Совместный проект по увеличению эффективности работы предприятий
Тематические издания
Получение и продвижение информации
Тематические выставки
Новости
г. Форум "Передовые технологии России" Подписка на новости Поиск на сайте
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДОСТУПНЫЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В СИСТЕМЕ АБОНЕНТСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯРегистрация...

Особенности построения и функционирования перспективной цифровой сети ТВ-вещания

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2001 - 2002 г.г.

Зубарев Ю. Б.     член-корр. РАН, директор НИИР

НИИ Радио по поручению Министерства связи России исследует проблему перевода телевизионного и звукового вещания на цифровые методы передачи в практической плоскости после подписания документов на Европейском совещании СЕПТ по наземному эфирному ТВ-вещанию (г. Честер,1997 г.) За прошедшее время специалисты НИИР разработали:

  • концепцию для первоначального периода внедрения цифрового звукового и телевизионного вещания и сопряжения с телекоммуникационными службами для обеспечения массовой интерактивности;
  • концепцию эффективного использования радиоспектра в системах наземного цифрового звукового и телевизионного вещания и обеспечил согласованное выделение трех частотных каналов для опытных участков цифрового наземного эфирного ТВ-вещания в Москве, С.-Петербурге и Нижнем Новгороде;
  • ряд научно-технических и нормативных документов, позволивших приступить совместно с промышленностью, операторскими и вещательными компаниями к практическим шагам большого и очень важного процесса создания интерактивного цифрового телевизионного вещания в России.

Поэтапный переход к цифровому телевизионному (ТВ) и звуковому (3В) вещанию приводит к созданию смешанных сетей вещания, а затем и полностью цифровых. На каждом из указанных этапов внедрения цифровых методов в ТВ- и ЗВ-вещании требуется решение различных специфических задач.

Применение цифровых технологий в ТВ-вещании позволяет увеличить число передаваемых ТВ-программ в существующем диапазоне выделенных частот за счет компрессии цифровых сигналов источников изображений и звукового сопровождения. В полосе частот одного аналогового канала возможно передать вместо одной - несколько цифровых ТВ-программ (многопрограммное ТВ-вещание, МПТВ), что является одним из преимуществ применения цифровых методов в ТВ-вещании. При этом качество получаемых пользователем изображений и звукового сопровождения в большинстве случаев превосходит качество сообщений, доставляемых аналоговыми средствами. Вместе с тем, применение цифровых технологий кардинально изменяет функционирование цифровых сетей, а также методов контроля и управления ими. Выделяют две основные причины таких изменений [I].

Первая основная причина заключена в самой природе цифровых сигналов. При приеме цифровых сигналов в сети существует пороговый эффект, который порождает ряд проблем. Выше порога цифровой сигнал обеспечивает требуемое качество обслуживания, а ниже порога наступает резкое ухудшение качества обслуживания и прекращение приема [1].

Следует при этом отметить, что порог в цифровых системах наступает при значениях значительно более низких, чем в аналоговых системах. Причем переход от одного состояния к другому характеризуется изменением, например, отношения несущая/шум (C/N) для цифровых радиосигналов всего на 1 дБ [2]. В этой ситуации возникает необходимость непрерывного контроля трактов сети, поскольку эффективная эксплуатация цифровой сети исключает введение значительных запасов по уровням сигналов.

Вторая основная причина - усложнение функционирования сети, которая возникает из-за непрерывного увеличения числа вводимых цифровых каналов и распределяемых цифровых ТВ-программ, а также расширения участников (действующих лиц и организаций) в передающих звеньях сети до пользователей (поставщики содержания ТВ программ, пакетов программ, каналов заданной пропускной способности и др.). Поставщики вынуждены вступать в нетрадиционные отношения друг с другом, обеспечивая стыковку и прохождение сигналов по тракту. Все это приводит к резкому увеличению числа интерфейсов в сети (и точек контроля) и необходимости значительного сокращения времени контрольно-измерительных процедур [1]. Расходы по эксплуатации цифровых трактов существенно возрастают, что заставляет вещателей и операторов сетей большинство организуемых каналов делать платными. Следовательно, контрольно-измерительные приборы в цифровой сети для выполнения всех указанных требований должны быть автоматизированы и упрощены, поскольку их число в сети может оказаться большим.

Широкое признание стандартов MPEG-2, покрывающих весь спектр современного обслуживания (с качеством подачи, первичного и вторичного распределения [3, 4]), делает возможным унифицировать процедуры обработки сигналов и сократить количество используемых методов проверок и типов необходимых контрольно-измерительных средств в трактах цифровых сетей.

Универсальным параметром, характеризующим функционирование цифровых трактов, может стать качество обслуживания (Quality of Service, QoS), введенное в ТВ- и ЗВ-вещание [5-8]. Оно определяется как "совместное влияние характеристик службы, определяющее уровень обслуживания пользователя" и может оцениваться субъективно или измеряться объективно.

