Журнал ИКС

Разделы сайта

• Новости
• Блоги
• Аналитика
• Новости компаний
• В СНГ и в мире
• Анонсы

Ближайшие события

Дмитрий СЕМЕНОВ  Левон ДАДАЯН

14 сентября 2010

Цифровое мобильное телевидение готовится выйти в массы

В России тестируется одна из первых сетей мобильного ТВ, основанная на стандарте DVB-H.

Тестирование с декабря 2009 г. проводит один из пионеров в развитии мобильного телевидения* в России – компания «Доминанта», входящая в ГК «ВымпелКом» (структуру сети см. на рис. 1). Вещание в Москве осуществляется на 26-м телевизионном канале (частота 514 МГц).

С т р у к т у р а   с е т и  
Головная станция

Оборудование формирования сигнала – центральная головная станция (ГС) цифрового телевизионного вещания стандарта DVB-H по способу формирования контента сходна с головными станциями кабельного ТВ и цифрового эфирного ТВ формата DVB-T. Основной контент принимается с помощью профессиональных спутниковых ресиверов. Для доставки контента можно организовать каналы на основе различных протоколов передачи и волоконно-оптических линий, напрямую связанных со студиями телеканалов или центрами формирования медиапотоков. Можно использовать и playout-серверы. Одно из основных условий состоит в том, что на вход головной станции должен подаваться видеосигнал в формате SD-SDI (рис. 2).

Полученный сигнал SDI через матрицу коммутации передается на кодеры, на которых формируется MPEG4-видеопоток форматов VGA (640 × 480), CIF (352 × 288) или QVGA (320 × 240). Там же происходит сжатие видеоизображения в стандарте H.264 и закрытие каналов системой условного доступа. Вся связка кодеров работает в режиме статистического кодирования сигналов. Скорость IP-потока на выходе кодера изменяется в широких пределах в зависимости от тематики исходного телеканала и может устанавливаться индивидуально в пределах 100–600 Кбит/с. Например, для телеканала спортивной направленности, транслирующего футбольные или хоккейные матчи, требуется более высокая средняя скорость по сравнению с детским каналом, в программе которого присутствуют в основном мультфильмы и статические изображения. Сформированные потоки с кодированными и закрытыми системой условного доступа CAS телеканалами, а также дополнительные сервисы, такие как система электронного гида ESG, поступают на IP-инкапсулятор, где происходит «упаковка» этих каналов и сервисов в транспортный поток формата MPEG2-TS. На данный момент «Доминанта» распространяет через свою сеть 12 телевизионных каналов.

Системы ESG и CAS

Система электронного гида (Electronic Service Guide, ESG) – это программно-аппаратный комплекс, ответственный за экранное меню, отображающее расписание теле- или радиопрограмм с возможностью интерактивной навигации в контенте по времени, названию канала, жанру и т. д. (см. рекомендации ETSI TS 102, 471 v1.2.1 IP Datacast over DVB-H: Electronic Service Guide (ESG).

Система условного доступа CAS – это программно-аппаратный комплекс, ограничивающий доступ к цифровым телепрограммам. Скремблирование позволяет эффективно реализовать принцип оплаты за просмотр программ.

Через интерфейс ASI транспортный поток MPEG2-TS передается  на MIP Inserter, где в этот поток добавляются временные MIP-метки (метки синхронизации, необходимые для работы SFN-сети, когда все передатчики работают на одной частоте), а также информация для передающих устройств базовых станций. Скорость выходного потока имеет фиксированные значения, зависящие от выбранного типа модуляции, относительной скорости кода и величины защитного интервала. При выбранной комбинации параметров сети она составляет 7,37 Мбит/с (тип модуляции QPSK, защитный интервал 1/8, скорость кодирования 2/3). При таких значениях параметров транспортный поток может нести до 16 телевизионных каналов с хорошим качеством при разрешении QVGA и 25 кадрах в секунду.

Стандарт DVB-H Европейский стандарт DVB-H (Digital Video Broadcasting – Handheld; ETSI EN 302 304, DVB-H – Transmission System for Handheld Terminals) является логическим продолжением стандарта DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial). В нем поддерживаются дополнительные функции, учитывающие требования переносных мобильных устройств с автономным питанием. Для уменьшения расхода питания батарей переносных устройств используется технология квантования сигнала по времени time slicing: принимающее устройство включается только в те интервалы времени, когда передаются наборы данных, соответствующие каналу, на который настроено принимающее устройство. В течение этого короткого времени данные, передающиеся с высокой скоростью, помещаются в буфер принимающего устройства, который может содержать как загруженные данные, так и проигрываемое потоковое видео. Экономия заряда батареи принимающего устройства зависит от соотношения времени его работы на прием и времени ожидания. При трансляции десяти и более сервисов степень экономии электроэнергии принимающим устройством достигает 90%.

Система доставки сигнала TS ASI

Доставка сигнала до базовых станций происходит следующим образом: сигнал в формате MPEG2-TS преобразуется в спутниковом модуляторе в поток стандарта DVB-S/S2. Далее средствами наземной передающей станции космической связи поток передается на борт орбитального спутникового ретранслятора. Со спутника идет распространение сигнала на  базовые станции. Хочется отметить, что использование более современного стандарта вещания DVB-S2 существенно уменьшает требуемую полосу частот на борту спутникового ретранслятора по сравнению со стандартом DVB-S, что позволяет экономить на услугах спутникового оператора.

Спутниковый ретранслятор – лишь один из возможных способов доставки сигнала до базовых станций сети. В качестве альтернативы можно использовать, например, арендованные каналы связи на основе различных транспортных протоколов – как SDH, так и IP/MPLS. Каждый из вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Например, наземные сети связи, использующие волоконно-оптические каналы, обладают гораздо большей помехозащищенностью, надежностью, достоверностью при передаче информации. В то же время в случае спутниковой ретрансляции сигнала не играет роли количество базовых станций сети, на которые доставляется сигнал, что является неоспоримым преимуществом с учетом просторов нашей Родины, а во многих случаях сложности организации наземных линий связи вне населенных пунктов.

Сеть передающих базовых станций

Сети DVB-H могут иметь разную топологию. Один из вариантов – использование нескольких сайтов с мощными (несколько киловатт) передающими устройствами на больших высотах. Размещение подобного оборудования обеспечивает обширные зоны покрытия для каждой из станций и хорошее проникновение сигнала «сверху» в кварталы с плотной застройкой, но предъявляет повышенные требования с точки зрения ЭМС и санитарных норм. Соответственно такие передатчики можно располагать только в строго определенных местах, таких как специализированные телевизионные и радиоцентры, трубы ТЭЦ и т.д. Кроме того, при таком способе построения сети могут возникать проблемы ухудшения помеховой обстановки в условиях городской застройки из-за большого количества переотражений сигнала в точке приема.

Второй вариант – использование одного-двух мощных передатчиков, каждый из которых обеспечивает большую зону покрытия, и охват остальной территории с помощью передатчиков средней и малой мощности. Преимущество данной топологии – более равномерный уровень напряженности поля.

Третий вариант – строительство сети на основе однотипных передатчиков средней мощности. Этот вариант позволяет создать равномерное покрытие на всей территории предоставления услуги.

Дополнительный плюс второго и третьего варианта – исключение помехового влияния сигнала мощных передатчиков на большом удалении от них. Размеры зоны обслуживания каждого из передатчиков определяются величиной защитного интервала; этот параметр устанавливает максимальный размер зоны обслуживания каждого передатчика, при котором не проявляется его мешающее влияние на соседние передатчики. В сети компании «Доминанта» выбрано значение защитного интервала 1/8, что соответствует зоне обслуживания примерно 32 км.

Сеть компании состоит из 35 сайтов (рис. 3), в которых располагаются спутниковые ресиверы, принимающие сигнал со спутника, а также передающие устройства, транслирующие сигнал DVB-H,  которые обеспечивают покрытие с заданным качеством услуги на 80% территории Москвы в пределах МКАД. Кроме того, в состав базовой станции входят система бесперебойного питания, система дистанционного управления, технологические системы кондиционирования, сигнализации и пожаротушения. Основу вещательной сети составляют передатчики мощностью от 100 до 1000 Вт.

В спутниковом приемнике из полученного потока стандарта DVB-S2 через интерфейс ASI поток MPEG2-TS «извлекается» и пересылается в модулятор DVB-H. Далее происходят модуляция сигнала и его излучение на заданной частоте. Как уже говорилось, для сети «Доминанты» это 514 МГц.

В компании «Доминанта» было принято решение использовать для распространения сигнала DVB-H одночастотную сеть (SFN).  В связи с этим для синхронизации всех передатчиков на базовых станциях используются GPS-приемники с выходами 1 pps и 10 МГц. Параметры синхронизации, в том числе задержки распространения до каждой из базовых станций, закладываются, как было сказано выше, в MIP Inserter на головной станции.

Исторически для эфирного телевизионного вещания использовалась горизонтальная поляризация сигнала. Отчасти это связано с тем, что ТВ-антенны коллективного приема располагались на кровлях зданий. Цифровое ТВ стандарта DVB-H в основном рассчитано на то, что пользователи услуги будут находиться примерно на уровне 1,5 м от поверхности земли. В соответствии с этим используется вертикальная поляризация передаваемого сигнала. Конечно, в условиях плотной городской застройки при распространении сигнала поляризация его может меняться из-за множества переотражений сигнала на пути к абонентскому приемному устройству, но с учетом планов дальнейшего расширения территории предоставления услуги за пределы крупных населенных пунктов предполагается, что вертикальная поляризация более перспективна.

Система мониторинга и управления

Система состоит из двух частей, которые отвечают за мониторинг базовых станций и сервисных платформ и за мониторинг головной станции. Мониторинг базовых станций и сервисных платформ происходит по протоколу SNMP с помощью программного комплекса Zabbix. Программный комплекс Lazulite ведет мониторинг состояния головной станции. Обе системы позволяют в реальном времени отслеживать работоспособность оборудования и каналов связи, а также дистанционно управлять ими.

Абонентские устройства

Для приема сигналов мобильного телевидения стандарта DVB-H подходят несколько групп абонентских устройств: телефонные аппараты, автомобильные медиаустройства, GPS-навигаторы и КПК, USB-модемы сетей GSM/3G, медиаплееры и т.д. Эти устройства могут быть оснащены встроенными или иметь внешние приемники DVB-H. В последнем случае устройство представляет собой отдельный приемник DVB-H, совмещенный с точкой доступа Wi-Fi или имеющий интерфейс связи Bluetooth, к которому можно организовать соответствующее соединение с абонентского устройства пользователя для подключения к услуге.

Каждая из групп устройств имеет свои преимущества и рассчитана на определенную потенциальную аудиторию. Одновременное развитие сразу нескольких типов совместимых устройств DVB-H и невысокая стоимость пользования услугой позволит цифровому телевизионному вещанию стать в течение короткого времени достаточно популярным у пользователей.

В настоящее время используются две основные разновидности стандарта DVB-H, различающиеся способами распространения прав на просмотр контента абонентскими устройствами. Обе они реализованы в сети «Доминанты». Разновидность, называемая OSF (IPDC), основана на рассылке сообщений о предоставляемых правах на просмотр программ внутри сформированного транспортного потока TS ASI. Необходимым условием пользования услугой является абонентское устройство с приемником DVB-H, а также SIM- или SD-картой, в которую вложен специальный программный апплет – область данных, являющая частью используемой системы CAS. Апплет проводит сравнение заложенных в нем параметров с принимаемым из эфира сигналом, несущим права на просмотр программ определенным абонентам. У стандарта OSF есть свои плюсы и минусы. К плюсам можно отнести его «независимость» от GSM-сетей, что позволяет применять GSM-независимые терминалы, такие как GPS-навигаторы, КПК, медиаплееры и автомобильные медиаустройства. Как ни парадоксально, независимость от сети сотового оператора в некотором аспекте является минусом. Авторизация в стандарте OSF происходит посредством сети DVB-H, что заставляет привязывать терминал к SIM- или SD-карте. Такая ситуация создает неудобства абонентам сети GSM, поскольку для того, чтобы подключиться к услуге «Мобильное телевидение», им в дополнение к телефонному аппарату с приемником DVB-H придется заменить старую SIM-карту на SIM-карту с апплетом.

Второй стандарт, OMA BCAST, не связан с SIM-картой GSM-оператора, поэтому его можно использовать для расширения клиентской базы за счет абонентов других сотовых сетей. Но он требует наличия обратного канала GPRS/3G, с помощью которого и организуется процесс выдачи прав на просмотр программ.

Сейчас абонентам «Билайн» доступны телефон стандарта OSF – это Samsung SGH-P960 – и модель Nokia 5330 Mobile TV Edition с поддержкой стандарта OMA BCAST (рис. 4). В ближайшее время в продаже появятся и другие модели.

Т е с т и р о в а н и е   с е т и

На текущем этапе компании «ВымпелКом» и «Доминанта» совместно с ФГУП НИИР, ФГУП ГРЧЦ, ФГУП РЧЦ ЦФО проводят тестирование построенной сети, в котором принимают участие абоненты «Билайн».

Цели и задачи тестовой зоны обозначены следующим образом:

• анализ возможности выдачи разрешений на оказание услуг связи для целей эфирного вещания в стандарте DVB-H на постоянной основе;

• исследование ЭМС РЭС опытных сетей с действующими ТВ-станциями гражданского, военного и специального назначения в Москве и Московской области;

• анализ возможности и условий предоставления контента общероссийских обязательных общедоступных телеканалов операторам мобильного вещания DVB-H;

• исследование влияния сигнала DVB-H на проводные сети телерадиовещания (кабельные);

• анализ характеристик и особенностей использования различных видов абонентских приемных устройств;

• оценка необходимости внесения изменений в действующие нормативно-правовые акты и разработки дополнительных нормативных требований к сетям мобильного вещания DVB-H.

Результаты тестирования показали возможность эксплуатации сетей мобильного телевизионного вещания стандарта DVB-H для оказания услуг эфирного телевизионного вещания на территории Российской Федерации. Существенных ограничений для применения РЭС-сетей стандарта DVB-H совместно с РЭС существующих и планируемых сетей других операторов связи, а также РЭС военного и специального назначения выявлено не было.

Были организованы и дополнительные экспериментальные работы, нацеленные на подготовку рекомендаций по исключению помех в распределительных кабельных сетях. Меры по переносу трансляции телеканалов на другие частоты сетей кабельных операторов признаны достаточными для обеспечения ЭМС широкополосных мультисервисных кабельных сетей.  
____________________________________________
* Тестовое вещание в Москве в формате DVВ-H с ноября 2009 г. на 36-м канале ведет Yota ТВ (ООО «Кентавр»). – Прим. ред.

Заметили ошибку в тексте? Выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо!