Некоммерческое акционерное общество

Алматинский университет энергетики и связи

Кафедра телекоммуникационных систем

 

 

 

ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ОКАЗАНИЯ СПУТНИКОВЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ УСЛУГ В ТЕЛЕВИДЕНИИ И РАДИОВЕЩАНИИ

 Конспект лекций

для магистрантов  специальности  6М071900 -

Радиотехника, электроника и телекоммуникации)

 

 

 

 

Алматы 2011

Составитель: Клочковская Л.П. Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телевидении и радиовещании. Конспект лекций для магистрантов  специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС,2011, - 69 с.

 

Данная разработка предназначена для магистрантов специальности 6М071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

В конспекте лекций рассматриваются системы и способы организации и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телевидении и радиовещании, стандарты цифрового ТВ.

Ил. 24, табл .7, библиогр.  8.

 

Рецензент:  доцент Е.В. Ползик.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г.

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

 

Осн. план 2011., поз 360

 Введение 

Цель изучения данной дисциплины: получить  знания об основах современного телерадиовещания, системах и способах организации цифрового телевидения и радиовещания, системах и способах организации цифрового телевидения и радиовещания, методах сжатия видео- и звукоданных и описание средств их пакетирования.

В результате изучения дисциплины магистрант должен:

-приобрести знания об основах организации телерадиовещания;

-знать построение систем спутниковой и радиорелейной связи для передачи видео- и звукоданных;

-изучить виды услуг на основе передачи ТВ сигнала;

-приобрести навыки правильного оформления договора с клиентом по оказанию услуг.

Курс «Организация и технологии оказания спутниковых и радиорелейных услуг в телевидении и радиовещании» изучается на 1-ом курсе обучения.

В данном курсе принят единый методологический подход к изучению современных методов и способов передачи цифрового сигнала телерадиовещания. Основополагающими дисциплинами при изучении данной дисциплины являются «Спутниковые и радиорелейные системы передачи», «Телевидение», «Радиоприемные устройства», «Радиопередающие устройства», «Цифровые системы передачи».

Предусмотренные программой  данного курса знания являются базой для освоения специальности и формирования дипломированных специалистов  направлений телекоммуникаций.

 

Лекция 1.   Основные направления развития систем телевизионного вещания

 

Цель: изучить три направления развития систем ТВ

Содержание:

1) интенсивный рост числа коллективных и индивидуальных установок спутникового телевизионного вещания;

2) внедрение широкополосных интерактивных сетей кабельного телевидения в полосе 5 – 862 МГц, способных предоставить телезрителю до 100 и более ТВ программ;

3) внедрение и развитие наземного ТВ реализации систем MMDS, LMDS, MVDS (многоканальные, микроволновые, локальные многоточечные системы распределения).

 

В настоящее время можно выделить три направления  развития систем телевизионного вещания (ТВ):

первое - интенсивный рост числа коллективных и индивиду­альных установок спутникового телевизионного вещания;

второе - внедрение широкополосных интерактивных сетей кабельного телевидения в полосе  5-862 МГц, способных предоставить телезрителю до 100 и более ТВ программ;

третье - внедрение и развитие наземного ТВ при реализации систем MMDS, LMDS, MVDS (многоканальные микроволновые, локальные многоточечные системы распределения).

В каждом из этих трех направлений наметилась устойчивая тенденция к переходу на цифровые методы передачи. Успешно внедряются коллективные приемные установки, объединяющие все указанные выше виды каналов.

