Сплайсер в цифровом ТВ что это

Содержание

Региональные программы (новости, тематические передачи) доступны в цифровом качестве на телеканалах первого мультиплекса «Первый канал», «Россия 1», «Матч ТВ», НТВ, «Пятый канал», «Россия К», «Россия 24» и «ТВ Центр», а также на радиостанции «Радио России» 99.72% жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Врезка регионального контента в цифровой сигнал производится с помощью технологии распределенной модификации программ (ТРМ). Общий принцип ТРМ состоит в том, что сигнал федерального мультиплекса разделяется на независимые транспортные потоки. В одном потоке передаются телеканалы, не требующие региональной модификации. В других — теле- и радиоканалы, подлежащие модификации.

В региональном филиале РТРС производится местная врезка в нужные телерадиоканалы, и только они второй раз отправляются на спутник для доставки на ретрансляторы региона. Ретрансляторы, оборудованные специальным устройством — реплейсером, заново «сшивают» мультиплекс, включая в него телеканалы с региональным контентом.

Что такое Цифровое телевидение?

Для удовлетворения потребности вещателей в местной рекламе РТРС разработал техническое решение бесшовной врезки рекламы в поток мультиплекса. Вставка рекламы производится в Санкт-Петербурге с помощью специального устройства — сплайсера в согласованное с вещателем время.

Обеспечение населения страны региональным цифровым эфирным телерадиовещанием — одна из задач федеральной целевой программы (ФЦП) «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009–2018 годы».

СТАНДАРТ DVB-T2 / МУЛЬТИПЛЕКС / ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА / РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОНТЕНТ / МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ / РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ / РЕПЛЕЙСЕР / СЕТЬ SFN / СИНХРОНИЗАЦИЯ / ЗАЩИТНЫЙ ИНТЕРВАЛ / МОДУЛЯЦИЯ / КОДИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Карякин Владимир Леонидович, Карякин Дмитрий Владимирович, Морозова Людмила Александровна

Представлен анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN цифрового наземного вещания Российской Федерации. Отмечаются проблемы импортозамещения технологии распределенной модификации программ с использованием реплейсера , поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом на способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе.

Недостатком применяемых в РФ технических решений по реализации задачи доставки региональной версии Первого мультиплекса является необходимость вещания совмещенных потоков T2-MI в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в федеральном центре мультиплексирования (ФЦФМ). Единые параметры, устанавливаемые в ФЦФМ, приводят к ряду проблем, связанных с различными условиями вещания по территориальному расположению передатчиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также благодаря различным климатическим и географическим условиям вещания на территории РФ.

Почему цифровое ТВ лучше обычного? Обзор CaspioHD

Стандарт вещания DVB-T2 позволяет обеспечить широкий выбор параметров создаваемых сетей SFN для их адаптации к условиям работы. Необходим выбор защитного интервала под конкретную топологию размещения передатчиков. Для обеспечения синхронной работы передатчиков одночастотной сети устанавливается метка времени исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания зависит выбор шаблона распределенных в кадре несущих, вид модуляции скорость кодирования . Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN , оцениваемых коэффициентом битовых ошибок, что может приводить к нарушению нормальной работы сетей (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей создаваемых сетей по скорости передачи информации.

Текст научной работы на тему «Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента»

МЕТОДЫ ТВ ВЕЩАНИЯ В СТАНДАРТЕ DVB-T2 СО ВСТАВКОЙ РЕГИОНАЛЬНОГО КОНТЕНТА

Карякин Владимир Леонидович,

д.т.н., профессор кафедры «Радиосвязи, радиовещания и телевидения» Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), Самара, Россия, [email protected]

Карякин Дмитрий Владимирович,

к.т.н., старший системный инженер Российского представительства Juniper Networks, Москва, Россия, [email protected]

Морозова Людмила Александровна,

к.т.н, доцент кафедры экономики и организации производства ПГУТИ, Самара, Россия, [email protected]

Ключевые слова: стандарт DVB-T2, мультиплекс, федеральная целевая программа, региональный контент, магистральная сеть, региональная сеть, реплейсер, сеть SFN, синхронизация, защитный интервал, модуляция, кодирование.

Представлен анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN цифрового наземного вещания Российской Федерации. Отмечаются проблемы импортозамещения технологии распределенной модификации программ с использованием реплейсера, поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом на способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе.

Стандарт вещания DVB-T2 позволяет обеспечить широкий выбор параметров создаваемых сетей SFN для их адаптации к условиям работы. Необходим выбор защитного интервала под конкретную топологию размещения передатчиков. Для обеспечения синхронной работы передатчиков одночастотной сети устанавливается метка времени исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания зависит выбор шаблона распределенных в кадре несущих, вид модуляции скорость кодирования. Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN, оцениваемых коэффициентом битовых ошибок, что может приводить к нарушению нормальной работы сетей (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей создаваемых сетей по скорости передачи информации.

Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. — 2016. — Том 10. — №4. — С. 41-46.

Karyakin V.L., Karyakin D.V., Morozova L.A. Methods of TV broadcasting in the standard DVB-T2 with inserts regional content. T-Comm. 2016. Vol. 10.

No.4, рр. 41-46. (in Russian)

Сеть цифрового наземного телерадиовещания Российской Федерации в стандарте DVB-T2 предназначена для охвата населения Российской Федерации цифровым вешанием пакета телсради о программ первого мультиплекса в соответствии с Федеральной целевой программой .

Перечень и порядок следования телерадиопрограмм, входящих в состав первого мультиплекса определен Указом Президента Российской Федерации , При этом обязательные общедоступные ТВ программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов подлежат модификации в соответствии с требованиями вещательных организаций.

Вопрос выбора архитектуры распределительной сети цифрового вещания имеет особо важное значение, так как от выбора варианта этой архитектуры напрямую зависит и схема построения одночастотных сетей SFN (Single Frequency Network) цифрового вещания в каждом из регионов, качество и стоимость услуг связи, оказываемых ФГУ11 «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС) вещателям.

Одним из важных критериев качества услуг связи является вероятность технического брака и технических остановок, т.е. вероятность нарушений нормальной работы сети цифрового телевизионного вещания. Необходимым условием высокого качества услуг цифрового радиотелевизионного вешания является обеспечение определённого запаса устойчивости сетей SFN по числу битовых ошибок при приеме программ Первого мультиплекса в зоне обслуживания .

В отличие от DVB-T стандарт вещания DVB-T2 обладает большей гибкостью создаваемых одночастотных сетей SFN и имеет в своем составе ряд особенностей, позволяющих более эффективно осуществлять региональную модификацию телерадиопрограмм, особенно при использовании спутниковой доставки сигналов до передающих станций.

Целью настоящей работы является анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 си вставкой регионального контента в различных вариантах построения сети цифрового наземного вещания Российской Федерации.

Сеть цифрового наземного вешания Российской Федерации состоит из 82 региональных сетей, в центре каждой из которых расположен региональный центр формирования мультиплексов (РЦФМ).

Федеральная версия первого мультиплекса и ее временные дубли для обеспечения вещания в 5 вещательных зонах Российской Федерации Л, Б, В, Г и М должна доставляться до всех РЦФМ по спутниковым линиям связи. Передача сигнала Первого мультиплекса по спутниковым линиям связи производится в зашифрованном виде.

Для сравнения различных вариантов построения сети принято, что в каждом регионе, за исключением Москвы, Московской области, Сапкг-Петербурга и Ленинградской области, будут модифицироваться три телерадиоканала: «Россия 1», «Радио России» и «Россия 24» ,

2. Состав системы программного замещения сети

цифрового эфирного телерадиовещания Российской

Федерации стандарта DVB-T2

Система программного замещения сети цифрового эфирного телерадиовещания стандарта DVB-T2 имеет структуру.

состоящую из федерального комплекса программного замещения (ФКПЗ) и регионального комплекса программного замещения (РКПЗ).

В состав ФКПЗ (рис. 1) входит не только оборудование федерального центра формирования мультиплексов (ФЦФМ), но и часть оборудования федеральных вещательных компаний, в частности, оборудование аппаратно-студийного комплекса (АСК), в котором осуществляется генерации управляющих ейгнапов для системы замещения.

Еще по теме: ТВ 7 теплосчетчик инструкция

; f Каналы доставки)

Федеральный вещатель 1 i Федеральный вещатель 2 Федеральный вещатель N:

Рис. I. Схема федерального комплекса ирограммного замещения

В состав регионального комплекса программного замещения входит оборудование регионального цен-фа формирования мультиплекса РЦФМ и оборудование АСК региональных вещательных компаний. Кроме того, в состав РКПЗ может входить дополнительное оборудование , размещенное непосредственно на радиотелевизионных передающих станциях (РТПС) данного региона, в частности, оборудование вставки регионального контента — реплейсер (рис. 2).

Региональный вещатель i | fc-нИ дмтввки)

: Региональный вешатепь 2

| Репин «альный вещатель NÎ

Рис. 2. Схема регионального комплекса программного замещения

3. Схемы построения сети цифрового наземного эфирного вещания

Обобщенная схема сети распространения первого мультиплекса приведена на рис. 3.

Здесь введены следующие сокращения: ФЦФМ — федеральный центр формирования мультиплекса; РЦФМ — региональный ценгр формирования мультиплекса; ФАСК -федеральный аппаратно-студийпый комплекс; PACK -региональный аппаратно-студийный комплекс; ФНМС -федеральная наземная магистральная сеть; РНРС — региональная наземная распределительная сеть; ПЗССС — периферийная земная станция спутниковой связи; ПдУ DVB-S2 -передающее устройство стандарта DVB-S2; ПдУ DVB-T2 -передающее устройство стандарта DVB-T2; ПрУ — приемное устройство стандарта DVB-T2.

Ниже рассмотрены различные варианты формирования региональной версии Первого мультиплекса телерадиовещания и проведен сравнительный анализ этих вариантов с точки зрения технических и финансовых ресурсов, которые потребует реализация каждого из них.

T-Comm Том 10. #4-2016

Т-Сотт Том 10. #4-2016

Использование данного варианта не было предусмотрено системными проектами на сеть цифрового наземного вещания a peí ионах Российской Федерации, однако, в настоящее время рекомендовано >

Источник: zhumor.ru

РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB-T2 Российский патент 2018 года по МПК H04H20/18 H04N21/236 H04N17/00

Изобретение относится к технике вещания телевизионных программ, в частности к методам реализации регионального цифрового ТВ вещания DVB (Digital Video Broadcasting) стандарта второго поколения наземного (эфирного) телерадиовещания DVB-T2 (DVB system for Terrestrial Broadcasting) с использованием одночастотных сетей SFN (Single Frequency Network) в соответствии с четвертой версией стандарта ETSI EN 302 755 V1.4.1 (2015-07) «Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)» — Цифровое телевизионное вещание (DVB); Структура кадра канального кодирования и модуляции для второго поколения системы цифрового наземного телевизионного вещания (DVB-Т2).

Сеть цифрового наземного телерадиовещания РФ в стандарте DVB-T2 предназначена для охвата населения цифровым вещанием в соответствии с федеральной целевой программой. При этом обязательные общедоступные ТВ-программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов подлежат модификации [1] в соответствии с требованиями вещательных организаций.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение работы модифицированной региональной сети SFN вещания с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок при ее развертывании, а также осуществление мониторинга качества работы в процессе эксплуатации.

Различные технические решения реализации одночастотных сетей рассмотрены в работе [2], однако все эти решения не предполагают параметрической оптимизации сетей SFN и предназначены для их работы в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в федеральном Центре мультиплексирования.

Отсутствие возможности выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN, оцениваемых коэффициентом битовых ошибок BER (Bit Error Rate), что может приводить к нарушению нормальной работы сетей SFN (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей сетей SFN по скорости передачи информации.

Близким по технической сущности является способ настройки одночастотной сети SFN [3], позволяющий выявить проблемные области в зоне вещания и дать рекомендации по улучшению качества вещания.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности оптимизации параметров потока T2-MI (Т2 Modulator Interface), поступающего из регионального Центра мультиплексирования сети SFN на передатчики, излучающие синхронно и синфазно тысячи модулированных частот. Это связано с тем, что оценку качества работы сети SFN ведут последовательно в областях вещания каждого передатчика, а управление режимами работы передатчиков должно быть одновременным для всех передатчиков.

Наиболее близким техническим решением по параллельному сбору информации от измерительных приемников и оценке качества вещания по коэффициенту BER в зоне обслуживания является американский патент [4].

Технические принципы вещания в американском стандарте ATSC (Advanced Television Systems Committee) на основе 8-уровневой одночастотной амплитудной модуляцией с подавленной боковой полосой 8VSB (Vestigial Sideband) существенно отличаются от европейского стандарта DVB-T2 с многочастотной модуляцией. Кроме того, в американском патенте отсутствует возможность модификации контента вещания. В этой связи в патенте [4] и предлагаемом изобретении существенно отличаются цели и способы их достижения.

Патент [4] на способ и устройство позволяет корректировать вид модуляции или мощность автономного передатчика, излучающего одну частоту на территории зоны вещания при ухудшении погодных или других условий приема.

Предлагаемое изобретение предназначено для обеспечения работы модифицированной региональной сети SFN вещания с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок при ее развертывании, а также для осуществления мониторинга качества работы в процессе эксплуатации.

С этой целью осуществляется оптимизация параметров модифицированного потока T2-MI SFN сети, обеспечивающая установку требуемых режимов одновременно для всех передатчиков в зоне вещания.

Оценку качества работы сети SFN и управление режимами работы ведут одновременно в областях вещания каждого передатчика. Оптимальный выбор параметров передатчиков сети SFN зависит от условий вещания и требований к качеству вещания, оцениваемого с помощью коэффициента BER. Следует учитывать, что при большом количестве варьируемых параметров необходимо найти такое их сочетание, которое обеспечит требование к качеству при определенных внешних условиях вещания.

В качестве варьируемых параметров [5] могут быть: вид модуляции (QPSK — Quadrature Phase Shift Keying, 16 QAM — Quadrature Amplitude Modulation, 64QAM, 256QAM), номер шаблона несущих частот РР1-РР8 (Pilot Pattern), скорость кодирования, размерности обратного быстрого преобразования Фурье IFFT — Inverse Fast Fourier Transform (1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k), относительная длительность защитных интервалов (1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4), спектр (7,77 МГц или 7,61 МГц), поворот сигнального созвездия (29° для QPSK, 16,8° — для 16-QAM, 8,6° для 64-QAM и arctg(1/16) для 256-QAM), опционные режимы MISO (Multiple Input Single Output) и PAPR (Peak-to-Average Power Ratio), значение метки времени.

Отличия параметров регионального потока T2-MI от параметров федерального потока T2-MI связаны с разными условиями вещания по территориальному расположению передатчиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также с различными климатическими и географическими условиями вещания на территории РФ [5].

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение работы региональной сети SFN вещания с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок при ее развертывании, а также осуществление мониторинга качества работы в процессе эксплуатации.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображена блок-схема устройства, реализующего настройку региональной сетей SFN вещания для заданных условий работы. На фиг. 3 представлена индикаторная панель измерительного приемника.

