Читайте также:
|
Кабельное телевидение в цифре. Опыт разработки
Цифровая форма представления сигнала давно уже перестала быть объектом для обсуждений и споров. Эта форма используется практически на всех этапах создания, консервации и транспортирования телевизионного сигнала.
Система телевизионного вещания предназначена для доставки телевизионных программ от источника программ к абоненту. Она включает в себя студийное оборудование, оборудование канала передачи и абонентские устройства. Студийное оборудование осуществляет преобразование, обработку, консервацию и кодирование аудио и видеоинформации. Так как это оборудование является источником программ, то именно в нём было впервые использовано цифровое представление сигнала. Первоначально цифровое студийное оборудование участвовало только во внутреннем цикле создания в студии телевизионной программы. Оно обеспечивало широкие возможности работы с аудио и видеоматериалом, недоступные аналоговым методам. Однако сигналы, выходящие со студии для подачи в систему телевизионного вещания были аналоговыми, так как сама система вещания оставалась аналоговой.
Телевизионный сигнал в цифровой форме имеет спектр частот в десятки раз шире, чем аналоговый. Поэтому реальный переход к цифровому телевизионному вещанию оказался возможным только после разработки методов цифрового сжатия (компрессирования) видео и аудиосигналов в соответствии со стандартом MPEG2 [1]. Этот стандарт предусматривает организацию элементарных программных потоков (ПП), соответствующих одной телевизионной программе и мультиплексирование нескольких ПП в единый транспортный поток (ТП). Таким образом, входным сигналом в
системе цифрового телевизионного вещания (ЦТВ) является стандартизованный транспортный поток в формате MPEG2, который поступает в эфирный, спутниковый или кабельный канал передачи.
Несмотря на использование компрессии ширина спектра ТП значительно шире полосы частот, выделяемой в системе ЦТВ для его передачи. Поэтому в канале передачи предусматривается многоуровневая модуляция сигнала несущей радиочастоты цифровым сигналом, которая обеспечивает согласование ширины спектра цифрового сигнала ТП с шириной канала передачи.
Организация системы ЦТВ, т.е. состав и правила выполнения операций над сигналом ТП определяется стандартами DVB (Digital Video Broadcasting) и, в частности, DVB – T для эфирного вещания [2], DVB – S для спутникового вещания [3], DVB – C для кабельного вещания [4,5].
Структура и принципы реализации цифрового кабельного телевизионного вещания (ЦКТВ)
Совершенно ясно, что введение в эксплуатацию ЦТВ имеет явные преимущества для компаний, предоставляющих услуги телевизионного вещания. Это обусловлено, в частности, тем, что на одной несущей частоте может быть передано сразу несколько ТВ программ, что значительно снижает затраты на организацию вещания.
Качество видео-и аудиосигналов, доставляемых абоненту в системе ЦТВ, выше чем для аналоговых систем вещания. Однако простое улучшение качества телевизионного изображения по сравнению с достаточно высоким качеством для современных аналоговых систем ТВ вещания вряд ли является привлекательным стимулом для абонентов. Тем более что для приёма программ в системе ЦТВ абонент должен приобрести новый цифровой телевизионный приёмник или приставку к аналоговому ТВ приёмнику.
Только предоставление дополнительных услуг может обеспечить рентабельность ЦТВ. Именно поэтому стандарт предусматривает построение интерактивной сети ЦКТВ, предоставляющей абонентам возможность подключения к скоростному INTERNET, пользование услугами электронной почты, возможность проведения игр между абонентами, банковские услуги на дому и т.д. И всё это происходит на фоне получения абонентами полного набора ТВ программ. Стандарт ETSI ES 200 800 [4] описывает структуру передающего и абонентского оборудования и операции над сигналами, предусмотренные при организации вещательного канала. Стандарт
ETSI EN 300 429 [5] описывает организацию интерактивного канала.
На рис.1 представлена структурная схема интерактивной сети ЦКТВ.
Входящие в её состав передатчик вещательной сети (ПВС), приёмник обратного канала (ПОК), контроллер сети и программное обеспечение образуют адаптер интерактивной сети.
Интерактивная сеть ЦКТВ является наложенной на кабельную распределительную сеть (КРС) с прямым и обратным каналами. Смысл наложения состоит в том, что нисходящие к абоненту (down stream) и восходящие от абонента (up stream) потоки передаются одновременно и в одной и той же среде распространения, т.е. по одному и тому же кабелю, что и сигналы КРС. Поэтому сопряжение адаптера интерактивной сети с КРС должно удовлетворять требованиям стандарта на КРС [6]. Разделение сигналов обеих сетей производится в частотной области путём выделения из частотного плана КРС части ТВ каналов для интерактивной сети ЦКТВ.
Рис.1
По определению [6] сеть КРС и интерактивная сеть ЦКТВ простираются от точек подключения источников вещательных услуг (программ) и интерактивных услуг до абонентской розетки, к которой подключаются абонентские устройства – ТВ приёмник или/и абонентский модем. На рис.2 представлены источники цифровых сигналов, поступающих в сеть ЦКТВ. К ним относятся:
· Сигналы ЦТВ, получаемые из эфира и/или со спутника. В этом случае соответствующие демодуляторы обеспечивают на своём выходе ТП формата MPEG2;
· Сигналы ЦТВ, получаемые из удалённых студий по сетям синхронной (SDH) и плезиохронной (PDH) иерархий. В этом случае используется конвертор SDH (PDH) – MPEG;
· Аналоговые сигналы местной студии, которые кодерами MPEG студийного оборудования преобразуются в ТП формата MPEG2.
Рис.2
Интерактивная сеть ЦКТВ может работать в режиме вещания, в интерактивном режиме и одновременно в обоих режимах.
В режиме вещания упомянутые выше цифровые ТП формата MPEG2 от источников вещательных услуг поступают на передатчик вещательной сети. Последний в соответствии с требованиями стандарта [4] производит преобразования цифрового сигнала и модуляцию несущей методом 64QAM. Полученный модулированный сигнал поступает в прямой канал КРС.
В интерактивном режиме на передатчик вещательной сети поступают цифровые потоки от источников интерактивных услуг через контроллер сети. Эти цифровые потоки также представляют собой ТП формата MPEG2.
Таким образом, передатчик вещательной сети является многоканальным устройством, инвариантным к типу сети, из которой поступают транспортные потоки. Каждый из транспортных потоков модулирует свою несущую и переносится по кабельной распределительной сети в групповом многочастотном радиосигнале. В передатчике вещательной сети имеется сумматор, на вход которого поступают модулированные сигналы несущих, а на выходе образуется групповой многочастотный радиосигнал.
Интерактивный режим обеспечивает адресное поступление к абоненту аудио, видео и иной информации от источников вещательных и интерактивных услуг. Кроме того, в этом же режиме абонент имеет возможность передать информацию в сеть источников интерактивных услуг, например, подключиться к INTERNET, воспользоваться услугами электронной почты и т.д.
Передача восходящих цифровых потоков от абонента по обратному каналу кабельной распределительной сети производится в диапазоне частот
5 – 30 МГц. Для каждого абонента или группы абонентов выделяется одна частота сигнала несущей. Цифровой сигнал, поступающий от каждого абонента, в соответствии со стандартом [5] преобразовывается и модулирует сигнал несущей методом QPSK. Для передачи восходящих цифровых потоков от всех абонентов используется принцип множественного доступа с разделением по времени TDMA (Time Division Multiplex Access). В соответствии с этим принципом каждому абоненту предоставляется отрезок времени для передачи своей информации.
Управление работой интерактивной сети ЦКТВ осуществляет контроллер, в котором реализован протокол управления сетью MAC (Media Access Control), предусмотренный стандартом [4]. Более подробное изложение принципов реализации интерактивного режима выходит за рамки данной статьи.
Ниже мы остановимся на основных процедурах, выполняемых передатчиком вещательной сети, и рассмотрим результаты натурных испытаний.
Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 67 | Нарушение авторских прав