Misuratori di segnale professionali: tutto sotto controllo

Una rassegna di analizzatori TV portatili adatti non solo per i segnali terrestri e satellitari ma anche per i segnali WiFi e telefonia mobile, con la possibilità di analizzare nuove tecnologie di distribuzione dei segnali su reti ottiche e reti IP.

 

Gli analizzatori TV presentati nelle pagine a seguire, insieme alle dimensioni compatte e all’ampia superficie dello schermo, paragonabile frontalmente a quella dei tablet, offrono caratteristiche di livello professionale pur con prezzi che rientrano nel range del consumer evoluto e perciò adatti tanto per gli installatori e professionisti in genere quanto per gli appassionati interessati a esplorare la volta celeste con una parabola motorizzata alla ricerca di emittenti satellitari e terrestri. Hanno un peso contenuto compreso fra 0,5 Kg e 2 Kg circa, con un ampio range di prezzi, da 330 a 5000 euro circa, entro cui troviamo una serie di modelli con performance via via crescenti.
La tecnologia di distribuzione dei segnali TV presenta importanti innovazioni che richiedono un significativo aggiornamento della strumentazione di installazione degli impianti.

Le novità più recenti
Le principali novità introdotte negli analizzatori TV professionali riguardano:
–    misure del nuovo sistema di modulazione DVB-T2, che rappresenta la prossima rivoluzione del digitale terrestre, poiché migliora l’efficienza di impiego dello spettro a fronte delle riduzioni in corso dello spettro disponibile e delle maggiori richieste di capacità per segnali HD e del prossimo UltraHD, che il satellite è già riuscito a soddisfare;
–    misure negli impianti di discesa in fibra ottica, tecnologia che consente di semplificare anche le installazioni più complesse per lunghezza e numero dei cavi di discesa;
–    misura e analisi di segnali IP, il cui impiego comincia a diffondersi nei sistemi di distribuzione del segnale TV terrestre e satellitare mediante cablaggio strutturato;
–    analisi dinamica degli echi nella TV digitale terrestre, richiesta soprattutto nelle reti SFN il cui impiego si va estendendo nella pianificazione delle reti terrestri;
–    misura delle interferenze da segnali di telefonia mobile e WiFi che operano in bande adiacenti a quelle TV, per predisporre nell’impianto TV il filtraggio adeguato a evitare disturbi);
–    misure in banda estesa da 4 a 1000 MHz per segnali TV e CATV;
–    misure nelle bande di telefonia mobile fino ad oltre 2 GHz per l’installazione di ripetitori telefonici.

Le principali funzionalità di misura
A seconda dei diversi modelli passati in rassegna è possibile trovare la dotazione per le seguenti misure:
–    misure dei segnali analogici e digitali per terrestre e satellitare (DVB-T/T2, DVB-S/S2) multistream
–    misura DVB-C per gli impianti CATV in cavo condominiali
–    misure segnali radio FM e DAB
–    misura segnali GSM e LTE
–    analisi dello spettro del segnale
–    diagramma della costellazione del segnale (Figura 2)
–    decodifica e misura dei segnali con codifica MPEG-2 e MPEG-4
–    riconoscimento e misura del transponder
–    LTE autotest con filtro di reiezione
–    ITU quality coverage
–    misure grafiche del segnale
–    CAM per segnali criptati
–    localizzazione con GPS
–    connettività WiFi
–    reporting e memorizzazione delle misure
–    ingressi e uscite TS-ASI (Transport Stream)
–    misura dei segnali IP
–    misura di segnali ottici

Misura delle interferenze LTE
Nella verifica e messa a punto dei sistemi di antenne per la TV terrestre occorre misurare con l’analizzatore una serie di interferenti prodotti da impianti di telecomunicazione che impiegano bande sovrapposte o adiacenti a quelle della TV. E’ necessario individuare disturbi causati dai segnali cellulari su  apparecchiature che possono provocare la saturazione degli amplificatori e dei centralini TV.
Per la ricezione TV in banda UHF vi sono diverse sorgenti di disturbo provenienti da trasmettitori delle reti cellulari collocati in banda UHF:
–    Trasmettitori GSM e UMTS posti nella gamma 860-1000 MHz adiacente a quella TV. Per rilevare tali segnali alcuni analizzatori dispongono di una banda di misura della TV terrestre estesa fino a 1000 MHz.
–    Trasmettitori LTE/4G a 800 MHz con frequenze LTE sono adiacenti ai canali TV, basta pensare che la separazione tra l’ultimo canale UHF utile (60) e il primo canale LTE è di solo 1MHz. Le potenze LTE, soprattutto per il downlink, ricevute in antenna potrebbero risultare molto più elevate degli stessi segnali TV. Ciò può provocare grossi problemi di ricezione sui canali 60-59 più vicini, ma può anche creare interferenze su tutta la banda UHF a causa dell’intermodulazione dei centralini a banda larga.

Test interferenze LTE
Per analizzare la presenza di interferenti LTE e valutarne gli effetti sul segnale TV occorre utilizzare un’antenna a banda larga con l’analizzatore in modalità spectrum e disporre di un filtro passa-basso che tagli le frequenze immediatamente superiori al canale 60. Inserendo e disinserendo tale filtro si può verificare se vi sono interferenti e misurare i loro effetti sui parametri del segnale TV in corrispondenza ai vari canali. Inoltre dall’orientamento dell’antenna di prova si possono valutare le direzioni di provenienza degli interferenti. Gli analizzatori TV più recenti prevedono un tool per il Test interferenze LTE composto dal filtro passa-basso sopra descritto integrato nello strumento stesso e attivabile con un comando specifico. In tal modo è possibile confrontare sulla stessa videata la ricezione con filtro LTE e quella senza filtro LTE, e quindi qualsiasi interferenza può essere individuata e si possono attuare le azioni appropriate per risolverle (Figura 3).

Misure IP nel cablaggio strutturato
Per la distribuzione dei segnali TV incomincia a diffondersi l’utilizzo del cablaggio strutturato con il protocollo IP attraverso il quale vengono distribuiti i segnali ricevuti via Sat con il nuovo protocollo Sat-IP, introdotto recentemente da SES, i segnali della Tv terrestre trasformati in IP da una centralina IPTV e altri numerosi servizi, come banda larga e telefono, oltre a contenuti multimediali. Sono disponibili Analizzatori TV che, oltre alle misure RF, prevedono anche la misura e l’analisi di segnali IP (Figura 4).
Attraverso la porta RJ 45 dell’analizzatore è possibile testare i segnali televisivi IP contenuti nel transport stream sia all’uscita della centrale di testa, sia su una delle porte dello switch, verificando il corretto funzionamento delle apparecchiature e la qualità del cablaggio.

Installazione di micro ripetitori telefonici
Con gli analizzatori TV professionali dotati della estensione di frequenza fino alle bande utilizzate per la telefonia mobile, è possibile eseguire le misure necessarie per installare Microripetitori Telefonici, che risultano indispensabili per la copertura all’interno di negozi, magazzini, parcheggi sotterranei o in abitazioni al limite dell’area di servizio, caratterizzati da un basso livello di emissione paragonabile a quello del Wi-Fi.
Occorre seguire le istruzioni generalmente fornite dal costruttore dei microripetitori, evitando in particolare che le antenne esterne vedano le antenne poste all’interno onde evitare fenomeni di autooscillazione del sistema, che porterebbero al blocco della cella telefonica dell’operatore. La gamma per i servizi GSM 800-900 MHz richiede l’estensione in frequenza dell’Analizzatore TV fino a 1.000 MHz, mentre le altre gamme 1.800 MHz e UMTS richiedono l’estensione fino a oltre 2000 MHz.
In Figura 5 è riportato un tipico impianto per ripetitore per la copertura interna di in un edificio. Descriviamo ad esempio le operazione da seguire con lo strumento RO.VE.R, che ha la banda TV estesa e canalizzata fino a 1000 MHz, per misurare e regolare un micro ripetitore telefonico nella banda GSM. Si procede all’orientamento dell’antenna in ricezione misurando la potenza di ricezione nel punto 1 di misura della Figura 5 nella semibanda 935-960 MHz, corrispondente al canale 81 nello strumento RO.VE.R, selezionando Modo Digitale, SPAN 50 MHz e REF LEVEL 91 dBμV. Successivamente si verifica il livello della potenza trasmessa nel punto di misura 2  attivando un telefono GSM nelle vicinanze del ripetitore interno installato. In tal caso l’analizzatore opera nella Banda di Trasmissione da 890 a 915 MHz corrispondente al canale 74 dello strumento, selezionando Modo Digitale, SPAN 50 MHz, REF LEVEL 130 dBμV. Il livello misurato in trasmissione non deve superare i 130 dBμV.
In Figura 6 sono riportate le misure dello spettro nei punti di misura 1 e 2 del ripetitore GSM, rispettivamente in ricezione e in trasmissione.

Gli accessori particolarmente utili
Per una corretta installazione dell’impianto TV sono disponibili una serie di accessori che  completano le funzionalità degli analizzatori TV.

–    Antenna UHF a banda larga. Durante l’installazione di un’antenna per la TV terrestre per stabilire il corretto orientamento dell’antenna e per l’individuazione di segnali interferenti, occorrono antenne a banda larga portatili per esplorare i segnali UHF. Le più utilizzate sono le antenne logaritmiche o log periodiche che sono in grado di coprire tutte e tre le bande III, IV e V contemporaneamente. Le antenne logaritmiche sono costituite da una serie di dipoli, tutti alimentati, allineati lungo un asse ortogonale agli stessi dipoli. Il rapporto fra le lunghezze e le distanze di due dipoli successivi si riduce secondo una legge logaritmica, da cui il nome dell’antenna, che ne determinano una forma in pianta simile a un triangolo isoscele. Gli elementi sono montati in modo simmetrico su due montanti metallici sovrapposti ai cui estremi si collega il cavo di discesa. Il dipolo più lungo determina la minima frequenza di funzionamento, mentre quello più corto la frequenza massima. Si ottiene così una banda molto larga in cui il guadagno è pressochè costante; poiché però gli elementi che risuonano per ogni fetta di frequenza sono pochi, il guadagno (circa 8 dBi in VHF fino a 9-10 dBi in UHF), e direttività sono un po’ scarsi. Il tipo più comune di logaritmiche è in grado di ricevere sia la III banda VHF che la IV e la V banda UHF (Figura 7).

–    Generatori di segnali RF. I generatori di segnali RF, usati in combinazione con gli analizzatori TV, consentono di ottenere la risposta in frequenza di una rete coassiale. Ecco un esempio dei seguenti tre dispositivi generatori RF forniti da Televes (Figura 8).
Televes  4008: Simulatore di IF SAT, per prove di attenuazione e piattezza della banda in installazioni IF satellitari. Genera barre tra 950 e 2150 MHz coprendo tutta la banda IF.
Televes 5930: Generatore di rumore, nella banda compresa tra 5 a 2150 MHz per ottenere la risposta in frequenza della rete coassiale con regolazione del livello di uscita mediante commutatore rotativo. Viene alimentato con sorgente propria o mediante il cavo coassiale di uscita.
Televes 7637: Simulatore del canale di ritorno, consente di realizzare prove di attenuazione e piattezza in banda nel canale di ritorno (5-30MHz), con la generazione di opportune frequenze fisse o variabili.