Здесь введены следующие обозначения и термины: Область вещания — территория, на которой расположены передатчики региональной одночастотной сети SFN;

Зона вещания — территория, на которой вещает передатчик, расположенный в области вещания;

1 — Спутниковый приемник стандарта DVB-S2 (DVB Satellite);

2 — Передатчик стандарта DVB-T2 региональной одночастотной сети;

3 — Волоконно-оптические линии связи (ЛС);

4 — Оптический мультиплексор (ОМ);

5 — Малая передающая спутниковая станция VSAT (Very Small Aperture Terminal);

6 — Спутниковый ретранслятор (CP);

7 — Спутниковая приемо-передающая станция стандарта DVB-S2 (ППС);

8 — Федеральный поток T2-MI (ФП);

9 — Блок коррекции параметров федерального потока T2-MI (БК);

10 — Сплайсер (СП);

11 — Региональная реклама (РР);

12 — Реплейсер (РЕП);

13 — Контент региональных вещателей (РК);

14 — Мультиплексор (МП);

15 — Формирователь регионального потока T2-MI (ФРП);

16 — Блок выбора параметров модифицированного федерального потока (БВ);

17 — Пульт управления (ПУ);

18 — Оптический демультиплексор (ОДМ);

19 — Многоканальный приемник (МПР);

20 — Модулятор передатчика стандарта DVB-T2 (М);

21 — Измеритель скорости передачи данных (ИСП);

22 — Региональный поток T2-MI (РП);

23 — Модифицированный федеральный поток T2-MI(МФП);

24 — Индикаторная панель (ИП);

V — скорость передачи данных;

min, max, nom — минимальное, максимальное, номинальное (заданное) значение скорости передачи данных;

i — текущее значение числа итераций;

dj — номер датчиков битовых ошибок, где j=1, 2, 3, …, n-1, n;

BER (Bit Error Rate) — коэффициент битовых ошибок, измеренный до декодера БЧХ (Боуза-Чоудхури-Хоквингема);

KBER=lg (1/BER)=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 … — логарифмический коэффициент битовых ошибок.

Порог — значение KBER, при котором прием цифрового ТВ сигнала становится невозможен. Находится в пределах от 2 до 3. Уточняют экспериментально;

Запас устойчивости — граница диапазона устойчивой работы сети SFN, ниже которой коэффициент битовых ошибок становится близок к его пороговому значению, при котором прием становится невозможен. Устанавливают KBER в пределах от 5 до 6 для своевременного устранения причин, вызвавших увеличение битовых ошибок в сети SFN без потери качества приема ТВ вещания.

Устройство, предлагаемое для повышения качества работы региональной одночастотной сети цифрового ТВ вещания, содержит n зон вещания, в каждой из которых расположен передатчик 2 стандарта DVB-T2, ретранслирующий информацию в зоне вещания от спутникового приемника 1 стандарта DVB-S2, принимающего модифицированный федеральный поток через спутниковый ретранслятор 6 от приемо-передающей станции 7 стандарта DVB-S2, с первого выхода которой федеральный поток 8 T2-MI подают на блок коррекции параметров 9, в котором осуществляют замену федеральных параметров на параметры модифицированного федерального потока; выход блока коррекции 9 подключен к входу сплайсера 10, на второй вход которого подают региональную рекламу 11, с выхода сплайсера поток подают на первый вход реплейсера 12, второй вход которого соединен с выходом формирователя регионального потока T2-MI 15, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора 14, на входы которого подают контент региональных вещателей 13 из телевизионных студий; второй вход формирователя регионального потока T2-MI 15 соединен с первым выходом блока выбора параметров модифицированного федерального потока 16, второй выход которого соединен с блоком коррекции 9 параметров федерального потока T2-MI; первый вход блока выбора параметров модифицированного федерального потока 16 соединен с выходом пульта управления 17; второй вход блока выбора параметров модифицированного федерального потока 16 соединен с выходом многоканального приемника 19; с первого выхода реплейсера 12, предназначенного для замещения части программ в федеральном потоке T2-MI региональными программами, сформированный модифицированный федеральный поток T2-MI 23 подают на приемо-передающую спутниковую станцию 7, осуществляющую передачу информации по прямому каналу через спутниковый ретранслятор 6 спутниковым приемникам 1 в зонах вещания передатчиков 2 одночастотной сети SFN, в которых дополнительно размещено n датчиков коэффициента битовых ошибок BER, соединенных с помощью волоконно-оптических линий связи 3 с оптическим мультиплексором 4, выход которого соединен с малой передающей спутниковой станцией VSAT 5, осуществляющей связь с земной приемо-передающей станцией 7 регионального Центра мультиплексирования по обратному каналу через спутниковый ретранслятор 6; выход приемо-передающей станции 7 соединен с входом оптического демультиплексора 18, выходы которого соединены со входами многоканального приемника 19, имеющего в своем составе индикаторную панель 24, отображающую скорость передачи данных и логарифмические коэффициенты битовых ошибок в зонах вещания; выход многоканального приемника 19 соединен со вторым входом блока выбора параметров модифицированного федерального потока 16, предназначенного для настройки сети SFN; со второго выхода реплейсера модифицированный федеральный поток 23 подают на вход модулятора 20, выход которого соединен с входом измерителя скорости передачи данных 21, выход которого соединен с дополнительным входом многоканального приемника 19.