Каналы цифровой передачи сигналов ТВ-программ отвечают определенным требованиям к качеству обработки информации и кодирования сигналов с компрессией. Различают каналы со следующими уровнями качества передачи [3]:

  • каналы подачи - использование канала для передачи визуальной и/или звуковой информации с возможностью дальнейшей обработки выходного сигнала и формирования новых программ (между центрами формирования программстудиями);
  • каналы первичного распределения - использование канала для передачи визуальной и/или звуковой информации в один или несколько пунктов назначения с уровнем качества, допускающим повторное кодирование-декодирование сигнала;
  • каналы вторичного распределения - использование канала для распределения программ визуальной и/или звуковой информации коллективным и индивидуальным пользователям.

В полосах частот используемых трактов могут организоваться каналы с любым качеством обслуживания. В пределах полосы частот стандартного радиоканала реализуется передача на каждой несущей либо одной программы, либо нескольких (режим МПТВ). В одном радиоканале может передаваться несколько несущих.

Для отдельной ТВ-программы организуемые цифровые каналы имеют единую структуру, включающую следующие основные элементы: кодер, мультиплексор (в режиме МПТВ), модулятор, радиотракт, демодулятор, демультиплексор (в режиме МПТВ) и декодер, а также цифровые наземные соединительные линии (если кодер расположен в центре формирования программ, а декодер - у пользователя).

Основные потери качества в цифровом канале вносятся кодером и декодером за счет применения кодирования с компрессией различной степени, приводящей к разрушению части информации, не восстанавливающейся после декодирования.

Другие звенья канала (радиотракт и соединительные линии, если они требуются) должны быть "прозрачными" (практически не вносить ошибок) для передаваемых цифровых сигналов.

Ряд кодеров и декодеров используется в каналах с иерархическими скоростями (различные уровни PDH) и функционирует с цифровыми сигналами в соответствии с [5], а другие применяют неиерархические цифровые сигналы по [6]. Цифровые сигналы последних могут вводиться и передаваться в каналах с иерархическими скоростями передачи (PDH/SDH) путем применения "адаптеров сетей" [7, 8].

В каналах высокого и стандартного качества обслуживания при передаче цифровых компрессированных сигналов ТВ-программы должна обеспечиваться доставка пользователю визуальной и звуковой информации, а также данных.

Сказанное относится к передаче изображений стандартной четкости (SDTV), эквивалентной 720 элементам изображения вдоль строки на 576 активных строках (625 строк/50 полей, формат изображения 4:3) с качеством подачи, первичного и вторичного распределения.

Требования пользователя формулируют примерно одинаковые показатели к каналам подачи и первичного распределения [4]. В [9] предлагается скорость передачи для каналов подачи 45 Мбит/с, а для каналов первичного распределения —10-45 Мбит/с. При этом для каналов подачи и первичного распределения рекомендуется использовать спецификацию MPEG-2 (4:2:2) P-ML (4:2:2 профиль — основной уровень) [10], а для каналов вторичного распределения следует использовать спецификации MPEG-2 (4:2:0).

В рамках выделенных скоростей передачи в каналах подачи и первичного распределения передаются: один сигнал от источника изображения ТВ-программы до 6 сигналов звукового сопровождения [4] и значительный объем данных, который может распределяться для обеспечения постоянных служб (например. Телетекст) и для временного назначения.

В настоящее время реализованы кодеры и декодеры для каналов подачи и первичного распределения, работающих с иерархическими скоростями (третий уровень PDH==34 Мбит/с [П] и неиерархическими скоростями (MPEG-2= 24,23 Мбит/с [12]) и обеспечивающих одинаковые качественные показатели (субъективное качество = 4,5 балла на один кодек, что соответствует ухудшению исходного изображения на 12% по [4]).

Для каналов вторичного распределения предлагаются скорости передачи в диапазоне 1-10 Мбит/с [9]. В пределах скорости передачи по каналу стандартного качества должны передаваться: один сигнал от источника изображения ТВ-программы и 2-4 сигнала звукового сопровождения и данные.

По результатам экспериментов с наземным цифровым ТВ-вещанием известно (по многим источникам), что приемлемое качество для каналов вторичного распределения (ухудшение исходного изображения на 0,7 балла), что соответствует 18% по [4] достигалось при выборе скоростей передачи в диапазоне 4-8 Мбит/с.

При реализации многопрограммного ТВ-вещания (МПТВ) объединяются в общий поток несколько сигналов ТВ-программ с качеством вторичного распределения и сигналы электронного руководства по программам (EPG), которое обслуживает все программы пакета. В настоящее время для передачи сигналов EPG называют скорости от 0,2 до 1,0 Мбит/с.

Максимальная скорость передачи пакета ТВ-программ определяется пропускной способностью радиотракта, предоставляемой оператором сети.

На основании приведенных материалов, имеющегося опыта эксплуатации линий можно рекомендовать следующие диапазоны скоростей транспортного потока:

  • для каналов подачи — -34 Мбит/с (MPEG-2);
  • для каналов первичного распределения — 10-25 Мбит/с (MPEG-2);
  • для каналов вторичного распределения — 6-10 Мбит/с (MPEG-2).


 Последние поступления

Поиск на сайте

Направить запрос

Абонементное обслуживание

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2001 - 2002 г.г.

Наверх