На базовых (головных) станциях таких установок имеются антенны для приема сигналов со спутников и от наземных ретрансляторов, головная станция через магистральную распределительную кабельную сеть доводит различные виды программ к пользователям. Подобные универсальные сети имеют широкое распространение в странах Западной Европы, Канаде, США, Япо­нии и др. В нашей стране создаются кабельные сети с трансляцией до 50 телевизионных программ, позволяющие предоставить возможность заинтересованным абонентам обратный канал (так называемые системы интерактивного телевидения). При наличии обратных каналов по системе кабельного телевидения абоненту может быть предоставлен ряд дополнительных услуг: подключение к телефонной сети общего пользования и сетям передачи данных, доступ в Интернет, возможность проводить расчеты через банк, не выходя из дома делать покупки и многое др. Наряду с внедрением многоканальных, многоточечных систем распределения MMDS, LMDS, MVDS в наземном телевидении получают развитие принципиально новые системы DVB-T - цифровые системы наземного телевидения.

Переход к цифровым методам передачи телевизионных сигналов по спутниковым каналам можно считать свершившимся фактом.

Достижения в области микроэлектроники позволили крупным фирмам добиться значительного улучшения пользовательских свойств оборудования для непосредственного спутникового телерадиовещания и 2-3-кратного снижения цены индивидуальной установки.

Таким образом, прогресс в сжатии спектра телевизионных сигналов при устранении в них избыточности (например, стандарт MPEG и др.) и новейшие достижения в области микроэлектроники позволили сделать буквально революционный скачок в развитии телевизионных технологий.

На повестку дня стал вопрос о технической стандартизации и унификации узлов и блоков студийного и приемо-передающего оборудования для систем цифрового телевизионного вещания. Группой экспертов ряда стран Европы,  США, Японии был разработан стандарт цифрового оборудования (DVB), применимый в спутниковых, кабельных и наземных системах телевизионного вещания. В 1994 г. стандарт был принят большин­ством стран и для спутниковых цифровых каналов на основе использования сигналов с квадратурной фазовой модуляцией (QPSK); для кабельных каналов на основе использования сигналов многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции: 16-КАМ, 64-КАМ, 256-КАМ. Учитывая неоднородность каналов наземного телевидения из-за переотражений, наличия большого уровня помех и влияния осадков для таких каналов был принят более сложный метод модуляции - COFDM-кодированная передача на многих ортогональных несущих.

Рассмотрим основные преимущества цифровой технологии в телевидении перед аналоговой.

Цифровое телерадиовещание представляет собой инфор­мационную технологию XXI века, так как позволяет:

-     перейти от множества телевизионных стандартов (на сегодня в эксплуатации имеется более 40, включая NTSC, PAL, SECAM) к единому цифровому;

-     унифицировать передающую студийную и приемную аппаратуру;

-     в абонентских терминалах (телевизорах) плавно перейти от приема аналоговых к цифровым, путем внедрения на первом этапе специальных приставок-декодеров, преобразующих цифровые сигналы в аналоговые;

-     обеспечить передачу изображений повышенного качества, а также телевидения высокой четкости, многопрограммного и стереоскопического телевидения;

-     реализовать интерактивную связь.

Выдвинутая Россией и поддержанная 11-й Исследовательской комиссией Международного союза электросвязи глобальная модель единой системы телерадиовещания нашла одобрение практически всех стран. Предполагается, что глобальная модель цифрового телевизионного вещания будет иметь гибкую цифровую архитектуру, позволяющую приспособиться не только к различным телевизионным стандартам, но и к системам телевидения высокой четкости и цифрового многопро­граммного телевизионного вещания.

 

Цифровое телевизионное вещание в наземных радиоканалах

        

Переход к цифровым методам передачи обычно, связывают с резким улучшением качественных показателей видеоизображения. Это действительно справедливо для спутниковых и кабельных каналов, где аддитивные и мультипликативные помехи (наложенные от других источников), практически отсутствуют.

В наземных каналах телерадиовещания, особенно в крупных городах с многоэтажной застройкой мультипликативные помехи иногда резко ухудшают качество изображений, а в ряде случаев могут быть причиной образования, так называемых "мертвых" зон, где качественный прием передач местного телецентра, практически невозможен. Эти помехи особенно сильно мешают при приеме сигналов на слабонаправленные антенны, т.е. в тех случаях, когда прием ведется на переносные или подвижные телевизионные и радиовещательные терминалы.

