ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ И ДАННЫХ

August 7, 2012 by admin Комментировать »

Нарытник Т. Н. Институт электроники и связи УАННП Украина, 03148, г. Киев, пр. 50-летия Октября, 2-Б тел. 477-94-30; 478-34-63, e-mail:iec@naverex.kiev.ua Ксензенко П. Я., АОЗТ «РОКС» Киев 03148, Украина Тел.: (8044) 4773777; e-mail: pks@roks.com.ua Попов К. С., Севрук А. А. НИИ РЭТ "ТОР" НТУУ "КПИ" пр. Победы, 37, КПИ-4020, г. Киев, 03056, Украина тел: 441-16-85, 274-62-13


Аннотация Рассмотрен вариант построения телекоммуникационной системы распределения цифрового телевидения и данных и приведены характеристики оборудования головной станции.

I.  Введение

Стремительное продвижение цифровых технологий на рынок обусловлено постоянным снижением стоимости оборудования, расширением его функциональных свойств, а также преймуществами цифрового стандарта телевещания по сравнению с аналоговым телевидением:

•   значительная экономия полосы частот;

•   значительно лучшее качество изображения и возможность широкого выбора видов звукового сопровождения;

•   более высокая помехозащищенность;

•   простота хранения, обработки и доставки информации;

•   возможность интеграции ТВ-сигнала с другими видами цифровых услуг и пр.

В этой связи становится актуальной задача развития и совершенствования распределительной сети цифрового телевещания (ЦТВ), особенно в плане построения ее головной станции, обеспечивающей возможность интеграции ЦТВ и передачи данных.

II.  Распределительная сеть ЦТВ

Распределительная сеть ЦТВ обеспечивает доставку телеи радиопрограмм, а также доступ в Интернет. В качестве сетей могут применяться кабельные сети, сети эфирного цифрового вещания, а также распределительные микроволновые сети MMDS, LMDS, МИТРИС и др. Для каждого случая разработан стандарт обработки и передачи транспортного потока, учитывающий специфику среды передачи информации:

•   DVB-C (DVB Cable) стандарт передачи цифровых сигналов в сетям кабельного телевидения;

•   DVB-S (DVB Satellite) стандарт передачи цифровых сигналов в сетях спутникового вещания;

•   DVB-T (DVB Terrestrial) стандарт передачи цифровых сигналов в сетях эфирного вещания.

Отдельные стандарты разработаны для сетей MMDS, LMDS, коллективных установок спутникового телевидения (SMATV) и других транспортных сред.

Указанные стандарты требуют определенного комплекта передающего оборудования оператора сети и приемного оборудования пользователя. Стандарты определяют различные методы модуляции и помехоустойчивого кодирования для разных транспортных сред.

Для приема цифровых программ у каждого абонента должен быть установлен ресивер-декодер MPEG-2/DVB с соответствующим демодулятором, а также соответствующая приемная антенна (кроме систем кабельного телевидения).

Основным элементом распределительной сети цифрового ТВ является ее головная станция (ГС). На рис. 1 показаны место ГС в сети вещания, ее взаимодействие с абонентами.

Рис. 1. Схема информационного обмена в распределительной сети

Fig.1. Diagram of data exchange in distribution network

Наиболее простой вариант ГС включает в себя приемную систему, трансмодуляторы QPSK в QAM и передающую систему. Станция осуществляет прием спутниковых программ, их демодуляцию, декодирование до транспортного потока MPEG-2, модуляцию и передачу в распределительную кабельную сеть (пакет просто преобразуется из спутникового стандарта DVB-S в кабельный DVB-C).

Рынок предлагает широкий выбор таких станций, производимых фирмами TELESTE, WISI, IKUSI, ALCAD и др. Главные их достоинства: невысокая стоимость, простота обслуживания, быстрая окупаемость. Однако такие станции предоставляют ограниченый набор услуг в сеть передается только принимаемый со спутникового транспондера поток.

При расширенном варианте построения головной станции на ней устанавливается оборудование для формирования собственных информационных потоков, образованных из следующих источников: спутниковых программ в формате DVB-S; аудиои видеосигналов местной телестудии и эфирного ТВ, Интернет-трафика.

