgendwelchen Brennpunkten oder Großveranstaltungen. Das verlangt uneingeschränkte Mobilität. Der Reporter oder sein Team sollten sich ohne Einschränkungen durch Kabel oder Stromversorgungen frei bewegen können. Als zur Zeit dafür am idealsten geeignet ist das UMTS-Mobilfunknetz. Und für diesen Einsatzfall wurden von verschiedenen Firmen entsprechende VJ-Rucksäcke oder Koffer entwickelt, die vorzugsweise eben nicht dazu dienen, dass der Reporter Kamera und Zubehör für den Transport verstauen kann, sondern der all die Übertragungseinrichtungen und die Energieversorgung enthält, die für eine autarke Übertragung der Bilder und Töne vor Ort erforderlich ist. Über die Erfahrungen mit diesen VJ-Rucksäcken, insbesondere was die Qualität und Stabilität der Übertragung anbelangt, berichtete am 20. September 2011 Matthias Hammer (Foto) vom Institut für Rundfunktechnik in München, bei einer Regionalveranstaltung der FKTG im rbb. Rene Richter von Nokia Siemens berichtete über zukünftige Erwartungen.

Kopplung AV-Signal und Modem
Das von der Kamera kommende Bildsignal und der möglicherweise über ein Reportagemikrofon kommende Ton müssen entsprechend codiert, das heißt in ein internetfähiges Format gebracht werden. Will man professionelle Bild- und Tonqualität erreichen, reicht ein einzelner Mobilfunkanschluß (UMTS) von der Bandbreite her absolut nicht aus. Es werden deshalb mehrere UMTS- bzw. HSPA-Verbindungen zu einem Virtual Private Netz (VPN) gebündelt, um damit gewissermaßen eine breitbandige virtuelle Direktverbindung zu erreichen. Dieses auf mehrere Netze aufgeteilte IP-VPN-Signal wird dann beim Empfänger wieder zusammengesetzt und über einen Decoder in ein normgerechtes Fernsehsignal, zum Beispiel SDI, umgesetzt.
Das mag erst einmal kaum denkbar erscheinen, denn wie sollte eine absolut präzise Synchronität der über getrennte Wege übertragenen Signale erfolgen können. Tatsächlich ist eine externe Synchronisation der aufgeteilten Signale systembedingt aber nicht nötig, denn alle digitalen Signale im Internet werden in kleine „Pakete“ aufgeteilt und mit einer fortlaufenden Nummer versehen übertragen. Für den Fall, dass die Pakete nicht in fortlaufender Reihenfolge beim Decoder eintreffen, werden sie dort im Speicher zwischengelagert, und können innerhalb einer sogenannten Latenzzeit (Verzögerungszeit, Delay) wieder in der codierten Reihenfolge abrufen zu können.

Vorteile und Einschränkungen

Mindestens ein Mobilfunknetz ist zumindest in Deutschland immer verfügbar und die Qualität selbst des kleinsten Anbieters reicht prinzipiell dafür voll aus. Auch in Gebäuden funktioniert diese Übertragungsart, wie wir sie ja von unserem Mobiltelefon her kennen, relativ problemlos. Unter dem Strich wird damit eine Live-Zuspielung über UMTS relativ kostengünstig möglich bei gleichzeitig geringem Personalaufwand und extrem schnellem Auf- bzw. Abbau. Man braucht nicht Wochen vorher Leitungen anzumieten, der Videoreporter kann innerhalb kürzester Zeit beginnen, ein, besser drei Mobilfunk-Provider – und schon kann es losgehen. Es gibt aber auch Einschränkungen. Die wesentliche ist, dass trotz Bündelung von vielen Mobilfunkmodems der resultierende Übertragungskanal sehr dynamisch ist, das heißt er ändert sich häufig in seiner Gesamt-Bandbreite, so dass das zu übertragende Signal ebenfalls dynamisch, also darauf angepasst, codiert, werden muss. Das gelingt bei den meisten heute von den Firmen angebotenen Lösungen recht gut.

Übertragungsbandbreite

Es ist natürlich grundsätzlich nicht auszuschließen, dass durch die sich ständig ändernden Signalbandbreiten eine leicht schwankende Bildqualität die Folge ist. Die vom IRT durchgeführten Feldversuche zeigten aber eine statistisch gesehen recht gute Qualität. Das liegt natürlich auch daran, dass man etwa 6 bis 8 Modems koppelt und so bei sinkender Bandbreite eines oder zweier Kanäle der sichtbare Eindruck nicht sehr erkennbar wird. Ja, es ist sogar so, dass selbst wenn nur noch zwei Kanäle übrig bleiben und alle anderen vollkommen ausfallen würden, noch immer zumindest ein akzeptables Bild erreicht wird.

Verzögerung

Ein Problem, das aber nichts mit der Bildqualität zu tun hat, ist die Verzögerung des gesamten Signals, die im Mittel für einen Weg bei 1,5 bis 2 Sekunden liegt. Grund dafür ist der herstellerseitig nötige Pufferspeicher, um auftretende Laufzeitunterschiede auszugleichen. Für eine Live-Einblendung verlangt das eine gewisse Übung, damit der Reporter nicht schon mit seinem Text angefangen hat, bevor die Leitung durchgeschaltet ist. Besonders schwierig wird diese relativ lange Verzögerung bei Live-Interviews, bei denen sich der Fragesteller zum Beispiel im Studio per Telefon mit der sich vor Ort stehenden Person unterhalten will. Hier sind doch redaktionelle Einschränkungen zu berücksichtigen.

Zwar wäre es technisch möglich, die Sende-UMTS-Leitungen auch für einen internen Sprach-Rückkanal des Reporters zur Redaktion zu verwenden, doch kompliziert das die Übertragung und Codierung. Empfehlenswerter ist deshalb in jedem Falle eine vollkommen unabhängige zusätzliche Mobiltelefonverbindung.

Videoreporter mit "Rucksack" (Demonstration)

Laufzeit

Bei einigen Reporter-Rucksäcken begrenzt die Akkulaufzeit die Dauer der Übertragung. Man benutzt deshalb heute schon immer mehr Rucksäcke mit zwei Akkus, die automatisch umschalten, und der alte Akku dann gegen einen neuen während des Betriebs ausgetauscht werden kann (hotplug- Fähigkeit). Da heute aus Stabilitäts- und Leistungsgründen immer noch eingesetzten NC-Akkus führen dazu, dass der Rucksack mit seiner Übertragungstechnik (etwa 2 kg) und den beiden Akkus (etwa 6 kg) ein Gesamtgewicht von etwa 8 kg maximal hat. Mit Lithiumakkus, die für spezielle Zwecke auch bereits eingesetzt werden, könnte sich eine deutliche Gewichtsverringerung ergeben. Etwas unverständlich erscheint dem Referenten, dass die bisher angebotenen Rucksäcke nicht die automatische Umschaltmöglichkeit von Akku- auf Netzbetrieb bieten, für den Fall, dass ein Stromanschluss in unmittelbarer Nähe ist.

Auslandseinsatz

Im Ausland können bei freier Netzwahl erhöhte Kosten durch Roaming entstehen. Allerdings gilt es, erst einmal überhaupt zu prüfen, ob ein vernünftiger Betrieb möglich ist. Denn es gibt im Ausland teilweise Sperren, die die Verbindung abschalten, wenn eine bestimmte Summe (zum Beispiel 60 €) erreicht werden. Diese für den Normalverbraucher sicherlich sinnvolle Lösung könnte hier fatale Folgen haben. Wenn möglich wäre es der günstigere Weg, lokale SIM-Karten zu benutzen. Das sollte man aber rechtzeitig vorher mit dem infrage kommenden Provider klären, da im Ausland sehr unterschiedliche Regelungen und Tarife zu finden sind.

Angebot

Das Angebot an solchen Videoreporter-Rucksäcken bzw. -Koffern ist weltweit gesehen enorm groß. (Ein kleine Link-Zusammenstellung findet sicvh am Ende des Berichts.) Allerdings passen diese Anlagen nicht immer für einen Einsatz in Europa bzw. in Deutschland sondern sind manchmal häufiger für den amerikanischen oder asiatischen Markt konzipiert.

Erfahrungen in der Praxis

Abschließend berichtete der Referent über Tests in enger Zusammenarbeit mit Radio Bremen, zum Beispiel bei der “Sail” im September 2010 und der Kaiserschleusen-Eröffnung im Mai 2011 in Bremerhaven. Obwohl grundsätzlich ein einzelner Videoreporter möglich wäre wurde hier jedoch stets ein Team von drei Personen eingesetzt (Kameramann, Tonmann, Redakteur). Der Rucksack hatte insgesamt sechs gebündelte Mobilfunk-Zugänge, aufgeteilt zu je zwei SIM-Karten von Vodafone, T-Mobile und O2. Codiert wurde mit H.264 (und Adaptive Bitrate Coding, also angepasste Bitrate je nach verfügbarer Gesamt-Bandbreite). Erreicht wurde eine Übertragungs-Bitrate die im schlechtesten Falle bei 0,8 und sonst um die 2,5 Mbit/s lag und subjektiv eine verblüffend gute Bildqualität zeigte. Die Aufteilung auf mehrere Provider zeigte deutliche Vorteile, vor allem erhöhte sie die Verbindungssicherheit. Es ergab sich allerdings keine lineare Zunahme der nutzbaren Gesamtbandbreite und besonders beim Einsatz von mehr als drei Modems eher eine erhöhte Stabilität bei einer Bitrate um die 2,5 Mbit/s (etwa 2,5 Mbit/s bei 2- bis 3-Karten-Betrieb und gut 2,6 Mbit/s bei 6-Karten-Betrieb, bei dynamischen Einzelbitraten zwischen 0,76 und 1,52 Mbit/s). Selbst das bewusste, versuchsweise vollkommene Abschalten einzelner Modembündel zeigte nur einen ganz kurzen Abfall (Latenz) der Strecke. Der Coder passte sich sehr schnell der veränderten Situation an. In keinem Fall gab es einen irgendwie gearteten kompletten Signalausfall.

Das Institut für Rundfunktechnik plant weitere Praxistests, besonders in LTE-Netzen. Die Anfang dieses Jahres abgeschlossenen Versuche mit Video- Streaming über WiMAX-Netz zeigten eine sehr geringe Verzögerung von durchschnittlich nur 40 ms und verlässlich erreichbare Datenraten bei Streaming mit konstanten Bitraten von 5 bis 8 Mbit/s im Download und Upload, je nach Netzkonfiguration.

Die Zukunft heißt LTE

Rene Richter von Nokia Siemens Networks GmbH, Berlin, berichtete anschließend kurz über die Möglichkeiten, die sich künftig bei einem Einsatz von LTE ergeben. Mit dem Long-Term-Evolution-Netz, oft auch als Mobilfunkstandard 4G (vierte Generation) bezeichnet, lassen sich Datenraten erreichen, wie man sie bisher nicht erreichen konnte. Es ergeben sich Upload-Geschwindigkeiten von bis zu 70 Mbit/s in einer Zelle und Download-Geschwindigkeiten bis zu 100 und 150 Mbit/s. Mit dem nächsten Standard, LTE A, Advanced, der im Prinzip schon fertig vorliegt, wird man sogar in der Lage sein, im Downlink etwa 300 Mbit/s zu erreichen.

"Mobile Reporter" in Halle mit LTE-Übertragung

Das Unternehmen entwickelte einen “Mobile Reporter”. Gearbeitet wird mit einer HD-Kamera. Im Rucksack befindet sich ein Encoder, eine Hardware-Lösung, die extrem schnell arbeitet. Der Encoder gibt das Signal an einen Laptop aus, an das ein LTE-Modem als Stick angeschlossen ist. Der Laptop fungiert nur als Modem. Er wandelt die Ethernet-Schnittstelle in die Schnittstelle für LTE um. Dieses Signal wird über das LTE-Netz in die Sendezentrale übertragen. Der IP-Stream wird dort decodiert, um daraus das Sendesignal zu erstellen. Die Ausstattung sieht mehrere Datenraten für das Videosignal vor (einstellbar zwischen 6 und 10 Mbit/s). Berichtet wurde über einen 3D-HD-Einsatz mit entsprechender Kamera und Videostreaming von 2 x 10 Mbit/s parallel. Weitere realisierte Einsätze waren anläßlich einer Eröffnungsveranstaltung in Portugal, wo das LTE-System eingeführt wurde. Dort wurde auch Live per LTE aus einem Hubschrauber übertragen.

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(Nachstehend eine kleine Auflistung von Herstellern und darunter liegendem Link. Sie soll nur dazu dienen, die Unterschiede in den Angeboten etwas transparenter zu machen. Die Liste ist nicht vollständig, und die Wahl der Hersteller/Produkte stellt keine qualitative Wertung dar.)

TVU Networks (TVU Pack)

Mushroom Networks (TelePorter)

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