CC BY
341
МЕТОДЫ ТВ ВЕЩАНИЯ В СТАНДАРТЕ DVB-T2 СО ВСТАВКОЙ РЕГИОНАЛЬНОГО КОНТЕНТА
Карякин Владимир Леонидович,
д.т.н., профессор кафедры "Радиосвязи, радиовещания и телевидения" Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), Самара, Россия, vl@karyakin.ru
Карякин Дмитрий Владимирович,
к.т.н., старший системный инженер Российского представительства Juniper Networks, Москва, Россия, dm@karyakin.ru
Морозова Людмила Александровна,
к.т.н, доцент кафедры экономики и организации производства ПГУТИ, Самара, Россия, morozova@rcf.ru
Ключевые слова: стандарт DVB-T2, мультиплекс, федеральная целевая программа, региональный контент, магистральная сеть, региональная сеть, реплейсер, сеть SFN, синхронизация, защитный интервал, модуляция, кодирование.
Представлен анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN цифрового наземного вещания Российской Федерации. Отмечаются проблемы импортозамещения технологии распределенной модификации программ с использованием реплейсера, поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом на способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе. Недостатком применяемых в РФ технических решений по реализации задачи доставки региональной версии Первого мультиплекса является необходимость вещания совмещенных потоков T2-MI в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в федеральном центре мультиплексирования (ФЦФМ). Единые параметры, устанавливаемые в ФЦФМ, приводят к ряду проблем, связанных с различными условиями вещания по территориальному расположению передатчиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также благодаря различным климатическим и географическим условиям вещания на территории РФ. Стандарт вещания DVB-T2 позволяет обеспечить широкий выбор параметров создаваемых сетей SFN для их адаптации к условиям работы. Необходим выбор защитного интервала под конкретную топологию размещения передатчиков. Для обеспечения синхронной работы передатчиков одночастотной сети устанавливается метка времени исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания зависит выбор шаблона распределенных в кадре несущих, вид модуляции скорость кодирования. Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN, оцениваемых коэффициентом битовых ошибок, что может приводить к нарушению нормальной работы сетей (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей создаваемых сетей по скорости передачи информации.
Для цитирования:
Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №4. - С. 41-46.
For citation:
Karyakin V.L., Karyakin D.V., Morozova L.A. Methods of TV broadcasting in the standard DVB-T2 with inserts regional content. T-Comm. 2016. Vol. 10. No.4, рр. 41-46. (in Russian)
1 Введение
Сеть цифрового наземного телерадиовещания Российской Федерации в стандарте DVB-T2 предназначена для охвата населения Российской Федерации цифровым вешанием пакета телсради о программ первого мультиплекса в соответствии с Федеральной целевой программой [1 ].
Перечень и порядок следования телерадиопрограмм, входящих в состав первого мультиплекса определен Указом Президента Российской Федерации [2], При этом обязательные общедоступные ТВ программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов подлежат модификации в соответствии с требованиями вещательных организаций.
Вопрос выбора архитектуры распределительной сети цифрового вещания имеет особо важное значение, так как от выбора варианта этой архитектуры напрямую зависит и схема построения одночастотных сетей SFN (Single Frequency Network) цифрового вещания в каждом из регионов, качество и стоимость услуг связи, оказываемых ФГУ11 «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС) вещателям.
Одним из важных критериев качества услуг связи является вероятность технического брака и технических остановок, т.е. вероятность нарушений нормальной работы сети цифрового телевизионного вещания. Необходимым условием высокого качества услуг цифрового радиотелевизионного вешания является обеспечение определённого запаса устойчивости сетей SFN по числу битовых ошибок при приеме программ Первого мультиплекса в зоне обслуживания [3].
В отличие от DVB-T стандарт вещания DVB-T2 [4] обладает большей гибкостью создаваемых одночастотных сетей SFN и имеет в своем составе ряд особенностей, позволяющих более эффективно осуществлять региональную модификацию телерадиопрограмм, особенно при использовании спутниковой доставки сигналов до передающих станций.
Целью настоящей работы является анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 си вставкой регионального контента в различных вариантах построения сети цифрового наземного вещания Российской Федерации.
Сеть цифрового наземного вешания Российской Федерации состоит из 82 региональных сетей, в центре каждой из которых расположен региональный центр формирования мультиплексов (РЦФМ).
Федеральная версия первого мультиплекса и ее временные дубли для обеспечения вещания в 5 вещательных зонах Российской Федерации Л, Б, В, Г и М должна доставляться до всех РЦФМ по спутниковым линиям связи. Передача сигнала Первого мультиплекса по спутниковым линиям связи производится в зашифрованном виде.
Для сравнения различных вариантов построения сети принято, что в каждом регионе, за исключением Москвы, Московской области, Сапкг-Петербурга и Ленинградской области, будут модифицироваться три телерадиоканала: «Россия 1», «Радио России» и «Россия 24» [5],
2. Состав системы программного замещения сети
цифрового эфирного телерадиовещания Российской
Федерации стандарта DVB-T2
Система программного замещения сети цифрового эфирного телерадиовещания стандарта DVB-T2 имеет структуру.
состоящую из федерального комплекса программного замещения (ФКПЗ) и регионального комплекса программного замещения (РКПЗ).
В состав ФКПЗ (рис. 1) входит не только оборудование федерального центра формирования мультиплексов (ФЦФМ), но и часть оборудования федеральных вещательных компаний, в частности, оборудование аппаратно-студийного комплекса (АСК), в котором осуществляется генерации управляющих ейгнапов для системы замещения.
дек ■ у л—* ФЦФМ
; f Каналы \ доставки )
Федеральный вещатель 1 i Федеральный вещатель 2 \ Федеральный вещатель N :
Рис. I. Схема федерального комплекса ирограммного замещения
В состав регионального комплекса программного замещения входит оборудование регионального цен-фа формирования мультиплекса РЦФМ и оборудование АСК региональных вещательных компаний. Кроме того, в состав РКПЗ может входить дополнительное оборудование [6, 7], размещенное непосредственно на радиотелевизионных передающих станциях ( РТПС ) данного региона, в частности, оборудование вставки регионального контента — реплейсер (рис. 2).
...... *
АСК ц РЦФМ
Г Каналы \
Региональный вещатель i | fc-нИ дмтввки )
: Региональный вешатепь 2
| Репин «альный вещатель NÎ
Рис. 2. Схема регионального комплекса программного замещения
3. Схемы построения сети цифрового наземного эфирного вещания
Обобщенная схема сети распространения первого мультиплекса приведена на рис. 3.
Здесь введены следующие сокращения: ФЦФМ - федеральный центр формирования мультиплекса; РЦФМ — региональный ценгр формирования мультиплекса; ФАСК -федеральный аппаратно-студийпый комплекс; PACK -региональный аппаратно-студийный комплекс; ФНМС -федеральная наземная магистральная сеть; РНРС - региональная наземная распределительная сеть; ПЗССС - периферийная земная станция спутниковой связи; ПдУ DVB-S2 -передающее устройство стандарта DVB-S2; ПдУ DVB-T2 -передающее устройство стандарта DVB-T2; ПрУ - приемное устройство стандарта DVB-T2.
Ниже рассмотрены различные варианты формирования региональной версии Первого мультиплекса телерадиовещания и проведен сравнительный анализ этих вариантов с точки зрения технических и финансовых ресурсов, которые потребует реализация каждого из них.
42
T-Comm Том 10. #4-2016
i
Т-Сотт Том 10. #4-2016
Использование данного варианта не было предусмотрено системными проектами на сеть цифрового наземного вещания a peí ионах Российской Федерации, однако, в настоящее время рекомендовано [5| его применение в 75 регионах.
3.3. Доставка региональных мультиплексов цифрового ТВ вещании в пункты вещания с использованием наземных линий связи
Схема организации вещания приведена на рис. 6. В случае использования данного варианта, сигналы федерального мультиплекса со спутника
поступают на РЦФМ, где осуществляется замена части ТВ программ на региональные. После этого формируется региональная версия первого мультиплекса, состоящая из 10 телевизионных и 3 радиопрограмм.
Далее осуществляется формирование T2-MI потока. Сформированный таким образом региональный мультиплекс доставляется в пункты вещания по наземным линиям связи, т.е. по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) и по цифровым радиорелейным линиям связи (ЦРРЛ).
Наземные цифровые каналы доставки региональных версий первого мультиплекса до объектов вещания предлагается [5J использовать в 6 регионах Российской Федерации: Еврейская автономная область, Калининградская область, Курская область, Московская область, Республика Татарстан, Смоленская область
Заключение
1. Из рассмотрения различных схем организации вещания в РФ следует, что в настоящее время существует три основных варианта реализации задачи доставки региональной версии Первого мультиплекса. Разумеется, ни один из них не может быть избран в качестве универсального для всех регионов.
2. Проблемы применения технологии распределенной модификации программ (раздел 3,2) связаны со значительными затратами на приобретение зарубежного оборудования, разработанного французской компанией Enensys Technologies. Сложность импортозамещения обусловлена необходимостью обеспечения патентной чистоты разработок Российских предприятий, поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом [7] на технологию распределенной модификации и устройство замещения программ - реплейсер.
3. Недостатком предлагаемых технических решений в разделах 3.1-3.3 является необходимость вещания совмещенных потоков T2-MI в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в ФЦФМ. Как отмечалось выше, в отличие от DVB-T стандарт вещания DVB-T2 [4] обладает большей гибкостью создаваемых сетей и имеет в своем составе ряд особенностей, позволяющих более эффективно осуществлять региональную модификацию телерадиопрограмм.
4. Единые параметры, устанавливаемые в ФЦФМ, приводят к ряду проблем, связанных с различными условиями вещания по территориальному расположению передат-
чиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также благодаря различным климатическим и географическим условиям вещания на территории РФ.
В частности, не учитывается территориальное расположение передатчиков в peí ионах, влияющее на выбор защитного интервала [8]. Метка времени излучения передатчиков должна выбираться исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала для обеспечения синхронной работы передатчиков сети SFN [9]. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания и режима работы S FN зависит номер шаблона Р1-Р8 распределенных в кадре несущих частот, вид модуляции, скорость кодирования [3].
5. Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN, оцениваемых коэффициентом битовых ошибок BER (Bit Error Rate) [3], что может приводить к нарушению нормальной работы сетей SFN (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей сетей SFN по скорости передачи информации.
Литература
1. Федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания а Российской Федерации на 2009-2015 годы», утвержденная Постановлением Правительства Российской Федерации от 03.12.2009 г. № 985.
2. Указ Президента Российской Федерации «Об общероссийских обязательных общедоступных телеканалах и радиоканалах" от 30 сентября 2012 г. № 1335.
3. Корякин В.Л. Цифровое телевидение; учебное пособие для вузов, 2-е изд., переработанное и дополненное. М.: Солон-Пресс, 2013.-448 с.
4. ETS1 EN 302 755 VI.4.1 (2015-07) «Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure clianncl coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2^> - Цифровое телевизионное вещание (DVB); Структура кадра канального кодирования и модуляции для второго поколения системы цифрового наземного телевизионного вещания (DVB-T2).
5. Системный проект «Системы вещания телеканалов первого мультиплекса наземной сети эфирного цифрового телевизионного вещания на основе технологии региональной модификации». М.: ФЕУП НИИР, декабрь 2014 года.
6. Richard Lhermitte (FR), Benoit Chauviere <FR). Eric Denlau (FR), Assignee: Enensys Technologies (FR) «DVB-T2 broadcasting method with publication the insertion of regional content, and device used in the method», Patent US 2013/0215328 Al, Aug. 22, 2013.
7. Лэрмит Ришар (FR). Денье Эрик (FR), Шовьер Бенуа (FR), заявитель: Энэнси Текноложи (FR) «Способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе», патент RU 2 564 537; заявл. 20.07.2011; опубл. 10.10.2015, Бюл.№ 28.
8. Корякин В,Л., Корякин Д.В., Морозова Л.А. Оценка качества работы одночастотной сети цифрового телерадиовещания по эхо-диаграмме. Научные труды SWorl. Выпуск 2(39). Том 4. -Иваново: Научный мир, 2015, С. 18-23.
9. Корякин В.Л., Корякин Д.В., Морозова Л.А. Синхронизация информационного сигнала в передатчиках одночастотных сетей цифрового ТВ-вещания // Электросвязь, №9, 2014. С. 24-28.
COMMUNICATIONS
METHODS OF TV BROADCASTING IN THE STANDARD DVB-T2 WITH INSERTS REGIONAL CONTENT
Karyakin Vladimir Leonidovich,
Doctor of Technical Sciences, Professor Department of radio communication, radio broadcasting and television, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics, Samara, Russia, vl@karyakin.ru
Karyakin Dmitry Vladimirovich,
PhD in Technical Science, senior systems engineer at the Russian representation of Juniper Networks, Moscow, Russia,
dm@karyakin.ru
Morozova Lyudmila Alexandrovna,
PhD in Technical Science, Associate Professor, Department of Economics and production, Povolzhskiy State University of Telecommunications & Informatics, Samara, Russia, morozova@rcf.ru
Abstract
Analysis methods of organizing the first multiplex broadcasting in DVB-T2 standard with insert regional content is presented in different versions of construction of single-frequency network SFN digital terrestrial broadcasting of the Russian Federation. Problems import technology distributed modification programs using repleysera shown. Problems associated with the Company Enensys Tehnologies, which owns the Russian patent for the method of broadcasting DVB-T2 with insert of regional content and the device used in this method. The disadvantage technical solutions is the need broadcasting T2-MI streams in different regions with common parameters that are set in the center of the formation of the federal multiplexes (FCFM). Common parameters, established in FCFM, lead to a number of problems associated with various conditions of the broadcast on the territorial arrangement of transmitters, to the type and intensity of exposure to noise, as well as due to different climatic and geographical conditions of broadcasting on the territory of the Russian Federation. DVB-T2 standard has a wide range of parameters SFN networks for their adaptation to the conditions of work. Requires selection of the guard interval for a specific topology placing transmitters. To ensure synchronous operation of SFN transmitters timestamp is set based on the resulting time delay information signal. Select carrier, modulation type, coding rate depends on the type and intensity of noise, geography broadcast. Lack of opportunities to choose the optimum settings in each of the regions leads to problems of stability of networks SFN, which depends on error bit coefficient, which can lead to malfunction of the networks. Technical stop, the marriage, under-utilization of the data transmission rate can be.
Keywords: standard DVB-T2, multiplex, federal target program, regional content, backbone network, regional network, replacer, network SFN, synchronization, guard interval, modulation, coding.
References
1. Federal'naja celevaja programma "Razvitie teleradioveshhanija v Rossijskoj Federacii na 2009-2015 gody", utverzhdennaja Postanovleniem Pravitel'stva Rossijskoj Federacii ot 03.12.2009 g. No. 985. (in Russian)
2. Ukaz Prezidenta Rossijskoj Federacii "Ob obshherossijskih objazatel'nyh obshhedostupnyh telekanalah i radiokanalah" ot 30 sentjabrja 2012 g. No. 1335. (in Russian)
3. Karjakin V.L. Cifrovoe televidenie: uchebnoe posobie dlja vuzov, 2-e izd., pererabotannoe i dopolnennoe/ V.L. Karjakin. Moscow. Solon-Press, 2013. 448 p. (in Russian)
4. ETSI EN 302 755 V1.4.1 (2015-07) "Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2".
5. Sistemnyj proekt "Sistemy veshhanija telekanalov pervogo mul'tipleksa nazemnoj seti jefirnogo cifrovogo televizionnogo veshhanija na osnove tehnologii regional'noj modifikacii". Moscow. NIIR, 2014. (in Russian)
6. Richard Lhermitte (FR), Benoit Chauviere (FR), Eric Denlau (FR), Assignee: Enensys Technologies (FR) "DVB-T2 broadcasting method with publication the insertion of regional content, and device used in the method", Patent US 2013/0215328 A1, Aug. 22, 2013.
7. Ljermit Rishar (FR), Den'e Jerik (FR), Shov'er Benua (FR), zajavitel': Jenjensi Teknolozhi (FR) "Sposob veshhanija DVB-T2 so vstavkoj region-al'nogo kontenta i ustrojstvo, ispol'zuemoe v jetom sposobe", patent RU 2 564 537; zajavl. 20.07. 2011; opubl. 10.10.2015, Bjul. No. 28.
(in Russian)
8. Karjakin V.L., Karjakin D.V., Morozova L.A. Ocenka kachestva raboty odnochastotnoj seti cifrovogo teleradioveshhanija po jeho-diagramme. Nauchnye trudy SWorl. No. 2(39). Vol. 4. Ivanovo: Nauchnyj mir, 2015. Pp. 18-23. (in Russian)
9. Karjakin V.L., Karjakin D.V., Morozova L.A. Sinhronizacija informacionnogo signala v peredatchikah odnochastotnyh setej cifrovogo TV-veshhanija / Electrosvyaz'. No.9. 2014. Pp. 24-28. (in Russian)
T-Comm Tom 10. #4-2016