Еще по теме: Как переключить телевизор с антенны на кабельное ТВ

Принцип работы региональной одночастотной сети цифрового ТВ вещания стандарта DVB-T2, содержащей n зон вещания передатчиков стандарта DVB-T2, предназначенных для ретрансляции информации в зонах вещания от спутниковых приемников стандарта DVB-S2, принимающих информационный сигнал через спутниковый ретранслятор от приемо-передающей станции стандарта DVB-S2 из регионального Центра мультиплексирования, в котором формируется модифицированный федеральный поток T2-MI, включающий программы федерального Центра мультиплексирования с региональными рекламными вставками и региональные программы, формируемые из контента региональных вещателей, заключается в том, что настройку сети осуществляют с помощью изменения параметров модифицированного потока T2-MI, который формируют в реплейсере путем замещения части программ федерального потока T2-MI программами регионального потока T2-MI. Для обеспечения полной идентичности параметров этих потоков управление параметрами регионального потока T2-MI сети SFN осуществляют одновременно с коррекцией параметров федерального потока T2-MI по результатам оценки скорости передачи данных и коэффициентов битовых ошибок в многоканальном приемнике.

Предложенное устройство (фиг. 1 — фиг. 3), обеспечивающее повышение качества работы региональных сетей SFN вещания, является новым и имеет изобретательский шаг, т.к. использованы новые элементы и их связи: датчики битовых ошибок в зонах вещания передатчиков, блок выбора параметров модифицированного федерального потока, блок коррекции параметров федерального потока, формирователь регионального потока, многоканальный приемник, модулятор, измеритель скорости передачи данных, волоконно-оптические и спутниковые системы связи.

Предложенное устройство промышленно применимо и осуществимо, позволяет реализовать настройку региональных сетей SFN вещания для работы с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок и, таким образом, позволят повысить надежность ТВ вещания, увеличить число телевизионных программ стандартного качества или вещать часть программ мультиплекса с высоким качеством.

1. Указ президента Российской Федерации «Об общероссийских обязательных общедоступных телеканалах и радиоканалах» от 30 сентября 2012 г. №1335.

2. Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Проблемы организации вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента. Инфокоммуникационные технологии. Поволжский ГУТИ, №1, 2016. — С. 70-76.

3. Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Оценка качества работы одночастотной сети цифрового телерадиовещания по эхо-диаграмме. Научные труды SWorld. Выпуск 2(39). Том 4. — Иваново: Научный мир, 2015. — С. 18-23.

4. Kip Leitner. Method and apparatus for improving quality of service for reception in digital television broadcast systems US 20090028230 A1, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., 29.01.2009.

5. Карякин В.Л. Технология эксплуатации систем и сетей цифрового телевидения стандарта DVB-T2: монография, 2-е изд., переработанное и дополненное / В.Л. Карякин – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2017. — 384 с.

Иллюстрации к изобретению RU 2 649 415 C1

Реферат патента 2018 года РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB-T2

Изобретение относится к технике вещания телевизионных программ, в частности к региональному цифровому ТВ вещанию стандарта второго поколения наземного (эфирного) телерадиовещания (DVB-T2) с использованием одночастотных сетей (SFN). Техническим результатом является обеспечение работы модифицированной региональной сети SFN вещания с максимальной или заданной скоростью передачи данных и требуемым запасом устойчивости по коэффициенту битовых ошибок при ее развертывании, а также осуществление мониторинга качества работы в процессе эксплуатации. Предложено устройство, в котором настройку сети осуществляют с помощью изменения параметров модифицированного потока T2-MI, формируемого в реплейсере путем замещения части программ федерального потока T2-MI программами регионального потока T2-MI. Управление параметрами регионального потока T2-MI сети SFN осуществляют одновременно с коррекцией параметров федерального потока T2-MI по результатам оценки скорости передачи данных и коэффициентов битовых ошибок в многоканальном приемнике. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 649 415 C1

Устройство для повышения качества работы региональной одночастотной сети цифрового ТВ вещания, содержащее n зон вещания, в каждой из которых расположен передатчик стандарта DVB-T2, ретранслирующий информацию в зоне вещания от спутникового приемника стандарта DVB-S2, принимающего модифицированный поток через спутниковый ретранслятор от приемо-передающей станции стандарта DVB-S2 регионального Центра мультиплексирования, отличающееся тем, что с первого выхода приемо-передающей станции стандарта DVB-S2 федеральный поток T2-MI подают на блок коррекции параметров, в котором осуществляют замену федеральных параметров на параметры модифицированного федерального потока; выход блока коррекции подключен к входу сплайсера, на второй вход которого подают региональную рекламу, с выхода сплайсера поток подают на первый вход реплейсера, второй вход которого соединен с выходом формирователя регионального потока T2-MI, первый вход которого соединен с выходом мультиплексора, на входы которого подают контент региональных вещателей из телевизионных студий; второй вход формирователя регионального потока T2-MI соединен с первым выходом блока выбора параметров модифицированного федерального потока, второй выход которого соединен с блоком коррекции параметров федерального потока T2-MI; первый вход блока выбора параметров модифицированного федерального потока соединен с выходом пульта управления; второй вход блока выбора параметров модифицированного федерального потока соединен с выходом многоканального приемника; с первого выхода реплейсера, предназначенного для замещения части программ в федеральном потоке T2-MI региональными программами, сформированный модифицированный федеральный поток T2-MI подают на приемо-передающую спутниковую станцию, осуществляющую передачу информации по прямому каналу через спутниковый ретранслятор спутниковым приемникам в зонах вещания передатчиков одночастотной сети SFN, в которых дополнительно размещено n датчиков коэффициента битовых ошибок BER (Bit Error Rate), соединенных с помощью волоконно-оптических линий связи с оптическим мультиплексором, выход которого соединен с малой передающей спутниковой станцией VSAT (Very Small Aperture Terminal), осуществляющей связь с земной приемо-передающей станцией регионального Центра мультиплексирования по обратному каналу через спутниковый ретранслятор; выход приемо-передающей станции соединен со входом оптического демультиплексора, выходы которого соединены со входами многоканального приемника, имеющего в своем составе индикаторную панель, отображающую скорость передачи данных и логарифмические коэффициенты битовых ошибок в зонах вещания; выход многоканального приемника соединен со вторым входом блока выбора параметров модифицированного федерального потока, предназначенного для настройки сети SFN; со второго выхода реплейсера модифицированный федеральный поток подают на вход модулятора, выход которого соединен с входом измерителя скорости передачи данных, выход которого соединен с дополнительным входом многоканального приемника.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2649415C1

Макаров Ю.А.

Лэрмит Ришар
Шовьер Бенуа
Денье Эрик

Гордон И.Д.

Источник: patenton.ru

Цифровые интерфейсы в телевидении

Цифровым интерфейсом, или стыком, называется точка соединения двух приборов, в которой данные передаются от одного прибора к другому. Чтобы обеспечить быстрое и надежное соединение без подстройки параметров, оба прибора должны соответствовать единым требованиям к точке стыка. В интерфейсах, как ни в какой другой области цифровой техники важна стандартизация.

Соединение может быть однонаправленным, или симплексным, когда данные передаются только в одном направлении, и двунаправленным, или дуплексным, когда передача данных происходит в обоих направлениях. Возможна еще полудуплексная работа, когда данные передаются в обоих направлениях, но не одновременно, а с разделением по времени. Понятно, что сигналы реального времени (телевидение, звуковое вещание) могут передаваться только в симплексном режиме.

Для описания любого цифрового интерфейса необходимо указать:

а) протокол обмена данными;

б) электрические сигналы — напряжения, токи, входные и выходные сопротивления;

в) физическое соединение — вид соединителя (штыревой или гнездный), крепление.

Поток цифровых данных, сформированный канальным передатчиком, не содержит каких-либо сведений об адресате, содержании и характеристиках кодирования сообщения. Принять его можно, только зная заранее указанные характеристики и настроив на них приемник. Если часть передачи по каким-либо причинам не принята, нужно предусмотреть возможность сообщить об этом отправителю и запросить повторение поврежденного сообщения. Эти проблемы разрешает протокол — стандартизованная процедура установления, поддержания и прекращения цифрового соединения, определяющая процедуру передачи управляющей информации и данных, механизм выбора указанной процедуры из списка возможных, структуру и способ кодирования блоков данных.

Рассмотрим некоторые цифровые интерфейсы, наиболее часто используемые в цифровом вещании.

Параллельный интерфейс применяется в студийном оборудовании для коротких соединений, поэтому стоит остановиться несколько подробнее на основных свойствах параллельного компонентного стыка, стандартизованного в Рекомендации ВТ.656 и в аналогичном ей стандарте SМРТЕ-125М.

При выбранной частоте дискретизации 13,5 МГц и стандарте разложения 625 строк на периоде строки укладываются 864 периода, из которых для передачи полезных данных используются только 720, называемые активной частью строки. Начало цифровой строки совпадает с серединой переднего фронта строчного синхроимпульса.

Чтобы передать 720 отсчетов сигнала яркости и по 360 отсчетов сигналов СB и СR, тактовая частота выбирается равной 27 МГц (для формата сигнала 16:9 частота дискретизации 18 МГц и тактовая частота 36 МГц). Отсчеты передаются в коде БВН в следующем порядке: СВ, Y,СR, Y.

В старой версии стандарта разрядность квантования составляла 8 бит, и была предусмотрена возможность добавления двух младших разрядов после запятой. В ныне действующей 10-битовой версии по каналу всегда передаются 10 битов, и в случае 8-битового сигнала последние два бита обнуляются. Из общего числа 1024 уровня для передачи непосредственно отсчетов видеосигнала яркости используются 877 (с 64-го по 940-й), запас сохраняется как допуск на отклонения размаха исходного сигнала и выбросы фильтров. Сигналы цветности передаются в пределах 897 уровней, центрированных относительно среднего уровня 512.

Еще по теме: ТВ передача угон по нашему

Компонентный цифровой сигнал «4:2:2» содержит 10 отдельных битовых потоков, которые передаются по отдельным парам многожильного кабеля специальной конструкции. По отдельной паре передаются сигналы тактовой синхронизации, еще несколько проводов используются для экранирования и заземления. Максимальная длина кабеля без коррекции амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) 50 м, с коррекцией — не более 300 м, номинальный импеданс нагрузки составляет 110 Ом. Синхронизация осуществляется нарастающим фронтом тактового импульса, который должен соответствовать середине бита данных.

Параметры цифрового интерфейса DVB-SPI (Synchronous Parallel Interface — синхронный параллельный интерфейс), разработанного на основе компонентного параллельного стыка специально для передачи транспортного потока MPEG-2.

Из популярных параллельных интерфейсов следует упомянуть еще RS422 и М2Р. RS422 имеет статус «рекомендованного стандарта» (RS — Recommended Standard), т.е. он не принят ни одним уполномоченным органом, поэтому разные производители оборудования по-разному трактуют некоторые его параметры. Обычно в стандартах группы RS нормированы электрические и электромеханические параметры, но не регламентированы жестко форматы передачи данных и протоколы стыка. В RS422 передача осуществляется по балансным линиям, дифференциальное напряжение составляет от 2 до 7 В.

Область его использования заметно сокращается в пользу SPI. Схожие с RS422 характеристики имеет нестандартизованный параллельный интерфейс компании NDS под названием «NDS422 параллельный», у него также оригинальное распределение контактов и отсутствует сигнал подтверждения действительности данных.

Интерфейс М2Р разработан и применяется компанией Harmonic (бывш. DiviCom), он использует тактовые, информационные и вспомогательные сигналы, аналогичные SРI, но уровни сигналов соответствуют RS422, а считывание данных производится по заднему фронту тактовых импульсов.

Последовательный интерфейс. При использовании последовательного интерфейса тактовая частота отдельно не передается, а выделяется на приеме из полезных данных.

Рисунок 1.13 — Выделение тактовых импульсов из

передаваемого последовательно цифрового сигнала

Один из простейших способов восстановления тактовой частоты при приеме цифрового сигнала, передаваемого по последовательному каналу, иллюстрируется структурной схемой, показанной на рисунок 1.13.

Принимаемый цифровой сигнал (рисунок 1.13,а), состоящий из последовательности «единичных» и «нулевых» уровней, поступает на формирователь импульсов (ФИ), вырабатывающий короткие импульсы на каждый положительный и отрицательный перепад напряжения в сигнале (рисунок 1.13,6). Расширитель импульсов (РИ) преобразует короткие импульсы в импульсы, длительность которых равна половине периода тактовой частоты (рисунок 1.13,в). Эти импульсы поступают на узкополосный фильтр (УПФ), настроенный на тактовую частоту. На выходе фильтра выделяется синусоидальный сигнал тактовой частоты (рисунок 1.13,г), который затем преобразуется усилителем-ограничителем (УОгр) в прямоугольные импульсы (рисунок 1.13,д), используемые для тактирования принимаемого сигнала.

Как видно из временных диаграмм, в случае, если в принимаемом цифровом сигнале подряд идут несколько битов с одинаковыми значениями, то на выходе формирователя импульсов в течение этого отрезка времени нет сигналов, и выходные тактовые импульсы продолжают формироваться за счет наличия затухающего гармонического колебания на выходе узкополосного фильтра. Это накладывает ограничения на передаваемый сигнал, так как передача достаточно длинных последовательностей нулей или единиц приведет к прекращению формирования тактовых импульсов. Кроме того, в начале передачи цифрового сигнала амплитуда колебаний на выходе узкополосного фильтра нарастает постепенно, поэтому имеет место некоторая задержка до появления тактовых импульсов на выходе устройства синхронизации.

Для преодоления указанных трудностей в системах передачи цифровых сигналов по последовательным каналам связи выполняется дополнительное преобразование передаваемых данных (канальное кодирование), в результате которого количество передаваемых подряд нулей или единиц ограничивается.

В наиболее распространенном последовательном интерфейсе SDI (Serial Digital Interface — последовательный цифровой интерфейс), описанном в Рекомендации ВТ. 656 и стандарте SМРТЕ -259 М, для повышения надежности выделения тактовой частоты используется инвертированный код БВН и сверточное скремблирование. В качестве исходного используется цифровой компонентный сигнал «4:2:2» в параллельном формат.

Входной 10-битовый сигнал записывается в параллельной форме в регистр сдвига с тактовой частотой 27 МГц, считывается последовательно с тактовой частотой 270 МГц и поступает на скремблер. Генерация синхронной частоты 270 МГц осуществляется путем подстройки в схеме ФАПЧ частоты управляемого генератора по входной тактовой частоте 27 МГц. Специальный детектор синхрослов обнаруживает комбинации SAV и EAV и следит, чтобы они кодировались правильно независимо от разрядности передаваемого сигнала. Скремблирование осуществляется путем подачи на ЛЭ «исключающее ИЛИ» текущего бита и двух предшествующих, отстоящих от него на 5 и 9 тактовых интервалов. Соответствующий порождающий многочлен имеет вид: g (х) = G1 · G2, где G1 = x 9 + x 4 + 1, G2 = x + 1. Второй сомножитель G2 (х) описывает логическое инвертирование полученного сигнала, которое изменяет состояние сигнала при каждом появлении логической единицы (рисунок 1.14).

Информация в таком сигнале содержится в переходах, а не в самих импульсах, и потому не зависит от полярности сигнала. Это важное свойство SDI -сигнала, позволяющее использовать в канале как неинвертирующие, так и инвертирующие устройства.

Рисунок 1.14 — Инвертирование кода БВН

На приемной стороне все операции производятся в обратном порядке. В приемном регистре сдвига обнаруживаются сигналы SAV и EAV, которые управляют процессом синхронизации и перезапускают последовательно-параллельный преобразователь.

Выделенный сигнал тактовой частоты делится на 10 и получившийся сигнал 27 МГц используется как сигнал цикловой синхронизации для считывания данных на выходе приемника. Как и в параллельном интерфейсе, интервал между SAV и EAV не используется для передачи видеоданных и может быть загружен другими видами информации, например, звукоданными.

Предшественником SDI был последовательный компонентный интерфейс с длиной кодового слова 8 бит, описанный в ранней версии Рекомендации ВТ.656. В этом интерфейсе 8-битовые слова кодировались в 9-битовые комбинации, которые затем передавались с тактовой частотой 243 МГц. Однако с постепенным переходом профессиональной цифровой видеотехники на 10-битоное кодирование он был вытеснен более удобным 10-битовьтм интерфейсом.

Интерфейс SDI широко используется для соединения различных устройств в пределах здания и между близко расположенными зданиями. Такой сигнал легко коммутировать, корректировать, контролировать. Соединение осуществляется по 75-омному коаксиальному кабелю с помощью простых и очень надежных соединителей BNC, обеспечивающих хорошее согласование в полосе частот до 600 МГц. С 75-омным кабелем можно использовать как 75-омные с тонким центральным проводником, так и 50-омные соединители ВNС, обладающие большей механической прочностью, необходимо только следить, чтобы затухание несогласованности не падало ниже 15 дБ.

К недостаткам SDI можно отнести чувствительность к фазовому дрожанию. Оно измеряется в долях тактового интервала (ТИ), который для компонентного SDI сигнала составляет 1 / 270 МГц = 3,7 нс.

Низкочастотные (ниже 10 Гц) отклонения фронтов импульсов от номинальных временных позиций иногда называют качанием (wander) или дрейфом (drift), они в меньшей степени влияют на процесс синхронизации, так как стробирующий (тактовый) сигнал претерпевает те же смещения, что и стробируемая сигнальная последовательность. В области частот выше 10 Гц различают фазовое дрожание двух типов — общее дрожание (timing jitter) как абсолютное смещение фронтов относительно номинала, и высокочастотное дрожание, или дрожание синхронизации (alignment jitter) — смещение фронтов импульсов относительно выделенного из сигнальной последовательности сигнала тактовой частоты.

Нижняя частотная граница высокочастотного дрожания определяется полосой пропускания фильтра в цепи АПЧ. Рекомендация ITU-Р ВТ. 1363 устанавливает для общего дрожания допустимое значение 0,2 ТИ (рассматривается возможность увеличения нормы до 1 ТИ) и для высокочастотного дрожания — не более 0,2 ТИ (740 пс). Увеличение высокочастотного дрожания свыше допустимого приводит к нарушению синхронизации и при приближении к 1500 пс к ее полному срыву. На рисунке 1.15 показаны пределы допустимого фазового дрожания на выходе SDI приемника.

Рисунок 1.15 — Пределы допустимого фазового дрожания в сигнале SDI:

а — общее дрожание; б — высокочастотное дрожание

Заслуживают упоминания еще несколько последовательных цифровых интерфейсов, используемых для передачи дополнительных данных, вводимых в цифровой телевизионный сигнал.

Асинхронный последовательный интерфейс RS232, как следует из его названия, имеет статус «рекомендованного стандарта» и может претерпевать небольшие отклонения в разных реализациях. Общепринятыми являются небалансное соединение, асинхронная дуплексная передача данных между одним передатчиком и одним приемником, предельная скорость передачи данных 115,2 кбит/с. Практически используются скорости 19,2 и 38,4 кбит/с, максимальное расстояние 15 м. Логическая «1» передается напряжением отрицательной полярности амплитудой от 5 до 15 В, логический «0» таким же напряжением положительной полярности, соединитель 9-контактный типа DB -9, широко используемый в персональных компьютерах.

Синхронный последовательный интерфейс RS422 также является «рекомендованным стандартом», но, в отличие от RS232, опирается на стандартизованный МСЭ электрический стык V.11. Передача осуществляется по балансной линии в дуплексном или полудуплексном режиме, разностное напряжение амплитудой от 2 до 6 В одной полярности соответствует логической «1», противоположной полярности — логическому «0». Максимальная скорость передачи данных 10 Мбит/с может поддерживаться на расстоянии до 15 м, со скоростью 100 кбит/с можно работать при длине кабеля до 1200 м. Предельная чувствительность приемника 200 мВ. В качестве соединителя может использоваться 9-контактный или 25-контактный разъем D -типа.

Последовательный интерфейс M2S, предложенный в свое время компанией DiviCom (ныне Harmonic), применялся только в аппаратуре этой компании и сейчас практически вышел из употребления. Используя коаксиальную линию и тактовую частоту 270 Мбит/с, он допускает скорость передачи полезных данных до 108 Мбит/с.

Весьма перспективным специалисты считают предложенный компанией Sony и стандартизованный в SМРТЕ-305М интерфейс SDTI (Serial Data Transport Interface — последовательный интерфейс передачи данных). Он использует структуру сигнала SDI (рисунок 1.16), однако укладывает в область полезной нагрузки не только 10-битные слова видеоданных, но и любые блоки данных, состоящие из 8-битных или 9- битных слов, в том числе пакетированные блоки компрессированных данных фиксированной или переменной длины.

Рисунок 1.16 — Последовательный интерфейс SDTI:

а — структурная схема; б — формат цифровой строки

Каждый блок имеет заголовок, в котором указаны размер, тип блока, кроме того, в области дополнительных данных между EAV и SAV размещается заголовок строки, полностью описывающий ее структуру и состав размещаемых данных. Скорость передачи полезных данных достигает 200 Мбит/с в потоке 270 Мбит/с и 270 Мбит/с в потоке 360 Мбит/с. В 2000 году разработан новый стандарт SМРТЕ-305М.2, уточняющий и дополняющий базовый документ.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru