Наритнік Т. Н. Інститут електроніки та зв’язку УАННП України, 03148, м. Київ, пр. 50-річчя Жовтня, 2-Б тел. 477-94-30; 478-34-63, e-mail: iec@naverex.kiev.ua Ксьонзенко П. Я., АТЗТ «РОКС» Київ 03148, Україна Тел.: (8044) 4773777; e-mail: pks@roks.com.ua Попов К. С., Севрук А. А. НДІ РЕТ “ТОР” НТУУ “КПІ” пр. Перемоги, 37, КПІ-4020 , м. Київ, 03056, Україна тел: 441-16-85, 274-62-13


Анотація Розглянуто варіант побудови телекомунікаційної системи розподілу цифрового телебачення і даних та наведені характеристики обладнання головної станції.

I. Вступ

Стрімке просування цифрових технологій на ринок обумовлено постійним зниженням вартості обладнання, розширенням його функціональних властивостей, а також перевагою цифрового стандарту телемовлення в порівнянні з аналоговим телебаченням:

• значна економія смуги частот;

• значно кращу якість зображення і можливість широкого вибору видів звукового супроводу;

• більш висока перешкодозахищеність;

• простота зберігання, обробки і доставки інформації;

• можливість інтеграції ТВ-сигналу з іншими видами цифрових послуг і пр.

У зв’язку з цим стає актуальною задача розвитку та вдосконалення розподільчої мережі цифрового телемовлення (ЦТБ), особливо в плані побудови її головної станції, що забезпечує можливість інтеграції ЦТВ і передачі даних.

II. Розподільна мережа ЦТВ

Розподільна мережа ЦТБ забезпечує доставку телеі радіопрограм, а також доступ в Інтернет. Як мереж можуть застосовуватися кабельні мережі, мережі ефірного цифрового мовлення, а також розподільні мікрохвильові мережі MMDS, LMDS, МІТРІС та ін Для кожного випадку розроблений стандарт обробки і передачі транспортного потоку, що враховує специфіку середовища передачі інформації:

• DVB-C (DVB Cable) стандарт передачі цифрових сигналів в мережах кабельного телебачення;

• DVB-S (DVB Satellite) стандарт передачі цифрових сигналів в мережах супутникового мовлення;

• DVB-T (DVB Terrestrial) стандарт передачі цифрових сигналів в мережах ефірного мовлення.

Окремі стандарти розроблені для мереж MMDS, LMDS, колективних установок супутникового телебачення (SMATV) та інших транспортних середовищ.

Зазначені стандарти вимагають певного комплекту передавального обладнання оператора мережі та приймального обладнання користувача. Стандарти визначають різні методи модуляції і завадостійкого кодування для різних транспортних середовищ.

Для прийому цифрових програм у кожного абонента повинен бути встановлений ресивер-декодер MPEG-2/DVB з відповідним демодулятором, а також відповідна приймальня антена (крім систем кабельного телебачення).

Основним елементом розподільної мережі цифрового ТБ є її головна станція (ГС). На рис. 1 показані місце ГС в мережі мовлення, її взаємодія з абонентами.

Рис. 1. Схема інформаційного обміну в розподільній мережі

Fig.1. Diagram of data exchange in distribution network

Найбільш простий варіант ГС включає в себе приймальну систему, трансмодулятори QPSK в QAM і передавальну систему. Станція здійснює прийом супутникових програм, їх демодуляцію, декодування до транспортного потоку MPEG-2, модуляцію і передачу в розподільну кабельну мережу (пакет просто перетвориться з супутникового стандарту DVB-S в кабельний DVB-C).

Ринок пропонує широкий вибір таких станцій, вироблених фірмами TELESTE, WISI, IKUSI, ALCAD та ін Головні їх достоїнства: невисока вартість, простота обслуговування, швидка окупність. Однак такі станції надають обмежена набір послуг в мережу передається тільки приймається з супутникового транспондера потік.

При розширеному варіанті побудови головної станції на ній встановлюється обладнання для формування власних інформаційних потоків, утворених з наступних джерел: супутникових програм у форматі DVB-S; аудіо відеосигналів місцевої телестудії та ефірного ТБ, Інтернет-трафіку.

Універсальна ГС виконує такі функції:

• прийом програм супутникового телебачення;

• зняття кодування умовного доступу з скремблірованіе каналів;

• кодування сигналів місцевих телестудій і сигналів ефірного телебачення в фоматі MPEG-2;

• формування нових пакетів телепрограм;

• введення прямих каналів супутникового Інтернету;

• кодування вихідних потоків системою умовного доступу;

• передача сформованих цифрових потоків абонентам;

• прийом та обробка Інтернет-запитів.

На рис. 2 представлена ​​структурна схема універсальної ГС, що забезпечує передачу користувачеві 20-25 телевізійних каналів і IPтрафіка. Дана структура (виключаючи модулятори і передавальне обладнання) не залежить від типу мережі.

Рис. 2. Структурна схема універсальної ГС розподільної мережі Fig. 2. Block diagram of universal head-end in distribution network

III. Характеристика обладнання головної станції

Приймальня частина ГС складається з супутникових антен (діаметром 90 … 120 см) з конверторами, дільників (для розгалуження сигналу на кілька приймачів), а також приймачів-декодерів і приймачів-декріпторов. Якщо приймається пакет телеканалів відкритий, то застосовують пріемнікдекодер, що виділяє весь транспортний потік, всі програми прийнятого пакета. Якщо ж потік зашифрований, то приймач-декодер даватиме на вихід тільки одну програму з усього пакета, на яку він налаштований. Приймач-декріптор дозволяє відкривати будь-яку кількість програм з зашифрованого потоку, але вони в 3 рази дорожче приймачів-декодерів. Тому при виділенні з зашифрованого транспортного потоку 1 … 3 програм, вигідніше на кожну з них ставити пріемнікдекодер.