Универсальная ГС выполняет следующие функции:

•    прием программ спутникового телевидения;

•     снятие кодировки условного доступа со скремблированых каналов;

•     кодирование сигналов местных телестудий и сигналов эфирного телевидения в фомате MPEG-2;

•     формирование новых пакетов телепрограмм;

•     введение прямых каналов спутникового Интернета;

•     кодирование выходных потоков системой условного доступа;

•     передача сформированых цифровых потоков абонентам;

•     прием и обработка Интернет-запросов.

На рис. 2 представлена структурная схема универсальной ГС, обеспечивающей передачу пользователю 20-25 телевизионных каналов и IPтрафика. Данная структура (исключая модуляторы и передающее оборудование) не зависит от типа сети.

Рис. 2. Структурная схема универсальной ГС распределительной сети Fig. 2. Block diagram of universal head-end in distribution network

III.   Характеристика оборудования головной станции

Приемная часть ГС состоит из спутниковых антенн (диаметром 90…120 см) с конверторами, делителей (для разветвления сигнала на несколько приемников), а также приемников-декодеров и приемников-декрипторов. Если принимаемый пакет телеканалов открытый, то применяют приемникдекодер, выделяющий весь транспортный поток, все программы принимаемого пакета. Если же поток зашифрован, то приемник-декодер будет давать на выход только одну программу из всего пакета, на которую он настроен. Приемник-декриптор позволяет открывать любое количество программ из зашифрованного потока, но они в 3 раза дороже приемников-декодеров. Поэтому при выделении из зашифрованного транспортного потока 1…3 программ, выгоднее на каждую из них ставить приемникдекодер.

С выходов 5-ти приемников-декрипторов снимаются порядка 30 35 дескремблированных телевизионных программ.

Основные параметры приемников обоих типов:

•   Совместимость со стандартами (DVB, ATSC)

•    Вид модуляции (QPSK, 8PSK, 16QAM)

•   Формат входного сигнала (MP@ML, MP@LL, 4:2:2P@ML)

•    Полоса входных частот (950-2150 МГц)

•    Выходная частота (70, 140 МГц)

Для кодирования видеои аудио-сигнала местной телестудии в формате MPEG-2 используются кодеры сжатия, работающие с аналоговыми (композитными и компонентными), а также цифровыми видеосигналами. На выходе кодера чаще всего используется интерфейс DVB-ASI, реже DVB-SPI, RS-422. Максимальная скорость потока на выходе кодера определяется выбранным профилем MPEG2 и уровнем компрессии. Для часто применяемого

сочетания MP@ML она составляет 15 Мбит/с, а для приложений 4:2:2P@ML достигает 50 Мбит/с. Основные параметры кодеров сжатия

•    Совместимость со стандартами DVB, ATSC

•    Формат изображения (4:3 16:9)

•    Формат компрессии видео (MP@ML MP@LL SP@LL 4:2:2P@ML MP@H1440L)

•    Разрешающая способность, pix (1920×1080, 1280×720, 720×576)

•    Скорость видео до 160Мбит/с

•    Метод компрессии Dolby АС-3, Musicam, число каналов звука до 6 стерео.

Количество кодеров определяется числом студийных телеканалов и эфирных телепрограмм на каждую программу необходим свой кодер.

Для осуществления взаимодействия с сетью Интернет, авторизации клиентов, биллинга, формирования транспортного потока MPEG-2 DVB в комплект ГС должны входить:

•    IP/DVB инкапсулятор;

•    система управления (NMS network management station);

•    прокси-сервер;

•    маршрутизатор.

Для формирования транспортных потоков ГС используются ремультиплексоры (Transport Stream Procesor процессоры транспортного потока). Они представляют собой разновидность мультиплексоров, работающих не с отдельными сервисами, а с мультиплексированными транспортными потоками. Ремультиплексоры выделяет из приходящих транспортных потоков (1…7 на рис. 2) нужные сервисы и комбинируют их в новые транспортные потоки, изменяя таблицы служебной информации. Приходящие сигналы могут иметь несколько различающиеся тактовые частоты. Задача ремультиплексора сформировать поток с сохранением синхронизирующей информации каждого из компонентов. В системах с условным доступом ремультиплексор может скремблировать транспортный поток. Основные параметры ремультиплексоров:

•    Совместимость со стандартами (DVB, ATSC)

•    Число мультиплексируемых каналов (до 20 видео и до 32 аудио)

•    Скорость входных потоков (до 120 Мбит/с)

•    Скорость выходного потока (до 1 Гбит/с)

•    Число каналов данных до 8-ми.

Сформированные транспортные потоки (I IV) по 6 телепрограмм (см. рис.2) поступают на модуляторы. Начиная с этой точки оборудование станции для различных типов сетей будет отличаться. Модулятор осуществляет помехоустойчивое кодирование и модуляцию радиочастоты, предусмотренные стандартом DVB и зависящие от выбранной распределительной системы.

Основные параметры модуляторов

•    Совместимость со стандартами DVB, ATSC

•    Вид модуляции QPSK, 8PSK, 16..256QAM, COFDM

•    Скорость входного потока до 160 Мбит/с

•    Относительные скорости сверточного кодирования 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, 8/9

•    Выходная частота 70, 140 МГц

•    Шаг установки частоты-0,1; 2,5; 125; 250 кГц

•    Стабильность частоты 10′5, 10′6, 10′7

Модуляторы могут поддерживать и несколько видов модуляции (например QPSK, 16QAM и 64QAM).

Как следует из рис. 2, промодулированные QPSK сигналы с частотой 70 МГц поступают на повышающие конверторы, где они переносится в полосу частот 11,7 н12,5 ГГц и суммируются с использованием циркуляторов и фильтров [2]. Групповой сигнал излучается антенной с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости [3]. При организации обратного канала от абонента на эту же антенну принимается запросный сигнал (в дециметровом и сантиметровом диапазоне волн).

Рассмотренная структурная схема отражает общий принцип построения универсальной ГС.

I.    Заключение

В настоящее время внедрение подобных ГС в кабельные, наземные эфирные и микроволновые распределительные сети стало возможным и экономически выгодным, благодаря наличию широкого ассортимента оборудования и постоянно снижающимся ценам. Рассмотренные системы позволят реализовать комплекс перспективных информационных и телекоммуникационных услуг (интерактивное цифровое телевидение, доступ в Интернет, высокоскоростная передача данных, видеоконференции и т.д.) для коллективных и индивидуальных потребителей.

II.  Список литературы

[1]  Б. А. Локшин «Цифровое вещание: от студии к телезрителю» — М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 2001.

[2]  Нарытник Т. Н., Бабак В. П., Ильченко М. Е., Кравчук С. А. Микроволновые технологии в телекоммуникационных системах. — Киев, Техыка, 2000 г.

[3]  Нарытник Т. Н., Гордийчук М. М., Ксензенко П. Я. и др. Микроволновая интегрированная телерадиоинформационная система «МИТРИС-М». Патент Украины на изобретение № 44933, бюл. №3 от 15.03.02

с приоритетом от 02.08.00.

[4]  www.roks.com.ua

A TELECOMMUNICATIONS SYSTEM FOR DIGITAL TV AND DATA DISTRIBUTION

NarytnikT. N.

Institute of Electronics and Communications, UASNP

2-     Б Prospekt 50-Letiya Oktyabrya, Kyiv,

Ukraine, 03148 e-mail: iec@navarex.kiev.ua Ksenzenko P. Ya., Popov K. S., Sevruk A. A. ‘ROKS’ Close Company, Kyiv, Ukraine, 03148 phone +380 (44) 4113111, e-mail: pks@roks.com.ua

Abstract An optional setup of a telecommunications system for digital TV and data distribution is considered, characteristics of the head-end hardware are given.

The onrush of digital television broadcasting (DTB) technologies in the market necessitates the urgent development and modernization of DTB distribution networks. In the planning stage special attention should be given to the head-end setup in order to provide integration between DTB and data exchange capabilities.

Functions of a head-end, its design requirements, its mission, technical characteristics, and recommendations on the choise of hardware (receivers, MPEG-2 encoders, IP/DVB encapsulators, remultiplexers, modulators, transmitters, conditional access systems, control systems) are considered.

Estimated costs for an average 24-channel head-end are also given.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты