Пособие Тарасов Дотолев Планирование сетей 2014

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра систем и сетей радиосвязи и телерадиовещания Тарасов С.С., Дотолев В.Г.

Планирование сетей наземного цифрового телевизионного вещания

Учебное пособие

МОСКВА 2014

УДК 621.397

Тарасов С.С., Дотолев В.Г. Планирование сетей наземного цифрового телевизионного вещания. Учебное пособие/МТУСИ. – М., 2014. – 60 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы частотного планирования сетей наземного цифрового ТВ вещания. Приводится описание принципов построения сетей ТВ вещания, процедур и примеров частотного планирования с помощью пакета программ «Ракурс». Данный пакет программ, разработанный специалистами Научно-исследовательского института радио (НИИР), может использоваться в проектных организациях и в государственных органах, осуществляющих выделение частотных ресурсов. Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлению « Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Ил. 42, табл. 3, список лит. 21назв.

Рецензенты: В.И.Носов, д.т.н., профессор (СибГУТИ)

Е.Л. Пустовойтов, к.т.н., доцент (ФГУП НИИР)

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

1.1.Структура сети цифрового телевизионного вещания Российской Федерации

1.2.Центр формирования федеральных мультиплексов

1.3.Центр формирования региональных мультиплексов

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ ЦТВ

2.1.Система цифрового наземного телевизионного вещания DVB-T2

2.2.Построение сетей наземного цифрового вещания

2.3.Основные параметры, используемые для планирования сетей

2.4.Автоматизация планирования сетей

3.АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ «РАКУРС»

3.1.Общая характеристика системы

3.2.Работа с программой «РАКУРС» на персональном компьютере

4.ПРИМЕРЫ ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ В СИСТЕМЕ «РАКУРС»

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Основные термины, определения и сокращения

3

ВВЕДЕНИЕ.

«Цифровая революция», свершившаяся в области обработки и хранения сигналов, телекоммуникациях, сетях радиосвязи и спутникового вещания пришла в сети наземного телевизионного и радиовещания. Такое запаздывание можно объяснить большими масштабами этих сетей и большим объёмом работы, которую нужно выполнить для массового перехода на новые цифровые технологии.

Цифровизация сетей наземного телерадиовещания позволит получить целый ряд преимуществ, среди которых:

значительная экономия частотного ресурса (в одном частотном канале вместо одной программы можно передавать в несколько раз больше);

в один цифровой поток можно мультиплексировать программы с различным форматом изображения и чёткостью;

помимо сигналов изображения и звука возможна передача различной дополнительной информации;

стабильность качества передачи (независимость от параметров радиооборудования и радиоканала);

возможность адаптации к различным условиям при выборе размеров и топологии сети за счёт наличия множества программно изменяемых режимов передачи;

возможность построения одночастотных сетей, работающих в синхронном режиме с более равномерным распределением напряжённости поля в зоне покрытия.

Внастоящем учебном пособии рассмотрены основные принципы построения и структура сети цифрового телевизионного вещания Российской Федерации. Во второй главе кратко изложены технические основы планирования наземных сетей телерадиовещания. При планировании одночастотных сетей объём расчётов и их сложность существенно возрастают. Применение автоматизированных систем управления использованием частотного спектра позволяет не только преодолеть эти сложности, но и получить в результате детальную картину поля полезных и мешающих станций

взоне покрытия в виде карты и множества отчётов. В третьей главе пособия приводится описание программного комплекса «РАКУРС», разработанного в Научно-исследовательском институте радио (НИИР) и основных приёмов

4

работы с ним. В четвёртой главе даны примеры планирования сетей, выполненные в свободно распространяемой демонстрационной версии программы.

Освоив материалы пособия, студенты смогут на современном уровне выполнять курсовые и дипломные работы, связанные с проектированием и частотным планированием сетей телерадиовещания.

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

1.1.Структура сети цифрового телевизионного вещания Российской Федерации

Сети цифрового телевизионного вещания начинаются от выхода соединительной линии аппаратной телерадиокомпании и заканчиваются входом абонентского оборудования пользователей.

В отличие от сетей аналогового телевизионного вещания, в которых каждому телевизионному каналу (программе) соответствует индивидуальный тракт прохождения сигнала, в сети цифрового телевизионного вещания имеются тракты группового сигнала, получившего условное название «мультиплекс».

Согласно Федеральной целевой программе (ФЦП) «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009-2015 годы» [1], планируется вещание 3 обязательных мультиплексов, каждый из которых может содержать 8-12 телевизионных каналов (программ) стандартного качества и 3 программы радиовещания. Обязательные общедоступные телевизионные программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов модифицируются с учетом местных потребностей (региональные вставки в федеральные программы, местная реклама и т.п.).

Помимо этих мультиплексов планируется строительство сетей вещания четвертого и пятого мультиплексов, а также вещания программ телевидения высокой четкости и программ мобильного телевидения. В ФЦП намечены целевые показатели развития сетей цифрового телевизионного вещания. В первую очередь - это охват населения вещанием наземных цифровых радиотелевизионных передающих станций (РТПС) – 98,8% для первых трех мультиплексов и 100% охват населения вещанием с учетом использования систем спутникового непосредственного телевизионного вещания (СНТВ).

