Первая страница Отправить письмо
 
Розенблат Михаил Григорьевич технический директор ООО"ОКТОД" ROZEN@RADIOAGENCY.RU
 


П Р О Г Р А М М А
и методика проведения тестовых испытаний мультимедийной
транспортной сети на 34 ТВ канале в режиме DVB-Т
На начало страницы

Целью предлагаемой программы является проведение в г.Москве тестовых испытаний работы 34 ТВ канала в режиме DVB для передачи информации мультимедийной транспортной сети, определение зоны обслуживания передатчика мощностью 1 КВт для стационарного и мобильного приема, выбор оптимальных параметров работы цифрового модулятора COFDM, определение защитных соотношений и уровня воздействия на систему кабельного телевидения цифрового передатчика при его работе в соседнем канале.

1. Установка цифрового передатчика и кодирующего оборудования.
( июль - август 2001 года)


Установка цифрового телевизионного передатчика 34 ТВ канала типа DVB 1G, производства фирмы TESLA ( Чехия ) мощностью 1 КВт осуществляется на объекте ООО "ОКТОД" по адресу 123308, Москва, Д.Бедного, 24, имеющего географические координаты 55046 57" с.ш. 37029 40" в.д. Высота подвеса антенны 153 м, коэффициент усиления антенны - 7 дБ (по отношению к полуволновому вибратору).

Основные технические характеристики и параметры передатчика:
Мощность на сопротивлении нагрузки 50 ОМ - 1.0 Квт
Диапазон рабочих частот 470-860 МГц
Частотная характеристика +\- 0,5 ДБ в диапазоне частот
От 3,8 МГц до 8,8 МГц со стандартным выходным фильтром
Внеполосные составляющие
в спектре выходного сигнала - 60 ДБ
Последовательный вход MPEG2 - ASI (synchronous serial interface)
Полоса занимаемых частот 8 МГц
Размер массива несущихъ частот 8К ( 2К )
Скорость внутреннего кода 2\3, 3\4, 5\6,7\8
Внутренняя модуляция несущих частот QPSK, 16 QAM, 64 QAM
Cкорость передачи данных от 4,98 Мбит\с до 31,67 Мбит\с

В передатчике установлен DVB-T возбудитель- модулятор французской фирмы ITIS V-XCAST, соответствующий стандарту ETS 300-744 c полным пакетом цифровых опций.
В качестве центрального цифрового мультиплексора системы используется статистический мультиплексор CODICO RTV-3600 израильской фирмы TADIRAN SCOPUS, имеющий до 15 входных интерфейсных стыков стандарта RS-422\ASI со встроенной опцией DVB скремблера, сопряжением и поддержкой различных систем условного доступа.

2. Испытание работы цифрового передатчика при различных
значениях выходной мощности и скорости цифрового потока,
определение характера взаимовлияния и защитных отношений
соседних эфирных ТВ каналов и кабельной распределительной
сети телевидения.
( сентябрь - декабрь 2001 г.)

На данном этапе работа цифрового телевизионного передатчика осуществляется с начальной ступени выходной мощности 250 Вт, при установке внутренней модуляции QPSK и минимальной скорости потока данных 4,98 Мбит\сек (режим мода 2К - 1705 несущих).
С привлечением специалистов НИИР и Мостелекома осуществляется инструментальный контроль взаимного влияния соседних аналоговых 35 и 33 ТВ каналов на прием и демодуляцию цифрового потока 34 ТВ цифрового канала, а также обратное влияние работы цифрового передатчика на прием действующих аналоговых каналов. Определяется уровень влияния работы цифрового передатчика на приемную распределительную сеть кабельного телевидения, особенно в ближней зоне.
Повышение выходной мощности передатчика и увеличение скорости цифрового потока (соответственно и ширины частотной полосы) осуществляется поэтапно (250Вт, 500Вт, 750Вт, 1,0кВт), при сохранении устойчивой работы действующей в настоящее время приемной телевизионной распределительной сети.
Для каждого значения уровня выходной мощности и скорости выходного цифрового потока определяется зона обслуживания, как для стационарного так и для мобильного приема.
Рекомендуемые параметры работы цифрового COFDM модулятора при уровне ошибок BER= 2x10E4 при кодировании кодом кодом Витерби и Рида-Соломона.

Скорость цифрового потока

Модуляция
Кодозащита
D\Tu=1\4
D\Tu=1\8
D\Tu=1\16
D\Tu=1\32
QPSK
1\2
4,98
5,53
5,85
6,03
3\4
7,46
8,29
8.78
9,05
16 - QAM
1\2
9,95
11,06
11,71
12,06
3\4
14,93
16,59
17,56
18,10
7\8
17,42
19,35
20,49
21,11
64- QAM
1\2
14,93
16,59
17,56
18,10
3\4
22,39
24,88
26,35
27,14
7\8
26,13
29.03
30,74
31,67

При этом следует иметь ввиду, что многие выпускаемые в настоящее время зарубежные цифровые приемные устройства для мобильного и стационарного приема имеют следующие пороговые значения чувствительности в режимах:

QPSK - 22 ДБ\ мкв
16-QAM - 29 ДБ\ мкв
64-QAM - 38 ДБ\ мкв

3. Проведение тестовых испытаний работы цифрового передатчика в режиме организации мультимедийной транспортной сети.
( январь - апрель 2002 г.)

Передача данных в составе транспортного потока MPEG-2 относится к сравнительно новым видам связи, которое начало развиваться после принятия стандарта EN 301.192 в направлении скоростного Интернета.
Процесс ввода данных IP в поток MPEG-2 DVB осуществляют специальные цифровые шлюзы IP - DVB или, по другому, - инкапсуляторы. Адресация передаваемой информации осуществляется путем присвоения каждому абоненту специального 48-битного МАК (физического ) адреса.
Установленное на передающей стороне программное обеспечение управляет потоками передаваемой информации, ведет учет трафика и тарификацию, выполняет функции защиты сети от не санкционированного доступа.
IP - DVB шлюзы имеют ряд основных характеристик, которые отличают одного производителя от другого.
- максимальную скорость выходного транспортного потока
- число поддерживаемых потоков (различное число PID)
- число одновременно обслуживаемых абонентов
- входные и выходные интерфейсы.

Для проведения тестовых испытаний работы цифрового передатчика 34 ТВ канала в режиме мультимедийной транспортной сети передачи данных к одному из входных портов центрального мультиплексора системы подключается инкапсулятор данных IWG-600, производства израильской компании Tadiran Scopus.
На входной стороне инкапсулятор данных IWG-600 соединяется по интерфейсу 10\100 BaseT c двумя независимыми локальными шинами, по одной из которых происходит передача данных, по другой - контроль и управление сетью.
Основные технические параметры инкапсулятора данных IWG-600:
- IP-multicast -возможность посылать данные и сообщения одновременно большому количеству абонентов
- полная протокольная совместимость со стандартными маршрутизаторами
- прохождение ТСР\IP трафика через DVB мультиплексоры со встроенными буферами
- поддержка до 10 000 абонентов сети
- поддержка пользовательских локальных сетевых групп

Инкапсулятор управляется и конфигурируется ССU (Сentral Configuration Unit ) на платформе Windows NT. Данное программное обеспечение контролирует действие абонентов сети, выбирает прокси-сервер для каждого сеанса, обслуживает таблицу маршрутизации и взаимодействует с внешними системами идентификации и тарификации.

На данном этапе тестовых испытаний исследуются следующие вопросы:
а) достоверность, максимальную и среднюю скорость доставки информационных пакетов данных для стационарных и мобильных пользователей сети
б) скорость передачи информации по протоколу TCP/IP внутри исследуемой системы (в пределах сети Комет) и с выходом на внешние сайты
в) суммарное время задержки передачи пакетов внутри исследуемой системы при различных объемах информации
г) качество передачи видеоинформации по протоколу TCP/IP внутри исследуемой системы
д) возможность работы сети без мультиплексора данных, т.к. используемый инкапсулятор имеет выходной интерфейс DVB-ASI и может непосредственно работать с DVB модулятором передатчика
е) целесообразность размещения прокси-сервера и маршрутизатора ООО "КОМЕТ" в непосредственной близости от инкапсулятора данных IWG-600
ж) оптимизацию вариантов и структуру организации цифрового тракта связи DVB передатчика с различными источниками информационных потоков.

4. Проведение тестовых испытаний DVB приемных устройств для
стационарного и мобильного приема.
(апрель - июнь 2002 г)

Для стационарного и мобильного приема транспортных потоков MPEG-2 DVB-Т используются приемные устройства т.н. set-top-box (абонентские приставки), которые выполняются в виде отдельного устройства, соединяемого по серийному порту RS-232\422 к компьютеру, или специальные платы стандарта PCI, устанавливаемые непосредственно в отдельный свободный слот компьютера.

Set-top-box или абонентская приставка включает в себя следующие основные модули:
а) сетевого интерфейса;
б) цифровой обработки сигналов и внешних интерфейсов;
в) аналогового ввода/вывода;
г) передней панели;
д) источника питания;
е) условного доступа.

Технические возможности Set-top-box:
- Прием сигналов в МВ и ДМВ диапазонах
- Автоматическое определение всех опций сигнала DVB-T
- Запоминание и редактирование 200 программ (отдельно ТВ и Радио)
- Возможность реализации "обратного канала" через внешний модем
- Два разъема SCART с композитным и RGB сигналами и стереозвуком (возможность коммутации сигнала с других источников)
- RCA видео и аудио разъемы
- Разъем S-Video
- ВЧ выход на одном из ДМВ каналов
- Два последовательных порта RS-232 (для внешнего модема и компьютера)
- Выход MPEG-2 TS (SPI)

В процессе проведения указанного этапа тестирования предполагается провести:
- проверку различного типа производимых в настоящее время Set-top-box, в том числе отечественную абонентскую приставку для приема DVB-Т "Эльф", производимую предприятием ООО "Телеком",
- оптимальный выбор устройств, пригодных для качественного приема DVB-Т цифрового потока на различных скоростях в мобильном и стационарном варианте исполнения,
- надежность и устойчивость работы программного обеспечения различных производителей,
-типы и характеристики приемных антенн для различных условий приема и характера передаваемой информации.

 

О результатах испытаний мультимедийной транспортной сети
в режиме DVB-T на 34 ТВ канале в г.Москве
На начало страницы

Российские операторы сетей связи и телерадиовещания проявляют большой интерес к перспективным технологиям передачи цифровых информационных потоков и предоставлению свои заказчикам новых мультисервисных услуг различного уровня.

На основании Решения ГКРЧ № 10\3 от 09.08. 2001 года ООО "ОКТОД" и ЗАО "КОМЕТ" было предоставлено право использования в г. Москве полосы частот 574-582 МГц ( 34 ТВ канал ) для проведения экспериментальных исследований высокоскоростной передачи различного вида цифровой информации в режиме DVB-T ( Европейский стандарт цифрового телевидения ).

Основными целями и задачами тестовых испытаний являлось:

- изучение возможности совместной работы и взаимного влияния соседних аналоговых 33 и 35 ТВ каналов на эфирный прием и демодуляцию цифрового 34 ТВ канала, а также обратного влияния цифрового 34 ТВ канала на прием аналоговых соседних телевизионных каналов
- изучение характера взаимного влияния и определение необходимых защитных соотношений на распределительную сеть кабельного телевидения при работе в соседнем канале цифрового передатчика 34 ТВ канала в режиме DVB-T
- определение зоны покрытия для стационарного и подвижного приема цифрового транспортного потока передатчика при различных режимах работы COFDM модулятора и выбор его оптимальных параметров
- тестирование цифрового каналообразующего оборудования, сетевого программного обеспечения для организации мультимедийных транспортных потоков, ввода и распределения данных сети Интернет в режимах Multicast и Unicast.
- тестирование различного вида приемных цифровых устройств в режиме мобильного и стационарного приема.

Размещение передающего оборудования было произведено на технической территории объекте ООО "ОКТОД" в Северо-Западном административном округе г.Москвы.
Высота подвеса излучающей антенны 153 м
Коэффициент усиления антенны - 7 дБ
(по отношению к полуволновому вибратору)
КПД фидера 0,72
В качестве цифрового передающего оборудования был использован цифровой телевизионный передатчик производства чешской фирмы "TESLA" типа IVDVB-1G с выходной мощностью 1.0 КВт. Передатчик имеет российский сертификат соответствия ОС\1-ОЕ-299 и соответствует всем требуемым нормам и параметрам стандарта DVB-T.
В передатчике используется COFDM кодер фирмы ITIS ( Франция ), который обеспечивает все параметры цифровых сигналов согласно европейского стандарта ETS 300 744. Управление кодером осуществляется через порты RS 232, или RS 485 в стационарном варианте или по выделенной сети.

Внутренняя модуляция несущих частот QPSK, 16 QAM, 64 QAM
Cкорость передачи данных от 4,98 Мбит\с до 31,67 Мбит\с

В качестве основного комплекса всего цифрового каналообразующего оборудования для проведения тестовых испытаний мультимедийной транспортной сети на 34 ТВ канале было использовано оборудования израильской компании SCOPUS Network Technologies, предоставленное российской инжиниринговой фирмой SYRUS SYSTEM в следующем составе:

- кодеры MPEG-2 DVB CODICO® Е-1000;
- кодеры MPEG-2 DVB CODICO® Е-900;
- мультиплексор MPEG-2 DVB CODICO® RTM-3800;
- система управления CODICO® NMS-4000.
- инкапсулятор IGW-600.

Схема организации опытной сети

Установленные в сети каналообразования кодеры осуществляют компрессию видео и аудио сигналов в соответствии со стандартами MPEG-2 DVB-T протокола и формирование цифрового транспортного потока. Цифровые транспортные потоки, содержащие видео и аудио программы, через интерфейсы ASI-DVB подаются на главный элемент сети - цифровой мультиплексор, который формируется единый многопрограммный транспортный поток. Выход мультиплексора подключается к COFDM модулятору цифрового передатчика.
Передача данных в составе транспортного потока МРЕG-2 DVB-T начала развиваться после принятия стандарта EN 301.192 в направлении скоростного Internet - передачи информации из Internet по скоростным каналам систем цифрового вещания.
Процесс вода данных IP в поток MPEG-2 DVB-T осуществляют инкапсуляторы, или по другому IP-DVB шлюзы. Адресация передаваемой информации осуществляется путем присвоения каждому абоненту уникального 48-битного МАС (физического) адреса приемного устройства. Специальное программное обеспечение на передающей стороне управляет потоками передаваемой информации, ведет учет трафика и тарификацию, осуществляет расчеты с абонентами.

Инкапсуляцию данных Интернет и различного вида мультимедийных приложений осуществляет устройство IGW-600. На входной стороне IGW-600 соединяется по интерфейсу 10/100BaseT с независимыми локальными сетями, по одной из которых происходит передача данных , по другой, защищенной от внешних воздействий сети, осуществляется контроль и управление работой устройства. По выходу инкапсулятор IGW-600 имеет интерфейс DVB-ASI и может непосредственно подсоединяться к DVB-T модулятору или входу мультиплексора.

Инкапсулятор принимает TCP/IP данные, адресованные абонентам сети, и преобразует их в DVB-T совместимый транспортный поток MPEG-2. Принимаются два типа данных - индивидуальные пакеты и групповые (многопользовательские) пакеты. Групповые пакеты обычно служат для распределения файлов или распределения потоков аудио или видео. Когда абонент делает запрос на получение данных, пакет запроса направляется к прокси - серверу. Последний действует как посредник между адресатом и абонентом. Прокси - сервер выбирает данные из своей кэш-памяти или Internet и возвращает запрошенные данные абоненту через шлюз.

Инкапсулятор управляется и конфигурируется Центральным Устройством Конфигурации CCU (Central Configuration Unit) - так называется программное приложение, работающее на платформе Windows NT. Это приложение подключается к локальной сети контроля и управления, оно контролирует действия абонентов, выбирает прокси - сервер для каждого сеанса связи, обслуживает таблицу маршрутизации на прокси - сервере и взаимодействует с внешними системами тарификации и аутентификации. Каждый раз при входе абонента в сеть CCU информирует IGW-600 о классе и качестве предоставляемых абоненту услуг, группе и параметрах кодирования. При выходе абонента CCU обновляет данные инкапсулятора и забирает накопленную им учетную информацию об абоненте.

Основным средством индивидуального приема цифрового мультимедийного транспортного потока DVB-T являются специализированные компьютерные платы, вставляемые в свободный слот на материнской плате компьютера и взаимодействующие с ресурсами компьютера по внутренней высокоскоростной шине, индивидуальные приемные устройства с шиной USB для подключения к персональному компьютеру абонента, а также полностью автономные устройства непосредственно подключаемые к телевизору.

Технические характеристики цифрового каналообразующего оборудования

Цифровой видеокодер CODICO® E-1000 DSNG

Передовые алгоритмы цифрового шумоподавления (DNR) DVB скремблирование
Встроенное управление модулятором
Каскадирование кодеров
Поддержка QPSK, 8PSK. 16QAM
Вход AC-3 -1000 DSNG (1U) - это профессиональный высококачественный DSNG кодер с DVB модулятором, полностью управляемым кодером.
Кодер E-1000 DSNG (1U) выполнен в шасси высотой 1 U. Кодер имеет различные типы интерфейсов, производительное ядро, BISS DSNG-CA, DVB скремблирование, QPSK (дополнительно 8PSK, 16QAM) модуляцию, высокие скорости передачи, поддержку VBI, мультиплексирование.

- Режимы кодирования 4:2:2 / 4:2:0
- Строгое соответствие стандартам MPEG-2 DVB и DVB-DSNG
- Типы модуляции - QPSK, 8PSK, 16QAM

Технические характеристики
Видео Форматы: NTSC/PAL
Аналоговый интерфейс - компонентный, композитный,
S-VHS Цифровой формат: SDI (опция) A/D 10 бит
Разрешение
Вертикальное: PAL - 576, 288; NTSC - 480, 240
Горизонтальное: 720, 704, 640, 544, 480, 368, 352
Соотношение: 16:9, 4:3
Аудио
- До 2-х стерео каналов (4-х моно) (AES/EBU, аналоговый, встроенный)
- MPEG-2 уровни I и II, CD качество
- Стерео, полный стерео, один канал, два канала
- Частота дискретизации: 32 КГц, 44.1 КГц, 48 КГц
- Скорость кодирования: до 384 Kbps
Данные
Синхронный RS-422: до 20 Mbps (опция)
Обработка
- MPEG-2 4:2:0 P@ML
- MPEG-2 4:2:2 P@ML (опция)
- Переменная GOP: обработка кадров I,P и B
- Режим малой задержки (4:2:2, 4:2:0)
- Встроенный мультиплексор
- Режим "только аудио"
- Форматы кодирования аудио- MPEG I Layer II, CD Quality
Выходные интерфейсы
- 2 x ASI
- 2 x RS-422
- Скорость - от 1 до 25 Мбит/с (1 - 52 Мбит/с опция)

 

Статистический мультиплексор / ремультиплексор CODICO® RTM-3800

CODICO™ RTM-3800 - это гибко конфигурируемый высокопроизводительный мультиплексор / ремультиплексор, осуществляющий эффективное мультиплексирование и ремультиплексирование транспортных потоков MPEG- /DVB.
CODICO™ RTM-3800 может использовать различные входные и выходные интерфейсы для работы с наземными телекоммуникационными транспортными сетями.
CODICO™ RTM-3800 совместим с оборудованием других производителей и различными системами условного доступа

- Мультиплексирование до 19-ти MPEG-2 транспортных потоков
- Расширенные возможности ремультиплексирования транспортных потоков
- Режим статистического мультиплексирования (опция)
- Выходная скорость до 80 Мбит/с
- Замена PID и обработка транспортных потоков
- CODICO™ SI-3050 - создание, редактирование и генерация EPG и таблиц PSI/SI
- Встроенный DVB скремблер (опция)
- Открытый интерфейс DVB Simulcrypt
- Поддержка основных производителей систем условного доступа
- Стационарный DVB скремблер (опция)
- Многоканальное мультиплексирование BISS
- Интерфейс IP инкапсулятора
- Модульность и масштабируемость

Технические характеристики
Входной интерфейс DVB ASI - от 5 до 19 входов тип - электрический скорость - до 54 Мбит/с
DVB-SPI (опция) - 2 входа тип - LVDS
Выходы
Переменная выходная скорость

- DVB ASI
- скорость транспортного потока (не скремблированный) - до 80 Мбит/с
- скорость транспортного потока (скремблированный) - до 72 Мбит/с
- DVB-SPI (опция)
- тип - LVDS
- интерфейс - DS3
- интерфейс - 10 BaseT

Статистическое мультиплексирование
- Система статистического мультиплексирования CODICO™ SM-3000
- Обработка транспортных потоков
- Замена PID
- Пересинхронизация PCR
- Обработка и вставка таблиц PSI/SI DVB
- CODICO™ SI-3050 - создание, редактирование и генерация EPG и таблиц PSI/SI
IP-DVB -T Инкапсулятор ( шлюз ) CODICO® IGW-600

Шлюз CODICO™ IGW-600 IP предлагает абонентам сети DVB-T возможности высокоскоростной передачи данных и недорогого подключения к Интернет и другим источникам информации.
Основываясь на стандартном протоколе DVB MPEG-2, шлюз поддерживает высокоскоростную, надежную и защищенную передачу данных сетей TCP и UDP .
Внутренняя архитектура IGW-600 обеспечивает выбор различных скоростей передачи данных от 1 до 53 Мбит/с, поддерживает многочисленные уровни QoS, многочисленные PID и кодирование DES.
IGW-600 может осуществлять мультиплексирование и адресацию различных потоков данных в режиме реального времени.
IGW-600 имеет два сетевых интерфейса - интерфейс управления и интерфейс данных.
CCU (Центральное контрольное устройство)

CCU представляет собой устройство контроля прав доступа и управления конфигурацией. Его основная функция заключается в осуществлении управления и мониторинга деятельности абонентов и распределения скоростного цифрового потока данных, технического обслуживания базы данных системы и взаимодействия с внешней системой тарификации.
Программное обеспечение на основе SNMP обеспечивает простое и удобное управление сетью. Этот пакет программного обеспечения предназначен операторам и провайдерам услуг для обеспечения лучшего использования и управления всей сетью из единого узла управления. Благодаря функциям мониторинга производительности системы в режиме реального времени, конфигурирования, определения сбоев и загрузкой программного обеспечения NMS обеспечивает комплексное управление интегрированными сетями.

Входные интерфейсы
Данные - 100 BaseT Управление - 100 BaseT
Выходные интерфейсы Параллельный LVDS Последовательный ASI
Терминал
Последовательный порт RS-232, 9600, n, 1, VT100

Формат Транспортный поток MPEG-2/DVB

Выходные форматы данных
En 301 192 Data Piping, Data Streaming и Multiprotocol Encapsulation (MPE)

Конфигурирование

Конфигурирование PID, отображение IP на PID
Конфигурирование параметров QoS
Методы инкапсуляции для каждого PID
Таблица маршрутизации данных, маска подсети, MAC адрес приемника, IP адрес
Таблица маршрутизации
8196 PID для индивидуальных и групповых маршрутов

Исследование электромагнитной совместимости цифрового передатчика 34 ТВ канала
с кабельной распределительной сетью телевидения.

В соответствии с Программой испытаний в период февраля -июня 2002 года проведена оценка условий электромагнитной совместимости цифрового 34 ТВ канала с работающими в г. Москве аналоговыми 33 и 35 ТВ каналами и определение характера взаимного влияния при одновременной работе указанных каналов на распределительную сеть кабельного телевидения. Обследования проведены на пяти головных станциях распределительной сети кабельного телевидения Северо-Западного Административного округа с участием специалистов ООО "ОКТОД", ФГУП НИИР, ГАО "Мостелеком" с участием представителей Радиочастотного центра Центрального федерального округа.
В процессе проведения измерений было обращено на возможность возникновения помех приему смежных 33 и 35 ТВ каналов, а также в каналах распределительной сети, куда цифровой сигнал 35 ТВ канала мог быть транспонирован работающими конверторами 33 и 35 ТВ каналов.
В период проведения экспериментальных исследований цифровой передатчик 34 ТВ канала типа DVB-1G работал в следующих режимах:
- Выходная мощность передатчик 1.0 КВт
- Эффективно излучаемая мощность 7.5 дБКВт
- Режимы излучения

4 QAM, 8К, защитный интервал 1\16, кодозащита 2\3, скорость потока 7.8 Мгб\сек
64 QAM, 8К, защитный интервал 1\16, кодозащита 2\3, скорость потока 23.4 Мгб\сек

Измеренные уровни сигналов на снижении приемных антенн головных станций кабельной системы распределения приведены в таб.1

Головная станция
31 ТКдБмкВ\м
33 ТКдБмкВ\м
34 ТКдБмкВ\м
35 ТКдБмкВ\м
ГС№09-06-009
53
50
77
76
ГС№09-01-016
70
89
67
67
ГС№09-01-008
65
66
47
49
ГС№09-06-001
74
71
87
93
ГС№09-06-007
73
74
86
90

На указанных головных станциях установлены разнообразные системы кабельного телевидения различных производителей и различными техническими характеристиками такие как, "TELESTA", "WISI", OV-45A, "ВИТЕШ", OV-43.
Конвертация эфирных каналов осуществляется на всех головных станциях в соответствии с действующим в г. Москве частотным планом. Измеренные на всех пяти головных станциях отношения сигнал\шум на выходе канальных преобразователей при работающем и отключенным цифровом передатчике 34 ТК не выявил какого-либо ухудшающего воздействия на качество приема.

По результатам измерений на выходах полосовых фильтров конверторов 33\7 наличие помех от цифрового 34 ТВ канала "попутно" конвертируемого в полосу 8 канала не обнаружено, измеренные соотношений сигнал\шум при работе цифрового передатчика в различных режимах излучения 34 ТВ канала составили значения не ниже - 64 дБ, что соответствует действующим нормам.

На рисунках 1 и 2 представлены спектрограммы сигналов на снижении телевизионной антенны при включенном и отключенном цифровом передатчике 34 ТВ канала.


Рис.1



Рис.2

По сообщению представителей ГАО "МОСТЕЛЕКОМ" со времени начала работы цифрового передатчика 34 ТВ канала и по настоящее время каких-либо жалоб на появление помех телевизионному приему от абонентов распределительной сети кабельного телевидения не поступало. По результатам измерений составлены соответствующие протоколы с результатами инструментальных измерений.


Определение зоны покрытия цифрового передатчика 34 ТВ канала и выбор
оптимального режима работы цифрового COFDM модулятора.

Необходимо однозначно признать, что формирование, излучение и дешифрация цифрового потока DVB-T потока представляется совершенно новой и достаточно сложной инженерной задачей. Данный класс излучения ранее достаточно широко использовался в средствах связи военного применения и наряду с рядом своих несомненных достоинств, имеет и ряд своих отличительных особенностей, отсутствие внимания к которым порой приводят к печали и разочарованиям. Последовательный цифровой поток преобразуется в большое количество параллельных потоков, которые передаются на своих отдельных несущих общее количество которых 1705 при 2К или 6817 при 8К.

Для передачи цифровой последовательности стандартом предусмотрены следующие виды квадратурной фазовой модуляции 4QAM, 16QAM и 64 QAM. Выбор конкретного вида модуляции осуществляется в зависимости от требуемой скорости передачи информации, а также с учетом избыточности для обеспечения необходимой помехоустойчивости при дешифрации сигнала. Таким образом, чем выше степень помехоустойчивого кодирования, тем меньше полезная скорость для передачи полезной информации, в то же время снижается требование к обеспечению соответствующего уровня сигнал\шум в точке приема.
Пакеты бит цифровой информации кодируются фиксированным соответствующим положением вектора несущей в квадратурном пространстве, при 4QAM каждое определенное значение амплитуды и фазы сигнала соответствует 2-м битам информации, 16QAM - 4 бита, 64 QAM- 6 бит, но при этом, чем выше индекс модуляции, тем меньше становится их взаимные различие по фазе и амплитуде, тем сложнее осуществить из правильную дешифрацию в приемном устройстве.

Соответственно, чем выше индекс квадратурной модуляции, тем выше скорость цифрового потока, но при этом растут требования к обеспечению необходимого соотношения сигнал\ шум.

Вот такой набор взаимно противоречивых требований и соответствующий многовариантный выбор для оператора цифровой сети.
Структурная схема векторной диаграммы кодирования цифрового потока в DVB-T представлена на рис.3



Рис.3

Основные параметры системы COFDM

Режим модуляции 8К 2К
Частотный разнос несущих D = 1/ Tu , Гц 1116 4464
Число несущих в спектре группового сигнала, n 6817 1705
Ширина радиоспектра группового
сигнала несущих, МГц 7,61 7,61
Относительная длительность
защитного интервала, D/ Tu 1/4 1/8 1/16 1/32 1/4 1/8 1/16 1/32
Максимальное удаление ТВ-передатчиков в одночастотной
сети вещания d = c(**) x D, км 67,2 33,6 16,8 8,4 16,8 8,4 4,2 2,1


Скорость передачи данных при неиерархической модуляции 8К и 2К

Вид модуляции
Скорость кода
Отношение сигнал/шум в радиоканале, дБ
Полезная
скорость, Мбит/с
Стационарная
антена
Переносная
антена
D/Tu=1/4
D/Tu=1/8
D/Tu=1/16
D/Tu=1/32
4-QAM
1/2
3,6
5,4
4,98
5,53
5,85
6,03
4-QAM
2/3
5,7
8,4
6,64
7,37
7,81
8,04
4-QAM
3/4
6,8
10,7
7,46
8,29
8,78
9,05
4-QAM
5/6
8,0
13,1
8,29
9,22
9,76
10,05
4-QAM
7/8
8,7
16,3
8,71
9,68
10,25
10,56
16-QAM
1/2
9,6
11,2
9,95
11,06
11,71
12,06
16-QAM
2/3
11,6
14,2
13,27
14,75
15,61
16,09
16-QAM
3/4
13,0
16,7
14,93
16,59
17,56
18,10
16-QAM
5/6
14,4
19,3
16,59
18,43
19,52
20,11
16-QAM
7/8
15,0
22,8
17,42
19,35
20,49
21,11
64-QAM
1/2
14,7
16,0
14,93
16,59
17,56
18,10
64-QAM
2/3
17,1
19,3
19,91
22,12
23,42
24,13
64-QAM
3/4
18,6
21,7
22,39
24,88
26,35
27,14
64-QAM
5/6
20,0
25,3
24,88
27,65
29,27
30,16
64-QAM
7/8
21,0
27,9
26,13
29,03
30,74
31,67

Допустим, что необходимо передать в одном радиоканале 4 ТВ-программы с высоким качеством изображения. В этом случае скорость цифрового потока для одной ТВ-программы может быть выбрана в пределах 7...8 Мбит/с, и соответственно для 4-х ТВ-программ необходимо передать цифровой поток 28...32 Мбит/с. Исходя из этих данных по табл. находим, что необходимую нам скорость можно получить используя 64-QAM, так как два других вида модуляции 16-QAM и 4-QAM не обеспечивают необходимых значений скорости.

Отметим, что при модуляции 64-QAM для рассматриваемого случая имеется несколько альтернативных вариантов с приемлемыми значениями скоростей цифровых потоков: 29.27; 30.16; 29.03; 30.74; 31.67 Мбит/с, отличающихся значениями относительной скорости сверточного кода: (5/6) и (7/8) и относительными длительностями защитных интервалов (D/Tu): 1/8; 1/ 16; 1/32. При этом, поскольку параметр D/Tu определяет максимальное расстояние между ТВ-передатчиками в сети вещания, а параметр сверточного кодирования зависит от выбора мощности ТВ-передатчиков сети, то их значения выбираются путем анализа нескольких вариантов построения проектируемой сети.
При передаче в эфире цифрового потока основным разрушающим фактором для правильной дешифрации сигнала являются помехи от многолучевого приема. Этот вид помех весьма характерен для эфирного приема в крупных городах с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений сигнала от зданий и других сооружений.
Вместе с тем, следует признать, что частичное разрушение сигнала и ухудшение соотношения сигнал\шум может происходить и в самом тракте излучения цифрового потока из-за недостаточной линейности амплитудно - частотной и фазовой характеристики передатчика, неправильной настройки фидерного тракта и излучающей антенны.
С этой целью до начала тестовой работы передатчика были выполнены следующие работы:

1. Проверка линейности предварительных и выходных усилителей мощности цифрового передатчика и выходного 6-ти звенного фильтра.
2. Проведена тщательная линеаризация и настройка входного сопротивления антенны и ее согласование с волновым сопротивлением фидера.
3. Проложен отдельный фидерный тракт к излучающей антенне, из фидерного тракта удалены все коммутирующие устройства и согласующие вставки.

На рис. 4 и рис. 5 представлены векторные диаграммы снятые в ближней зоне до выполнения указанных работ и после их выполнения. Отчетливо прослеживается улучшение структуры DVB-T сигнала и соотношения сигнал\шум.


Рис.4


Рис.5

Важным критерием принятия решения о возможности использования того или иного значения индекса квадратурной модуляции является возможность обеспечения в заданной зоне обслуживания необходимого для дешифрации цифрового сигнала соотношения сигнал\шум. На рис.6 представлена расчетная диаграмма соотношений сигнал\шум при определенном значении уровня ошибок.



Рис.6

Таким образом, при допустимом расчетном уровне ошибок BER равном 1х10Е-6, требуемое соотношение сигнал\шум при индексе квадратурной модуляции 4QAM составляет порядка 14 Дб, при индексе 16QAM порядка 22 Дб, а при использовании индекса 64 QAM требуемое соотношение составляет порядка 28 Дб.

Проведение тестовых испытаний проводилось при значении массива частот 8К, т.к. этот режим работы цифрового передатчика позволяет работать в одночастотной сети с разносом между передатчиками до 67 км и дает возможность большего покрытие территории по сравнению с режимом 2К.
Значение защитного интервала было выбрано нами D\Tu=1\16 т.к в сети работал только один передатчик на частоте 34 ТК.
Инструментальное измерение зоны покрытия цифрового передатчика определялось в режиме подвижного приема, стационарный прием был возможен практически во всех районах г. Москвы при использовании приемных антенн различного вида и сложности и их направлении на передающую антенну. В полностью затененных участках для стационарного приема в ряде мест потребовалась установка приемных антенн вне помещений, вместе с тем, отмечается уверенный прием сигнала в стационарном режиме за пределами МКАД ( Зеленоград, Троицк, Одинцово, Реутов )

Для измерения уровня сигнала в подвижном режиме на микроавтобусе "Газель" был оборудован контрольно-измерительный комплекс, состоящий из цифрового измерителя напряженности поля DS1150B фирмы DEVASER с калиброванной приемной антенной, установленной на телескопической подставке, селективного вольтметра SMV-8.5. Для визуальной оценки принимаемого сигнала использовалась щелевая антенна горизонтальной поляризации, цветной монитор и цифровые приемные устройства типа NOKIA 9828 (Финляндия), ZINVILL ( Корея ), SAGEM ITD5000 (Франция ), HITOP (Тайвань ).

Измерения проводились в движении на МКАД, радиальных городских магистралях, Садовом кольце и в центре города, отдельно по каждому режиму работы передатчика - 4QAM, 16QAM и 64QAM. Все измерения оформлялись соответствующими протоколами, которые в последствии анализировались и систематизировались.

Для визуальной оценки качества принимаемого сигнала была подготовлена и принята следующая 5-ти бальная оценочная таблица:

Характеристика принимаемого сигнала
Оценка
Изображение и звук принимаются без искажений и срывов
5
Искажения звука отсутствуют, имеют место кратковременные, до 3 сек срывы изображения на площади экрана не более 10%
4
Имеют место искажения звука, срыв изображения на площади до 25%
экрана, качественный прием восстанавливается при изменении места приема или положения приемной антенны
3
Звук отсутствует, искажение изображения на площади свыше 75 % экрана, изображение и звук самостоятельно не восстанавливаются
2
Звук и изображение отсутствуют
1

По результатам обработки всего массива инструментальных измерений, проведенных при различных погодных условиях, режимах работы цифрового COFDM модулятора определены зоны уверенного приема цифрового потока в движении.

Режим работы передатчика
4QAM, 8К, кодозащита 2\3, защитное отношение D\Tu=1\16 скорость цифрового потока - 7.81 МГб\сек
- обеспечивается уверенный прием с оценочной характеристикой 4-5 на значительной части территории г. Москвы, ближайшего Подмосковья, срывы приема сигнала от Горьковского до Рязанского шоссе, неустойчивый прием в районах Чертаново, Ясенево, Люблино, Перово.

Режим работы передатчика
16QAM, 8К, кодозащита 2\3, защитное отношение D\Tu=1\16 скорость цифрового потока - 15.61 МГб\сек
- обеспечивается уверенный прием сигнала в движении с оценочной характеристикой 4-5 в западной, северо-западной, северной, юго-западной и центральной части г. Москвы. Прием в движении с длительными перерывами и срывами в южной, восточной и юго-восточной части г. Москвы.
- изменение кодозащиты со значения 2\3 до уровня 1\2 однозначно приводит к улучшению качества приема и расширению зоны покрытия, однако скорость цифрового потока при этом режиме составляет 11.71 МГб\сек
- изменение уровня защитного отношения практически не приводит к каким-либо существенным изменения в качестве приема сигнала.

Режим работы передатчика
64QAM, 8К, кодозащита 2\3, защитное отношение D\Tu=1\16 скорость цифрового потока - 23.42 МГб\сек
- обеспечивается уверенный прием сигнала в движении только на расстоянии 4-5 км от излучающей антенны - в западном, северо-западном и центральном районах г. Москвы
- данный режим работы может быть рекомендован для использования только при организации сетевой структуры вещания в одночастотном режиме.

На рис.7 схематично отображены зоны устойчивого приема сигнала в движении при различных режимах работы COFDM модулятора цифрового передатчика 34 ТВ канала.

Рис.7

Проведенные инструментальные измерения показали, что наиболее эффективным и оптимальным при наличии в сети всего одного цифрового передатчика является использование режима 16QAM.
В дальнейшем, для создания зоны уверенного приема цифрового сигнала в движении, необходимо размещение дополнительно не менее 2-х цифровых ретрансляторов малой мощности в восточной и южной части г. Москвы.
Практически подтверждено, что при скорости движения в автомобиле до 100 км\час при различных режимах работы цифрового передатчика, воздействие на качество приема сигнала незначительное и проявляется только при использовании режима 64QAM.
При достаточно уверенном приеме сигнала в движении на МКАД и загородом, имеется целый ряд зон в центре города, где прием сигнала невозможен из-за полного его экранирования высотными зданиями и сооружениями. Для таких зон, по всей видимости, потребуется установка дополнительных локальных ретрансляторов с выходной мощностью не более 5-10 Вт.

В результате многочисленных измерений с различными типами приемных устройств в таб. 2 приведены необходимые значения уровня цифрового сигнала и соотношения сигнал\шум для уверенного приема цифрового сигнала в движении при различных режимах работы цифрового передатчика.

Таб 3.

Оценка
качества
приема
Тип модуляции
4 QAM
16 QAM
64QAM
Е дБмк\м
сигнал\
шум дБ
Е дБмк\м
сигнал\
шум дБ
Е дБмк\м
сигнал\
шум дБ
5
> 52
>20
>55
>24
> 58
> 30
4
38-52
14-20
40-54
18-24
46-57
24-30
3
33-36
12-13
36-39
16-17
39-45
20-23
2
31-33
9-11
34-35
14-15
37-38
13-19
1
< 30
< 9
<33
<13
<36
<18

При определенной степени погрешности проведенных измерений, данная оценочная таблица вполне может быть использована при проектировании и расчета зоны уверенного приема цифрового сигнала DVB-T в подвижном режиме. Для качественного приема цифрового сигнала DVB-T в движении необходимо использовать специализированные приемные антенны. Различные типы таких антенн, специально разработанные для этих целей, предлагают многочисленные производители оборудования для DVB-T ( Nokia и др.)
Представленные на рынке приемные автомобильные антенны вертикальной поляризации на магнитной подставке, используемые для приема FM вещания, не позволяют обеспечить качественный прием цифрового сигнала DVB-T в движении.

Распределение цифрового потока в мультимедийной транспортной сети.

В соответствии с Программой испытаний и принятыми параметрами работы цифрового передатчика, общий цифровой поток 15.61 МГб\сек был распределен на подканалы в соответствии с таб.3.

Таб 4.


п.п.
Наименование
канала
Количество
каналов х МГб\сек
Общий
поток
МГб\сек
1
Каналы телевидения
1. 2х4.5
1х2.0
9.0
2.0
2
Каналы звукового вещания
4х0.128
0.512
3
Каналы мультимедиа
2х0.395
1х0.120
0.790
0.120
4
Каналы передачи данных
1х1.024
1.024
5
Данные Интернет
1х2.048
2.048
Общий цифровой поток
15.494

В подобной канальной конфигурации распределения общего цифрового потока возможности 34 ТВ канала были продемонстрированы на проходившей в Москве в мае 2002 года выставке "Связь и коммуникации 2002".
Большой интерес специалистов различных телекоммуникационных направлений и многочисленные положительные отзывы посетителей подтвердили наше убеждение о перспективности создания и использования стандарта DVB-T в организации т.н МНР (Multimedia Home Platform) "мультимедийной транспортной платформы".
Учитывая интенсивное внедрение высокоскоростных интерфейсов связи цифровых устройств с компьютерами USB 2.0 ( 100 МГб\сек) и i.Link (IEEE-1394) (400 МБб\сек) подобная сервисная услуга, когда потребитель сможет одновременно принимать на цифровую приставку или Set-Top-Box большой объем различной мультимедийной информации и данных Интернет, безусловно будет востребована на рынке.

В процессе проведения тестовых испытаний были опробованы различные условия и системы ввода в общий цифровой поток телевизионных сигналов от различных источников, в том числе:
- ввод и кодирование телевизионного компонентного сигнала
- ввод и кодирование телевизионного композитного сигнала
- ввод телевизионного цифрового сигнала, принятого со спутникового приемника и поданного непосредственно на мультиплексор системы CODICO® RTM-3800
- ввод в режиме не компрессированного цифрового сигнала SDI по оптоволоконной линии
Безусловно, по общему мнению, ввод телевизионного изображения в режиме не компрессированного цифрового сигнала SDI давал возможность получить на экране приемного монитора высококачественное телевизионное изображение, практически неотличимое от студийного.
Оценка качества телевизионного сигнала проводилась совместно со специалистами ВНИИТР в соответствии с ГОСТ 26320-84 п.1.2.2, ОСТ 58-18-96 "Техническая база производства телерадиопродукции".
Формат цифрового телевизионного сигнала при установленных параметрах -режим цифрового кодирования 4 : 4 : 0, разрешение 720 х 576, скорость цифрового потока 5.5 - 6.0 МГб\сек,е единогласно получил самую высокую оценку экспертов при приеме на цифровые приставки различного ценового уровня и класса, в том числе и на отечественную приставку "Эльф".

Кодирование и ввод в общий цифровой поток стереофонических звуковых программ осуществлялось с помощью 4-х канального кодера CODICO® Е-900 в стандарте MUSICAM MPEG-2, при скорости 256\128 кб\сек. При использовании канального кодирования 256 кб\сек, качество декодированного сигнала не отличалось от исходного и соответствовало качественному FM вещанию. Все используемые нами в процессе тестирования цифровые приставки безошибочно распознавали название вещательной программы и обеспечивали качественный прием.

В процессе проведения тестовых испытаний кроме передачи цифровых телевизионных и радиовещательных каналов были организованы сети передачи мультимедийной информации в режиме Мulticast, высокоскоростная сеть адресной передачи данных и сеть передачи данных Интернет в режиме высокоскоростного несимметричного доступа.
Структурная схема построения сети IP-DVB-T инкапсуляции данных представлена на рис. 7. В сети инсталлированы три сервера - устройства накопления, хранения и формирования потоков данных, которые с помощью инкапсулятора CODICO® IGW-600 и соответствующего программного обеспечения направляют данные в общий цифровой поток DVB-T.



В процессе испытаний были смоделированы различные схемотехнические решения и программные платформы по построению медиа-сервера и сервера передачи данных, каждое из которых, имело как свои положительные так и отрицательные стороны. В конечном варианте была выбрана платформа Windows Media Server 4.1, которая обеспечивала все необходимые параметры кодирования, хранения, простоту адресного управления сети передачи мультимедийной информации.
Кодирование входных мультимедийных потоков осуществлялось с помощью программного обеспечения Windows Media Encoder 7, которое как приложение входит в базовую операционную систему Windows Server 2000 Pro.
Три мультимедийных канала, в том числе один с образовательной программой в формате MPEG-4, принимались цифровыми приемными устройствами в широковещательном режиме с использованием стандартного просмотровщика Windows Media Player 7.0.
Следует отметить, что при кодировании и инкапсуляции мультимедийного канала со скоростью 700 кб\сек и разрешении 640х480 точек отмечается достаточно высокое качество изображения на приемном мониторе.

Все установленные в сети сервера через установленные сетевые карты стандарта Ethernet-100 и выделенными для них адресными ресурсами соединены через коммутатор данных или концентратор со входом инкапсулятора DVB-T потока.

Для организации высокоскоростного доступа в Интернет предусмотрен VPN - сервер ( виртуальная частная сеть ) с тремя сетевыми картами Ethernet-100, одна из которых соединена с выделенной сетью Интернет, другая с концентратором сети, третья с клиентской сетью, по которой поступают запросы пользователей, их проверка и выделение адресных ресурсов. Фактически, VPN-сервер осуществляет маршрутизацию данных, принятых из сети Интернет и направление их пользователю сети по определенному маршруту через IP\DVB шлюз.
После проверки различных программных средств, была выбрана программная платформа сервера на базе FreeBSD, которая позволила реализовать все необходимые параметры сети.

Из общего потока данных 15.61 МГб\сек, для проведения тестирования высокоскоростного доступа, был выделен поток 2.0 МГб\сек, доступ пользователей осуществлялся как в режиме модемного пула, так и по выделенной линии. Прием Интернет-данных осуществлялся на цифровой приемник - карту Air2PC, которая устанавливалась в пользовательский компьютер с соответствующим программным обеспечением.
Время отклика от запроса до получения запрашиваемой страницы составляла от 80 до 120 мсек, скорость же получения данных однозначно зависела от качества линии и скорости, на которой происходит соединение абонента с VPN сервером сети.
При соединении с VPN-сервером по выделенной линии на скорости 128 кб\сек, измеренная скорость получения данных через DVB-T цифровой поток составляла от 800 до 1200 кб\сек , при модемном соединении, скорость доставки данных зависела от скорости абонентского канала и составляла от 160 до 800 кб\сек.

Следует признать, что часть Программы испытаний 34 ТВ канала в режиме DVB-T, связанная построением и выбором программной платформы для организации высокоскоростного несимметричного доступа в сеть Интернет, оказалась наиболее сложной и трудоемкой в реализации.

На всех этапах проведения тестовых испытаний 34 ТВ канала в режиме высокоскоростной передаче мультимедийных транспортных потоков нами использовалась аппаратура цифрового формирования и передачи производства компании SCOPUS Network Technologies (Израиль).
Весь спектр разнообразного оборудования, выпускаемого компанией для подобных целей, был использован нами в ходе тестовых испытаний.

Следует отметить простоту его установки и инсталляции, высокие качественные характеристики, гибкость и разнообразие различных эксплуатационных возможностей, отработанное программное обеспечение, практическую безотказность в течение всего периода тестовых испытаний.

От имени исполнителей проекта выражаем благодарность российской инжиниринговой компании SYRUS SYSTEM (отв. руководитель Морозов В.П.) предоставившей нам в пользование указанное оборудование и оказавшей всю необходимую поддержку в процессе проведения эксперимента.