Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сети наземного телевизионного вещания стандарта DVB-T2. Учебное пособие
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Г.И. Сорокин, С.С. Тарасов
Сети наземного телевизионного вещания
стандарта DVB-T2
Учебное пособие
для направлений: 11.03.02 и 11.04.04
Москва 2017
2
УДК 621.397
Сорокин Г.И., Тарасов С.С. Сети наземного телевизионного вещания
стандарта DVB-T2. Учебное пособие / МТУСИ. – М., 2017. – 46 с.
В учебном пособии рассмотрены вопросы построения сетей наземного
цифрового ТВ вещания стандарта DVB-T2. Приводится описание принципов
построения одночастотных сетей вещания и излагаются особенности обработки
сигналов в канальном модуляторе передатчика стандарта DVB-T2, в том числе
методов модуляции, операций кодирования и защиты от действия шумов и
помех. Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистрантов,
обучающихся по направлениям 11.03.02 и 11.04.04.
Ил. 29, табл. 7, список лит. 8 назв.
Издание утверждено Методическим советом университета в качестве
учебного пособия. Протокол № 4 от 16.05.2017г.
Рецензенты: В.И. Носов, д.т.н., профессор (СибГУТИ)
Д.Ю. Панкратов, к.т.н., доцент (МТУСИ)
© Московский технический университет
связи и информатики, 2017
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………
1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ ЦИФРОВОГО
ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ……………………………………………...
1.1.Структура сети цифрового телевизионного вещания Российской
Федерации………………………………………………………………….
1.2. Одночастотные сети наземного цифрового телевизионного
вещания……………………………………………………………………
2. СИСТЕМА НАЗЕМНОГО ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО
ВЕЩАНИЯ DVB-T2…………………………………………………………….
2.1. Основные характеристики стандарта DVB-T2……………………..
2.2. Архитектура системы DVB-T2……………………………………...
2.3. Модуль входной обработки………………………………………….
2.4. Модуль кодирования и модуляции…………………………………
2.5. Модуль формирования кадров………………………………………
2.6. Модуль генерации OFDM-сигнала………………………………….
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……………………………………………….
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………
4
ВВЕДЕНИЕ
Применение стандарта DVB-T2 в сетях наземного телерадиовещания
позволяет значительно увеличить их эффективность [5; 8] и 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.
В первом разделе данного учебного пособии приводятся краткие
сведения о принципах построения федеральной и региональных сетей
цифрового телевизионного вещания Российской Федерации и центрах
кодирования и мультиплексирования. Во втором разделе рассмотрены
процедуры обработки сигналов в системах наземного ТВ вещания стандарта
DVB-T2.
5
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. Исходной информацией,
подлежащей передаче потребителям по сети ТВ вещания, является
мультиплексированный транспортный поток компрессированных данных
(транспортный мультиплекс), формируемый в центре кодирования и
мультиплексирования на передающей стороне. Формирование транспортного
мультиплекса (рисунок 1.1) осуществляется в два этапа на основе протоколов
стандарта MPEG-2 [1; 6; 7].
Рисунок 1.1 - Формирование мультиплексированного потока MPEG-2
На первом этапе входные данные каждой из телевизионных программ
(видео, аудио и другие дополнительные сведения) раздельно кодируются по
стандарту компрессии MPEG-4 (Н.264/AVC) и затем объединяются
(мультиплексируются) в программный поток стандарта MPEG-2. На втором
этапе несколько программных потоков с помощью транспортного
мультиплексора объединяются в единый групповой транспортный поток
MPEG-2 (транспортный мультиплекс вещательных сервисов), который
передается потребителю по физическому каналу сети вещания.
Транспортный поток стандарта кодирования MPEG-2 состоит из
последовательности стандартных пакетов фиксированной длины 188 байтов,
из которых первый байт служит для синхронизации, и 187 байтов
мультиплексированных данных (рисунок 1.2).
6
Характеристики
Значение,
Мбит/с
Общее значение для
10ТВ+3РВ программ,
Мбит/с
Скорость передачи видеоданных ТВ
программ (и телетекста)
2,7
27
Скорость передачи звукового
сопровождения ТВ программ
0,192
1,92
Скорость передачи РВ программ
0,192
0,576
Скорость передачи интерактивных
данных
1,3
1,3
Скорость передачи таблиц
транспортных потоков
0,5
0,5
Скорость передачи нулевых пакетов
0,078
0,078
ИТОГО:
31,374
Рисунок 1.2 - Транспортный пакет стандарта MPEG-2
Каждый из пакетов транспортного потока выполняет роль контейнера, в
который загружаются (инкапсулируются) входные данные, после чего они
транспортируются по физическому каналу на приемную сторону. Скорость
передачи цифровых сигналов в расчете на одну ТВ программу со звуковым
сопровождением при компрессии по стандарту MPEG-4 может составлять
2,4… 2,7 Мбит/c в зависимости от содержания и динамики изображения [4]. В
таблице 1.1 приведены данные расчета информационной скорости передачи
сигналов в транспортном мультиплексе для 10 телевизионных программ
стандартной четкости и трех программ радиовещания.
Таблица 1.1 - Скорость передачи сигналов в транспортном мультиплексе
Доставка мультиплексов пользователям осуществляется с помощью
спутниковых и/или наземных сетей цифрового телевизионного вещания,
которые начинаются от выхода соединительной линии аппаратной
телерадиокомпании и заканчиваются входом абонентского оборудования
пользователей.
7
Согласно Федеральной целевой программе (ФЦП) по развитию
телерадиовещания в Российской Федерации планируется организовать во всех
населенных пунктах, охваченных эфирным телевидением, вещание трех
обязательных цифровых мультиплексов, каждый из которых может содержать
8-12 телевизионных программ стандартного качества и три 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.).
Намеченный в ФЦП охват населения вещанием наземных цифровых
радиотелевизионных передающих станций (РТПС) составляет 98,8% для
первых трех мультиплексов и 100% охват населения вещанием с учетом
использования систем спутникового непосредственного телевизионного
вещания (СНТВ).
Для реализации этой задачи в каждом регионе РФ на базе
радиотелевизионных передающих центров ФГУП «РТРС» созданы центры
формирования местных региональных мультиплексов, включающих в себя
приемное оборудование Федерального пакета программ, оборудование
кодирования (декодирования), оборудование мультиплексирования каналов, а
также соединительные линии региональной распределительной сети
(рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 - Упрощенная схема построения региональных сетей
наземного цифрового телевизионного вещания
8
Региональные центры должны обеспечивать прием обязательных
телерадиоканалов из федеральной распределительной сети, их обработку,
включение местных врезок, формирование и последующую доставку
обязательных телерадиоканалов с учетом местных информационных вставок на
цифровые эфирные передатчики (РТПС) региона по спутниковым или
наземным линиям связи. Необходимо также обеспечить доведение сигналов и
информации о чрезвычайных ситуациях до органов управления и населения
региона.
Центр формирования федеральных мультиплексов на рисунке 1.3
выполняет следующие основные функции:
- получение телерадиопрограмм (каналов) и дополнительных данных от
федеральных вещателей для формирования федеральных программ;
- формирование мультиплексов (пакетов) программ для организации
регионального вещания;
- формирование дополнительной информации для организации одночастотных
сетей вещания;
- обеспечение условного доступа (шифрование) к телерадиопрограммам;
- централизованное управление, контроль и мониторинг работы систем центра
и др.
Центр формирования региональных мультиплексов предназначен для
функционирования в составе региональной сети цифрового вещания. В его
состав входят те же системы, что и в состав федерального центра, и,
дополнительно, оборудование автоматического программного замещения
блоков федеральных программ заранее подготовленным региональным
контентом. Оборудование замещения состоит из ремультиплексора-сплайсера и
сервера и обеспечивает следующие функции:
- прием от региональных вещательных компаний и региональных рекламных
агентств файлов с контентом, предназначенным для реализации замещения и их
хранение;
- автоматическое замещение заранее подготовленным региональным контентом
фрагментов федеральных программ в соответствии с полученным управляющим
сигналом.
Ремультиплексор обеспечивает объединение в единый транспортный
поток цифровых потоков от различных источников - кодеров сжатия, выходов
других мультиплексоров, инкапсуляторов, приемников-декодеров, генератора
9
PSI/SI таблиц и др. Приходящие сигналы могут иметь разную временную базу
(т.е. формироваться с несколько различными тактовыми частотами) и задача
мультиплексора - сформировать асинхронный поток с сохранением
синхронизирующей информации каждого из компонентов. Наличие функции
сплайсера позволяет ремультиплексору, установленному в региональном
центре, без декодирования потока заменять видеосюжеты в программах
федерального мультиплекса на региональные.
Региональный узел выполняет следующие задачи:
- прием из федеральной транспортной сети и дескремблирование
транспортных потоков, содержащих пакеты федеральных программ и другую
служебную информацию;
-прием программ и дополнительных данных от региональных вещателей и
рекламных агентств для включения этого контента в региональный пакет
программ;
- ретрансляция пакета федеральных программ, а также автоматическое
замещение блоков определённых федеральных каналов местными вставками
согласно расписанию и управляющим сигналам от центрального сегмента;
- формирование регионального пакета программ (мультиплекса) для
организации регионального вещания;
- адаптация сформированных транспортных потоков к передаче в
одночастотных сетях вещания;
- шифрование телерадиопрограмм от несанкционированного доступа системой
условного доступа;
- замещение в случае необходимости основного сигнала сигналами
оповещения ГО и ЧС;
- управление, контроль и мониторинг систем, входящих в региональный и
местные узлы.
Из федеральной транспортной сети на рисунке 1.3 радиочастотные
сигналы и/или цифровые потоки, содержащие федеральные пакеты программ,
поступают в региональные центры на приемники, осуществляющие их
преобразование в транспортные потоки MPEG-2 и дескремблирование. В
зависимости от типа используемых каналов транспортной сети, приемники
оснащаются входными демодуляторами (например, стандарта DVB-S2 при
использовании спутниковых каналов связи) и/или входными интерфейсами
SDH/PDH или IP (при использовании наземных каналов связи). Выходными
сигналами являются многопрограммные транспортные потоки MPEG-2,
10
поступающие на вход подсистемы компрессии. Данная подсистема
обеспечивает следующие функции:
- кодирование 10 видеосигналов стандартной четкости в соответствии со
стандартом MPEG-4 с разрешающей способностью изображения - 720х576;
- кодирование 10 сигналов звукового сопровождения и трех РВ сигналов
в соответствии со стандартами - MPEG1 (32 - 384 кбит/с),
MPEG-2 (64 - 128 кбит/с), MPEG-4 (32 - 128 кбит/с);
- обработка данных, вложенных в видеосигналы (телетекст, управляющая и
служебная информация, сигналы звукового сопровождения).
Выходные сигналы подсистемы компрессии поступают на вход
подсистемы формирования мультиплексов, которая обеспечивает создание
многопрограммного транспортного потока (мультиплекса) для организации
регионального вещания.
Федеральная и местная региональная транспортные сети на рисунке 1.3
должны обеспечивать требуемую пропускную способность и гарантированную
доставку каналов федерального и регионального мультиплексов,
дистанционное управление и мониторинг. Наиболее экономичным вариантом
доставки федерального и/или региональных мультиплексов к многочисленным
наземным радиотелевизионным передающим станциям (РТПС) является
использование спутниковых систем связи. Типовая схема применения
спутниковой связи для транспортировки федерального и регионального
мультиплексов показана на рисунке 1.4.
Рисунок - 1.4. Схема организации федеральной и региональной
транспортных сетей на базе спутниковых систем связи
11
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]