–    Convertitore e generatore ottici. Per effettuare le misure in impianti di distribuzione dei segnali TV che impiegano la fibra ottica, occorre disporre di un generatore ottico e di un adattatore ottico/RF. Mentre il generatore ottico è necessariamente un accessorio separato esterno, invece l’adattatore ottico/RF può essere già integrato in alcuni modelli di analizzatore.
In tal modo si possono effettuare la misura della potenza ottica dei segnali TV satellitari e terrestri distribuiti in fibra ottica, il calcolo delle perdite del segnale ottico sulla distribuzione, la misura dei parametri digitali (BER, MER NM ecc.) dei segnali ottici convertiti in RF, visualizzazione delle portanti convertite da ottico in RF sull’analizzatore di spettro del misuratore di campo. Alimentazione tramite collegamento RF col misuratore di campo (alimentazione LNB). Interfaccia RS232 per la gestione delle funzioni e delle misure col misuratore di campo.
Esempi di generatore ottico sono il modello OPS 3L Triple Light Source di Televes e il Prolite-105 di Promax (Figura 9), che sono in grado di generare segnali ottici a 1.310, 1.490 e 1.550 nm.
Un esempio di adattatore Ottico-RF è il modello PXCV-100 della Promax che permette di rendere gli strumenti compatibili con gli LNB e apparati ottici per applicazioni TV/SAT. E’ compatibile con la Banda TV RF e IF Satellite (Polarizzazione Verticale Bassa), fornisce alimentazione all’LNB ed è dotato di attenuatore RF da 20dB selezionabile.

App per l’installazione delle parabole SAT
Presentiamo alcune app gratuite per smartphone e tablet con sistema operativo iOS e Android, che risultano utili per il puntamento di antenne satellitari. Si affiancano all’impiego degli analizzatori TV utilizzando in particolare il sistema di localizzazione GPS e la bussola di cui sono dotati smartphone e tablet, insieme al collegamento alla rete. Inoltre viene utilizzata la camera posteriore dello smartphone per la funzione “augmented reality” che permette di vedere la posizione del satellite sovrapposta alla foto della volta celeste. Poiché il calcolo posizione del satellite dipende dalla precisione dei sensori del dispositivo, occorre verificare che il dispositivo sia calibrato. Per la calibrazione ci si può aiutare con l’app gratuita “Stato GPS” seguendo le facili ed efficaci istruzioni riportate.
Le applicazioni, scaricabili gratuitamente su iTunes e su Google Play, sono di comprensione immediata e forniscono comunque alcune note d’uso in lingua inglese.

–    Eutelsat Satellite Coverage Zones App (Figura 10). L’applicazione sviluppata da Eutelsat SA permette di verificare la copertura in downlink di tutti i satelliti  della flotta di Eutelsat attraverso una mappa 3D del globo terrestre sulla quale si sovrappongono le aree a intensità costante illuminate di ogni singolo satellite. Sono rappresentati i diagrammi di copertura distinti nelle bande Ku e Ka di 26 satelliti già operativi e dei nuovi satelliti prossimi ad essere messi in operazione. In tal modo si può verificare il grado di copertura in termini di intensità del segnale in dBW nell’area in cui ci si trova. Si presenta come un utilissimo strumento per progettare correttamente un collegamento in downlink attraverso satelliti Eutelsat.

–    Eutelsat KA-SAT Pointer App. L’applicazione sviluppata dal Team @Eutelsat fornisce le informazioni essenziali per gli installatori delle antenne per il sistema satellitare Tooway nella banda Ka-Sat. Attraverso un sistema di mappe e con l’ausilio del GPS installato a bordo dell’iPad fornisce la configurazione degli spot di copertura insieme ai valori di azimuth e di elevazione relativi alla posizione geografica in cui si opera, con note esplicative in lingua inglese.

–    SES Satellites App (Figura 11). L’applicazione SES, sviluppata da SES SA, consente di visualizzare la sua intera flotta di 52 satelliti e oltre 150 footprint su un globo terrestre in 3D. SES Satellites è la prima applicazione per satelliti che, sfruttando la tecnologia augmented reality, permette di localizzare la posizione dei satelliti SES semplicemente puntando il proprio iPad verso il cielo. Inoltre fornisce una serie di informazioni e dati sui satelliti e la loro copertura.

–    Intelsat App. L’applicazione sviluppata da Intelsat Corporation presenta la copertura dell’intera flotta Intelsat nelle diverse regioni del globo, con le aree grafiche di copertura a intensità EIRP costante e le localizzazione di 8 teleporti. Fornisce i parametri principali di ciascun satellite e teleporto, permettendo di selezionare quelli più utili, e fornisce gli indirizzi principali degli enti di servizio.

–    Satellite director App. Attivare la funzione GPS nello smartphone, selezionare il satellite TV che interessa, e orientare lo smartphone fino a che la palla bianca entra nel cerchio bianco e la palla azzurra entra nel cerchio azzurro. E’ disponibile un tono audio per indicare il corretto allineamento. In tal modo la freccia azzurra sul display così posizionata sul display risulta orientata nella direzione del satellite. Allineate il braccio della parabola con la direzione indicata dalla freccia azzurra sul display dello smartphone.

–    Eutelsat Satellite Finder App. Utilizzando il GPS dello smartphone l’applicazione fornisce i valori di azimuth, elevazione e tilt dell’LNB nella località in cui vi trovate per il satellite che avete selezionato nella lista. I risultati sono presentati sia con valori numerici che con grafici su Google Maps. Comprende anche una bussola utile per trovare il valore dell’azimuth del satellite. E’ possibile scattare una foto della location con sovrapposte le coordinate del satellite, per aiutare ad assicurarsi che non vi siano ostacoli, come rami degli alberi o tetti delle case, tra la parabola e il satellite stesso.

–    Eutelsat KA-SAT Pointer App. Nuova App disponibile su Apple Store e su Google Play sviluppata appositamente per gli installatori di antenne Tooway. Ottimizza il puntamento dell’antenna che permette di configurare e attivare il modem del terminale Tooway usando uno smartphone o un tablet senza impiegare un computer.

–    Satellite Finder Pro App (Figura 12). Offre uno strumento molto semplice basato su realtà aumentata, al fine di orientare in modo efficace la parabola. Avviando l’applicazione traguardando il cielo sopra la parabola attraverso la camera, nella parte superiore si nota la comparsa di alcuni puntini rossi sullo schermo del telefonino in corrispondenza ai vari satelliti posizionati sopra la parabola.
Occorre allineare il mirino che appare nella schermata con il puntino corrispondente al satellite che interessa. L’applicazione offre la possibilità di controllare le frequenze dei canali e se avete un Enigma 2 Dreambox è possibile verificare la potenza del segnale tramite il telefono con facilità. Supporta tutti i satelliti mondiali, aggiornabili periodicamente.

Situazione nell’impiego dei nuovi standard TV
Facciamo una situazione sull’impiego dei nuovi standard per la distribuzione dei segnali TV, in modo che gli installatori abbiano una visione sulle prospettive di impiego dei nuovi standard TV nei prossimi anni e possano quindi effettuare una scelta corretta delle prestazioni dell’analizzatore.

–    DVB-T2/HEVC (Figura 13). L’arrivo del nuovo standard di trasmissione DVB-T2 in Italia è stato necessariamente associato alla disponibilità del nuovo Codec HEVC per potere distribuire sul terrestre segnali più complessi (HD e Ultra HD) con il minimo impiego di banda RF, visto che prossimamente anche la banda 700 MHz verrà sottratta all’impiego TV, come già avvenuto per quella a 800 MHz. Mentre in altri paesi (UK, Francia, Germania) il DVB-T2 è entrato in servizio in combinazione con MPEG-4, non vi sono ancora date certe per l’arrivo del DVB-T2/HEVC in Italia. Dal lato televisori gran parte dei nuovi modelli dispongono già del tuner DVB-T2, la cui data di obbligo di impiego nei nuovi modelli è stata spostata dal 2015 al gennaio 2017, ma senza però essere stata ancora fissata la data per l’impiego dell’HEVC. La nuova decodifica HEVC finora è stata prevista solo in alcuni modelli di TV 4K, motivati dai programmi di Netflix in Ultra HD via broadband già disponibili in altri paesi. Dal lato broadcaster la situazione in Italia è ancora più incerta poiché nessuno finora ha annunciato l’arrivo dei nuovi standard, che comportano necessariamente grossi investimenti in infrastrutture oltre che in contenuti di maggiore qualità. La gran parte degli analizzatori TV che passiamo in rassegna dispongono già del tuner DVB-T2, ma ancora nessuno dispone della decodifica HEVC, che i costruttori hanno dichiarato di prossima disponibilità, con l’arrivo dei relativi chip-set.

–    Fibra Ottica (Figura 14). La distribuzione della radiofrequenza in fibra ottica sta avendo successo poiché consente di semplificare anche le installazioni CATV più complesse per lunghezza e numero dei cavi di discesa. Vengono combinate due diverse lunghezze d’onda  per distribuire contemporaneamente segnali di due satelliti su un’unica fibra. Sono disponibili in commercio tutti i prodotti necessari dal LNB con uscita ottica ai convertitori FO/RF, necessari per le prese di utente. E’ la nuova tecnologia in cui gli installatori si cimentano non solo per gli impianti CATV più estesi ma anche per le situazioni con numerosi cavi di discesa.

–    Protocollo IP (Figura 15). Il protocollo IP viene utilizzato per la distribuzione TV attraverso le reti a banda larga, e più recentemente, per la distribuzione negli impianti condominiali con il nuovo protocollo Sat-IP. In entrambi i casi vengono abbandonati i cavi e le connessioni RF e si entra nel televisore con il connettore Ethernet RJ45.
La distribuzione attraverso la banda larga della rete Internet, soprattutto con l’avvento degli operatori OTT,  sta ottenendo un enorme successo con l’arrivo di numerose iniziative in Italia che emulano il successo di Netflix in USA, come Infinity di Mediaset.
All’inizio del 2013 l’operatore satellitare tedesco SES/Astra ha introdotto il nuovo protocollo Sat-IP per mezzo del quale i segnali Sat ricevuti dall’LNB vengono convertiti con il nuovo protocollo IP e distribuiti attraverso una rete LAN a cui risulta possibile collegare tutti i dispositivi con interfaccia IP, con o senza fili, dagli Smart TV, ai PC, fino ai tablet e smartphone, esattamente come avviene per la distribuzione su rete Internet, ma senza la necessità di disporre di una connessione Internet. Sono già in commercio i server per convertire i quattro segnali provenienti dall’LNB in segnali IP su un unico cavo Ethernet  per la distribuzione. I dispositivi da collegare debbono prevedere l’app prevista per Sat-IP. Sono iniziate le prime installazioni soprattutto in Germania.

–    DVB-S2X (Figura 16). Anche il satellite ha in cantiere un nuovo standard per aumentare le capacità di trasporto. Segnaliamo il nuovo standard DVB-S2X (X sta per eXtension) sperimentato da alcuni anni e approvato a inizio 2014 dal Comitato DVB. DVB-S2X è destinato a migliorare le prestazioni dell’attuale DVB-S2, con un aumento di capacità trasportata fino al 30-35% in modo da fronteggiare la crescente domanda di diffusione della TV attraverso il satellite e in particolare di nuovi segnali come quelli UltraHD. L’industria sta sviluppando i nuovi prodotti a standard DVB-S2X e nelle prossime generazioni di analizzatori TV vedremo apparire oltre all’HEVC anche il DVB-S2X.

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