54Представляем приборы

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Перспективы развития и преимущества DVB-T в России и странах ближнего зарубежья. Оборудование фирмы Philips для эфирного цифрового вещания DVB-T


В. Кухарев Теле-Спутник - 4(54) Апрель 2000 г.


В отличие от Европы, принявшей стандарт цифрового эфирного вещания DVB-T, в США Федеральной Комиссией (FCC) был рекомендован стандарт ATSC.

Если бы американские специалисты проводили сравнительные испытания своей системы не только в условиях лаборатории, но и в реальном городе, то они вряд ли обнаружили бы преимущества стандарта ATSC. В самом деле, если говорить о качественных показателях, и ATSC, и DVB-T доставляют до каждого зрителя то студийное качество, которое создается ведущими телевизионными компаниями. В этом отношении эти стандарты сравнивать бессмысленно. В основе обоих стандартов лежит MPEG-2, оба включают в себя телевидение высокой четкости и Долби АС-3, но что их действительно отличает — это надежность доставки сигнала конкретному телезрителю.

Недостатки стандарта ATSC

ATSC использует 8-уровневое амплитудное кодирование с подавленной боковой полосой (8VSB). Он включает в себя много степеней помехоустойчивого кодирования, а также адаптивную эквилизацию, на задачах которой следует остановиться подробнее.

При разработке стандартов эфирного цифрового вещания особое внимание уделялось устойчивости приема и стойкости к переотраженным сигналам, при этом учитывался опыт распространения аналогового сигнала метрового и дециметрового диапазонов волн в реальных условиях. Было обнаружено, что в любой части города имеется достаточная напряженность поля для уверенного приема, однако наложение многих отраженных волн в точке приема искажает сигнал и делает прием невозможным. Подключив телевизор к комнатной антенне, легко увидеть, что при приеме сигнала даже с находящейся в прямой видимости башни картинка может существенно искажаться, если двигаться в данном помещении. В комнате образуются стоячие волны, и тело человека, являющееся электрическим диполем, может менять их картину. Следует обратить внимание также на тот факт, что положение максимумов и минимумов стоячих волн зависит от частоты сигнала, и поэтому в точке приема разные частотные компоненты спектра сигнала могут избирательно подавляться. В США этот факт был принят во внимание, и все усилия специалистов были сосредоточены на адаптивном выравнивании (эквилизации) амплитудно-частотной характеристики сигнала, искажающейся под действием отраженных волн. Этот метод хорош только при низком уровне отраженных сигналов. Когда уровни основного и отраженного сигналов становятся соизмеримыми, то на некоторых частотах принимаемый сигнал обращается в ноль и устройству эквилизации нечего усиливать. Фактически это означает, что указанное для приемника ATSC соотношение С/Ш 15 дБ в качестве шумов включает в себя также и отраженный сигнал. В то же время приемник DVB-T, хотя и имеет пороговое значение С/Ш 18 дБ, работает даже при равенстве основного и отраженного сигналов. Это является существенным ограничением применения стандарта ATSC во многих странах, так как соотношение С/Ш не может быть достигнуто даже увеличением мощности передатчика, поскольку пропорционально возрастает и уровень отраженных сигналов.

Кроме того, для правильной работы схемы эквилизации в поток MPEG-2 были введены опорные импульсы, так что структура сигнала стала похожа на структуру сигнала аналогового телевидения NTSC. Учитывая это обстоятельство, а также амплитудный характер сигнала ATSC, нетрудно догадаться, что возникла проблема помехоустойчивости цифрового приема к аналоговому.

Это потребовало введения заградительных фильтров для сигналов аналогового телевидения. Другим решением проблемы может быть отказ от аналогового телевидения.

Практическое внедрение ATSC

Практическое внедрение стандарта ATSC в США наглядно показало несостоятельность как амплитудной модуляции (8VSB), так и отсутствие эффективного средства борьбы с отраженным сигналом. Реально вместо рекламируемого уменьшения мощности передатчика ЦТ фактически мощность на самом высоком здании Нью-Йорка была увеличена до 350 кВт, не обеспечивая при этом гарантированный прием в каждой точке городе.

Во многих местах потребовалась замена существующего антенно-фидерного оборудования.

Слабая защищенность сигнала ATSC даже при наличии режекторных фильтров NTSC заставила правительство США принять программу полного перехода на цифровое вещание.

Около 400 компаний телевещателей США отказываются вещать в стандарте ATSC и требуют принятия стандарта DVB-T как государственного. Отрадно заметить, что в США выделен диапазон для экспериментального DVB-T вещания.

