Цифровое телевидение

Телевидение имеет достаточно длинную историю, берущую свое начало в первой половине XX века. Не вдаваясь в подробности, лишь вспомним, что первые приемники видеосигнала были черно-белыми. И только в 60-х годах телетрансляция стала цветной. Возможности телевидения делали его основным информатором, отодвигая на второй план газеты и радиовещание.

Требования к качеству изображения непрерывно повышаются. В 80-х годах XX века в качестве альтернативы существующим аналоговым стандартам передачи телесигнала PAL, SECAM и NTSC было впервые продемонстрировано цифровое TV, которое имеет неоспоримые преимущества перед ними.

Цифровое телевидение — это система телевидения, в которой передаваемый телевизионный сигнал представляет собой последовательность кодовых (цифровых) комбинаций электрических импульсов.
Переход на цифровое телевещание так же неизбежен, как в свое время замена черно-белого телевидения цветным. В ближайшие годы в России, предполагается массовый переход от аналогового телевещания к цифровому.
Предположительно через 5-12 лет всё телерадиовещание в России будет производиться в цифровом формате. Наступает эпоха качественного преобразования телевидения и наших представлений о нем.
Новейшие цифровые технологии открывают обществу новые возможности получения и передачи качественной информации. Преимущества цифрового телевидения были осознаны еще в 80-х годах.

Чем же цифровое телевидение лучше?

  • Высокое качество картинки и звукового сопровождения, более высокая помехозащищенность трансляции по сравнению с аналоговым вещанием.
  • Увеличение числа передаваемых каналов в том же частотном диапазоне.
  • Наличие сопутствующих сервисов.
  • Превосходное качество транслируемых каналов
  • Мало подвержено внешним воздействиям (качество определяется вещателем).
  • Стереозвук
  • Система условного доступа
  • Наличие карточки условного доступа позволяют клиенту контролировать доступ к просмотру определенных каналов (например, детей).
  • Огромный выбор каналов для просмотра

    Система цифрового телевидения, в силу ее технических особенностей, дает возможность увеличения количества ретранслируемых каналов (без потери качества).

    Помимо сказанного, освоение производства телевизоров с весьма большой диагональю и повышенной яркостью изображения выявило недостатки аналогового телевидения, связанные с технологическими ограничениями.

    В США цифровое телевидение впервые было представлено в 1981 г. Однако потребовалось почти два десятка лет, чтобы Федеральная комиссия по связи (FCC) определила новый стандарт цифрового вещания ATSC, включающий в себя 18 форматов TV, 6 из которых относятся к HDTV. Для того чтобы обеспечить плавный переход с «аналога» на «цифру» и не потерять телезрителей, разработчики стандарта ATSC предусмотрели передачу вместе с цифровым сигналом и старого аналогового NTSC. Помимо этого FCC проводит политику, направленную на скорейшее распространение нового стандарта, заставляя несколько крупнейших телекомпаний США (ABC, CBS, NBC и Fox) вещать не менее 80% своего контента в цифровом формате.
    Что касается Европы, то, как это часто бывало, жители «Старого света» не приняли американские стандарты и разработали свой — DVB (Digital Video Broadcasting), который, в свою очередь, разделяется еще на 4 подформата: DVB-T (Terrestrial), DVB-S (Satellite), DVB-C (Cable) и DVB-H (Handheld). Это деление основано на типах передающих и принимающих устройств. DVB-T предназначен для эфирного приема через наземную антенну, DVB-S — для спутниковых каналов, DVB-C — для кабельного телевидения и последний DVB-H рассчитан на портативные приемники, такие как КПК, мобильные телефоны.

    Япония не стала заимствовать придуманные европейцами и североамериканцами стандарты и создала свой — ISDB, который, в отличие от вышеупомянутых, охватывает сразу TV- и радиовещание, а также передачу данных.
    26 мая 2004 г. распоряжением премьер-министра РФ Михаила Фрадкова Россия выразила свое намерение вступить в эру цифрового телевидения вслед за США, Японией и европейскими странами. Согласно «Концепции внедрения в России цифрового наземного телевизионного и радиовещания», принятой правительством, к 2015 г. все телевидение в стране должно стать цифровым. Отметим, что доступ к DTV в России есть и сегодня, правда, он является достаточно дорогим и совсем малая группа людей готова заплатить соответствующие деньги за это удовольствие.

    Итак, «цифровое» будущее телевидения в России совсем не за горами, а в некоторых странах использование DTV стало уже привычной вещью. По этой причине все больший интерес появляется к аппаратуре, которая поддерживает стандарты цифрового телевидения. Популярностью пользуются ресиверы, которые преобразуют цифровой сигнал в аналоговый, а значит, позволяют не менять телевизор, который работает с PAL, SECAM и NTSC. Кроме того, появились телевизоры, поддерживающие стандарты DTV.

    Как это часто бывает, одной из самых больших проблем в процессе внедрения новой технологии является выработка стандартов, которые приняли бы все участники рынка телевидения. В результате на рынке конкурирует сразу несколько TV-стандартов, что приводит к росту цен на устройства, к появлению проблем совместимости и сбивает с толку обычных пользователей. Такая картина может не меняться годами до тех пор, пока один из форматов не победит. При этом критерием выбора зачастую становится совсем не качество, а политические или финансовые интересы.

    Стандарты цифрового телевидения.

    Наибольший интерес представляют стандарты DVB-C, DVB-T и DVB-H рассмотрим их поподробнее.

    DVB-C

    В основе стандартов DVB (в том числе и стандарта DVB-C) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2 (см. табл.1).

    Таблица 1. Стандарт MPEG-2 (в основе DVB-C)

    Уровень Профиль
    Простой (Simple) Основной (Main) Масшта- бирование по S/N (SNR Scalable) Пространственный (Spatially Scalable) Высокий (High)
    High 1920?1152 — 80 Мбит/с — — 100 Мбит/с
    High-1440 1440?1152 — 60 Мбит/с — 60 Мбит/с 80 Мбит/с
    Main 720?576 15 Мбит/с 15 Мбит/с 15 Мбит/с — 20 Мбит/с
    Low 352?280 — 4 Мбит/с 4 Мбит/с — —
    Кодирование компонентов 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:2:0 или 4:02:02
    В-кадры Нет Есть Есть Tcnm
    Масштабируемость Нет Нет По S/N

    По пространственному разрешению и по S/N

    		 По пространственному разрешению и по S/N

    Уровень High-1440 (1440?1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920?1152 элементов) — телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). Вертикальные столбцы таблицы соответствуют новой градации (т.е. MPEG-2) цифровых телевизионных систем – профилям. С переходом на более высокие профили, т.е. при продвижении по таблице направо, увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.

    Как видно из таблицы, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Сравнив эту величину с исходной величиной 216 Мбит/с, соответствующей параллельному стыку по Рекомендации 601 МККР, можно видеть, что осуществляется сжатие потока информации примерно в 15 раз. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).

    На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.

    Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2, в табл.1 не показан), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.

    Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения

    Ожидаемое внедрение цифрового телевидения в системы кабельного телевидения (СКТ) ставят вопрос об их пригодности для этой цели и об оценке необходимых усовершенствований и доработок. В силу того, что в правильно спроектированной СКТ довольно высокое отношение сигнал/шум – S/N (по ГОСТ Р 52023-2003 не менее 43 dB), но в то же время значительно уже полоса канала в сравнении со спутниковой системой, в связи с чем наиболее оптимальным является использование многопозиционной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция). Хорошее S/N согласно теоремы Шеннона снижает вероятность ошибок BER (Bit Error Rate – частота ошибочных бит) и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью помехоустойчивого кодирования.

    Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, позволяет предположить, что цифровые сигналы окажутся менее чувствительными к интермодуляционным искажениям (CSO и СТВ), чем аналоговые, благодаря значительно меньшему требуемому защитному отношению S/D (цифровой сигнал/цифровая помеха) в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми.

    В литературе еще не достаточно данных о взаимном влиянии большого числа цифровых потоков в кабельной сети, т.к. благодаря эффективному сжатию, в одном частотном канале удается передать до 4-8 ТВ программ, и после перевода на цифровой формат даже очень загруженная сеть с 25-35 транслируемыми программами переходит в категорию сетей с 5-7 реально занятыми физическими каналами, в которых проблемы взаимных помех не столь актуальны.

    В построении головных станций (ГС) переход на цифровой формат предъявляет новые требования к аппаратуре обработки и формирования сигналов. Появляется возможность формировать многопрограммные цифровые потоки, не декодируя принятые MPEG-2 сигналы, а выделяя на них нужные компоненты на уровне транспортного потока и ремультиплексируя эти компоненты в новый транспортный поток. Также на уровне транспортного потока при этом могут решаться вопросы скремблирования, смены системы условного доступа. Принятый в стандартах DVB единый подход к канальному кодированию существенно облегчает обработку и преобразование сигналов DVB, т.к. число дополнительных операций при преобразованиях оказывается минимальным. В этом смысле стандарт DVB-C достаточно близок к спутниковому стандарту DVB-S.

    Структура системы DVB-C (Стандарт DVB-C) максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется не QPSK, а M — QAM с числом позиций М от 16 до 256 (т.е. от 16 QAM до 256 QAM). На рис.1 показана структура как оборудования головной станции кабельной линии, так и абонентского приемника-декодера для такой линии.

    Стандарт DVB-C

    Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т.п. Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-Т. Преобразователь байтов и кортежи (короткие последовательности битов, равные значности моделирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM.

    С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и О. Затем сигналами I и О моделируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке Set — Top — Box (STB).

    Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона.

    После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами.
    Длина кортежа m = log2(M), где М – число позиций сигнала M — QAM (т.е. 2 m?QAM ).
    Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой: 8k = n?m,
    где: k – число преобразуемых байтов по 8 бит;
    n – число кортежей длиной m бит.

    Различным вариантам модуляции M — QAM соответствуют значения коэффициентов, показанные в табл.2.

    Таблица 2

    Модуляция m n k 8k = n·m
    16QAM 4 2 1 8
    32QAM 5 8 5 40
    64QAM 6 4 3 24
    128QAM 7 8 7 56
    256QAM 8 11 1 8

    Минимальный цикл преобразования в 1 байт соответствует видам модуляции 16QAM и 256 QAM. При 256 QAM байты и кортежи совпадают.

    В табл.3 приведены примеры расчетных значений символьной и информационной скоростей при разных кратностях модуляции в канале с полосой 8 МГц. Максимальная скорость достигает 38,1 Мбит/с, что соответствует пропускной способности ствола спутникового ретранслятора с полосой 33 МГц в типовом режиме Fсимв = 27,5 Мсимв/с, CR = 3/4.

    Таблица 3

    Полезная информационная скорость (транспортный уровень MPEG-2), Мбит/с Общая скорость, включая RS (204, 188),Мбит/с Кабельная символьная скорость, Мбод/с Занимаемая полоса частот, МГц Вид модуляции
    38,1 41,34 6,89 7,92 64QAM
    31,9 34,61 6,92 7,96 32QAM
    25,3 27,34 6,84 7,86 16QAM
    18,9 20,52 3,42 3,93 64QAM
    16 17,4 3,48 4 32QAM
    12,8 13,92 3,48 4 16QAM
    9,6 10,44 1,74 2 64QAM
    8 8,7 1,74 2 32QAM
    6,4 6,96 1,74 2 16QAM

    Преимущества стандарта DVB-C.

    • Существенная экономия частотного ресурса.

      • В одном физическом канале размещаются 4-8 ТВ программ, то это означает, что для передачи 60-ти программ потребуется всего около 10-ти каналов. Такой частотный выигрыш особенно ощутим при внедрении стандарта DVB-C на устаревших сетях с пропускной способностью до 240…300 МГц. В таких сетях легко размещаются свыше 100 цифровых каналов, а при активизации реверсного канала – и услуги интерактивного сервиса.

    • Существенно повышается качество транслируемых программ.

      • Трансляция аналоговых сигналов неизбежно влечет за собой снижение их качества в части неизбежного накопления искажений (шумы, интермодуляционные искажения, фоновая помеха, наводимые сигналы, кросс-модуляция и т.д.). Цифровые же сигналы (DVB-C) сохраняют свое качество вне зависимости от протяженности магистрали. Для них достаточно превышения требуемого уровня сигнала (что всегда выполняется на практике в силу более высокой чувствительности STB в сравнении с телевизором) и порогового значения C/N, которое много ниже регламентируемых 43 dB согласно ГОСТ Р 52023-2003.

    • При использовании стандарта DVB-C появляется возможность значительно увеличить зону обслуживания СКТ за счет более низкого шумового порога (не более 36 dB).

      • Расчеты показывают, что при использовании стадарта DVB-C возможно увеличение зоны обслуживания в 10 и более раз. Причем, такое увеличение зоны охвата наиболее эффективно именно на устаревших сетях с верхней частотой 240…300 МГц. На таких частотах погонные потери коаксиального кабеля почти в 2 раза меньше, чем на частоте 862 МГц, с которой проектируются современные СКТ. При меньших погонных потерях требуется меньшее число усилителей, что и гарантирует поддержание высокого значения S/N.

      Более того, снижение числа физических каналов снижает энергетическую нагрузку самой СКТ, что эквивалентно значительному улучшению S/N, CTB и CSO.

    • Появляется возможность эффективного кодирования пакетов программ

      • Что позволяет операторам СКТ получать дополнительные прибыли за счет формирования платных каналов. При использовании DVB-C так же облегчается и возможность использования фильтров пакетирования за счет снижения физических каналов и появления частотных пробелов, которые и необходимы при использовании фильтров пакетирования.

    DVB

    Использование DVB-C стандартов TV в мире

    DVB-T

    Одной из основных причин внедрения цифрового вещания является тот факт, что аналоговый сигнал по мере его распространения по любой среде претерпевает существенные искажения, не восстановимые на приемной стороне. Одним из таких значимых значений, характеризующих качество сигнала, является отношение несущая/шум – C/N (рис.1).

    DVB-T  

    Для цифрового же сигнала характерна та особенность, что его качество остается неизменным при снижении уровня входного сигнала (что эквивалентно понижению C/N) до некоторого минимального значения, именуемого порогом (пороговым значением по тому или иному критерию). Однако следует заметить (на что крайне редко обращают внимание в литературе), что сам исходный сигнал в аналоговом виде более высокого качества в сравнении с цифровым, что понятно из самого физического смысла. Но это различие не велико как по объективным, так и по субъективным показателям.

    При переходе на цифровое эфирное вещание (стандарт DVB-T) одновременно преследовались и другие цели.

    Важным вопросом внедрения стандарта DVB-T является возможность снижения мощности передатчика. Действительно, за счет значительно меньшего минимально допустимого C/Nmin (рис.2) в сравнении с аналоговым вещанием (C/Nmin?43 dB), возможна подача на вход STB значительно меньшего уровня входного сигнала (типовое значение 12…18 dB?V), что равносильно возможности снижения мощности передатчика.

    DVB-T уровень сигнала  

    Следующим важным моментом при переходе на цифровое вещание явилась задача обеспечения максимальной помехоустойчивости. При трансляции аналоговых TV сигналов по эфиру, на качество приема помимо атмосферных и индустриальных помех сильно влияют переотраженные радиоволны (рис.3) и помехи от других радиопередатчиков, работающих в этом же частотном диапазоне в соседних местностях. Стандарт DVB-T допускает отношение сигнал/помеха до 6…12 dB, что является очень большим достижением.

    Стандарт DVB-T  

    Таким образом, благодаря усилиям ведущих европейских стран и появился стандарт DVB-T — стандарт эфирного телевизионного вещания (ETSI EN 300 744 v.1.5.1 (2004-11)). Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T приведены в табл.1 и табл.2.

    Таблица 1. Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.

    Параметр Значение параметра
    8k 2k
    Число несущих в символе OFDM 6817 1705
    Число несущих полезных данных в символе OFDM 6048 1512
    Число рассосредоточенных пилот-сигналов в кадре OFDM 524 131
    Число непрерывно повторяющихся пилот-сигналов в кадре OFDM 177 45
    Число несущих сигнализации о параметрах передачи в кадре OFDM 68 17
    Длительность полезной части символа OFDM, мкс 896 224
    Разнос соседних несущих, Гц 1116 4464
    Разнос между крайними несущими в символе OFDM, МГц 7,608258 7,611607
    Частота следования символов данных, МГц 6,75 6,75
    Ширина полосы частот канала, МГц 6, 7 и 8 6, 7 и 8
    Число битов на символ 2,4,6 2,4,6
    Кодирование кода Рида-Соломона Т=8 (204, 188) Т=8 (204, 188)
    Длительность псевдослучайной последовательности, байт 1503 1503
    Скорость передачи полезных данных, Мбит/с 4,98…31,67 4,98…31,67
    Скорость внутреннего кода 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
    Модуляция несущих QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM
    Относительный защитный интервал TG/TU 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32
    Длительность полезной части символа TU, мкс 896 224
    Длительность защитного интервала TG, мкс 224 112 56 28 56 28 14 7
    Длительность символа TS = TG + TU, мкс 1120 1008 952 924 280 252 238 231
    Максимальный разнос между передатчиками в одночастотной сети (SFN), км 67,2 33,6 16,8 8,4 16,8 8,4 4,2 2,1

    Таблица 2. Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.

      Требуемое C/N для BER = 2?10-4 после Viterbi QEF после Рид-Соломона Битовая скорость (Мбит/с)
    Модуляция Скорость кодирования Гауссов канал Рисиан канал Релеевский канал ?/TU =1/4 ?/TU =1/8 ?/TU =1/16 ?/TU =1/32
    QPSK 1/2 3,1 3,6 5,4 4,98 5,53 5,85 6,03
      2/3 4,9 5,7 8,4 6,64 7,37 7,81 8,04
      3/4 5,9 6,8 10,7 7,46 8,29 8,78 9,05
      5/6 6,9 8 13,1 8,29 9,22 9,76 10,05
      7/8 7,7 8,7 16,3 8,71 9,68 10,25 10,56
    16QAM 1/2 8,8 9,6 11,2 9,95 11,06 11,71 12,06
      2/3 11,1 11,6 14,2 13,27 14,75 15,61 16,09
      3/4 12,5 13 16,7 14,93 16,59 17,56 18,1
      5/6 13,5 14,4 19,3 16,59 18,43 19,52 20,11
      7/8 13,9 15 22,8 17,42 19,35 20,49 21,11
    64QAM 1/2 14,4 14,7 16 14,93 16,59 17,56 18,1
      2/3 16,5 17,1 19,3 19,91 22,12 23,42 24,13
      3/4 18 18,6 21,7 22,39 24,88 26,35 27,14
      5/6 19,3 20 25,3 24,88 27,65 29,27 30,16
      7/8 20,1 21 27,9 26,13 29,03 30,74 31,67

    В стандарте DVB-T в качестве базовой используется OFDM модуляция, благодаря которой и достигаются уникальные свойства в части возможности построения одночастотных сетей (SFN – Single Frequency Network), возможности обеспечения низкого требуемого отношения несущая/шум (C/N), высокой защиты от переотраженных объектов и низкой чувствительности к эффекту Доплера (при приеме в движении). Помимо основных видов модуляции (QPSK, 16 QAM и 64 QAM) в стандарте DVB-T используется также и иерархическая модуляция, позволяющая в потоке с высоким приоритетом передавать меньшее число программ и даже с более худшим качеством, но со значительным увеличением зоны покрытия, представляя тем самым вести прием на комнатные антенны.

    Очень важным моментом при построении систем на основе стандарта DVB-T является точное и правильное определение зоны покрытия, особенно для сетей SFN.

    Кроме того, одним из наиважнейших условий правильного выбора передатчика является правильный выбор его выходной (излучаемой) мощности (определяет ценовую политику), обеспечивающей зону покрытия. Расчет зоны покрытия является весьма трудоемкой операцией, доступной только специально подготовленным специалистам, и только при наличии специального программного обеспечения. Особенно важен правильный расчет зон покрытия для SFN, DVB-H (мобильное TV) и при наличии ретрансляторов. Радиус зоны покрытия зависит от множества факторов, рассматриваемых ниже.

    Стандарт DVB-T

    Использование DVB-T стандартов TV в мире

    DVB-H

    Стандарт DVB-H (мобильное вещание) базируется на более раннем вышедшем стандарте DVB-T (цифровое эфирное вещание) в части расширения некоторых устанавливаемых параметров, ориентированных на условия приема цифровых сигналов в мобильных условиях.

    Какие же задачи призвана решать система DVB-H? Основными из них являются:

    • Экономия тока потребления аккумуляторной батареи мобильного терминала. Эта задача явилась определяющей при формировании концепции мобильного вещания.
    • Устойчивый мобильный прием в движении, в том числе на больших скоростях.
    • Возможность приема при многолучевом распространении сигнала, особенно в комнатных условиях.
    • Полная совместимость с уже существующими сетями DVB-T.
    Стандарт DVB-H  

    Концептуальная структура DVB-Н приема представлена на рис.1, а структурная схема примера использования системы DVB-H для передачи IP-услуг представлена на рис.2.

    Стандарт DVB-H  

    Главные отличия от DVB-T заложены в канальном уровне (т.е. уровне, выше физического уровня). Прежде всего — это квантование по времени (Time Slicing) и введение упреждающей коррекции ошибок (MPE — FEC), что позволило резко увеличить вероятность приема в сравнении с DVB-T.

    Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.Принцип временного уплотнения, позволяющего существенно экономить токопотребление DVB-H терминала, показан на рис.3, из которого видно, что полезная информация передается/принимается с большой скоростью (например, 10 Мбит/с), но в очень короткий промежуток времени в сравнении со временем ожидания. Для качественного воспроизведения DVB-H TV услуги вполне достаточна скорость цифровой информации в 250 кбит/с. Таким образом, отношение времен отключения приемника и его работы составляет 40 (10/0,25 = 40), что эквивалентно экономии энергии порядка 90%.

    Стандартом DVB-H в дополнение к существующим режимам 2k и 8k (для DVB-Т) добавлен промежуточный режим 4k (см. табл.1), как наиболее адаптированный для работы в ячейке среднего размера SFN сети.

    Таблица 1

    Параметр Режим 2k Режим 4k Режим 8k
    Число активных несущих К 1 705 3 409 6 817
    Число информационных несущих 1512 3024 6048
    Длительность элементарного периода Т 7/64 ms 7/64 ms 7/64 ms
    Полезная символьная часть TU 224 ms 448 ms 896 ms
    Разнос между несущими 1/TU 4 464 Гц 2 232 Гц 1 116 Гц
    Разнос между несущими Кmin и Кmax, (К-1)/TU 7,61 МГц 7,61 МГц 7,61 МГц

    В табл.2 и 3 представлены расчетные значения цифровых потоков для разных форматов модуляции (табл.2) и длительностей используемых интервалов.

    Таблица 2. (с MPE-FEC кодированием в 3/4)

    Модуляция Скорость  
    кодирования    		 Защитный интервал
    1/4 1/8 1/16 1/32
    QPSK 1/2 3,74 4,15 4,39 4,52
    2/3 4,98 5,53 5,86 6,03
    3/4 5,6 6,22 6,59 6,79
    5/6 6,22 6,92 7,32 7,54
    7/8 6,53 7,26 7,69 7,92
    16QAM 1/2 7,46 8,3 8,78 9,05
    2/3 9,95 11,06 11,71 12,07
    3/4 11,2 12,44 13,17 13,58
    5/6 12,44 13,82 14,64 15,08
    7/8 13,07 14,51 15,37 15,83
    64QAM 1/2 11,2 12,44 13,17 13,58
    2/3 14,93 16,59 17,57 18,1
    3/4 16,79 18,66 19,76 20,36
    5/6 18,66 20,74 21,95 22,62
    7/8 19,6 21,77 23,06 23,75

    Таблица 3. (с MPE-FEC кодированием в 3/4)

    Параметр Режим
    2k 4k 8k 2k 4k 8k 2k 4k 8k 2k 4k 8k
    Полезная  
    символьная  
    часть TU    		 2048 T

    224 мкс
    Защитный  
    интервал ?/TU    		 1/4 1/8 1/16 1/32
    Длительность  
    защитного 
    интервала Тg    		 512 T 
    56 ms    		 1024 T 
    112 ms     		2048 T 
    224 ms     		256 T 
    28 ms    		 512 T  
    56 ms     		1024 T 
    112 ms     		128 T 
    14 ms    		 256 T  
    28 ms     		512 T  
    56 ms     		64 T 
    7 ms    		 128 T  
    14 ms     		256 T 
    28 ms
    Полная  
    символьная  
    продол- жительность  
    TS=?+TU    		 2560 T 
    280 ms    		 5120 T 
    560 ms     		10240 T 
    1120 ms     		2304 T 
    252 ms    		 4608 T 
    504 ms     		9216 T 
    1008 ms     		2176 T 
    238 ms    		 4352 T 
    476 ms     		8704 T 
    952 ms     		2112 T 
    231 ms    		 4224 T  
    462 ms     		8448 T 
    924 ms

    Условные рекомендации по использованию того или иного режима могут быть сформулированы следующим образом:

    • Режим 8k – для использования SFN сетях любого размера (больших, средних и малых) и допускает наличие Допплеровского сдвига по частоте при высокоскоростном приеме (т.е. прием осуществляется в движении).
    • Режим 4k – для мало- и средне-размерных SFN сетей при значительных Допплеровских частотных сдвигах. Пригоден для приема на очень высоких скоростях.
    • Режим 2k — для малоразмерных SFN сетей. Гарантирует уверенный мобильный прием при самых высоких скоростях в движении (т.е при весьма значительных Допплеровских сдвигах по частоте).

    Компромиссное решение режима 4k позволяет обеспечить как портативный, так и мобильный прием при наиболее жестких условиях. Наиболее пригодной модуляционной схемой для DVB-H является формат 16 QAM со скоростью кодирования CR = 1/2 или CR = 2/3, которые обеспечивают достаточную пропускную способность для DVB-H услуг при приемлемом отношении несущая/шум (C/N).

    Построение DVB-H сетей экономически целесообразно осуществлять на базе уже существующей DVB-T сети при использовании иерархического режима. Иерархическая модуляция допускает передачу двух независимых потоков, имеющих различные рабочие характеристики и скорости передачи данных в одном и том же физическом ВЧ канале (т.е. в полосе 7,61 МГц). В этом случае транспортный поток (TS) канала с высоким приоритетом (НР) обладает помехозащищенностью, близкой к формату QPSK (т.е. максимально возможной). Иерархическая модуляция является самой рентабельной, т.к. она обеспечивает наибольшую эффективность спектра.

    Например, в одном физическом канале (П = 8 МГц) могут передаваться два потока:

    • Низкоприоритетный поток (LP): 64 QAM; SR = 11,06 Мбит/с и C/Nтреб ? 18,2 dB.
    • Высокоприоритетный поток (НР): QPSK; SR = 5,53 Мбит/с и C/Nтреб ? 8,7 dB (Рэлеевский канал приема).

    Таким образом, полная скорость составит 16,59 Мбит/с, но разница между НР и LP потоками в части C/N составляет около 10 dB. Это означает, что HP поток будет охватывать существенно большую зону охвата при равных условиях приема.

    Стандарт DVB-H  

    Иногда, на практике выигрыш при иерархической сети от НР и LP потоков используют и при передаче того же самого контента (рис.4). В силу этого, при выборе DVB-T/H модулятора необходимо обязательно обратить внимание на возможность его поддержки иерархического режима модуляции.

