DAB in Nederland

De afkorting ‘DAB’ staat voor ‘Digital Audio Broadcasting’, in het Nederlands vaak gewoon aangeduid als ‘digitale radio’. DAB is de beoogde opvolger van onze huidige analoge FM en AM zenders en ontvangers.

In dit artikel wordt de gebruikte techniek achter DAB uitgelegd, de voor- en nadelen en misschien wel het belangrijkste punt wordt toegelicht: waarom hebben we het in Nederland nog maar nauwelijks?

Inleiding (if it ain’t broken why fix it?)

Voordat we in het hoe en wat van DAB duiken zijn de belangrijkste vragen “Waarom hebben we een opvolger nodig van de huidige FM en AM radio infrastructuur en wat is er dan mis met FM en AM?”.

Het zou te gemakkelijk zijn om te zeggen dat de huidige radiotechnieken oud aan het worden zijn en omdat we sowieso aan het omschakelen zijn in audio- en videoland naar digitale technieken waarom zou radio dan niet mee moeten gaan?

Om het ‘waarom’ van DAB uit te leggen, duiken we eerst in een stukje geschiedenis. De techniek achter alle radio- (en TV)-uitzendingen die we vandaag gebruiken zijn nog gebaseerd op analoge technologieën van vele jaren geleden. FM radio kennen we al vanaf de jaren ’40 en AM is al 20 jaar daarvoor uitgevonden. De geluidskwaliteit van FM is soms heel redelijk (AM heeft een veel lager kwaliteitsniveau) en de acceptatie en verspreiding is enorm bij zowel stationaire en portable ontvangers (thuis) als mobiele ontvanger (bijvoorbeeld in de auto). De kosten van deze ontvangers zijn eveneens erg laag door het volwassenheidsstadium van deze producten.

Toch zijn er ook nadelen: de genoemde gemiddelde geluidskwaliteit, het ruisniveau en het storen (gelispel) of zelfs wegvallen van de ontvangst in gebieden met een mindere dekking is er één van.  Een voorbeeld van een mogelijke verstoring van ontvangst is de zogenaamde ‘multipad interferentie’, een verstoring die ontstaat door de ontvangst van een direct FM-signaal en het gereflecteerde (bijvoorbeeld via grote gebouwen) signaal. Van origine was FM ook helemaal niet ontwikkeld voor mobiel gebruik vandaar dat hier ook geen rekening mee is gehouden.

Een ander nadeel is het inefficiënte gebruik van schaarse radiofrequenties. U zult zich ongetwijfeld nog de bemoeienis van de overheid herinneren bij de verdeling van de FM radiofrequenties een aantal jaren geleden. Overigens blijft de overheid consequent haar twijfelachtige bemoeienis bij de invoering DAB doorzetten maar daar kom ik later nog op terug.

Het inefficiënte gebruik van de radiofrequenties komt door twee dingen: aan de ene kant het feit dat de uitzendfrequenties van verschillende zenders niet te dicht bij elkaar mogen liggen omdat zij dan onderling gaan storen en aan de andere kant het feit dat de hoogfrequentbandbreedte van FM-uitzendingen relatief groot is: zo’n 300 kHz tegen 10 kHz bij AM. Ook is het zo dat één uitzending in verschillende gebieden op verschillende frequenties uitgezonden wordt. Rij maar eens met een auto van Maastricht naar Leeuwarden en probeer dan naar één zender te luisteren met een autoradio zonder RDS...

Wat zijn de voordelen van DAB?

De problemen die in de voorgaande paragraaf aangeven zijn kent DAB niet: het kwaliteitsniveau van de radio-uitzendingen kan op vrijwel Cd-niveau liggen en DAB is vrijwel ongevoelig voor verstoringen. Simpel gezegd: of je hebt ongestoorde ontvangst of helemaal niets. Maar ruisen en kraken behoort tot het verleden.

Ook wordt door het hele land door op slechts één frequentie uitgezonden zodat tussentijds afstemmen op dezelfde zender bij mobiel gebruik niet nodig is.
DAB biedt ook de mogelijkheid tot het versturen van extra data, bijvoorbeeld de titel en artiest die men hoort, maar ook concertinformatie, verkeersinformatie, webpagina’s, een Electronic Programme Guide etc. Deze functie is veel uitgebreider in vergelijking met de huidige RDS functionaliteit.

Een ander voordeel dat de gemiddelde consument niet zo veel zal interesseren is het feit dat de frequentiebandbreedte veel efficiënter gebruikt kan worden. Voor een landelijke verzorging kan volstaan worden met één frequentie. Dit kan resulteren in veel meer verschillende zenders dan nu.

Technische werking van DAB

De DAB-standaard is ontwikkeld door het zogenaamde Eureka 147 projectteam, gefinancierd door de Europese Unie. Begin jaren ’80 (!) is reeds gestart met Eureka 147 waarbij het projectteam bestond uit een internationale groep van broadcasters, broadcast operators, vertegenwoordigers van consumenten elektronica en onderzoeksinstituten. Dit projectteam kreeg de naam ‘147’ omdat het het 147ste project was van Eureka.

In 1994 werd dit nieuwe digitale transmissie systeem geadopteerd als wereldstandaard. Echter niet elk land heeft wereldwijd deze standaard overgenomen. De Verenigde Staten hebben bijvoorbeeld gekozen voor een andere standaard. Not invented by Uncle Sam blijkbaar…

DAB is een zogenaamd ‘multiservice’ uitzendsysteem. Dit houdt in dat er mee uit kan worden gezonden door (aardse) zenders, satellieten (of een combinatie van beide: ‘hybride’) maar ook via de kabel. Het signaal wordt volledig gedigitaliseerd voor transmissie. De DAB-radio decodeert dit digitale signaal weer terug naar het oorspronkelijke analoge signaal.

Het DAB frequentiespectrum is onderverdeeld in verschillende frequentieblokken. Deze zijn keurig internationaal verdeeld en voor Nederland is blok 12C (227.360 MHz) toegewezen aan de Publieke Omroep als de frequentieblok waarop DAB uitzendingen plaats vinden.

Er kunnen meerdere zogenaamde ‘audioservices’ met verschillende bandbreedte, afhankelijk van de kwaliteit en programma soort, binnen één frequentieblok worden uitgezonden. Dit in tegenstelling tot FM waarbij slechts één stereo geluid mogelijk is en AM waarbij slechts mono geluid mogelijk is.
Om dit te realiseren maakt DAB gebruik van een zogenaamde ‘multiplexer’. Deze stelt de functies van de meerdere beschikbare services binnen één blok in: een audio signaal, programma specifieke data of andere data. De multiplexer biedt dus mogelijkheden om gebruik makend van meerdere services het programma-aanbod samen te stellen maar ook te wisselen.

Het geheel aan services wordt wel het DAB ‘ensemble’ of ‘multiplex’ genoemd. De gebruikte bitrate is ongeveer bruto 2,3 Mbit/s, maar omdat iedere service binnen het multiplex zijn eigen foutcorrectie heeft is 0,7 tot 1,7 Mbit/s beschikbaar voor het totaal aan services binnen één multiplex. Ter vergelijking: een CD gebruikt ongeveer 1,4 Mbit/s, meer dus dan alle services binnen een multiplex. In eerste instantie lijkt het dus onmogelijk om überhaupt CD-kwaliteit te bereiken: je hebt meerdere DAB services die in totaal minder bits mogen gebruiken dan één CD. Het is echter zo dat er ook overbodige informatie of onhoorbare informatie op CD vastgelegd wordt. Door deze achterwege te laten en middels intelligente compressietechnieken is het mogelijk het originele signaal tot ongeveer 20% ervan te reduceren. Dat dit enigszins ten koste gaat van de originele geluidskwaliteit is natuurlijk te verwachten.

Twee technieken zijn van belang bij DAB: MPEG-1 layer 2 en OFDM:

MPEG-1 layer 2

Zoals al gezegd, we hebben voor de meerdere services minder bits beschikbaar dan voor één CD. Daarom wordt voor het audiogedeelte MPEG-1 layer 2 compressie toegepast. Het belangrijkste kenmerk van deze compressievorm is dat rekening gehouden is met de menselijke perceptie van geluid. Zo worden bij hardere geluidspassages de minder luide passages gemaskeerd omdat wij mensen ons (onbewust) steeds alleen op de luide passages richten. Door middel van deze compressie kan een bitrate van slechts 224 Kbps toch nog als CD-kwaliteit ervaren worden. In onderstaand diagram wordt de ervaren geluidskwaliteit tussen FM en DAB en het benodigd aantal bits/s weergegeven:

Uit dit diagram blijkt dat indien met altijd een betere geluidskwaliteit dan FM wenst minmaal 192 Kbit/s nodig is.

OFDM

Een andere techniek waarvan DAB gebruik maakt is de zogenaamde OFDM techniek. Dit staat voor Orthogonal Frequency Division Multiplex. OFDM is een draadloze techniek (reeds gepatenteerd in de jaren ’70) dat het binnenkomende bitstream signaal met een hoge bitrate verdeeld in parallelle bitstreams met een lagere bitrate, die elk via een eigen hoogfrequent draaggolf worden uitgezonden (1536 in het geval van DAB mode I). Door middel van wiskundige berekeningen is het hierdoor mogelijk dat  ondanks dat enkele van deze bitstream-‘pakketjes’ verloren kunnen gaan, het totale signaal niet verloren gaat. Ook is het mogelijk gereflecteerde pakketjes te gebruiken voor het herstellen van het originele signaal. Geen multipad interferentie meer dus. Dit alles resulteert in een robuustere ontvangst.

DAB infrastructuur

DAB receiver

Functionele werking DAB

Om te zien hoe DAB werkt is het belangrijk inzicht te hebben in wat genoemd wordt de keten vanaf het aanmaken van programma’s en diensten tot het “consumeren” er van. De consument kan zich opstellen als luisteraar, echter met de mogelijkheden van DAB kan hij ook bijvoorbeeld software downloaden, route-informatie ontvangen of interactief zijn met bepaalde programma’s. De consument kan dus even goed “eindgebruiker” zijn. De DAB-keten ziet er als volgt uit (zie onderstaand figuur).

Schakel 1 – De programma’s (producten, die kunnen variëren van muziek tot praatprogramma’s tot documentaires tot nieuwsuitzendingen tot digitale gegevens) worden meestal namens een omroep gemaakt door een programmamaker of een productiebedrijf. Een dienstaanbieder kan natuurlijk ook zijn eigen inhoud aanmaken.

Schakel 2 - De omroep selecteert om de kwaliteit (bijvoorbeeld CD-niveau) van zijn programma in overeenstemming met de inhoud te brengen een bepaalde hoeveelheid benodigde capaciteit. Deze kan variëren: bijvoorbeeld een hoogwaardige kwaliteit muziek of interactieve spelletjes vergen meer capaciteit dan een rustig nieuwsitem of sommige digitale informatiediensten. De programma’s worden aldus via een distributienetwerk -bijv. ISDN, ADSL of glasvezel- aangeleverd bij de multiplexbeheerder.

Schakel 3 – De multiplexbeheerder wijst de hoeveelheid capaciteit toe en bundelt een aantal programma’s tot één datastroom die als radiosignaal via een zender uitgezonden kan worden. Technisch geschieden deze handelingen in de multiplex. Het aantal programma’s in zo’n stroom varieert naar gelang de hoeveelheid capaciteit die per programma en dienst nodig is. Dit komt omdat die datastroom maar over een maximale hoeveelheid capaciteit beschikt.

Schakel 4 – Middels de multiplex wordt de aldus samengestelde datastroom getransporteerd naar een aantal zenders, die deze zullen rondzenden. Deze zenders maken deel uit van de fysieke infrastructuur en worden beheerd door de zenderparkoperator (bijvoorbeeld Nozema, Broadcast Partners, of anderen). Het transport naar de zenders kan op een aantal manieren plaatshebben, waaronder straalverbindingen, glasvezel netwerk, vaste lijnen of zelfs satellietverbindingen.

Schakel 5 - Iedere zender heeft een opstelpunt nodig, een fysieke mast met antennes van waaruit de datastroom in de ether wordt gezonden.

Schakel 6 - De consument ontvangt de datastroom met zijn DAB ontvanger. Hij  selecteert de omroep, het programma of de functie die hij wil uitvoeren (luisteren naar een programma, downloaden van software).

De DAB-keten. De grijze kronkellijnen scheiden de elementen omroep, multiplexbeheerder en zenderparkoperator. Schakel 1 en 6 zijn niet afgebeeld.

Nadelen van DAB

De belangrijkste nadelen van DAB zitten natuurlijk in het feit dat zowel de broadcasters als wij consumenten nieuwe apparatuur moeten gaan aanschaffen voor DAB uitzendingen en ontvangst. De apparatuur is op dit moment nog kostbaar maar voor de consumenten dalen de prijzen sterk. Ook in Nederland verschijnen de eerste DAB-radio’s op de markt nu de Publieke Omroep in ongeveer 70% van de het land mobiel (antenne op 1 ½ meter hoogte) te ontvangen is in DAB.

Niet echt een huidig nadeel maar een te voorzien nadeel is de mogelijke afweging tussen de commerciële belangen en geluidskwaliteit van DAB. Binnen het multiplex is namelijk ruimte voor extra zenders te vinden door het reduceren van de bitrate (en dus de geluidskwaliteit) van andere zenders. Mocht men meer zenders binnen de multiplex wensen dan is dat te realiseren door het reduceren van de geluidskwaliteit van anderen. Om de belofte van Cd-kwaliteit van DAB waar te maken is 192 tot 256 Kbit/s noodzakelijk. Dit neemt wel de ruimte in van twee 128 Kbit/s zenders die commercieel aantrekkelijker zijn… ‘Digitaal’ in DAB betekent dan niet automatisch ook ‘beter’. De Publieke Omroep gaat uit van 160 kbps voor zenders die populaire muziek brengen en 192 kbps voor klassieke muziekzenders.

Waar wachten we nog op?

Nederland is samen met Frankrijk het laatste land in West Europa waar DAB van start is gegaan. Sinds februari 2004 is de Publieke Omroep in de lucht.

Internationaal is overeengekomen en in bindende afspraken vastgelegd om een deel van het huidige frequentiespectrum te bestemmen voor DAB. Nationale overheden wijzen deze frequenties toe aan daarvoor in aanmerking komende partijen. EZ is er verantwoordelijk voor dat deze toewijzing in Nederland op tijd, eerlijk en ordentelijk plaats heeft. Het verdelingsvraagstuk van de schaarse frequenties dat daaraan ten grondslag ligt is een expliciete bevoegdheid van EZ en vormt de primaire basis voor zijn bemoeienis met TDAB.

Helaas heeft het gebrek aan beeld-, visie- en besluitvorming van onze regering met betrekking tot dit laatste een belangrijke rol gespeeld. Vrijwel ieder europees land heeft DAB, maar wij nog maar nauwelijks en de regering heeft het beleidsdeel te lang voor zich uit geschoven. Hierdoor komen we in een kip-ei situatie m.b.t. DAB terecht: geen beleid – geen toestemming, geen toestemming – geen uitzendingen, geen uitzendingen – geen behoefte, geen behoefte – geen vraag, geen vraag – geen betaalbare producten etc.

Het is heel droevig om te zien dat Nederland als Europees land op dit gebied ver achterblijft bij de rest. De techniek is er en de voordelen wegen duidelijk op tegen de nadelen. Waar wachten we dus nog op...