Проблемы внедрения ATSC в России

При попытке внедрения ATSC в России могут возникнуть дополнительные проблемы, обусловленные прежде всего различием климатических условий России и США. Их можно проиллюстрировать сравнением Нью-Йорка и Москвы. В Нью-Йорке есть центральная часть — Манхэттен, состоящая из небоскребов, и в этой части города телевидение исторически распространялось только по кабелю. Остальная часть Нью-Йорка — это малоэтажные здания либо деревянные, либо кирпичные с деревянными перекрытиями, то есть радиопрозрачные. Как бы ни показалось странным, но радиопрозрачность зданий облегчает телевизионный прием. Однако даже при таких благоприятных условиях прием ATSC на комнатные антенны и переносные телевизоры не рассматривается вовсе.

В Москве здания в основном железобетонные или кирпичные с железобетонными перекрытиями. Даже многие дачные поселки и города состоят из домов, содержащих железобетонные или металлические конструкции, которые делают их нерадиопрозрачными. Не следует забывать и о том факте, что в России и странах ближнего зарубежья принят стандарт аналогового телевидения Secam, меры защиты от помех которого в стандарте ATSC не предусмотрены вообще. Внедрение стандарта ATSC в России будет не только вредным, но и губительным, поскольку потребует колоссальных капиталовложений в антенно-фидерное хозяйство телевизионных сетей, а также немедленного отказа от аналогового вещания в стандарте Secam.

Почему стоит выбрать DVB-T

Стандарт DVB-T использует эффективные методы борьбы с переотражениями, основанные на использовании быстрого преобразования Фурье с введением защитных промежутков и специальных методов модуляции. Он позволяет варьировать степень защищенности, скорость передачи и коррекцию ошибок. Данные возможности позволяют создавать системы эфирного цифрового телевидения, оптимальные для каждого населенного пункта или города.

Преимуществом DVB-T является возможность приема ТВ программ в случае наложения зон уверенного приема нескольких телецентров, работающих на одной частоте.

Использование одночастотных сетей разрушает привычное представление о частотном планировании, избавляет от строительства высоких антенных сооружений, уменьшает в 6-7 раз количество передатчиков и позволяет дополнительно уменьшить мощность передатчика на 25-30%. Синхронизация телецентров происходит по эталону частот любого доступного спутника.

Работа телецентров с перекрывающимися зонами уверенного приема на одной частоте полностью отсутствует в ATSC.

Стойкость к многократным переотражениям при равенстве основного и отраженного сигналов обеспечивается в стандарте DVB-T и полностью отсутствует в ATSC (уровень отраженного сигнала менее 15 дБ).

Стандарт DVB-T позволяет применять обычное устаревшее антенно-распределительное оборудование без всяких доработок, тогда как в ATSC необходимо применение узконаправленных ТВ антенн с возможностью подстройки (при помощи мотора), не гарантирующее при этом уверенный прием.

Стандарт DVB-T не требует отказа от существующих программ аналогового телевидения, так как обладает высокой защищенностью к аналоговому ТВ.

Ширина полосы частот в стандарте DVB-T полностью адаптируется под любую страну и фиксирована в ATSC (только 6 МГц).

Скорость передачи в стандарте DVB-T варьируется от 5 до 32 Мбит/с и фиксирована в ATSC (19,3 Мбит/с).

Стандарт DVB-T поддерживает, так же как и ATSC, ТВЧ и Долби АС-3.

Фактическая мощность передатчика, например, в Лондоне составляет менее 10 кВт и обеспечивает уверенный прием стандарта DVB-T в радиусе 114 км, тогда как в Нью-Йорке передатчик мощностью 350 кВт не обеспечивает 100-процентного приема и в радиусе 10 км.

Прием на комнатную антенну или переносной телевизор не вызывает проблем в стандарте DVB-T, в стандарте ATSC в большинстве случаев невозможен.

Возможность приема сигнала DVB-T на движущемся транспорте (до 300 км/ч) также демонстрирует преимущество перед ATSC. В США предусмотрено применение стандарта DVB-T для этих целей.

Параметры стандарта DVB-T могут быть хорошо приспособлены к городской застройке. Есть возможность выбора: постепенно увеличивая количество передаваемых ТВ программ, при появлении зон неуверенного приема решить — выгоднее улучшить кабельную разводку в домах или ограничиться достигнутым количеством программ.

Проекты, реализованные в настоящее время, показали неоспоримые преимущества DVB-T. Австралия провела скрупулезный сравнительный анализ стандартов DVB-T и ATSC, результатом которого явился выбор DVB-T. Сингапур провел сравнительные испытания DVB-T, ATSC и японского стандарта ISDB-T, который является модификацией DVB-T, и также выбрал DVB-T. Интересно, что стандарт ISDB-T не выдержал испытаний на движущемся автомобиле в туннеле. И несмотря на то что FCC продолжает внедрять ATSC, выделение диапазона для экспериментального вещания DVB-T в США является подтверждением неправильности ее политики.

Реальное уменьшение мощности передатчика обеспечивается только для DVB-T.