    Стандарт DVB-H  

    Остановимся коротко на возможностях передачи параллельных услуг в элементарных потоках. Параллельные элементарные потоки – это способ организации услуги во времени/домена информационного TS. Простейшей технологией организации DVB-H потока является организация его в последовательных пакетах с одним элементарным потоком одновременно, как это показано на рис.5. Услуги различных размеров (выделены цветом) располагаются одна за другой (т.е. последовательно) в пределах длительности цикла одного интервала времени. В следующем интервале услуги повторяются по времени. При такой последовательной передаче все услуги имеют одинаковую максимальную (пакетную) пропускную способность.

    Стандарт DVB-H  

    Однако, те же самые сервисные услуги могут быть организованы и многими другими способами, как это показано на рис.6. Услуги могут быть расположены одна над другой (разная скорость при равной длительности передачи).

    Таким образом, количество передаваемой информации (общая площадь) будет тем же самым, а вот способ, которым они передаются – другим.

    Одной из причин иметь две или более параллельных услуг является одновременное получение их во времени. Параллельный прием позволяет уменьшить мощность потребления терминала вследствие того, что обычно приемник тратит 50-100 мс при каждом включении для приема новой услуги.

    После того как был разработан стандарт эфирного цифрового телевещания DVB-T, который рассчитан на стационарные приемники, встал вопрос: а можно ли адаптировать эту систему для работы на портативных устройствах? Шагов к «мобилизации» стандарта было сделано немало. Так, например, первым стандартом, предназначенным для подвижных приемников, стал DVB-M, представленный в сентябре 2002 г. Чуть позднее появился DVB-X, однако оба стандарта так и не получили распространения, в отличие от DVB-H (Digital Video Broadcasting — Handheld), утвержденного Европейской ассоциацией по телекоммуникационным стандартам ETSI (European Telecommunications Standards Institute) в 2004 г.

    При его разработке были учтены условия, которые появляются из-за возможности использования на портативном приемнике. Во-первых, серьезные требования накладывает тот факт, что он должен работать автономно от сети питания, а это означает необходимость экономить заряд батареи при работе с TV-интерфейсом. Для этих целей в схему приемника встроили микросхему, благодаря которой происходит прерывистая работа с сигналом, что привело к резкому снижению потребляемой энергии. Вторая особенность при работе с мобильными устройствами — это необходимость учитывать переход приемника из одной ячейки сети в другую и возникающие при этом искажения или ошибки передачи. Решение этой задачи привело к интеграции еще одного модуля и увеличению проверочных битов в коде Рида-Соломона. Благодаря этому удалось, во-первых, повысить отношение сигнал/шум, а также снизить влияние эффекта Доплера, который может исказить информацию при движении с некоторой скоростью. Также из-за этого эффекта пришлось ввести ограничение на скорость передвижения приемника — 800 км/ч. Этого вполне достаточно, чтобы смотреть телевидение, даже находясь в салоне летящего самолета.

    Помимо этого, в приемники DVB-H встроен специальный модуль, который позволяет пользоваться некоторыми интерактивными услугами. В случае, если TV-приемник подключен к сети GSM, обратная связь может осуществляться по GPRS или EDGE.

    Технология DBV-H допускает прием сигналов и обычного эфирного DVB-T, обеспечивает передачу любых цифровых данных при помощи стандартных IP-протоколов, что делает мобильный стандарт весьма полезным для работы с Интернетом. Подобная универсальность характерна далеко не многим стандартам цифрового TV, в частности ни ATSC, ни DVB-T работы с данными не предусматривают.

    Естественно, что приемники DVB-H — это не плазменные панели или огромные жидкокристаллические телевизоры, а весьма скромные по габаритам устройства, у которых и дисплей соответственно невелик. Поскольку не требуется передавать картинку с большим разрешением, можно, сэкономив на качестве изображения, передавать по одному каналу не 6, а 60 каналов. На практике в одной полосе удается разместить до 80 каналов при скорости потока 128-384 Кбит/с, чего вполне хватает для передачи изображения с разрешением 320×280 пикселов.

    Стандарт DVB-H

    Использование MHP стандартов TV в мире

    ISDB

    В 90-х годах XX века японская Ассоциация компаний индустрии радиовещания (ARIB) завершила разработку своего стандарта эфирного вещания, который впоследствии назвали ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Это, пожалуй, наиболее универсальный стандарт — он один в мире охватывает сразу TV-, радиовещание и передачу данных.

    Как и DVB-T, система ISDB является довольно гибкой, предоставляя возможность узкополосного приема, когда из посланной информации принимается лишь ее некоторая часть (так называемый частичный прием). Он ориентирован прежде всего на мобильные телефоны и карманные компьютеры. При этом ISDB, как уже отмечалось, предоставляет доступ к глобальной сети Интернет.

    Предусмотрена иерархическая передача, которая создана для адаптации к различным условиям. Согласно ее принципам, в одном канале может передаваться сразу несколько (до 3) различных типов сигнала с отличающимися параметрами. Это позволяет использовать ISDB на самых разных приемниках. Например, по одному и тому же каналу можно осуществлять передачу HDTV-сигнала или TV-программы, рассчитанной для приема на сотовом телефоне.

    В качестве алгоритма компрессии цифрового видеосигнала для ISDB-T, как и у многих других стандартов, применяется распространенный MPEG-2. Формирование радиочастотного канала происходит по схеме OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing), которая на сегодняшний день является одним из самых совершенных видов модуляции в эфирном цифровом телевещании. Ширина спектра сигнала составляет 5,6 МГц, что делает возможным его использование для передачи в канале шириной 6 МГц.

    ATSC

    Стандарт цифрового телевидения ATSC (Advanced Television Systems Committee) был принят Федеральной комиссией по связи США в конце XX века. Среди основных достоинств нового формата можно отметить высокое вертикальное разрешение — до 1125 строк в кадре. Помимо этого, в ATSC предусмотрена возможность модернизации с целью устранения недоработок и ошибок. Это оказалось полезным уже после первого выпуска телевизоров, предназначенных для приема цифрового сигнала.

    Значительное внимание при разработке было уделено устойчивости к искажениям, связанным с движением приемника и взаимодействием между сигналами. Однако ATSC не считают стандартом, предназначенным для мобильных устройств. В США предполагают, что для этих целей должен быть разработан особый стандарт со своей обработкой сигнала и соответствующим способом модуляции.

    Среди других отличительных характеристик системы ATSC отметим довольно небольшое соотношение сигнал/шум в 4-6 дБ, что накладывает значительные ограничения на мощность передающей и принимающей аппаратуры. Пропускная способность канала ATSC в США составляет 6 МГц, что вполне достаточно для передачи нескольких независимых программ. Помимо этого, система ATSC поддерживает работу с чересстрочной разверткой при частоте кадров 30 и 25 Гц и с прогрессивной разверткой при частоте 50 и 60 Гц. Чересстрочная развертка отличается от прогрессивной «экономией» на информации, что позволяет, с одной стороны, уменьшить объем передаваемых данных, но с другой, чревата появлением искажений.

    ATSC использует традиционные для цифрового видео стандарты сжатия данных: MPEG-2 — для видео и Dolby 5.1 АС-3 — для аудио. В качестве средств помехоустойчивого кодирования используются код Рида-Соломона и код Унгербоика с фиксированной скоростью. Пороговое соотношение сигнал/шум составляет 14,9 дБ, хотя на практике встречаются значения 15,1 дБ. Отметим, что ATSC ориентирован на субъективное качество восприятия изображения человеком, а это значит, что он не рассчитан на передачу данных (допускается частота ошибок до 60 бит/с).

    Как уже упоминалось, стандарт ATSC разрабатывался с условием совместимости с существующими аналоговыми стандартами PAL и NTSC. Несмотря на то, что главным назначением ATSC является телевидение высокой четкости HDTV, он поддерживает и другие форматы цифрового вещания: SDTV (Standart Definition TV) и EDVT (Enhanced Definition TV), которые обладают меньшим разрешением, нежели HDTV.

    На сегодняшний день стандарт ATSC принят в качестве государственного в США, Канаде, Мексике, Аргентине, Южной Корее, Тайване. В некоторых странах проходят испытания, в ходе которых выявляется наиболее подходящий формат цифрового TV. Бразилия, Китай, Гонконг и Чили склоняются к принятию ATSC.

    DVB-S

    Стандарт DVB-S (Digital Video Broadcast — Satellite) разработан специально для передачи цифровых телевизионных сигналов по каналам спутниковой связи. При его создании ставилась одна главная цель — это построить достаточно простую и в то же время доступную систему, которая могла бы, во-первых, распределять программы цифрового TV как стандартной, так и высокой четкости, а во-вторых, пересылать любые цифровые данные. Разработчики с этой задачей справились успешно, и на сегодняшний день значительная часть людей, которые пользуются услугами цифрового телевидения, предпочитают именно «космический» вариант. Количество спутниковых тарелок, особенно в Европе, исчисляется десятками тысяч. В России DVB-S появился в 1999 г. благодаря компании «НТВ-плюс».

    Для сжатия данных стандарт DVB-S использует традиционный алгоритм MPEG-2, скорость передачи цифровых данных в полосе спутникового ретранслятора с частотой 36 МГц составляет 35-40 Мбит/с, что достаточно для размещения в нем около 8 каналов. Также предусмотрена и обратная связь, которая осуществляется посредством связи приемника с головной станцией, откуда к источникам сигнал доставляется по специальным каналам.

    Как самый «возрастной» стандарт цифрового вещания, DVB-S с течением времени изменяется. Уже появился «наследник» DVB-S2, который, в отличие от своего родителя, использует более эффективные алгоритмы компрессии MPEG-4 и WMV9, что, конечно, уменьшает поток данных, но при этом способно повлиять на качество. По мнению разработчиков DVB-S2, его характеристики настолько идеальны, что создавать новые стандарты просто не потребуется. На самом деле, DVB-S2 предусматривает использование канала передачи на грани теоретически возможного предела. Кроме того, применение новых самокорректирующихся кодов привело к снижению вероятности ошибок при передаче.

    Стандарт DVB-S

    Использование DVB-S стандартов TV в мире

    HDTV

    HDTV (High Definition TV) — телевидение высокой четкости. Его появление можно сравнить с возникновением в свое время компакт-дисков. Разработка стандартов телевидения высокой четкости стала необходимой после выпуска больших TV-приемников, на которых обычный сигнал отображался не самым лучшим образом из-за дискретизации объектов на широком экране.

    HDTV обладает широкоэкранным 16:9 изображением, звуком Dolby Digital 5.1 и поддерживает стандарты с чересстрочной разверткой 10801 (1920×1080 пикселов) и с прогрессивной разверткой 720р (1280×720 пикселов). Буква i (interlaced) означает, что видео идет со скоростью 50 или 60 полукадров/с. Такое решение позволяет уменьшить поток данных при передаче TV-сигнала, но при этом могут появляться искажения. Буква р (progressive scan) показывает, что видео передается со скоростью 24, 25, 30, 50, 60 полных кадров/с. При такой развертке картинка выглядит более естественной и правдоподобной. Недостатками этой разновидности HDTV являются меньшая скорость и больший поток для передачи видео, особенно при частоте 60 кадров/с.

    Поток HDTV использует сжатие MPEG-2. С хорошим качеством развертки 1080i скорость передачи сигнала HDTV составляет около 19,2 Мбит/с, но она может меняться. Некоторые телекомпании сжимают поток сильнее, в результате чего удается получить всего 5-6 Мбит/с. Естественно, что при этом будет страдать качество картинки. Стандарт подразумевает передачу по спутниковым, кабельным и эфирным каналам. Кроме того, понятно, что рассчитанный в первую очередь на большие плазменные панели и телевизоры HDTV наверняка не будет применяться в мобильных условиях.

    У HDTV есть очень близкий «родственник» — HDV (High Definition Video) — стандарт съемки на цифровые видеокамеры. У последнего точно так же присутствуют два формата: HDV1 и HDV2, которые абсолютно аналогичны по характеристикам 720р и 1080i у HDTV. Некоторые новые цифровые видеокамеры уже умеют снимать видео стандарта HDV.

    От самых своих истоков телевидение никогда не было единым и ни один стандарт не становился монополистом в этой области. Это всегда создавало массу проблем как для пользователей, так и для производителей аппаратуры. Во времена аналогового телевидения была надежда, что переход на «цифру» позволит все-таки выявить наиболее удачный стандарт, который станет единым, а значит, наиболее продуманным и качественным. Однако, как показало время, «согласия в товарищах нет» и на смену нескольким аналоговым стандартам приходит не меньшее количество цифровых.

    Сервисы в стандартах DVB-T.

    Наиболее востребованный сервис — это односторонняя передача данных на базе multicast-технологии. Пользователь может находиться где угодно, только в зоне приема сигнала, и не быть привязанным к наземным линиям связи. Multicast-технологии идеально подходят для систем DVB-T. Стоимость развертывания достаточно низкая, при этом на клиентскую станцию можно передавать гигантские объемы информации даже в небольших каналах. Где это востребовано? В корпоративной среде, в системе гос-органов, когда нужно базу данных перенести на клиентские станции. Это может быть сервер с регулярно обновляемой информацией, которая каждый день или несколько раз в день рассылается по подразделениям. Всегда можно выбрать небольшую часть ресурса, которая недорого стоит, чтобы ее полностью оптимально загрузить, и при этом система будет работать. И не нужно никакого канала для подтверждения приема информации. И в этом случае себестоимость владения такой сетью достаточно низкая, подключение каждой новой приемной точки обходится дешево. Если корпоративная среда рассредоточена по стране или в рамках региона, то применяются спутниковые технологии, а в рамках города целесообразнее использовать DVB-T технологию. Такое multicast-вещание использует специальные протоколы, но для этого на стороне клиента требуется соответствующее ПО, потому что поток данных дополнительно шифруется, вводятся дополнительные коррекции, чтобы потом можно было без потерь восстановить данные на стороне клиента.

    Доступ в интернет по стандарту DVB-T

    Принцип работы доступа к интернету через DVB-T такой же, как у спутникового интернета с той лишь разницей, что передача данных к клиенту производится не со спутникового, а с наземного передатчика. Принципиальная схема работы сервиса следующая:

    Стандарт DVB-T

    Абонент должен находиться в зоне покрытия передатчика . На клиентское оборудование устанавливается (в нашем понимании — компьютер) DVB-T приёмник (более детально об оборудовании мы поговорим чуть позже), антенна для приёма каналов дециметрового диапазона и модем или сетевая карта (в случае, если есть сеть) для организации обратного канала. В качестве модема может выступить и мобильный телефон с поддержкой GPRS, если уж вы хотите сделать ваш интернет полностью беспроводным.

    Что касается скорости канала DVB-T, то в одном потоке можно передавать данные со скоростью до 31 МБит/с. Это значит, что 5 000 пользователей смогут обслуживаться со скоростью до 128 Кбит/с. Провайдер может программно ограничивать пропускную способность канала для каждого клиента, формируя, таким образом, тарифную сетку с различиями по стоимости траффика и его скорости для частных и корпоративных пользователей.

    Кстати, в сравнении со спутниковым интернетом, работа через DVB-T более комфортна, так как в этом случае задержки на передачу и приём пакетов намного меньше. Судите сами — в случае со спутниковым интернетом сигнал должен проделать путь от информационного центра на спутник (расстояние примерно 36 000 километров), а затем обратно. Итого получается, что сигнал проходит около 72 000 километров на пути до спутника и обратно, а это — минимум 0.24 секунды. В наземном интернете DVB-T расстояния меньше и как следствие — задержки меньше.

    Оборудование для организации цифровой головной станции.

    Итак, определимся какой комплект оборудования необходим для организации оператором цифрового вещания. Оборудование для цифровой головной станции предлагают сейчас много производителей в разных ценовых категориях, но оборудование известных производителей имеет достаточно высокую цену, поэтому операторы чаще обращают свое внимание на бюджетные варианты, качество и возможности которых нередко ничем не уступают брендам. Конкретная компоновка оборудования зависит от производителя и выбранных сервисов поэтому рассмотрим только общие моменты.

    Первая ступень это прием сигнала.

    Контент для формирования вещания может доставляться до оператора различными способами и в разных форматах, это может быть спутниковый сигнал, IP вещание, сигнал от собственной студии, получение цифрового потока через ASI интерфейсы (ASI (Asyncronous Serial Interface) специфицированный EN 50083-9 — известный интерфейс для передачи и приема потоков DVB/MPEG, позволяющий передавать их со скоростью до 270 Мбит/с. ASI интерфейсы находят широкое применение в DVB аппаратуре — модуляторах, демодуляторах, мультиплексорах, VOD серверах, а также анализаторах транспортного потока MPEG2 TS. Универсальный интерфейс ASI позволяет стыковать между собой устройства разного типа и от разных производителей. Различные комбинации этих устройств позволяют создавать решения для обработки и передачи DVB сигналов, адаптированные к требованиям конкретного оператора).

    Основным источником на данный момент остается всё же спутниковый сигнал, для его приема понадобится приемник с цифровым выходом. Функция спутникового ресивера заключается в приеме сигнала, первоначальной обработке и переводе его в формат «понятный» для другого оборудования (чаще всего ASI интерфейс). Опционально большинство производителей снабжают свои приемники модулями для приема сигналов и от других источников (ASI, IP и т.д.).

    Далее, как правило, идет формирование «пакета» программ для передачи в сеть (эфир).

    На этом этапе производится выбор каналов необходимых для формирования определенного пакета, врезка служебной информации, скремблирование (закрытие) каналов и формирование готового сигнала. Эти функции, как правило, выполняет устройство называемое мультиплексор. Скремблирование же осуществляется системой кодирования которая, обычно аппаратно базируется на мультиплексоре или специальном устройстве «скремблере», а программно на специально выделенном сервере.

    Следующий этап это подготовка сигнала к вещанию в сети или эфире.

    Для этого сигнал подается на QAM или COFDM модулятор, который преобразует сигнал в формат DVB-C или DVB-T соответственно. Далее сигнал поступает либо в сеть в случае DVB-C либо на передатчик в случае DVB-T.

    Последнее звено в этой цепочке абонентский терминал это может быть телевизор со встроенным тюнером, компьютерный цифровой тюнер или специальная приставка. Если телевизоры с цифровым входом и компьютерные тюнера на данный момент редкость, то приставок для приема цифрового телевидения уже не мало. Кстати не лишним будет сказать, что при выборе оборудования головной станции и системы кодирования необходимо подумать о наличие совместимых абонентских терминалов.

    Пример организации ствола Головной станции с возможностью вещания в формате DVB-C, DVB-T и IPTV, на бюджетном оборудовании.

    Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

    QAM модулятор.

    Q101 представляет собой DVB-C QAM модулятор, перестраиваемый в полном диапазоне ТВ частот. Полностью совместим с мультиплексором серии M 108.

    Основные особенности:

    • Полностью совместим с ITU — TJ.83 DVB-C стандартом.
    • Высокая точность PCR коррекции.
    • Интеллектуальное управление буфером.
    • Поддерживает PID remapping и различные способы PID фильтрации.
    • Позволяет редактировать PSI / SI таблицы.
    • Поддерживает редактирование NIT/SDT.
    • Имеет мониторинг температуры.
    • Ведет статистику событий.
    • Имеет тестовую выходную точку -20 dB (F-коннектор).
    • Петлевой ASI интерфейс (BNC).
    • Позволяет осуществлять настройку с лицевой панели, имеет LCD экран.
    • 10/100М Ethernet порт.
    • Имеется возможность резервирования.

    Спецификация:

    • Вход
      • 1 стандартный ASI порт (BNC)
      • Импеданс: 75
      • Скорость передачи информации TS: до 155 Мбит/с
      • Формат потока: SPTS / MPTS
      • Размер пакета: 188 или 204 байта
    • Выход
      • ВЧ выход
      • Разъем: F-коннектор
      • Режим модуляции QAM: 16, 32, 64, 128 и 256 QAM
      • Выходная символьная скорость: 1…7 Мбод
      • Диапазон выходных частот: 48-862 МГц
      • Регулировка диапазона выходных частот: шагами в 0,1 МГц
      • Отклонение выходной частоты: < 15 кГц
      • Выходная ширина полосы: 8 МГц
      • Уровень выходного сигнала: 45…61 dB/mV
      • Выходной импеданс: 75
      • Коэффициент возвратных потерь: < 14 dB
      • MER: > 35 dB
      • Отношение S/N: > 48 dB
      • PCR джиттер: < 100 нс
      • Фазовый шум:
        • при 1 кГц < -65 dB
        • при 10 кГц < -85 dB
        • при 100 кГц < -105 dB
    • Контроль и управление
      • Локальное
        • Кнопки управления и LCD панель
        • RS-232
      • Дистанционное
        • Ethernet (TCP/IP)
        • SNMP протокол
      • Обновления программного обеспечения
        • RS-232
        • Ethernet (TCP/IP)
      Модулятор Модулятор

      Мультиплексор.

      Мультиплексор M108CS предназначен для обработки MPEG-2 транспортных потоков (TS) – мультиплексирования, фильтрации, скремблирования, формирования сигнала для QAM модулятора. Мультиплексор обладает высокой гибкостью в настройках, надежностью, снабжен удобным интерфейсом пользователя.

      Основные особенности:

      • Выходная скорость до 155 Мбит/с.
      • Удобный интерфейс пользователя.
      • Анализ и редактирование PSI/SI таблиц, оповещение об ошибках во входном потоке.
      • Контроль скорости входного потока по каждому PID.
      • Буферизация потока по выходу.
      • Мультиплексирование элементарных потоков, ручная реконфигурация сервисов.
      • Позволяет осуществлять ввод данных по IP (поддерживает МРЕ, Data Piping encapsulation protocol).
      • Передача отдельных PID, поддержка загрузки обновлений программного обеспечения для STB.
      • Возможность скремблирования потоков, поддержка 4 Simulcrypt CA одновременно.
      • 4 ASI выхода — 2 открытых и 2 скремблированных.
      • Выбор различных форм для передачи PSI/SI информации.
      • Анализ и редактирование PSI/SI информации.

      Имеется возможность анализировать и редактировать следующие данные: ID транспортного потока, ID оригинальной сети, ID отдельных сервисов, EIT списков, SDT таблиц, NIT таблиц.

      Мультиплексирование элементарного потока и ручная реконфигурация сервисов.

      M108 может реконфигурировать два различных элементарных потока в новый сервис, может разделить сервис программы на отдельные сервисы видео и аудио, может комбинировать данные и видео/аудио программы в отдельные информационные потоки.

      Опции скремблирования:

      • Поддерживает DVB скремблирование для потоков программ и элементарных TS.
      • Фиксированное или изменяемое контрольное слово скремблирования.
      • Совместимость с DVB common scrambling алгоритмом.
      • Поддерживает DVB Simulcrypt интерфейс, одновременно до 4 Simulcrypt СА.
      • Совместимость с системами условного доступа (CAS): CTI, Irdeto, Conax, NDS, Viaccess…

      Характеристики:

      • Вход
        • 8 стандартных ASI портов (BNC)
        • Ethernet (RJ 45)
        • Импеданс: 75
        • Битовая скорость TS: до 155 Мбит/с
        • Длина пакетов: 188 или 204 байта
      • Выход
        • 2 стандартных ASI выходных порта (BNC)
        • 2 скремблированных ASI выходных порта (BNC)
        • Импеданс: 75
        • Длина пакетов: 188 или 204 байта
        • Выходная скорость: до 155 Мбит/с
        • Выходная скорость скремблированного потока: до 60 Мбит/с
      • Контроль и управление
        • Локальное
          • Кнопки управления с панели и LCD панель
          • RS-232
        • Дистанционное
          • Ethernet (TCP/IP)
          • SNMP протокол
        • Обновления программного обеспечения
          • RS-232
          • Ethernet (TCP/IP)
        • Общее
          • 1RU (19″)
          • Масса: 4 кг
          • Электропитание: ~200-240В, 50 Гц, 30Вт
          • Габариты (W x H x L): 485 x 44 x 430 мм
        Мультиплексор Мультиплексор

        Спутниковый приемник.

        Система цифрового спутникового процессора DCH-4000P – это новейшая разработка профессионального телевизионного приемника. DCH-4000P имеет различные входы: DVB ASI, IP, QPSK, QAM, COFDM и DS3; и выходы: CVBS, SDI, ASI, DS3 и IP; в различных комбинациях.

        Управление осуществляется по TCP/IP и SNMP.

        Применения

        Находясь на новом уровне функциональности и гибкости в использовании, DCH-4000P становится идеальным
        решением задач Цифровой Головной Станции.

        Основные Преимущества

        • Полная совместимость с MPEG-2, MP@ ML и DVB-S/-T/-C стандартами
        • IP вход или выход с опцией UDP/RTP
        • Multicast и Unicast на IP выходе
        • Поддержка PAL, NTSC и SECAM
        • Поддержка различных Систем Условного Доступа
        • Управление по LAN на основе TCP/IP, SNMP и HDMS (комплексная система управления от производителя)
        • SDI видео выход со встроенным цифровым звуком
        • 2 независимых ASI выхода
        • Автоматическое обновление PMT
        • Поддержка профессиональных CAM модулей многоканального дескремблирования
        • Teletext VBI, EBU субтитры и DVB субтитры
        • Обновление программного обеспечения по LAN

        Опции

        • DVB-S, DVB-T или DVB-C входы тюнера
        • Высокоскоростной 100M Base-T IP выход
        • Высокоскоростной 100M Base-T IP вход
        • Карта ввода/вывода DS3
      • Характеристики
        • QPSK демодуляция и параметры FEC
        • Диапазон входных частот
        • Диапазоны C и Ku, от 950 до 2150МГц
        • Входной уровень от -25дБм до -65 дБм
        • Входное волновое сопротивление 75 Ом, разъем F типа
        • Символьная скорость от 2 до 45Мбит/с (SCPC или MCPC)
        • Коэффициент крутизны 0.20 или 0.35
        • FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 6/7,7/8
        • Декодирование Рида Соломона 204, 188, T = 8 и I =12
        • DVB-C QAM демодуляция
        • Разъем IEC, Female (7/8МГц)
        • Диапазон символьных скоростей от 1 до 7Мбит/с (PAL)
        • Демодуляция 16/32/64/128/256 QAM
        • Ширина полосы тюнера 6 МГц или 7 МГц или 8 МГц (опция устанавливается на заводе)
        • FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8; K=7
        • Диапазон частот от 50 до 860 МГц
        • Входное волновое сопротивление 75 Ом, разъем F типа
        • DVB-T COFDM демодуляция
        • Разъем IEC, Female (7/8МГц)
        • ПЧ ретрансляция — есть
        • Диапазон частот от 470 до 862 МГц, от 174 до 230 МГц
        • Диапазон символьных скоростей от 4.98 до 31.67Мбит/с (8 МГц)
        • Демодуляция QPSK, 16-QAM, 64-QAM
        • Ширина полосы тюнера 8 МГц
        • Входной уровень цифрового сигнала от -20 до -75 дБмВ
        • Входное волновое сопротивление 75 Ом, несбалансированное
        • Режим FFT 2K/8K, Защитный интервал 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, выкл.
        • FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 и 7/8
        • Выход TS по IP
        • Разъем
        • 100base-T RJ45
        • Скорость выходного потока до 70 Мбит/с
        • UDP/RTP
        • Multicast или Unicast
        • Протокол управления Multicast IGMPV2
        • Интерфейсы ввода и вывода на задней панели LNB
        • вход и ретрансляционный выход RS-232
        • управление RJ45 порт управления и вещания по IP

        ОПЦИОНАЛЬНЫЕ ПОРТЫ:

        • ASI вход 1
        • ASI выход 2 зеркальных
        • SDI выход 1
        • RGB выход 1.RCA
        • CVBS выход 1.RCA, 1.BNC
        • Балансный аудио выход XLR 1

        Физические параметры

        • Режим работы от 0 до 45 °С
        • Режим хранения от -20 до 70 °С
        • Влажность до 85%
        • Питание от 90 до 260 В переменного напряжения 50/60 Гц
        • Габариты 44мм.255мм .483мм
        • Вес 5 кг
        Спутниковый приемник  

        Что такое цифровое оборудование Печать E-mail

        ЧТО ТАКОЕ ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ.

        Телевидение имеет достаточно длинную историю, берущую свое начало в первой половине XX века. Не вдаваясь в подробности, лишь вспомним, что первые приемники видеосигнала были черно-белыми. И только в 60-х годах телетрансляция стала цветной. Возможности телевидения делали его основным информатором, отодвигая на второй план газеты и радиовещание.

        Требования к качеству изображения непрерывно повышаются. В 80-х годах XX века в качестве альтернативы существующим аналоговым стандартам передачи телесигнала PAL, SECAM и NTSC было впервые продемонстрировано цифровое TV, которое имеет неоспоримые преимущества перед ними.

        ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ — это система телевидения, в которой передаваемый телевизионный сигнал представляет собой последовательность кодовых (цифровых) комбинаций электрических импульсов.
        Переход на цифровое телевещание так же неизбежен, как в свое время замена черно-белого телевидения цветным. В ближайшие годы в России, предполагается массовый переход от аналогового телевещания к цифровому.
        Предположительно через 5-12 лет всё телерадиовещание в России будет производиться в цифровом формате. Наступает эпоха качественного преобразования телевидения и наших представлений о нем.
        Новейшие цифровые технологии открывают обществу новые возможности получения и передачи качественной информации. Преимущества цифрового телевидения были осознаны еще в 80-х годах.
        Чем же цифровое телевидение лучше?
        Во-первых, высокое качество картинки и звукового сопровождения, более высокая помехозащищенность трансляции по сравнению с аналоговым вещанием.
        Во-вторых, увеличение числа передаваемых каналов в том же частотном диапазоне.
        Третья особенность цифрового телевидения — это наличие сопутствующих сервисов.

        Превосходное качество транслируемых каналов
        Оно мало подвержено внешним воздействиям (качество определяется вещателем).

        Долгожданный стереозвук

        Система условного доступа
        Наличие карточки условного доступа позволяют клиенту контролировать доступ к просмотру определенных каналов (например, детей).

        Огромный выбор каналов для просмотра
        Система цифрового телевидения, в силу ее технических особенностей, дает возможность увеличения количества ретранслируемых каналов
        (без потери качества).
        Помимо сказанного, освоение производства телевизоров с весьма большой диагональю и повышенной яркостью изображения выявило недостатки аналогового телевидения, связанные с технологическими ограничениями.

        В США цифровое телевидение впервые было представлено в 1981 г. Однако потребовалось почти два десятка лет, чтобы Федеральная комиссия по связи (FCC) определила новый стандарт цифрового вещания ATSC, включающий в себя 18 форматов TV, 6 из которых относятся к HDTV. Для того чтобы обеспечить плавный переход с «аналога» на «цифру» и не потерять телезрителей, разработчики стандарта ATSC предусмотрели передачу вместе с цифровым сигналом и старого аналогового NTSC. Помимо этого FCC проводит политику, направленную на скорейшее распространение нового стандарта, заставляя несколько крупнейших телекомпаний США (ABC, CBS, NBC и Fox) вещать не менее 80% своего контента в цифровом формате.
        Что касается Европы, то, как это часто бывало, жители «Старого света» не приняли американские стандарты и разработали свой — DVB (Digital Video Broadcasting), который, в свою очередь, разделяется еще на 4 подформата: DVB-T (Terrestrial), DVB-S (Satellite), DVB-C (Cable) и DVB-H (Handheld). Это деление основано на типах передающих и принимающих устройств. DVB-T предназначен для эфирного приема через наземную антенну, DVB-S — для спутниковых каналов, DVB-C — для кабельного телевидения и последний DVB-H рассчитан на портативные приемники, такие как КПК, мобильные телефоны.
        Япония не стала заимствовать придуманные европейцами и североамериканцами стандарты и создала свой — ISDB, который, в отличие от вышеупомянутых, охватывает сразу TV- и радиовещание, а также передачу данных.
        26 мая 2004 г. распоряжением премьер-министра РФ Михаила Фрадкова Россия выразила свое намерение вступить в эру цифрового телевидения вслед за США, Японией и европейскими странами. Согласно «Концепции внедрения в России цифрового наземного телевизионного и радиовещания», принятой правительством, к 2015 г. все телевидение в стране должно стать цифровым. Отметим, что доступ к DTV в России есть и сегодня, правда, он является достаточно дорогим и совсем малая группа людей готова заплатить соответствующие деньги за это удовольствие.

        Итак, «цифровое» будущее телевидения в России совсем не за горами, а в некоторых странах использование DTV стало уже привычной вещью. По этой причине все больший интерес появляется к аппаратуре, которая поддерживает стандарты цифрового телевидения. Популярностью пользуются ресиверы, которые преобразуют цифровой сигнал в аналоговый, а значит, позволяют не менять телевизор, который работает с PAL, SECAM и NTSC. Кроме того, появились телевизоры, поддерживающие стандарты DTV.

        Как это часто бывает, одной из самых больших проблем в процессе внедрения новой технологии является выработка стандартов, которые приняли бы все участники рынка телевидения. В результате на рынке конкурирует сразу несколько TV-стандартов, что приводит к росту цен на устройства, к появлению проблем совместимости и сбивает с толку обычных пользователей. Такая картина может не меняться годами до тех пор, пока один из форматов не победит. При этом критерием выбора зачастую становится совсем не качество, а политические или финансовые интересы.
        ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СТАНДАРТОВ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ.

        Так как наибольший интерес представляют стандарты DVB-C, DVB-T и DVB-H рассмотрим их поподробнее.
        DVB-C

        В основе стандартов DVB (в том числе и стандарта DVB-C) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2 (см. табл.1).

        Таблица 1. Стандарт MPEG-2 (в основе DVB-C)
        Уровень Профиль
        Простой (Simple) Основной (Main) Масшта- бирование по S/N (SNR Scalable) Пространственный (Spatially Scalable) Высокий (High)
        High 1920?1152 — 80 Мбит/с — — 100 Мбит/с
        High-1440 1440?1152 — 60 Мбит/с — 60 Мбит/с 80 Мбит/с
        Main 720?576 15 Мбит/с 15 Мбит/с 15 Мбит/с — 20 Мбит/с
        Low 352?280 — 4 Мбит/с 4 Мбит/с — —
        Кодирование компонентов 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:2:0 или 4:02:02
        В-кадры Нет Есть Есть Tcnm
        Масштабируемость Нет Нет По S/N По пространственному разрешению и по S/N По пространственному разрешению и по S/N

        Уровень High-1440 (1440?1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920?1152 элементов) — телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). Вертикальные столбцы таблицы соответствуют новой градации (т.е. MPEG-2) цифровых телевизионных систем – профилям. С переходом на более высокие профили, т.е. при продвижении по таблице направо, увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.

        Как видно из таблицы, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Сравнив эту величину с исходной величиной 216 Мбит/с, соответствующей параллельному стыку по Рекомендации 601 МККР, можно видеть, что осуществляется сжатие потока информации примерно в 15 раз. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).

        На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.

        Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2, в табл.1 не показан), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.

        Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения

        Ожидаемое внедрение цифрового телевидения в системы кабельного телевидения (СКТ) ставят вопрос об их пригодности для этой цели и об оценке необходимых усовершенствований и доработок. В силу того, что в правильно спроектированной СКТ довольно высокое отношение сигнал/шум – S/N (по ГОСТ Р 52023-2003 не менее 43 dB), но в то же время значительно уже полоса канала в сравнении со спутниковой системой, в связи с чем наиболее оптимальным является использование многопозиционной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция). Хорошее S/N согласно теоремы Шеннона снижает вероятность ошибок BER (Bit Error Rate – частота ошибочных бит) и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью помехоустойчивого кодирования.

        Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, позволяет предположить, что цифровые сигналы окажутся менее чувствительными к интермодуляционным искажениям (CSO и СТВ), чем аналоговые, благодаря значительно меньшему требуемому защитному отношению S/D (цифровой сигнал/цифровая помеха) в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми.

        В литературе еще не достаточно данных о взаимном влиянии большого числа цифровых потоков в кабельной сети, т.к. благодаря эффективному сжатию, в одном частотном канале удается передать до 4-8 ТВ программ, и после перевода на цифровой формат даже очень загруженная сеть с 25-35 транслируемыми программами переходит в категорию сетей с 5-7 реально занятыми физическими каналами, в которых проблемы взаимных помех не столь актуальны.

        В построении головных станций (ГС) переход на цифровой формат предъявляет новые требования к аппаратуре обработки и формирования сигналов. Появляется возможность формировать многопрограммные цифровые потоки, не декодируя принятые MPEG-2 сигналы, а выделяя на них нужные компоненты на уровне транспортного потока и ремультиплексируя эти компоненты в новый транспортный поток. Также на уровне транспортного потока при этом могут решаться вопросы скремблирования, смены системы условного доступа. Принятый в стандартах DVB единый подход к канальному кодированию существенно облегчает обработку и преобразование сигналов DVB, т.к. число дополнительных операций при преобразованиях оказывается минимальным. В этом смысле стандарт DVB-C достаточно близок к спутниковому стандарту DVB-S.

        Структура системы DVB-C (Стандарт DVB-C) максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется не QPSK, а M — QAM с числом позиций М от 16 до 256 (т.е. от 16 QAM до 256 QAM). На рис.1 показана структура как оборудования головной станции кабельной линии, так и абонентского приемника-декодера для такой линии.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т.п. Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-Т. Преобразователь байтов и кортежи (короткие последовательности битов, равные значности моделирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM.

        С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и О. Затем сигналами I и О моделируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке Set — Top — Box (STB).

        Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона.

        После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами. Длина кортежа m = log2(M), где М – число позиций сигнала M — QAM (т.е. 2 m?QAM ).

        Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой: 8k = n?m,

        где: k – число преобразуемых байтов по 8 бит;

        n – число кортежей длиной m бит.

        Различным вариантам модуляции M — QAM соответствуют значения коэффициентов, показанные в табл.2.

        Таблица 2
        Модуляция m n k 8k = n·m
        16QAM 4 2 1 8
        32QAM 5 8 5 40
        64QAM 6 4 3 24
        128QAM 7 8 7 56
        256QAM 8 11 1 8

        Минимальный цикл преобразования в 1 байт соответствует видам модуляции 16QAM и 256 QAM. При 256 QAM байты и кортежи совпадают.

        В табл.3 приведены примеры расчетных значений символьной и информационной скоростей при разных кратностях модуляции в канале с полосой 8 МГц. Максимальная скорость достигает 38,1 Мбит/с, что соответствует пропускной способности ствола спутникового ретранслятора с полосой 33 МГц в типовом режиме Fсимв = 27,5 Мсимв/с, CR = 3/4.

        Таблица 3
        Полезная информационная скорость (транспортный уровень MPEG-2), Мбит/с Общая скорость, включая RS (204, 188),Мбит/с Кабельная символьная скорость, Мбод/с Занимаемая полоса частот, МГц Вид модуляции
        38,1 41,34 6,89 7,92 64QAM
        31,9 34,61 6,92 7,96 32QAM
        25,3 27,34 6,84 7,86 16QAM
        18,9 20,52 3,42 3,93 64QAM
        16 17,4 3,48 4 32QAM
        12,8 13,92 3,48 4 16QAM
        9,6 10,44 1,74 2 64QAM
        8 8,7 1,74 2 32QAM
        6,4 6,96 1,74 2 16QAM

        Преимущества стандарта DVB-C.

        Существенная экономия частотного ресурса. В одном физическом канале размещаются 4-8 ТВ программ, то это означает, что для передачи 60-ти программ потребуется всего около 10-ти каналов. Такой частотный выигрыш особенно ощутим при внедрении стандарта DVB-C на устаревших сетях с пропускной способностью до 240…300 МГц. В таких сетях легко размещаются свыше 100 цифровых каналов, а при активизации реверсного канала – и услуги интерактивного сервиса.

        Существенно повышается качество транслируемых программ. Трансляция аналоговых сигналов неизбежно влечет за собой снижение их качества в части неизбежного накопления искажений (шумы, интермодуляционные искажения, фоновая помеха, наводимые сигналы, кросс-модуляция и т.д.). Цифровые же сигналы (DVB-C) сохраняют свое качество вне зависимости от протяженности магистрали. Для них достаточно превышения требуемого уровня сигнала (что всегда выполняется на практике в силу более высокой чувствительности STB в сравнении с телевизором) и порогового значения C/N, которое много ниже регламентируемых 43 dB согласно ГОСТ Р 52023-2003.

        При использовании стандарта DVB-C появляется возможность значительно увеличить зону обслуживания СКТ за счет более низкого шумового порога (не более 36 dB). Расчеты показывают, что при использовании стадарта DVB-C возможно увеличение зоны обслуживания в 10 и более раз. Причем, такое увеличение зоны охвата наиболее эффективно именно на устаревших сетях с верхней частотой 240…300 МГц. На таких частотах погонные потери коаксиального кабеля почти в 2 раза меньше, чем на частоте 862 МГц, с которой проектируются современные СКТ. При меньших погонных потерях требуется меньшее число усилителей, что и гарантирует поддержание высокого значения S/N.

        Более того, снижение числа физических каналов снижает энергетическую нагрузку самой СКТ, что эквивалентно значительному улучшению S/N, CTB и CSO.

        Появляется возможность эффективного кодирования пакетов программ формированным по тем или иным экономическим соображениям, что позволяет операторам СКТ получать дополнительные прибыли за счет формирования платных каналов. При использовании DVB-C так же облегчается и возможность использования фильтров пакетирования за счет снижения физических каналов и появления частотных пробелов, которые и необходимы при использовании фильтров пакетирования.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Использование DVB-C стандартов TV в мире

        DVB-T

        Одной из основных причин внедрения цифрового вещания является тот факт, что аналоговый сигнал по мере его распространения по любой среде претерпевает существенные искажения, не восстановимые на приемной стороне. Одним из таких значимых значений, характеризующих качество сигнала, является отношение несущая/шум – C/N (рис.1).

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Для цифрового же сигнала характерна та особенность, что его качество остается неизменным при снижении уровня входного сигнала (что эквивалентно понижению C/N) до некоторого минимального значения, именуемого порогом (пороговым значением по тому или иному критерию). Однако следует заметить (на что крайне редко обращают внимание в литературе), что сам исходный сигнал в аналоговом виде более высокого качества в сравнении с цифровым, что понятно из самого физического смысла. Но это различие не велико как по объективным, так и по субъективным показателям.

        При переходе на цифровое эфирное вещание (стандарт DVB-T) одновременно преследовались и другие цели.

        Важным вопросом внедрения стандарта DVB-T является возможность снижения мощности передатчика. Действительно, за счет значительно меньшего минимально допустимого C/Nmin (рис.2) в сравнении с аналоговым вещанием (C/Nmin?43 dB), возможна подача на вход STB значительно меньшего уровня входного сигнала (типовое значение 12…18 dB?V), что равносильно возможности снижения мощности передатчика.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Следующим важным моментом при переходе на цифровое вещание явилась задача обеспечения максимальной помехоустойчивости. При трансляции аналоговых TV сигналов по эфиру, на качество приема помимо атмосферных и индустриальных помех сильно влияют переотраженные радиоволны (рис.3) и помехи от других радиопередатчиков, работающих в этом же частотном диапазоне в соседних местностях. Стандарт DVB-T допускает отношение сигнал/помеха до 6…12 dB, что является очень большим достижением. Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Таким образом, благодаря усилиям ведущих европейских стран и появился стандарт DVB-T — стандарт эфирного телевизионного вещания (ETSI EN 300 744 v.1.5.1 (2004-11)). Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T приведены в табл.1 и табл.2.

        Таблица 1. Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.
        Параметр Значение параметра
        8k 2k
        Число несущих в символе OFDM 6817 1705
        Число несущих полезных данных в символе OFDM 6048 1512
        Число рассосредоточенных пилот-сигналов в кадре OFDM 524 131
        Число непрерывно повторяющихся пилот-сигналов в кадре OFDM 177 45
        Число несущих сигнализации о параметрах передачи в кадре OFDM 68 17
        Длительность полезной части символа OFDM, мкс 896 224
        Разнос соседних несущих, Гц 1116 4464
        Разнос между крайними несущими в символе OFDM, МГц 7,608258 7,611607
        Частота следования символов данных, МГц 6,75 6,75
        Ширина полосы частот канала, МГц 6, 7 и 8 6, 7 и 8
        Число битов на символ 2,4,6 2,4,6
        Кодирование кода Рида-Соломона Т=8 (204, 188) Т=8 (204, 188)
        Длительность псевдослучайной последовательности, байт 1503 1503
        Скорость передачи полезных данных, Мбит/с 4,98…31,67 4,98…31,67
        Скорость внутреннего кода 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
        Модуляция несущих QPSK, 16QAM, 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM
        Относительный защитный интервал TG/TU 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32
        Длительность полезной части символа TU, мкс 896 224
        Длительность защитного интервала TG, мкс 224 112 56 28 56 28 14 7
        Длительность символа TS = TG + TU, мкс 1120 1008 952 924 280 252 238 231
        Максимальный разнос между передатчиками в одночастотной сети (SFN), км 67,2 33,6 16,8 8,4 16,8 8,4 4,2 2,1

        Таблица 2. Основные эксплуатационные параметры стандарта DVB-T.
        Требуемое C/N для BER = 2?10-4 после Viterbi QEF после Рид-Соломона Битовая скорость (Мбит/с)
        Модуляция Скорость кодирования Гауссов канал Рисиан канал Релеевский канал ?/TU =1/4 ?/TU =1/8 ?/TU =1/16 ?/TU =1/32
        QPSK 1/2 3,1 3,6 5,4 4,98 5,53 5,85 6,03
        2/3 4,9 5,7 8,4 6,64 7,37 7,81 8,04
        3/4 5,9 6,8 10,7 7,46 8,29 8,78 9,05
        5/6 6,9 8 13,1 8,29 9,22 9,76 10,05
        7/8 7,7 8,7 16,3 8,71 9,68 10,25 10,56
        16QAM 1/2 8,8 9,6 11,2 9,95 11,06 11,71 12,06
        2/3 11,1 11,6 14,2 13,27 14,75 15,61 16,09
        3/4 12,5 13 16,7 14,93 16,59 17,56 18,1
        5/6 13,5 14,4 19,3 16,59 18,43 19,52 20,11
        7/8 13,9 15 22,8 17,42 19,35 20,49 21,11
        64QAM 1/2 14,4 14,7 16 14,93 16,59 17,56 18,1
        2/3 16,5 17,1 19,3 19,91 22,12 23,42 24,13
        3/4 18 18,6 21,7 22,39 24,88 26,35 27,14
        5/6 19,3 20 25,3 24,88 27,65 29,27 30,16
        7/8 20,1 21 27,9 26,13 29,03 30,74 31,67

        В стандарте DVB-T в качестве базовой используется OFDM модуляция, благодаря которой и достигаются уникальные свойства в части возможности построения одночастотных сетей (SFN – Single Frequency Network), возможности обеспечения низкого требуемого отношения несущая/шум (C/N), высокой защиты от переотраженных объектов и низкой чувствительности к эффекту Доплера (при приеме в движении). Помимо основных видов модуляции (QPSK, 16 QAM и 64 QAM) в стандарте DVB-T используется также и иерархическая модуляция, позволяющая в потоке с высоким приоритетом передавать меньшее число программ и даже с более худшим качеством, но со значительным увеличением зоны покрытия, представляя тем самым вести прием на комнатные антенны.

        Очень важным моментом при построении систем на основе стандарта DVB-T является точное и правильное определение зоны покрытия, особенно для сетей SFN.

        Кроме того, одним из наиважнейших условий правильного выбора передатчика является правильный выбор его выходной (излучаемой) мощности (определяет ценовую политику), обеспечивающей зону покрытия. Расчет зоны покрытия является весьма трудоемкой операцией, доступной только специально подготовленным специалистам, и только при наличии специального программного обеспечения. Особенно важен правильный расчет зон покрытия для SFN, DVB-H (мобильное TV) и при наличии ретрансляторов. Радиус зоны покрытия зависит от множества факторов, рассматриваемых ниже.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Использование DVB-T стандартов TV в мире

        DVB-H

        Стандарт DVB-H (мобильное вещание) базируется на более раннем вышедшем стандарте DVB-T (цифровое эфирное вещание) в части расширения некоторых устанавливаемых параметров, ориентированных на условия приема цифровых сигналов в мобильных условиях.

        Какие же задачи призвана решать система DVB-H? Основными из них являются:

        Экономия тока потребления аккумуляторной батареи мобильного терминала. Эта задача явилась определяющей при формировании концепции мобильного вещания.
        Устойчивый мобильный прием в движении, в том числе на больших скоростях.
        Возможность приема при многолучевом распространении сигнала, особенно в комнатных условиях.
        Полная совместимость с уже существующими сетями DVB-T.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Концептуальная структура DVB-Н приема представлена на рис.1, а структурная схема примера использования системы DVB-H для передачи IP-услуг представлена на рис.2.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Главные отличия от DVB-T заложены в канальном уровне (т.е. уровне, выше физического уровня). Прежде всего — это квантование по времени (Time Slicing) и введение упреждающей коррекции ошибок (MPE — FEC), что позволило резко увеличить вероятность приема в сравнении с DVB-T.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.Принцип временного уплотнения, позволяющего существенно экономить токопотребление DVB-H терминала, показан на рис.3, из которого видно, что полезная информация передается/принимается с большой скоростью (например, 10 Мбит/с), но в очень короткий промежуток времени в сравнении со временем ожидания. Для качественного воспроизведения DVB-H TV услуги вполне достаточна скорость цифровой информации в 250 кбит/с. Таким образом, отношение времен отключения приемника и его работы составляет 40 (10/0,25 = 40), что эквивалентно экономии энергии порядка 90%.

        Стандартом DVB-H в дополнение к существующим режимам 2k и 8k (для DVB-Т) добавлен промежуточный режим 4k (см. табл.1), как наиболее адаптированный для работы в ячейке среднего размера SFN сети.

        Таблица 1
        Параметр Режим 2k Режим 4k Режим 8k
        Число активных несущих К 1 705 3 409 6 817
        Число информационных несущих 1512 3024 6048
        Длительность элементарного периода Т 7/64 ms 7/64 ms 7/64 ms
        Полезная символьная часть TU 224 ms 448 ms 896 ms
        Разнос между несущими 1/TU 4 464 Гц 2 232 Гц 1 116 Гц
        Разнос между несущими Кmin и Кmax, (К-1)/TU 7,61 МГц 7,61 МГц 7,61 МГц
        Примечание: Значения курсивом являются аппроксимированными значениями

        В табл.2 и 3 представлены расчетные значения цифровых потоков для разных форматов модуляции (табл.2) и длительностей используемых интервалов.

        Таблица 2. (с MPE-FEC кодированием в 3/4)
        Модуляция Скорость
        кодирования Защитный интервал
        1/4 1/8 1/16 1/32
        QPSK 1/2 3,74 4,15 4,39 4,52
        2/3 4,98 5,53 5,86 6,03
        3/4 5,6 6,22 6,59 6,79
        5/6 6,22 6,92 7,32 7,54
        7/8 6,53 7,26 7,69 7,92
        16QAM 1/2 7,46 8,3 8,78 9,05
        2/3 9,95 11,06 11,71 12,07
        3/4 11,2 12,44 13,17 13,58
        5/6 12,44 13,82 14,64 15,08
        7/8 13,07 14,51 15,37 15,83
        64QAM 1/2 11,2 12,44 13,17 13,58
        2/3 14,93 16,59 17,57 18,1
        3/4 16,79 18,66 19,76 20,36
        5/6 18,66 20,74 21,95 22,62
        7/8 19,6 21,77 23,06 23,75

        Таблица 2. (с MPE-FEC кодированием в 3/4)
        Параметр Режим
        2k 4k 8k 2k 4k 8k 2k 4k 8k 2k 4k 8k
        Полезная
        символьная
        часть TU 2048 T

        224 мкс
        Защитный
        интервал ?/TU 1/4 1/8 1/16 1/32
        Длительность
        защитного
        интервала Тg 512 T
        56 ms 1024 T
        112 ms 2048 T
        224 ms 256 T
        28 ms 512 T
        56 ms 1024 T
        112 ms 128 T
        14 ms 256 T
        28 ms 512 T
        56 ms 64 T
        7 ms 128 T
        14 ms 256 T
        28 ms
        Полная
        символьная
        продол- жительность
        TS=?+TU 2560 T
        280 ms 5120 T
        560 ms 10240 T
        1120 ms 2304 T
        252 ms 4608 T
        504 ms 9216 T
        1008 ms 2176 T
        238 ms 4352 T
        476 ms 8704 T
        952 ms 2112 T
        231 ms 4224 T
        462 ms 8448 T
        924 ms

        Условные рекомендации по использованию того или иного режима могут быть сформулированы следующим образом:

        Режим 8k – для использования SFN сетях любого размера (больших, средних и малых) и допускает наличие Допплеровского сдвига по частоте при высокоскоростном приеме (т.е. прием осуществляется в движении).
        Режим 4k – для мало- и средне-размерных SFN сетей при значительных Допплеровских частотных сдвигах. Пригоден для приема на очень высоких скоростях.
        Режим 2k — для малоразмерных SFN сетей. Гарантирует уверенный мобильный прием при самых высоких скоростях в движении (т.е при весьма значительных Допплеровских сдвигах по частоте).

        Компромиссное решение режима 4k позволяет обеспечить как портативный, так и мобильный прием при наиболее жестких условиях. Наиболее пригодной модуляционной схемой для DVB-H является формат 16 QAM со скоростью кодирования CR = 1/2 или CR = 2/3, которые обеспечивают достаточную пропускную способность для DVB-H услуг при приемлемом отношении несущая/шум (C/N).

        Построение DVB-H сетей экономически целесообразно осуществлять на базе уже существующей DVB-T сети при использовании иерархического режима. Иерархическая модуляция допускает передачу двух независимых потоков, имеющих различные рабочие характеристики и скорости передачи данных в одном и том же физическом ВЧ канале (т.е. в полосе 7,61 МГц). В этом случае транспортный поток (TS) канала с высоким приоритетом (НР) обладает помехозащищенностью, близкой к формату QPSK (т.е. максимально возможной). Иерархическая модуляция является самой рентабельной, т.к. она обеспечивает наибольшую эффективность спектра.

        Например, в одном физическом канале (П = 8 МГц) могут передаваться два потока:

        Низкоприоритетный поток (LP): 64 QAM; SR = 11,06 Мбит/с и C/Nтреб ? 18,2 dB.
        Высокоприоритетный поток (НР): QPSK; SR = 5,53 Мбит/с и C/Nтреб ? 8,7 dB (Рэлеевский канал приема).

        Таким образом, полная скорость составит 16,59 Мбит/с, но разница между НР и LP потоками в части C/N составляет около 10 dB. Это означает, что HP поток будет охватывать существенно большую зону охвата при равных условиях приема.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Иногда, на практике выигрыш при иерархической сети от НР и LP потоков используют и при передаче того же самого контента (рис.4). В силу этого, при выборе DVB-T/H модулятора необходимо обязательно обратить внимание на возможность его поддержки иерархического режима модуляции.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Остановимся коротко на возможностях передачи параллельных услуг в элементарных потоках. Параллельные элементарные потоки – это способ организации услуги во времени/домена информационного TS. Простейшей технологией организации DVB-H потока является организация его в последовательных пакетах с одним элементарным потоком одновременно, как это показано на рис.5. Услуги различных размеров (выделены цветом) располагаются одна за другой (т.е. последовательно) в пределах длительности цикла одного интервала времени. В следующем интервале услуги повторяются по времени. При такой последовательной передаче все услуги имеют одинаковую максимальную (пакетную) пропускную способность.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Однако, те же самые сервисные услуги могут быть организованы и многими другими способами, как это показано на рис.6. Услуги могут быть расположены одна над другой (разная скорость при равной длительности передачи).

        Таким образом, количество передаваемой информации (общая площадь) будет тем же самым, а вот способ, которым они передаются – другим.

        Одной из причин иметь две или более параллельных услуг является одновременное получение их во времени. Параллельный прием позволяет уменьшить мощность потребления терминала вследствие того, что обычно приемник тратит 50-100 мс при каждом включении для приема новой услуги.

        После того как был разработан стандарт эфирного цифрового телевещания DVB-T, который рассчитан на стационарные приемники, встал вопрос: а можно ли адаптировать эту систему для работы на портативных устройствах? Шагов к «мобилизации» стандарта было сделано немало. Так, например, первым стандартом, предназначенным для подвижных приемников, стал DVB-M, представленный в сентябре 2002 г. Чуть позднее появился DVB-X, однако оба стандарта так и не получили распространения, в отличие от DVB-H (Digital Video Broadcasting — Handheld), утвержденного Европейской ассоциацией по телекоммуникационным стандартам ETSI (European Telecommunications Standards Institute) в 2004 г.

        При его разработке были учтены условия, которые появляются из-за возможности использования на портативном приемнике. Во-первых, серьезные требования накладывает тот факт, что он должен работать автономно от сети питания, а это означает необходимость экономить заряд батареи при работе с TV-интерфейсом. Для этих целей в схему приемника встроили микросхему, благодаря которой происходит прерывистая работа с сигналом, что привело к резкому снижению потребляемой энергии. Вторая особенность при работе с мобильными устройствами — это необходимость учитывать переход приемника из одной ячейки сети в другую и возникающие при этом искажения или ошибки передачи. Решение этой задачи привело к интеграции еще одного модуля и увеличению проверочных битов в коде Рида-Соломона. Благодаря этому удалось, во-первых, повысить отношение сигнал/шум, а также снизить влияние эффекта Доплера, который может исказить информацию при движении с некоторой скоростью. Также из-за этого эффекта пришлось ввести ограничение на скорость передвижения приемника — 800 км/ч. Этого вполне достаточно, чтобы смотреть телевидение, даже находясь в салоне летящего самолета.

        Помимо этого, в приемники DVB-H встроен специальный модуль, который позволяет пользоваться некоторыми интерактивными услугами. В случае, если TV-приемник подключен к сети GSM, обратная связь может осуществляться по GPRS или EDGE.

        Технология DBV-H допускает прием сигналов и обычного эфирного DVB-T, обеспечивает передачу любых цифровых данных при помощи стандартных IP-протоколов, что делает мобильный стандарт весьма полезным для работы с Интернетом. Подобная универсальность характерна далеко не многим стандартам цифрового TV, в частности ни ATSC, ни DVB-T работы с данными не предусматривают.

        Естественно, что приемники DVB-H — это не плазменные панели или огромные жидкокристаллические телевизоры, а весьма скромные по габаритам устройства, у которых и дисплей соответственно невелик. Поскольку не требуется передавать картинку с большим разрешением, можно, сэкономив на качестве изображения, передавать по одному каналу не 6, а 60 каналов. На практике в одной полосе удается разместить до 80 каналов при скорости потока 128-384 Кбит/с, чего вполне хватает для передачи изображения с разрешением 320×280 пикселов.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Использование MHP стандартов TV в мире

        ISDB

        В 90-х годах XX века японская Ассоциация компаний индустрии радиовещания (ARIB) завершила разработку своего стандарта эфирного вещания, который впоследствии назвали ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Это, пожалуй, наиболее универсальный стандарт — он один в мире охватывает сразу TV-, радиовещание и передачу данных.

        Как и DVB-T, система ISDB является довольно гибкой, предоставляя возможность узкополосного приема, когда из посланной информации принимается лишь ее некоторая часть (так называемый частичный прием). Он ориентирован прежде всего на мобильные телефоны и карманные компьютеры. При этом ISDB, как уже отмечалось, предоставляет доступ к глобальной сети Интернет.

        Предусмотрена иерархическая передача, которая создана для адаптации к различным условиям. Согласно ее принципам, в одном канале может передаваться сразу несколько (до 3) различных типов сигнала с отличающимися параметрами. Это позволяет использовать ISDB на самых разных приемниках. Например, по одному и тому же каналу можно осуществлять передачу HDTV-сигнала или TV-программы, рассчитанной для приема на сотовом телефоне.

        В качестве алгоритма компрессии цифрового видеосигнала для ISDB-T, как и у многих других стандартов, применяется распространенный MPEG-2. Формирование радиочастотного канала происходит по схеме OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing), которая на сегодняшний день является одним из самых совершенных видов модуляции в эфирном цифровом телевещании. Ширина спектра сигнала составляет 5,6 МГц, что делает возможным его использование для передачи в канале шириной 6 МГц.
        ATSC
        Стандарт цифрового телевидения ATSC (Advanced Television Systems Committee) был принят Федеральной комиссией по связи США в конце XX века. Среди основных достоинств нового формата можно отметить высокое вертикальное разрешение — до 1125 строк в кадре. Помимо этого, в ATSC предусмотрена возможность модернизации с целью устранения недоработок и ошибок. Это оказалось полезным уже после первого выпуска телевизоров, предназначенных для приема цифрового сигнала.

        Значительное внимание при разработке было уделено устойчивости к искажениям, связанным с движением приемника и взаимодействием между сигналами. Однако ATSC не считают стандартом, предназначенным для мобильных устройств. В США предполагают, что для этих целей должен быть разработан особый стандарт со своей обработкой сигнала и соответствующим способом модуляции.

        Среди других отличительных характеристик системы ATSC отметим довольно небольшое соотношение сигнал/шум в 4-6 дБ, что накладывает значительные ограничения на мощность передающей и принимающей аппаратуры. Пропускная способность канала ATSC в США составляет 6 МГц, что вполне достаточно для передачи нескольких независимых программ. Помимо этого, система ATSC поддерживает работу с чересстрочной разверткой при частоте кадров 30 и 25 Гц и с прогрессивной разверткой при частоте 50 и 60 Гц. Чересстрочная развертка отличается от прогрессивной «экономией» на информации, что позволяет, с одной стороны, уменьшить объем передаваемых данных, но с другой, чревата появлением искажений.

        ATSC использует традиционные для цифрового видео стандарты сжатия данных: MPEG-2 — для видео и Dolby 5.1 АС-3 — для аудио. В качестве средств помехоустойчивого кодирования используются код Рида-Соломона и код Унгербоика с фиксированной скоростью. Пороговое соотношение сигнал/шум составляет 14,9 дБ, хотя на практике встречаются значения 15,1 дБ. Отметим, что ATSC ориентирован на субъективное качество восприятия изображения человеком, а это значит, что он не рассчитан на передачу данных (допускается частота ошибок до 60 бит/с).

        Как уже упоминалось, стандарт ATSC разрабатывался с условием совместимости с существующими аналоговыми стандартами PAL и NTSC. Несмотря на то, что главным назначением ATSC является телевидение высокой четкости HDTV, он поддерживает и другие форматы цифрового вещания: SDTV (Standart Definition TV) и EDVT (Enhanced Definition TV), которые обладают меньшим разрешением, нежели HDTV.

        На сегодняшний день стандарт ATSC принят в качестве государственного в США, Канаде, Мексике, Аргентине, Южной Корее, Тайване. В некоторых странах проходят испытания, в ходе которых выявляется наиболее подходящий формат цифрового TV. Бразилия, Китай, Гонконг и Чили склоняются к принятию ATSC.
        DVB-S

        Стандарт DVB-S (Digital Video Broadcast — Satellite) разработан специально для передачи цифровых телевизионных сигналов по каналам спутниковой связи. При его создании ставилась одна главная цель — это построить достаточно простую и в то же время доступную систему, которая могла бы, во-первых, распределять программы цифрового TV как стандартной, так и высокой четкости, а во-вторых, пересылать любые цифровые данные. Разработчики с этой задачей справились успешно, и на сегодняшний день значительная часть людей, которые пользуются услугами цифрового телевидения, предпочитают именно «космический» вариант. Количество спутниковых тарелок, особенно в Европе, исчисляется десятками тысяч. В России DVB-S появился в 1999 г. благодаря компании «НТВ-плюс».

        Для сжатия данных стандарт DVB-S использует традиционный алгоритм MPEG-2, скорость передачи цифровых данных в полосе спутникового ретранслятора с частотой 36 МГц составляет 35-40 Мбит/с, что достаточно для размещения в нем около 8 каналов. Также предусмотрена и обратная связь, которая осуществляется посредством связи приемника с головной станцией, откуда к источникам сигнал доставляется по специальным каналам.

        Как самый «возрастной» стандарт цифрового вещания, DVB-S с течением времени изменяется. Уже появился «наследник» DVB-S2, который, в отличие от своего родителя, использует более эффективные алгоритмы компрессии MPEG-4 и WMV9, что, конечно, уменьшает поток данных, но при этом способно повлиять на качество. По мнению разработчиков DVB-S2, его характеристики настолько идеальны, что создавать новые стандарты просто не потребуется. На самом деле, DVB-S2 предусматривает использование канала передачи на грани теоретически возможного предела. Кроме того, применение новых самокорректирующихся кодов привело к снижению вероятности ошибок при передаче.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Использование DVB-S стандартов TV в мире

        HDTV

        HDTV (High Definition TV) — телевидение высокой четкости. Его появление можно сравнить с возникновением в свое время компакт-дисков. Разработка стандартов телевидения высокой четкости стала необходимой после выпуска больших TV-приемников, на которых обычный сигнал отображался не самым лучшим образом из-за дискретизации объектов на широком экране.

        HDTV обладает широкоэкранным 16:9 изображением, звуком Dolby Digital 5.1 и поддерживает стандарты с чересстрочной разверткой 10801 (1920×1080 пикселов) и с прогрессивной разверткой 720р (1280×720 пикселов). Буква i (interlaced) означает, что видео идет со скоростью 50 или 60 полукадров/с. Такое решение позволяет уменьшить поток данных при передаче TV-сигнала, но при этом могут появляться искажения. Буква р (progressive scan) показывает, что видео передается со скоростью 24, 25, 30, 50, 60 полных кадров/с. При такой развертке картинка выглядит более естественной и правдоподобной. Недостатками этой разновидности HDTV являются меньшая скорость и больший поток для передачи видео, особенно при частоте 60 кадров/с.

        Поток HDTV использует сжатие MPEG-2. С хорошим качеством развертки 1080i скорость передачи сигнала HDTV составляет около 19,2 Мбит/с, но она может меняться. Некоторые телекомпании сжимают поток сильнее, в результате чего удается получить всего 5-6 Мбит/с. Естественно, что при этом будет страдать качество картинки. Стандарт подразумевает передачу по спутниковым, кабельным и эфирным каналам. Кроме того, понятно, что рассчитанный в первую очередь на большие плазменные панели и телевизоры HDTV наверняка не будет применяться в мобильных условиях.

        У HDTV есть очень близкий «родственник» — HDV (High Definition Video) — стандарт съемки на цифровые видеокамеры. У последнего точно так же присутствуют два формата: HDV1 и HDV2, которые абсолютно аналогичны по характеристикам 720р и 1080i у HDTV. Некоторые новые цифровые видеокамеры уже умеют снимать видео стандарта HDV.
        ***

        От самых своих истоков телевидение никогда не было единым и ни один стандарт не становился монополистом в этой области. Это всегда создавало массу проблем как для пользователей, так и для производителей аппаратуры. Во времена аналогового телевидения была надежда, что переход на «цифру» позволит все-таки выявить наиболее удачный стандарт, который станет единым, а значит, наиболее продуманным и качественным. Однако, как показало время, «согласия в товарищах нет» и на смену нескольким аналоговым стандартам приходит не меньшее количество цифровых.
        Сервисы в стандартах DVB-T.

        Наиболее востребованный сервис — это односторонняя передача данных на базе multicast-технологии. Пользователь может находиться где угодно, только в зоне приема сигнала, и не быть привязанным к наземным линиям связи. Multicast-технологии идеально подходят для систем DVB-T. Стоимость развертывания достаточно низкая, при этом на клиентскую станцию можно передавать гигантские объемы информации даже в небольших каналах. Где это востребовано? В корпоративной среде, в системе гос-органов, когда нужно базу данных перенести на клиентские станции. Это может быть сервер с регулярно обновляемой информацией, которая каждый день или несколько раз в день рассылается по подразделениям. Всегда можно выбрать небольшую часть ресурса, которая недорого стоит, чтобы ее полностью оптимально загрузить, и при этом система будет работать. И не нужно никакого канала для подтверждения приема информации. И в этом случае себестоимость владения такой сетью достаточно низкая, подключение каждой новой приемной точки обходится дешево. Если корпоративная среда рассредоточена по стране или в рамках региона, то применяются спутниковые технологии, а в рамках города целесообразнее использовать DVB-T технологию. Такое multicast-вещание использует специальные протоколы, но для этого на стороне клиента требуется соответствующее ПО, потому что поток данных дополнительно шифруется, вводятся дополнительные коррекции, чтобы потом можно было без потерь восстановить данные на стороне клиента.

        Доступ в интернет по стандарту DVB-T

        Принцип работы доступа к интернету через DVB-T такой же, как у спутникового интернета с той лишь разницей, что передача данных к клиенту производится не со спутникового, а с наземного передатчика. Принципиальная схема работы сервиса следующая:

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        Абонент должен находиться в зоне покрытия передатчика . На клиентское оборудование устанавливается (в нашем понимании — компьютер) DVB-T приёмник (более детально об оборудовании мы поговорим чуть позже), антенна для приёма каналов дециметрового диапазона и модем или сетевая карта (в случае, если есть сеть) для организации обратного канала. В качестве модема может выступить и мобильный телефон с поддержкой GPRS, если уж вы хотите сделать ваш интернет полностью беспроводным.

        Что касается скорости канала DVB-T, то в одном потоке можно передавать данные со скоростью до 31 МБит/с. Это значит, что 5 000 пользователей смогут обслуживаться со скоростью до 128 Кбит/с. Провайдер может программно ограничивать пропускную способность канала для каждого клиента, формируя, таким образом, тарифную сетку с различиями по стоимости траффика и его скорости для частных и корпоративных пользователей.

        Кстати, в сравнении со спутниковым интернетом, работа через DVB-T более комфортна, так как в этом случае задержки на передачу и приём пакетов намного меньше. Судите сами — в случае со спутниковым интернетом сигнал должен проделать путь от информационного центра на спутник (расстояние примерно 36 000 километров), а затем обратно. Итого получается, что сигнал проходит около 72 000 километров на пути до спутника и обратно, а это — минимум 0.24 секунды. В наземном интернете DVB-T расстояния меньше и как следствие — задержки меньше.

        ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЦИФРОВОЙ ГОЛОВНОЙ СТАНЦИИ.

        Итак, определимся какой комплект оборудования необходим для организации оператором цифрового вещания. Оборудование для цифровой головной станции предлагают сейчас много производителей в разных ценовых категориях, но оборудование известных производителей имеет достаточно высокую цену, поэтому операторы чаще обращают свое внимание на бюджетные варианты, качество и возможности которых нередко ничем не уступают брендам. Конкретная компоновка оборудования зависит от производителя и выбранных сервисов поэтому рассмотрим только общие моменты.

        Первая ступень это прием сигнала.

        Контент для формирования вещания может доставляться до оператора различными способами и в разных форматах, это может быть спутниковый сигнал, IP вещание, сигнал от собственной студии, получение цифрового потока через ASI интерфейсы (ASI (Asyncronous Serial Interface) специфицированный EN 50083-9 — известный интерфейс для передачи и приема потоков DVB/MPEG, позволяющий передавать их со скоростью до 270 Мбит/с. ASI интерфейсы находят широкое применение в DVB аппаратуре — модуляторах, демодуляторах, мультиплексорах, VOD серверах, а также анализаторах транспортного потока MPEG2 TS. Универсальный интерфейс ASI позволяет стыковать между собой устройства разного типа и от разных производителей. Различные комбинации этих устройств позволяют создавать решения для обработки и передачи DVB сигналов, адаптированные к требованиям конкретного оператора).

        Основным источником на данный момент остается всё же спутниковый сигнал, для его приема понадобится приемник с цифровым выходом. Функция спутникового ресивера заключается в приеме сигнала, первоначальной обработке и переводе его в формат «понятный» для другого оборудования (чаще всего ASI интерфейс). Опционально большинство производителей снабжают свои приемники модулями для приема сигналов и от других источников (ASI, IP и т.д.).

        Далее, как правило, идет формирование «пакета» программ для передачи в сеть (эфир).

        На этом этапе производится выбор каналов необходимых для формирования определенного пакета, врезка служебной информации, скремблирование (закрытие) каналов и формирование готового сигнала. Эти функции, как правило, выполняет устройство называемое мультиплексор. Скремблирование же осуществляется системой кодирования которая, обычно аппаратно базируется на мультиплексоре или специальном устройстве «скремблере», а программно на специально выделенном сервере.

        Следующий этап это подготовка сигнала к вещанию в сети или эфире.

        Для этого сигнал подается на QAM или COFDM модулятор, который преобразует сигнал в формат DVB-C или DVB-T соответственно. Далее сигнал поступает либо в сеть в случае DVB-C либо на передатчик в случае DVB-T.

        Последнее звено в этой цепочке абонентский терминал это может быть телевизор со встроенным тюнером, компьютерный цифровой тюнер или специальная приставка. Если телевизоры с цифровым входом и компьютерные тюнера на данный момент редкость, то приставок для приема цифрового телевидения уже не мало. Кстати не лишним будет сказать, что при выборе оборудования головной станции и системы кодирования необходимо подумать о наличие совместимых абонентских терминалов.

        Пример организации ствола Головной станции с возможностью вещания в формате

        DVB-C, DVB-T и IPTV, на бюджетном оборудовании.

        Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

        QAM модулятор.
        Q101 представляет собой DVB-C QAM модулятор, перестраиваемый в полном диапазоне ТВ частот. Полностью совместим с мультиплексором серии M 108.

        Основные особенности:

        Полностью совместим с ITU — TJ.83 DVB-C стандартом.
        Высокая точность PCR коррекции.
        Интеллектуальное управление буфером.
        Поддерживает PID remapping и различные способы PID фильтрации.
        Позволяет редактировать PSI / SI таблицы.
        Поддерживает редактирование NIT/SDT.
        Имеет мониторинг температуры.
        Ведет статистику событий.
        Имеет тестовую выходную точку -20 dB (F-коннектор).
        Петлевой ASI интерфейс (BNC).
        Позволяет осуществлять настройку с лицевой панели, имеет LCD экран.
        10/100М Ethernet порт.
        Имеется возможность резервирования.

        Спецификация:

        Вход
        1 стандартный ASI порт (BNC)
        Импеданс: 75
        Скорость передачи информации TS: до 155 Мбит/с
        Формат потока: SPTS / MPTS
        Размер пакета: 188 или 204 байта
        Выход
        ВЧ выход
        Разъем: F-коннектор
        Режим модуляции QAM: 16, 32, 64, 128 и 256 QAM
        Выходная символьная скорость: 1…7 Мбод
        Диапазон выходных частот: 48-862 МГц
        Регулировка диапазона выходных частот: шагами в 0,1 МГц
        Отклонение выходной частоты: < 15 кГц Выходная ширина полосы: 8 МГц Уровень выходного сигнала: 45…61 dB/mV Выходной импеданс: 75 Коэффициент возвратных потерь: < 14 dB MER: > 35 dB
        Отношение S/N: > 48 dB
        PCR джиттер: < 100 нс Фазовый шум: при 1 кГц < -65 dB при 10 кГц < -85 dB при 100 кГц < -105 dB Контроль и управление Локальное Кнопки управления и LCD панель RS-232 Дистанционное Ethernet (TCP/IP) SNMP протокол Обновления программного обеспечения RS-232 Ethernet (TCP/IP) Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером. Мультиплексор. Мультиплексор M108CS предназначен для обработки MPEG-2 транспортных потоков (TS) – мультиплексирования, фильтрации, скремблирования, формирования сигнала для QAM модулятора. Мультиплексор обладает высокой гибкостью в настройках, надежностью, снабжен удобным интерфейсом пользователя. Основные особенности: Выходная скорость до 155 Мбит/с. Удобный интерфейс пользователя. Анализ и редактирование PSI/SI таблиц, оповещение об ошибках во входном потоке. Контроль скорости входного потока по каждому PID. Буферизация потока по выходу. Мультиплексирование элементарных потоков, ручная реконфигурация сервисов. Позволяет осуществлять ввод данных по IP (поддерживает МРЕ, Data Piping encapsulation protocol). Передача отдельных PID, поддержка загрузки обновлений программного обеспечения для STB. Возможность скремблирования потоков, поддержка 4 Simulcrypt CA одновременно. 4 ASI выхода - 2 открытых и 2 скремблированных. Выбор различных форм для передачи PSI/SI информации. Анализ и редактирование PSI/SI информации. Имеется возможность анализировать и редактировать следующие данные: ID транспортного потока, ID оригинальной сети, ID отдельных сервисов, EIT списков, SDT таблиц, NIT таблиц. Мультиплексирование элементарного потока и ручная реконфигурация сервисов. M108 может реконфигурировать два различных элементарных потока в новый сервис, может разделить сервис программы на отдельные сервисы видео и аудио, может комбинировать данные и видео/аудио программы в отдельные информационные потоки. Опции скремблирования: Поддерживает DVB скремблирование для потоков программ и элементарных TS. Фиксированное или изменяемое контрольное слово скремблирования. Совместимость с DVB common scrambling алгоритмом. Поддерживает DVB Simulcrypt интерфейс, одновременно до 4 Simulcrypt СА. Совместимость с системами условного доступа (CAS): CTI, Irdeto, Conax, NDS, Viaccess… Характеристики: Вход 8 стандартных ASI портов (BNC) Ethernet (RJ 45) Импеданс: 75 Битовая скорость TS: до 155 Мбит/с Длина пакетов: 188 или 204 байта Выход 2 стандартных ASI выходных порта (BNC) 2 скремблированных ASI выходных порта (BNC) Импеданс: 75 Длина пакетов: 188 или 204 байта Выходная скорость: до 155 Мбит/с Выходная скорость скремблированного потока: до 60 Мбит/с Контроль и управление Локальное Кнопки управления с панели и LCD панель RS-232 Дистанционное Ethernet (TCP/IP) SNMP протокол Обновления программного обеспечения RS-232 Ethernet (TCP/IP) Общее 1RU (19") Масса: 4 кг Электропитание: ~200-240В, 50 Гц, 30Вт Габариты (W x H x L): 485 x 44 x 430 мм Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером. Спутниковый приемник. Система цифрового спутникового процессора DCH-4000P – это новейшая разработка профессионального телевизионного приемника. DCH-4000P имеет различные входы: DVB ASI, IP, QPSK, QAM, COFDM и DS3; и выходы: CVBS, SDI, ASI, DS3 и IP; в различных комбинациях. Управление осуществляется по TCP/IP и SNMP. Применения Находясь на новом уровне функциональности и гибкости в использовании, DCH-4000P становится идеальным решением задач Цифровой Головной Станции. Основные Преимущества Полная совместимость с MPEG-2, MP@ ML и DVB-S/-T/-C стандартами IP вход или выход с опцией UDP/RTP Multicast и Unicast на IP выходе Поддержка PAL, NTSC и SECAM Поддержка различных Систем Условного Доступа Управление по LAN на основе TCP/IP, SNMP и HDMS (комплексная система управления от производителя) SDI видео выход со встроенным цифровым звуком 2 независимых ASI выхода Автоматическое обновление PMT Поддержка профессиональных CAM модулей многоканального дескремблирования Teletext VBI, EBU субтитры и DVB субтитры Обновление программного обеспечения по LAN Опции DVB-S, DVB-T или DVB-C входы тюнера Высокоскоростной 100M Base-T IP выход Высокоскоростной 100M Base-T IP вход Карта ввода/вывода DS3 Характеристики QPSK демодуляция и параметры FEC Диапазон входных частот Диапазоны C и Ku, от 950 до 2150МГц Входной уровень от -25дБм до -65 дБм Входное волновое сопротивление 75 Ом, разъем F типа Символьная скорость от 2 до 45Мбит/с (SCPC или MCPC) Коэффициент крутизны 0.20 или 0.35 FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 6/7,7/8 Декодирование Рида Соломона 204, 188, T = 8 и I =12 DVB-C QAM демодуляция Разъем IEC, Female (7/8МГц) Диапазон символьных скоростей от 1 до 7Мбит/с (PAL) Демодуляция 16/32/64/128/256 QAM Ширина полосы тюнера 6 МГц или 7 МГц или 8 МГц (опция устанавливается на заводе) FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8; K=7 Диапазон частот от 50 до 860 МГц Входное волновое сопротивление 75 Ом, разъем F типа DVB-T COFDM демодуляция Разъем IEC, Female (7/8МГц) ПЧ ретрансляция - есть Диапазон частот от 470 до 862 МГц, от 174 до 230 МГц Диапазон символьных скоростей от 4.98 до 31.67Мбит/с (8 МГц) Демодуляция QPSK, 16-QAM, 64-QAM Ширина полосы тюнера 8 МГц Входной уровень цифрового сигнала от -20 до -75 дБмВ Входное волновое сопротивление 75 Ом, несбалансированное Режим FFT 2K/8K, Защитный интервал 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, выкл. FEC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 и 7/8 Выход TS по IP Разъем 100base-T RJ45 Скорость выходного потока до 70 Мбит/с UDP/RTP Multicast или Unicast Протокол управления Multicast IGMPV2 Интерфейсы ввода и вывода на задней панели LNB вход и ретрансляционный выход RS-232 управление RJ45 порт управления и вещания по IP ОПЦИОНАЛЬНЫЕ ПОРТЫ: ASI вход 1 ASI выход 2 зеркальных SDI выход 1 RGB выход 1.RCA CVBS выход 1.RCA, 1.BNC Балансный аудио выход XLR 1 Физические параметры Режим работы от 0 до 45 °С Режим хранения от -20 до 70 °С Влажность до 85% Питание от 90 до 260 В переменного напряжения 50/60 Гц Габариты 44мм.255мм .483мм Вес 5 кг Возможно, формат этой картинки не поддерживается браузером.

Оборудование: Документация
«
»
Комментирование и размещение ссылок запрещено.
Яндекс.Метрика