5

На рис.1.1 обозначено: ТРКтелерадиокомпании, обеспечивающие формирование контента телевизионных и радиопрограмм; ССП - спутниковая система передачи; РРЛ - радиорелейная линия передачи; ВОЛС – волоконнооптическая линия связи.

В ФЦП предусмотрено достижение 98,8% охвата наземным цифровым телевизионным вещанием населения в местах его постоянного проживания и наличие у 90% населения приставок к аналоговым телевизорам для приема цифровых сигналов или цифровых телевизоров. После достижения этих показателей можно начинать отключение аналоговых передатчиков.

1.2.Центр формирования федеральных мультиплексов

На рисунке 1.2 приведена упрощенная схема центра формирования федеральных мультиплексов. Для минимизации рисунка на нем приведены элементы, относящиеся только к формированию 1-го мультиплекса для 5-ти вещательных зон. Аналогичные элементы будут использоваться при формировании других мультиплексов. В состав центра входит система приема телерадиопрограмм, компрессии и формирования мультиплексов, состоящая из нескольких подсистем [2]:

Подсистемы приема телерадиопрограмм;

Подсистемы компрессии;

Подсистемы формирования мультиплексов;

Подсистемы условного доступа.

Управление и контроль работы системы приема телерадиопрограмм, компрессии и формирования мультиплексов осуществляется системой управления и мониторинга.

Подсистема приема телерадиопрограмм получает от телерадиокомпаний (ТРК) видеосигналы программ с интегрированными сигналами звукового сопровождения, а также управляющие сигналы начала и окончания замещения блоков федеральных программ. Сигналы поступают от ТРК на Подсистему приема телерадиопрограмм по ВОЛС. Данное оборудование обеспечивает корректную обработку данных, вложенных в видеосигналы (телетекст, управляющая и служебная информация, сигналы звукового сопровождения).

Профессиональное оборудование Подсистемы приема телерадиопрограмм предназначено для круглосуточной эксплуатации и

7

8

зарезервировано по схеме N+N. При выходе из строя основного оборудования Подсистема обеспечивает автоматический его обход и подключение резервного оборудования.

В состав Подсистемы компрессии входят профессиональные кодеры ТВ и РВ сигналов. Данная подсистема должна обеспечивать следующие функции:

Кодирование видеосигналов стандартной четкости в соответствии со стандартом - MPEG-4 с разрешающей способностью изображения - 720x576;

Кодирование сигналов звукового сопровождения и сигналов радиовещания в соответствии со стандартами - MPEG1 Layer II (32 - 384 кбит/с), MPEG-2 ААС (64 - 128 кбит/с), MPEG-4 IIE-AAC (32 - 128 кбит/с).

Обработку данных, вложенных в видеосигналы (телетекст, управляющая и служебная информация, сигналы звукового сопровождения);

Формирование и передачу в составе транспортных потоков управляющих команд на замещение по протоколу SCTE 35.

Выходными сигналами подсистемы являются однопрограммные и многопрограммные транспортные потоки MPEG-2, которые подаются на Подсистему формирования мультиплексов. Профессиональное оборудование Подсистемы предназначено для круглосуточной эксплуатации и зарезервировано по схеме N+M. При выходе из строя основного кодера Подсистема обеспечивает автоматический его обход и подключение резервного кодера.

Подсистема формирования мультиплексов обеспечивает следующие

многопрограммные транспортные потоки, включающие команды на замещения SCTE 35, и дополнительные интерактивные данные поступают на оборудование Подсистемы формирования мультиплексов. Входящие в состав

(опционально статистическое), формирование многопрограммных транспортных потоков (мультиплексов) и подачу их на оконечное оборудование магистральных каналов связи для передачи в регионы Российской Федерации.

Мультиплексоры опционально поддерживают функции шифрования передаваемых данных DVB для обеспечения условного доступа к телерадиопрограммам. Профессиональное оборудование Подсистемы условного доступа предназначено для круглосуточной эксплуатации и зарезервировано по схеме N+M. При выходе из строя основного оборудования Подсистема обеспечивает автоматический его обход и подключение резервного оборудования.

Подсистема условного доступа предназначена для криптографической защиты телерадиопрограмм, файлов, служебной информации и другой информации в сформированных мультиплексах от несанкционированного доступа при распространении через спутниковые и наземные каналы связи. В состав системы входит специальное серверное оборудование и рабочие станции.

Профессиональное оборудование системы предназначено для круглосуточной эксплуатации и зарезервировано по схеме N+N. При выходе из строя основного оборудования Подсистема обеспечивает автоматическое подключение резервного оборудования.

1.3.Центр формирования региональных мультиплексов

Всостав регионального центра функционально входят те же системы, что

ив состав федерального, и дополнительно система автоматического замещения блоков федеральных программ, поддерживающая обмен данными с сервером видеоматериалов [2]. Центр формирования региональных мультиплексов выполняет следующие функции:

- получение программ и дополнительных данных от региональных вещателей и рекламных агентств для формирования регионального пакета программ;

- ретрансляция пакета федеральных программ, а также автоматическое замещение блоков федеральных программ согласно расписанию и управляющим сигналам;

- адаптация сформированных транспортных потоков к передаче в одночастотных сетях вещания;

10