Плюсы внедрения DVB-Т в России

В России возможно использование существующего антенно-фидерного оборудования для стандарта DVB-T, и это очень важно с учетом экономической ситуации. От применения DVB-T выигрывают различные группы населения. Люди “с толстым кошельком” получают в дом цифровое качество телевидения с домашним кинотеатром, телевидение по запросу, не афишируя этого, так как не требуются спутниковые антенны. В простейшем случае прием возможен на комнатную антенну. Цифровое телевидение обеспечивает также доступ в Internet с обратным каналом через сотовую телефонию.

Люди со средним достатком смогут подключить к своим телевизорам недорогие приставки (STB) и получать студийное качество ТВ программ.

Люди с низким уровнем жизни тоже выигрывают. Поскольку частотный план многих городов практически исчерпан, увеличение числа каналов невозможно без перехода к ЦТ. Владельцы новых телевизионных каналов заинтересованы в поставке оборудования приема кабельным операторам, которые будут распределять их как обычный аналоговый сигнал.

Телевизионным компаниям выгодно DVB-T, потому что на одной частоте можно передавать несколько программ и, соответственно, затраты на лицензию снижаются, а снижение потребности в частотах также неминуемо приведет к уменьшению их стоимости.

Что касается вопроса, вынесенного в заголовок, то внимательный читатель сможет ответить на него сам.

Оборудование компании Philips для ЦТ

Для цифрового эфирного вещания требуется довольно мало оборудования, поскольку большинство программ уже “оцифрованы” или могут быть получены со спутника в стандарте MPEG-2. Для реализации недорогих проектов цифрового телевидения фирма Philips предлагает методы, при которых выходной сигнал приемника (например Philips DVS 3961 или DVS 3962) в виде транспортного MPEG-2 потока может подаваться на COFDM модулятор для цифрового эфирного вещания или на QAM64 модулятор для кабельного применения. Фирма Philips предлагает техническое решение с помощью стандартных интерфейсов LVDS или DVB-ASI. Используя между приемником и модулятором устройство StreamFlex фирмы Philips, можно легко перемультиплексировать несколько пакетов, изменив названия программ и их количество, а также ввести при необходимости систему условного доступа. Система модульной конструкции StreamFlex выпускается в двух вариантах (компактном — на 6 слотов и расширенном — на 14 слотов) и при этом обеспечивает одновременно функции гибко перестраиваемого кодирующего устройства и мультиплексора. Такое объединение функций в одном устройстве гарантирует, что в руках пользователя окажется самая универсальная система для управления потоками цифровых мультимедийных данных.

В основном система StreamFlex предназначена для создания базовой структуры, допускающей различные модификации, способные удовлетворить запросы многочисленных и самых разнообразных рынков вещания. Компонуя подходящий вариант системы из широкого ассортимента модулей “библиотеки” системы StreamFlex, можно просто и радикально изменять ее функции для реализации любого проекта. Заложенное в системе разнообразие модификаций идеально подходит для широкого спектра применений, начиная от простого автономного кодера, более сложных вариантов центральной станции ЦТ и заканчивая комплексными системами, состоящими из цепочек устройств StreamFlex для глобальной системы телевидения. Система кодирования StreamFlex нацелена на широкий спектр пользователей эфирного ТВ, причем она подходит и для таких вариантов использования, которые могут включать линии связи с наземными ТВ-станциями и аппаратурой кабельного ТВ. Ко всему прочему программные кодеры системы StreamFlex могут идеально работать с видеосерверами в студиях, а также в центрах, предоставляющих видеофильмы по запросу.

Такие устройства, как StreamCutter фирмы Philips, позволяют вставлять в MPEG-2 поток рекламные блоки без каких-либо АЦП-ЦАП преобразований. При распространении ТВ программ по огромной территории России такое экономичное решение требуется довольно часто, поскольку вставка местной рекламы является обязательным условием. Для вставки логотипа используется устройство LogoInserter фирмы Philips, которое позволяет вставить логотип, не “выходя” из MPEG-2 потока. Понятно, что это означает также возможность уничтожить оригинальный логотип, а также добавить движущийся логотип в любой части изображения.

StatGroom

Как упоминалось выше, наличие большого количества сформированных MPEG потоков выдвинуло новые требования к оборудованию компрессии. И Philips Digital Networks предложил на рынке новое изделие StatGroom. Это устройство имеет 15 входных и 2 выходных транспортных потока MPEG-2. Каждый входной транспортный поток может иметь до 18 ТВ программ и скорость до 100 Мбит/с, а каждый выходной — до 54 Мбит/с. Это устройство высотой всего 4 RU обладает такими исключительными качествами, как возможность уменьшать скорость передачи в каждой отдельно взятой телевизионной программе, а также работать с транспортными потоками, подверженными статистическому мультиплексированию. StatGroom несомненно завоюет прочные позиции среди оборудования ЦТ.

Philips Digital Networks — отделение компании Philips, крупнейший производитель оборудования цифровых систем для профессионального телевидения и компаний видеопродукции. Компания Philips — мировой лидер в разработке систем кодирования MPEG-2 и систем передачи информации.



 
Теле-Спутник Апрель 2000
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт