Bis 2020: Aufrüstung der Technik in über 100 Hörsälen der Universität Stuttgart

Bis 2020 soll die Audio-, Medien- und Datentechnik in über 100 Hörsälen der Universität Stuttgart mit den Standorten Stadtmitte und Vaihingen erneuert werden. Wie erhält ein Projekt dieser Größenordnung eine Struktur und welche Maßnahmen sind bereits durchgeführt worden?

Jürgen Kössinger, Geschäftsführer von der Firma Wireworx, Gesellschaft für audiovisuelle Medien mbH bemerkt: „Bisher wurden Neuanschaffungen für einzelne Hörsäle bei Bedarf durchgeführt oder am Ende des Jahres, wenn noch Mittel zur Verfügung standen.“ Wireworx war die für die Planung und Ausschreibung der jetzt durchgeführten Maß- nahmen verantwortlich. Jürgen Kössinger berichtet weiter: „Die Ausstattungen der 102 Hörsäle mit Medientechnik war und ist unterschiedlich, sowohl in Bezug auf den technischen Stand als auch auf die Gerätschaften. Es gab keine einheitliche Struktur und keine Möglichkeit, eine Fernwartung oder gar -bedienung einzurichten.“

Dabei müssen die Lehrenden in der Regel die medientechnischen Einrichtungen im Vorlesungsbetrieb selbstständig bedienen. Die Personaldecke an technischen Mitarbeitern – am Standort Stadtmitte und Vaihingen betreut jeweils ein Team von zwei Mitarbeitern die Medientechnik – sieht eine alltägliche Kontrolle der Funktionsfähigkeit der medientechnischen Einrichtungen nicht vor. „Je unterschiedlicher die eingesetzten Produkte und der Aufbau der Anlagen ist, umso komplexer und arbeitsaufwendiger ist die Wartung und Instandhaltung“, sagt Jürgen Kössinger.

„Ohne eine zentrale Anzeige von Fehlern ist es nicht möglich, Fehlfunktionen oder Probleme schnell zu erkennen. Deshalb war das Anliegen der Universität, keine Insellösungen für einzelne Hörsäle mehr zu finden, sondern ein Konzept für alle Hörsäle zu entwickeln, das in verschiedenen Bauabschnitten umgesetzt werden kann und die Voraussetzungen für eine zentrale Überwachung schafft.“

Ein solches Konzept wurde für einen Musterhörsaal entworfen, der mit neuer Audio- und Medientechnik inklusive Mobiliar ausgestattet wurde. In diesem Hörsaal wurden Kling&Freitag Lautsprecher installiert und so war Christoph Lohrer von Kling&Freitag auch beim Besuch in Stuttgart vor Ort. Insgesamt wurden acht Hörsäle im ersten Modernisierungsabschnitt mit neuen Lautsprechern ausgestattet, wobei auch Schallzeilen von Fohhn und ein Line-Array von Alcons Audio installiert wurden. 24 Hörsäle und damit alle Hörsäle mit einer Sprachbeschallung erhielten eine neue drahtlose Mikrofontechnik.

Die AV-Installation wurde von thomann Audio Professionell durchgeführt, die nach der europaweiten Ausschreibung den Zuschlag bekamen. Einer der Verantwortlichen von Seiten der Universität Stuttgart war Bernd Gehring, Leiter des Infrastrukturellen Gebäudemanagement, der beim Besuch u. a. über die Unwägbarkeiten beim Bauen im Bestand berichtete.

Ein Auslöser: Handys im Hörsaal

Die meisten Gebäude sind älter als 20 Jahre, entsprechend veraltet ist auch die Datenverkabelung. Zum Teil ist sie gar nicht vorhanden. Daher wird neben der Medientechnik auch die Datentechnik modernisiert, insbesondere auch die WLAN-Technik.

Die zunehmende Gefahr der Störungen durch Mobiltelefone war einer der Auslöser für die Modernisierungen zum jetzigen Zeitpunkt. „Auch wenn die bisher genutzten drahtlosen Mikrofonsysteme bis Ende 2015 genutzt werden dürfen, bei der zunehmenden Verbreitung von LTE war es nur eine Frage der Zeit, ab wann Mobiltelefone der Studenten die Mikrofonsignale bei den Vorlesungen stören“, sagte Jürgen Kössinger. LTE (Long Term Evolution) ist der neue Mobilfunkstandard, der hohe Übertragungsraten auch über Mobilfunknetze ermöglicht. Die LTE-Frequenzen liegen zwischen 791–862 MHz, also in einem Bereich, der bis 2015 u. a. für drahtlose Mikrofonsysteme freigegeben und genutzt ist. Von der Überschneidung waren die drahtlosen Mikrofonsysteme in den Hörsälen der Universität Stuttgart betroffen. Um zu verhindern, dass Handys im Hörsaal die drahtlose Übertragung der Mikrofonsignale und damit die Vorlesung stören, blieb nur der Austausch der Mikrofonsysteme.

Strukturierte Verkabelung

„Strukturierte Verkabelung hieß eines der Stichworte bei der Planung der Medientechnik und des Musterhörsaals“, berichtet Jürgen Kössinger. „Auch für die Medientechnik werden soweit wie möglich IT-Kabel und -Strukturen genutzt. Die Spezifikation des Netzwerkes basiert auf der LAN-Konzeption der Landesverwaltung Baden-Württemberg einschließlich Hochschulbereich. Die Datenkabel sind Cat.7- Kabel, die Anschlüsse Cat.6a.“ Welche Vorteile die Umsetzung der Medientechnik über eine bereits standardisierte Datenverkabelungsarchitektur hat, erläutert Kössinger wie folgt:

„Die ausführenden Verkabelungsarbeiten können von einer qualifizierten Elektroinstallationsfirma ausgeführt werden – in unserem Falle sogar von einer bereits für die Universität vertraglich gebunden Rahmenvertragsfirma, die die baulichen Gegebenheit vor Ort bestens kennt. Außerdem werden die Ausschreibungsverfahren für Medientechnikkomponenten durch den Wegfall der Gebäudeverkabelung einfacher, durchschaubarer und kalkulierbarer. Dadurch erzielt man meiner Meinung nach bessere Preise am Markt. Darüber hinaus ist die Qualität der Verkabelung durch standardisierte Messverfahren berechenbar.“

Alle aktiven Netzwerkkomponenten werden vom TIK (Technische Informations- und Kommunikationsdienste) beschafft und betrieben. Die Medientechnik nutzt also nicht nur die strukturierte Datenverkabelung, sondern auch die aktiven Datendienste. Das Netzwerk ist in virtuelle Teilnetzwerke (VLANs) mit unterschiedlichen Aufgaben unterschieden.

Der Musterhörsaal

Im Musterhörsaal wird zwischen den drei VLAN-Netzwerken Uni, Medientechnik und Dante unterschieden. Schnittstellen zum Universitäts-internen Datennetzwerk stehen u. a. an der neu geschaffenen Mediensäule zur Verfügung. Das Medientechnik-LAN dient zum Austausch von Steuerdaten zur Bedienung und Überwachung. Durch den Einsatz von Dante ist die Nutzung der IT-Strukturen auch für den Transport der Audiosignale möglich.

In das Medientechnik-Netzwerk sind auch die „Steckdosenleisten“ zur Stromversorgung der medientechnischen Einrichtungen eingebunden. Sie lassen sich so trotz unterschiedlicher Positionen zentral ein und ausschalten. Dazu ist z. B. am Projektor des Hörsaals ein Remote-Power-Switch vom Typ Expert Power Control NET 4x 8212 (Gude) eingebaut. Der aus dem Bestand stammende Projektor erhält sein HDMI-Signal und sein RS232-Steuersignal von einem AMX DXLINK HDMI-RX Receiver. Dieser ist über eine direkte LAN-Verbindung mit dem zugehörigen Transmitter DXLINK HDMI-TX verbunden. Als Übertragungsstandard wird HDbaseT genutzt.

Die zentrale Kreuzschiene für Bild und Ton, eine Enova-Matrix DVX-2155HD-SP von AMX, ist in die Mediensäule eingebaut. Die Mediensäule fungiert gleichzeitig auch als Rednerpult, auf dem das AMX Touchpanel MXT 700 L zur Bedienung der Medientechnik platziert ist. Vor dem Touchpanel stehen Notebook-Schnittstellen wie Steckdose, VGA- und HDMI-Stecker, Stereo-Klinke und Netzwerkkabel an einer ausklappbaren Leiste zur Verfügung, wobei die Schnittstellen bis auf die Stromversorgung an herausziehbaren Kabeln bereitstehen. Damit sich die Kabel automatisch einziehen, wenn sie nicht gebraucht werden, sind in der Mediensäule speziell angefertigte Hohlprofile mit Gewichten eingebaut.

Neben der Mediensäule ist ein Dozentenpult platziert, in dem Audio-Eingänge und -Ausgänge inklusive Lautstärkeregelung eingebaut sind. Das Besondere des Pultes ist die elektrische Höhenverstellbarkeit. „Wir gehen davon aus, dass Lehrende zukünftig auch vermehrt Pen-Displays mit Stiften bei den Vorlesungen verwenden“, erläuterte Jürgen Kössinger. „Eine individuelle Anpassung der Pulthöhe muss dann gewährleistet werden.“

DSP-Prozessoren DME24N von Yamaha, die eine MY16-AUD-Karte mit Dante-Schnittstellen besitzen, verwalten die Audiosignale. Die DME24N werden schon seit einiger Zeit in diversen Hörsälen für die Verwaltung der Audiosignale genutzt. Einer der Gründe der Entscheidung für die Anschaffung war, dass die Dante-Option bei den Yamaha-Geräten schon seit längerem verfügbar ist. Neu angeschafft wurden jetzt drei DME24N mit Dante MY16- AUD-Karte. Acht weitere dieser Karten wurden in vorhandene Geräte eingebaut. Mit der Nutzung von Dante ist es auch vergleichsweise einfach, die Audio-Anlage zu erweitern. So gibt es z. B. ein fahrbares Rack mit Dante- und Medientechnik-LAN-Schnittstellen, das an entsprechenden RJ45-Buchsen im Saal angeschlossen die Kanäle der drahtlosen Mikrofonanlage um zwei Kanäle erweitert. Für die Zukunft ist auch die Anschaffung eines digitalen Yamaha-Mischpults mit Dante-Schnittstelle und zugehöriger Stagebox angedacht, die dann in das Dante-Netzwerk eingebunden werden können.

Mikrofon- und Beschallungstechnik

Die neuen Doppelempfänger Shure ULXD4D besitzen eine Dante-Schnittstelle; somit lassen sich Signale direkt ins Netzwerk einspeisen. Das ausschlaggebende Argument für das jetzt eingesetzte ULX-D-System von Shure soll aber nicht die Dante-Schnittstelle, sondern die Qualität der Akkus gewesen sein. „Die Akkus haben eine Laufzeit von über 10 Stunden und ein intelligentes Akku-Management“, erläuterte Jürgen Kössinger. „Man kann die LithiumIonen-Akkus jederzeit in die Ladeschale setzen, ohne dass sie Schaden nehmen. Ein Memory-Effekt tritt nicht auf und so bleibt die Kapazität auch bei recht häufiger Teilentladung erhalten. Der Ladezustand wird außerdem an verschiedenen Stellen angezeigt und lässt sich auch fernabfragen.“

Im alltäglichen Vorlesungsbetrieb sind diese Eigenschaften wichtig: Die Nutzung der Mikrofone muss für die Dozenten einfach sein, damit sie auch genutzt werden. Der Aufwand, auch der Installation, einer Beschallungsanlage kann umsonst sein, wenn ein Dozent bereits das Mikrofon nicht nutzen kann. Werden die Empfänger einfach immer in der Ladeschale platziert, wenn sie nicht im Einsatz sind, kann schon mal die Gefahr eines leeren Akkus minimiert werden. Zusätzlich wurde bei der Auswahl der Mikrofone auf die einfache Handhabbarkeit geachtet: Die Taschensender ULXD1 sind mit einem kurzen Schwanenhalsmikrofon ausgestattet und können mit einer Kordel um den Hals gehängt werden. Als Alternative stehen Ohrbügelmikrofone vom Typ MONACOR HSE-300zur Verfügung. Insgesamt sind jetzt 24 Hörsäle jeweils mit einem Doppelempfänger ULX-D4D und zwei Taschensendern ULXD1 ausgestattet. Vier Handsender ULXD2 mit SM58-Kopf gehören ebenfalls zur Ausstattung.

Bisher wurde die Beschallung in acht Hörsälen mit Kapazitäten zwischen 160 und 800 Sitzplätzen erneuert. In der Planung wurde bereits deutlich, dass die neuen Systeme in fast allen Sälen keine idealen Bedingungen vorfinden würden: Die messtechnisch ermittelten Nachhallzeiten waren zu hoch. In dem größten Saal – dem V53.01 mit 799 Plätzen – hätte nach der DIN 18041 (Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen) die Nachhallzeit für einen Unterrichtsraum um 1 Sekunde liegen sollen; tatsächlich beträgt sie aber ungefähr 1,2 Sekunden im leeren Saal. Zum Teil wurden Nachhallzeiten ermittelt, die in etwa doppelt so groß waren wie für den Anwendungszweck empfohlen. Im Hörsaal M12.01 – einer der beiden Säle mit neuen Beschallungsanlagen am Standort Stadtmitte – lag das Soll bei 0,93 Sekunden, das Ist bei 2 Sekunden. „Wir haben auf die Problematik aufmerksam gemacht, aber leider gab es von Seiten des Landes keine Mittel, die für raumakustische Maßnahmen genutzt werden konnten“, berichtete Jürgen Kössinger. „Die Universität ist nur Mieter der Räume. Trotzdem überlegt sie, aus eigenen Mitteln notwendige Maßnahmen zu planen und zu bestreiten.“

Um trotz der Bedingungen eine möglichst gute Sprachbeschallung einzubauen, wurden nicht in allen Sälen dieselben Lautsprecher eingeplant, sondern versucht, das am besten geeignete System für den jeweiligen Raum zu finden. Dabei galt es zusätzlich, die Projektionen zu berücksichtigen, damit die Lautsprecher nicht im Bild hängen. In dem Hörsaal M12.01 ist z. B. ein zentrales Line-Array mit neun LR7 (4″-Bändchenlautsprecher/6″-Treiber) von Alcons Audio eingesetzt. Der größte Hörsaal V53.01 ist mit den DSP-gesteuerten und damit elektronisch neigbaren Schallzeilen LFI450 von Fohhn ausgestattet. Zwei der 4,5 Meter langen Zeilen beschallen die Hörerflächen des 31 Meter langen und bis zu 33 Meter breiten Hörsaals. „Die mechanische Neigung von Zeilenlautsprechern wird oft von Architekten nicht gerne gesehen“, berichtete Jürgen Kössinger. „Mit den elektronisch neigbaren Zeilen, die gerade an der Wand hängen und große Flächen gleichmäßig beschallen, haben wir hier sehr gute Erfahrungen gemacht. Die Zeilen von Fohhn werden sicher auch noch für andere Säle in Frage kommen.“ In einem weiteren Hörsaal kommen zwei passive Linien vom Typ LX600 zum Einsatz.

Der Musterhörsaal ist einer der Hörsäle, die mit mit Zweiwege-Lautsprechern von Kling & Freitag bestückt sind. Den 10 Meter langen und bis zu 12 Meter breiten Hörerbereich beschallen zwei CA1215-6, die ungefähr über der ersten Sitzreihe positioniert und entsprechend nach unten gewinkelt sind. Unterstützt werden sie von zwei Passio-Lautsprechern als Delay-Linie für die hinteren Sitzreihen. Insgesamt kommen zehn CA1215-6 und zwei CA1215-9 und neun Passio zum Einsatz. „Wireworx hat im Vorfeld Simulationsmodelle erstellt und die Eignung mittels EASE-Simulation überprüft“, berichtete Christoph Lohrer. „Sie haben uns dann die Simulationen und Ergebnisse zu den Hörsälen mit Kling & Freitag-Lautsprechern zugesandt, damit wir sie auf ihre Plausibilität und optimale Einstellung der Lautsprecher untersuchen.“ Auch die anderen Lautsprecher-Systeme wurden von Wireworx in Ease-Simulationen examiniert.

Zentrale Zukunft Durch die Nutzung IT-basierter Strukturen und Geräte, die mit Ethernet-basierten Steuerdaten und zum Teil auch Signalen umgehen können, ergeben sich neue Möglichkeiten, die medientechnischen Komponenten zentral zu überwachen. Dies könnte die Arbeit der für die Medientechnik verantwortlichen Mitarbeiter um einiges erleichtern. So können sie z. B. von einer zentralen Stelle aus den Ladezustand der Akkus überprüfen oder gar über das DanteNetzwerk in einen Hörsaal hineinhören. Auch Hilfestellungen bei Fehlfunktionen könnten von einer Leitwarte aus einfacher werden; und Lösungen mittels Fernbedienung von Geräten, z. B. Auswahl der passenden Bildauflösung beim Projektor, ohne Dienstgang gefunden werden. Auch die Vermeidung von Fehlfunktionen im Vorlesungsbetrieb wäre um einiges effektiver, wenn Fehler nach ihrem Auftreten gleich gemeldet werden und nicht erst beim Starten einer neuen Vorlesung auffallen.

Ein Konzept für eine Leitwarte, jeweils eine an den Standorten Stadtmitte und Vaihingen, existiert bereits. Die bereits installierten Geräte und Verkabelungen entsprechen auch den Anforderungen, die für die Einrichtung der Leitwarte erfüllt sein müssen. Zu den Funktionen, die die Leitwarte übernehmen soll, gehören die Leistungsüberwachung der Funkmikrofon-Systeme, die Pegelkontrolle sowie die Monitor- und Steuermöglichkeit aller Audio-Signale im Hörsaal, die Leistungsüberwachung und Konfigurationsmöglichkeiten des Dante-Audionetzwerk sowie die Leistungsüberwachung und Steuermöglichkeit der Projektoren. Weiterhin sollen eine Kamera-Schaltung in den Hörsaal für Supportzwecke, die zentrale Hörsaalaufzeichnung, Distribution sowie Raummanagement der Hörsäle von der Leitwarte aus erfolgen.

Bevor die Leitwarten etabliert werden können, muss jedoch zunächst das Thema Datenschutz geklärt werden. Es muss geprüft werden, inwieweit Hineinhören und -sehen in die Hörsäle zur technischen Unterstützung und Wartung mit den Vorschriften zum Datenschutz in Einklang gebracht werden können und wie ein Schutz gegen einen Missbrauch dieser Fähigkeiten etabliert werden kann. Deshalb ist das Konzept zur Einrichtung der Leitwarten momentan zur Klärung der datenschutzrechtlichen Grundlagen beim zentral verantwortlichen Mitarbeiter eingereicht.

Die Case Study geht auf der 2. Seite weiter!