З виходів 5-ти приймальників-декріпторов знімаються порядку 30 35 дескремблірованних телевізійних програм.

Основні параметри приймачів обох типів:

• Сумісність зі стандартами (DVB, ATSC)

• Вид модуляції (QPSK, 8PSK, 16QAM)

• Формат вхідного сигналу (MP @ ML, MP @ LL, 4:2:2 P @ ML)

• Смуга вхідних частот (950-2150 МГц)

• Вихідна частота (70, 140 МГц)

Для кодування відеоі аудіо-сигналу місцевої телестудії в форматі MPEG-2 використовуються кодери стиснення, які працюють з аналоговими (композитними і компонентними), а також цифровими відеосигналами. На виході кодера найчастіше використовується інтерфейс DVB-ASI, рідше DVB-SPI, RS-422. Максимальна швидкість потоку на виході кодера визначається обраним профілем MPEG2 і рівнем компресії. Для часто вживаного

поєднання MP @ ML вона становить 15 Мбіт / с, а для додатків 4:2:2 P @ ML досягає 50 Мбіт / с. Основні параметри кодерів стиснення

• Сумісність зі стандартами DVB, ATSC

• Формат зображення (4:3 16:9)

• Формат компресії відео (MP @ ML MP @ LL SP @ LL 4:2:2 P @ ML MP @ H1440L)

• Роздільна здатність, pix (1920×1080, 1280×720, 720×576)

• Швидкість відео до 160Мбіт / с

• Метод компресії Dolby АС-3, Musicam, число каналів звуку до 6 стерео.

Кількість кодерів визначається числом студійних телеканалів і ефірних телепрограм на кожну програму необхідний свій кодер.

Для здійснення взаємодії з мережею Інтернет, авторизації клієнтів, білінгу, формування транспортного потоку MPEG-2 DVB в комплект ГС повинні входити:

• IP / DVB інкапсулятора;

• система управління (NMS network management station);

• проксі-сервер;

• маршрутизатор.

Для формування транспортних потоків ГС використовуються ремультіплексори (Transport Stream Procesor процесори транспортного потоку). Вони являють собою різновид мультиплексорів, які працюють не з окремими сервісами, а з мультиплексованих транспортними потоками. Ремультіплексори виділяє що приходите транспортних потоків (1 … 7 на рис. 2) потрібні сервіси і комбінують їх у нові транспортні потоки, змінюючи таблиці службової інформації. Надходять сигнали можуть мати кілька розрізняються тактові частоти. Завдання ремультіплексора сформувати потік із збереженням синхронізуючий інформації кожного з компонентів. В системах з умовним доступом ремультіплексор може ськремблірованний транспортний потік. Основні параметри ремультіплексоров:

• Сумісність зі стандартами (DVB, ATSC)

• Число мультиплексируемость каналів (до 20 відео і до 32 аудіо)

• Швидкість вхідних потоків (до 120 Мбіт / с)

• Швидкість вихідного потоку (до 1 Гбіт / с)

• Кількість каналів даних до 8-ми.

Сформовані транспортні потоки (I IV) по 6 телепрограм (див. рис.2) надходять на модулятори. Починаючи з цієї точки обладнання станції для різних типів мереж буде відрізнятися. Модулятор здійснює завадостійке кодування і модуляцію радіочастоти, передбачені стандартом DVB та залежні від обраної розподільної системи.

Основні параметри модуляторів

• Сумісність зі стандартами DVB, ATSC

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

• Швидкість вхідного потоку до 160 Мбіт / с

• Відносні швидкості згортального кодування 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8, 8/9

• Вихідна частота 70, 140 МГц

• Крок установки частоти-0, 1; 2,5; 125; 250 кГц

• Стабільність частоти 10 ‘5, 10′6, 10′7

Модулятори можуть підтримувати і кілька видів модуляції (наприклад QPSK, 16QAM і 64QAM).

Як випливає з рис. 2, промодулюються QPSK сигнали з частотою 70 МГц надходять на підвищують конвертори, де вони переноситься в смугу частот 11,7 Н12, 5 ГГц і підсумовуються з використанням циркуляторов і фільтрів [2]. Груповий сигнал випромінюється антеною з круговою діаграмою спрямованості в горизонтальній площині [3]. При організації зворотного каналу від абонента на цю ж антену приймається Запитальний сигнал (в дециметровому і сантиметровому діапазоні хвиль).

Розглянута структурна схема відображає загальний принцип побудови універсальної ГС.

I. Висновок

В даний час впровадження подібних ГС в кабельні, наземні ефірні та мікрохвильові розподільчі мережі стало можливим і економічно вигідним, завдяки наявності широкого асортименту обладнання і постійно знижується цінами. Розглянуті системи дозволять реалізувати комплекс перспективних інформаційних та телекомунікаційних послуг (інтерактивне цифрове телебачення, доступ в Інтернет, високошвидкісна передача даних, відеоконференції і т.д.) для колективних та індивідуальних споживачів.

II. Список літератури

[1] Б. А. Локшин «Цифрове мовлення: від студії до телеглядачу» – М.: Компанія Сайрус СИСТЕМС, 2001.

[2] Наритнік Т. Н., Бабак В. П., Ільченко М. Є., Кравчук С. А. Мікрохвильові технології в телекомунікаційних системах. – Київ, Техика, 2000 р.

[3] Наритнік Т. Н., Гордійчук М. М., Ксьонзенко П. Я. та ін Мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційному система «МІТРІС-М». Патент України на винахід № 44933, бюл. № 3 від 15.03.02

з пріоритетом від 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.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.