При разработке стандарта на цифровое телевизионное вещание в наземных сетях высококвалифицированными специалистами ряда стран были проведены очень серьезные исследования по уменьшению влияния мультипликативных помех.

Системы многопрограммного цифрового ТВ вещания встраиваются в существующие частотные планы распределения телевизионных каналов, предусматривающие полосу пропускания 8 МГц для наземного и кабельного телевидения. В спутниковых ТВ системах для непосредственного приема со спутников выделена полоса 27 МГц, а для фиксированной спутниковой связи (ФСС) разрешены системы с полосой пропускания 30, 33, 36, 40, 46, 54 и 72 МГц. Российские системы на спутниках "Радуга", "Экспресс", "Горизонт", как правило, работают в полосе 36 МГц.

При выборе в системах цифрового телерадиовещания одинаковых или кратных полос пропускания для разных систем упрощается обмен телевизионными программами между наземными и спутниковыми вещательными службами. В самом деле при цифровом потоке ТВ программы 9 Мбит/с, по спутниковым системам можно пропустить 3-4 программы, по наземным - одну программу, а по кабельному при перекодировании в 16 КАМ и 64-КАМ - четыре-шесть программ высокого качества.

Результатом этих усилий явился в 1996 г. стандарт для каналов наземного телевидения ETS 300744 - Digital Broadcasting Systems for television, sound and data services. Framing structure, channal coding and modulation for digital terrestrial television, 1996 [2] или сокращенно стандарт DVB-T.

В этом стандарте предложен новый метод модуляции COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), который можно перевести на русский язык как метод многоканальной комбинированной амплитудно-фазовой модуляции на многих ортогональных несущих с применением помехоустойчивого кодирования.

Рассмотрим кратко основные особенности метода комбинированной амплитудно-фазовой модуляции на ортогональных несущих.

Применение комбинированной амплитудно-фазовой модуляции (16-КАМ, 64-КАМ, 256-КАМ) обусловлено необходимостью увеличения пропускной способности радиоканала по соотношению 2n, где цифра 2 означает дискретный канал для двоичного сигнала (посылка, пауза), a n - число двоичных каналов в системе связи. В системе 4-ФМ могут передаваться две независимых двоичных последовательности (22), в системе 8-ФМ - три (23) в системе 16-КАМ - четыре (24) и т.д. Использование в системах с числом позиций более восьми комбинированной амплитудно-фазовой модуляции объясняется большей помехоустойчивостью этих сигналов по сравнению с многопозиционной фазовой модуляцией (16-ФМ, 64-ФМ и т.д.).      

Таким образом, с увеличением n в соотношении 2n количество дискретных потоков, при одной и той же скорости передачи в заданной полосе канала, возрастает пропорционально числу n, где n - 0, 2, 3,..., 8. Число n = 8 соответствует системе КАМ-256, которая пока еще не нашла широкого практического применения. Ортогональность в предложенном методе модуляции позволяет исключить перекрытие спектров двух соседних несущих и тем самым свести к минимуму влияние двух соседних каналов. Условие ортогональности выполняется, если частотный разнос между несущими f_к и f_к+1 будет равен величине обратной длительности символа рабочего интервала Т_и, т.е. D_f = f_к+1 – f_к = 1/Т_и.

Математически ортогональность определяется как интеграл от произведения спектров двух модулированных несущих за время Т_и, который равняется нулю.

Техническая реализация вышеописанного метода модуляции выражается в том, что в стандарте DVB-T предусмотрены две модификации, обозначаемые как 2К и 8К.

В модификации 2К используются 1705 несущих, а в 8К - 6817 несущих. При этом мультиплексированный суммарный поток видео-, аудиосигналов и данных делится на 1705 или 6817 параллельных потоков, в каждом из которых длительность символа увеличивается либо в 1705, либо в 6817 раз. Это позволяет часть длительности символа сообщения выделить на защитный интервал от эхосигналов. В обеих модификациях относительная длительность защитного интервала Dt/Ти может принимать значения 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32, т.е. защитный интервал может составлять от 3 до 25% длины рабочего интервала Ти. Выбор длины защитного интервала определяется не только рельефом местности и характером застройки на обслуживаемой телецентром территории, но и удалением соседних передатчиков.

Физически очевидно, что чем длиннее рабочий интервал, тем больше защитный интервал и система в целом эффективнее защищена от эхо-сигналов.

Вместе с увеличением числа несущих усложняется декодер, требующий для системы 8К применения процессора с двоичной емкостью 213 = 8192, а это влечет за собой и повышение стоимости абонентского телевизионного приемника. Поэтому модификация приемника 2К с процессором в декодере   211 = 2048 может оказаться доступной значительно большим слоям населения в том числе и со средним достатком. В таблице 1 приведены основные параметры системы с модуляцией COFDM [4].

Двум модификациям 8К и 2К соответствуют разные величины частотных разносов несущих в радиочастотном спектре COFDM; соответственно 1116 и 4464 Гц. Рабочая ширина полосы спектра радиоканала в обоих случаях будет одинаковой и равной 7,61 МГц. В полосе, отведенной для аналогового телевизионного радиоканала 8 МГц, разнос между соседними каналами системы цифрового телевидения составляет 0,39 МГц.

 

Таблица 1 – Основные параметры системы с модуляцией COFDM

Модификация	8К	2К
Длительность рабочего интервала, мкс	896	224
Число несущих в спектре группового сигнала	6817	1705
Частотный разнос несущих, Гц	1116	4464
Ширина радиоспектра группового сигнала, МГц	7,61	7,61
Относительная длительность защитного интервала	1/4, 1/8, 1/16, 1/32	1/4, 1/8, 1/16, 1/32
Длительность защитного интервала Dt, мкс	224, 112, 56, 28	56, 28, 14, 7
Длительность символа сообщения, мкс	1120, 1008, 952, 924	280, 252, 238, 231
Территориальный разнос между передатчиками в одночастотной сети, км	67; 34; 17; 8,4	17; 8,4; 4,2; 2

 

Таким образом, общая ширина спектра радиоканала цифро­вого телевидения в наземных системах телевещания полностью соответствует ширине полосы аналогового телевидения в стан­дарте с разложением в 625 строк (SECAM, PAL).

 

Лекция 2. Цели, задачи, программная политика телерадиокомпаний

 

Цель: изучение типов телевизионных и радиовещательных компаний.

Содержание:

1) Цели, задачи, программная политика и способы существования соседствующих в эфире коммерческих и государственных телерадиокомпаний.

2) Типы ТВ и РВ компаний. 3. Способы сосуществования соседствующих в эфире  коммерческих и государственных телерадиокомпаний

        

Вещателями в РК являются государственные, общественные и коммерческие телевизионные и радиовещательные компании.

К государственным вещателям относятся государственная компания (ГТРК) и ее дочерние предприятия – региональные государственные телерадиокомпании (РГТРК). Последних – 16 (по числу субъектов РК).

К общественным вещателям относятся вещательные компании, имущество которых находится в собственности общественных организаций и объединений.

К коммерческим вещателям относятся все остальные вещательные компании (их несколько тысяч), имущество которых не находится в собственности государства, субъекта республики или общественной организации, либо объединения. В настоящее время коммерческие вещательные компании заполнили все имеющиеся ниши в эфире.

Функционирование телекоммуникационной системы Казахстана во всем его многообразии организационных форм, творческих направлений, жанровых разновидностей определено следующими факторами:

- телекомпании республики объединяет не только территориальная близость, но и тесные и плодотворные контакты в творческой работе между собой, а также с многонациональной телеаудиторией, что представляет значительный материал для обоснования научно-теоретических и практических рекомендаций и выводов касательно многогранной деятельности специалистов телекомпаний;

- региональная система телекоммуникаций включает в себя самыеразличные телекомпании, характеризующиеся следующими классификационными признаками:

а) административно-территориальный (областные, городские, районно-городские, районные и другие); по типам собственности (государственные, коммерческие, общественные, акционерные и т.д.);

б) по источнику финансирования (бюджетные, самоокупаемые);

в) по тематическому признаку (информационные, развлекательные, музыкальные и т.д.);

г) по аудиторному признаку (для детей, для деловых людей, для молодежи);

д) по учредителю (государство, администрация, творческий союз);

- региональное телевидение - явление постоянно развивающееся, создатели телепрограмм находятся в состоянии перманентного поиска оптимальных путей решения одной из важнейших проблем информационного обмена, составляющей сложной динамичной системы федерального телевидения, образующей разнородное этническое, религиозное, социокультурное пространство. В то же время, всяческое затушевывание противоречий в современной организации регионального вещания может затруднить возможность осмысления тенденций развития системы телекоммуникаций в новых политико-экономических условиях

Цели, задачи, программная политика и способы существования соседствующих в эфире коммерческих и государственных (а также общественных) телерадиокомпаний существенно различаются, а в некотором смысле они диаметрально противоположны.

Основная задача коммерческих вещательных компаний состоит в извлечении прибыли. Эти компании формируют и обслуживают рынок рекламы. Для привлечения аудитории они вещают большей частью развлекательные передачи, перемежая их информационными и рекламными вставками. Формат передач коммерческих вещателей изначально узкий. Он не может удовлетворить большую часть населения. Средства к существованию и прибыль ими извлекаются в основном за счет рекламы.

Функции государственных (общественных) вещателей иные. Основные задачи государственных вещательных компаний состоят в информировании населения о событиях в регионе, стране и мире, в просвещении населения (приобщении его к знаниям, к национальным и мировым культурным ценностям), в развлечении и организации его досуга. Формат передач государственных вещательных компаний должен быть широким, чтобы удовлетворить потребности всех слоев населения с учетом возрастных групп. Для реализации этой общественно полезной функции государственные компании вынуждены тратить средства на создание, приобретение и распространение социально значимых передач Государственные вещательные компании не могут быть прибыльными. Они принципиально убыточные и не могут существовать без финансирования и бюджета.

В настоящее время наши государственные вещательные компании не могут конкурировать с коммерческими компаниями по ряду объективных причин, главные из которых следующие:

-          затяжное хроническое недофинансирование компаний из бюджетных средств;

-          практически необратимое разрушение производственной базы из-за физического и морального износа оборудования производства и распространения программ;

-          применение устаревшей технологии вещания, не отвечающей современным требованиям производства и выпуска программ.

В вещательной отрасли сложилась практика крайне неравномерного финансирования текущей деятельности ГТРК и капитальных вложений для поддержания из производственной базы. Фактически перестали действовать такие регуляторы практической деятельности, как правила технической эксплуатации технических средств телерадиовещания, ведомственные нормативные акты. Вновь разработанные нормы и правила страдают слишком низким уровнем проработки и не пригодны для практического применения. В итоге 16 родственных предприятий, действующих в едином информационном поле в интересах государства, оказались в условиях утраты общих правил их деятельности.

В то же время телевидение и радиовещание во всем мире переживают период радикального изменения технологии производства и выпуска программ – перехода к новым цифровым безленточным технологиям вещания. Тенденция этого процесса такова, что возврат к традиционным технологиям или удержание их в производственных процессах уже невозможны. В настоящее время ни одна из ведущих фирм в мире не разрабатывает новое аналоговое оборудование для телерадиовещания. Та аналоговая продукция этого вида, которая еще имеется на международном рынке, является остатками прежних разработок и не гарантирует дальнейшей технической поддержки со стороны производителя.

В этих условиях капитальные вложения, выделяемые из бюджета для восстановления или поддержания производственной базы ТРК, направляемые на закупку традиционного оборудования, ориентированного на традиционную технологию, становятся бессмысленными, поскольку не только не способствует развитию объекта вещания, но и обрекают его на долговременную беспомощность перед лицом конкурентов – негосударственных вещателей.

Несмотря на общий вектор движения вещателей к новой технологии, ее в нашей стране еще не существует. Отсутствует опубликованная или установленная кем-то полная система последовательных процессов, приводящих к созданию и выпуску телерадиопрограмм. В то же время без глубокого понимания и технологических процессов невозможно и регулирование экономической деятельности ТРК. Поэтому одна из главных задач данной лекции состояла в разработке и описании перспективной (цифровой безленточной) технологии телерадиовещания. Для разработки технологии необходимо хорошо представлять технологические процессы. Подробный анализ технологии производства позволяет получить обоснованные экономические показатели, которые могут быть использованы для оценки и планирования экономической деятельности ТРК.

Большая часть статистических данных, использованных для расчетов, получена из анализа производственной деятельности государственных телерадиокомпаний. Но производственный процесс не зависит от формы собственности и ведомственной принадлежности.

Для разработки концепции последовательной информационной политики, нацеленной на обеспечение жителей региона актуальной, своевременной, объективной информацией важное значение уделяется следующим целевым ориентирам: повышению эффективности информационного обеспечения средствами телевидения, включая создание системы информирования людей о действиях республиканской, областной, городской и районной администраций региона; осмыслению творческих методов тележурналистов, адаптированных к плюралистической модели политического процесса в регионе, включающей реализацию идеологического, политического, социального, экономического и институционного многообразия; созданию законодательных и нормативных документов, регламентирующих взаимоотношения телекомпаний со всеми субъектами общественной жизнедеятельности и гарантирующих право каждого жителя региона на получение интересующей его информации. Особенно важен анализ особенностей функционирования механизма организационно-экономической поддержки приоритетных направлений вещания, способствующий развитию информационного пространства республики; проблемы подготовки и переподготовки творческих сотрудников для новой телекоммуникационной системы, связанной с необходимостью овладения современными технологиями.

При исследовании системы телекоммуникаций как единого целого и как части СМИ системный подход дает возможность осмыслить цели, единство функций и задач, как государственных, так и коммерческих телекомпаний, выявить степень влияния системы телекоммуникаций на различные средства массовой информации. Это позволяет раскрыть закономерности их взаимодействия. Системный анализ эффективен при исследовании особенностей(преимуществ)вещания каждого отдельного телеканала. Эти качества проявляются при функционировании всей системы телекоммуникаций, при определении вклада каждой телекомпании в процесс влияния на аудиторию, при анализе природы и особенностей каждого творческого коллектива в общей телевизионной системе.

Исследование тенденций развития регионального телевидения требует комплексного рассмотрения проблем, вбирающего в себя различные методы и процедуры анализа, но составляющего определенное логическое, познавательное единство. Рассмотрение явлений и процессов в деятельности различных телекомпаний в совокупности, в сочетании их разнообразных свойств позволяет охватить группу свойств и явлений, присущих всей системе коммуникаций, ее общие свойства, а также процессы, являющиеся отражением практической деятельности альтернативных телеканалов, ведет к раскрытию методов, приемов, форм взаимоотношений телекомпаний с учредителями, к выявлению путей повышения эффективности работы всей системы телекоммуникаций, помогает изучить закономерности, свойственные всей системе.

Системный и комплексный подходы помогают всесторонне проанализировать отношения тележурналистов с аудиторией и наиболее полно раскрыть проблему удовлетворения духовных запросов различных слоев населения, а также исследовать типы телепередач, разработать систему рекомендаций, реализация которых способна повысить эффективность регионального вещания.

Региональное телевидение, функционирующее в новых общественно-политических и социально-экономических условиях, вступило в полосу фундаментальных преобразований, касающихся статусно-правового характера проблемно-тематической, коммерческой организации телевидения, его технической оснащенности.

Процесс разгосударствления привел к отмиранию административной структуры управления и способствует вытеснению ее контрактно-договорными формами сотрудничества в рамках экономической самостоятельности творческих объединений, телекомпаний и даже творческих мастерских.

Республиканское телевидение становится более полнофункциональным. Разнообразие эфирных телеканалов, кабельных программ реально трансформировало информационную ситуацию и изменило уровень взаимоотношений с общенациональным телевидением; господствовавшую тенденцию дополнения этого вещания вытеснила тенденция поиска собственного лица региональной телепрограммы.

Ближайшая перспектива регионального телевидения - развитие без иерархической государственной системы управления. В телекомпаниях приведен в действие механизм саморазвития, который активно стимулирует процессы материального и правового совершенствования системы коммуникаций в регионе. Переход от принципов жесткого централизованного планирования к системе регулирования создает творческие условия для формирования телепрограмм с учетом социальных потребностей и интересов телезрителей.

Свобода от партийного руководства и одновременно от стабильного финансового и материально-технического обеспечения способствовала тому, что телекомпании региона попадают в новую экономическую зависимость. Исследование "корпоративного телевидения ", не претендующего на роль краевого, областного, принадлежащего крупным финансовым структурам, показало, что в условиях гиперкоммерциализации альтернативные телеканалы приобретают статус коммерческих предприятий.

 

Лекция 3. Характеристики телерадиопродукции

 

Цель: изучение процесса производства фрагментов изображения от разных источников сигналов и порядка их обработки для получения готовой передачи.

Содержание: рассматривается пример формирования передачи из отдельных фрагментов.

 

Законченная телевизионная передача или радиопередача представляет собой сигналограмму, файл или сигнал в линии, содержащий последовательность взаимосвязанных фрагментов сигналов изображения и/или звука, продолжительностью от долей и единиц секунд до десятков секунд. Первоначальными источниками сигналов, из которых состоят фрагменты, являются видеокамера, микрофон, электронный музыкальный инструмент, компьютер, ранее записанные видеофонограммы. В процессе производства передачи каждый из фрагментов в зависимости от замысла ее создателя может подвергаться многократной перезаписи и самой разнообразной обработке (микшированию, наложению изображения, цветовой обработке, геометрической обработке, введению спецэффектов и т.п.). Упомянутые технологические операции (перезапись и обработку сигналов) осуществляют в определенной последовательности с применением различного технологического оборудования.

На рисунке 1 условно показаны отдельные фрагменты передачи и порядок их обработки для получения готовой передачи. Цифрами на рисунке обозначены фрагменты, а буквами – моменты времени, когда эти фрагменты получены.

Исходные фрагменты записаны в различные периоды времени (а, б, г, д, ж) и, возможно, в различных студиях. Первичная обработка некоторых из фрагментов производится в другие интервалы времени (в, е) с использованием соответствующего оборудования. Компоновка передачи в единый видео- и звукоряд происходит в иной интервал времени (з) с использованием иного оборудования. Процесс производства передачи завершается ее финишной обработкой (момент времени и).

Виды, свойства и количество оборудования, необходимого для создания ТВ и РВ передач, зависят от видов и числа обработки всех фрагментов, тем больше временные и аппаратные затраты.

1,2,5,6,10 – исходные фрагменты, полученные в результате первичной записи;

3,4,8,9 – фрагменты после первичной обработки;

11 – фрагмент после финишной обработки

 

Рисунок 1 – Формирование передачи из отдельных фрагментов

 

Чтобы определить требуемое количество оборудования и его виды, трудозатраты и ресурсозатраты, необходимо подробно рассмотреть весь технологический процесс по созданию и выпуску передач. Но вначале более подробно остановимся на характеристиках продукции с целью внесения определенности и формализации ее характеристик.

В результате тщательного анализа видов и состава ТВ и РВ передач удалось достаточно четко выделить характерные структурно-технологические признаки передач, которые позволяют их ранжировать по определенным формам. Признаки следующие: продолжительность или темп сменяющихся фрагментов и сложность обработки сигналов изображения и звука в полной технологической цепи от камеры и микрофона до выхода на передатчик. Число характерных форм для ТВ передач – 12, а для РВ передач – 9.

Виды и степени сложности обработки сигналов указаны в таблице 1

 

Таблица 1 – Виды и степени сложности обработки сигналов

Степень сложности обработки сигналов	Характер операций	Характерное число попыток для достижения результата по одной из операций
Изображение
Простая обработка	Микширование изображений вытеснением, шторкой, рамкой, фигурой; линейный и нелинейный монтаж	1 -2
Умеренная обработка	Листинг, рирпроекция, знакогенерирование, масочное ретуширование; многослойный (2-3 слоя) видеомонтаж	2-3
Сложная обработка	Выполнение операций ключевания (keying), видеоэффекты в двухмерном и трехмерном пространстве, создание и ввод-вывод графических изображений, удаление дефектов изображения; многослойный (более трех слоев) видеомонтаж.	Более 4-5
Звук
Простая обработка	Микширование звука, линейная обработка с использованием обрезных фильтров, фильтров присутствия; линейный или нелинейный монтаж	1 -2
Умеренная обработка	Сведение многоканальных (до 4-5 каналов) фонограмм, линейная обработка с применением эквалайзера, введение простых спецэффектов	2-3
Сложная обработка	Сведение многоканальных фонограмм (более 5 каналов), введение сложных спецэффектов, изменение продолжительности фрагментов без изменения тембра, удаление шумов, тресков, щелчков методами спектральной и корреляционной обработки	Более 4-5

 

Государственные телерадиокомпании, ориентируясь на максимальное удовлетворение потребностей населения в телерадиопередачах, в течение продолжительного времени (методом проб и ошибок) формировали оптимальную структуру программ, приемлемую для большинства населения. Это устоявшаяся структура с многообразием видов и форм передач («широкий формат») существует и в настоящее время. Весовое соотношение различных форм передач на единицу объема вещания остается стабильным в программах как государственного телевизионного вещания, так и радиовещания. Резкое изменение структуры программ приводит к снижению числа активных телезрителей и радиослушателей.

 

Лекция 4. Технологические комплексы телерадиовещания

 

Цель: изучение структуры локальной сети телерадиокомплекса и состава радиовещательного комплекса.

Содержание: построение специализированной вычислительной сети радиокомплекса и дополнительные службы радиокомплекса.

 

Современный цифровой радиокомплекс представляет собой многопользовательскую специализированную вычислительную сеть (см. рисунок 2), объединяющую (и разделяющую) ресурсы сервера, рабочих станций и периферийного оборудования. Сердцем сети служит сервер (видеосервер, звукосервер), связанный с мощной базой данных (видеоданных, звукоданных) – автоматизированным архивом. Рабочие станции, связанные с сервером по сети, позволяют обмениваться видео- или звукоданными и объединять или разделять ресурсы соответствующих автоматизированных рабочих мест (АРМ) работников телевидения и/или радиовещания. Автоматизированные рабочие места помимо рабочей станции снабжены периферийным оборудованием, состав которого зависит от рода выполняемых операций.

Рисунок 2 – Локальная вычислительная сеть телерадиокомплекса

 

Современный комплекс радиовещания помимо основной радиовещательной службы содержит Интернет-службу и службу вещания данных.

Комплекс состоит из технологических участков, укомплектованных автоматизированными рабочими местами (АРМ) работников радио. Основные технологические участки следующие:

-      участок планирования передач – для администрирования, планирования, сбора и обработки данных, текстовой подготовки передач;

-      участок речевой записи – для первичной записи различного рода речевых передач (информационных, художественных, тематических);

-     участок музыкальной записи – для записи музыкальных передач различных форм и сведения многоканальных фонограмм;

-     внестудийные участки: передвижные звуковые станции (ПЗС), удаленные корреспондентские пункты и трансляционные пункты – для записи передач и их частей во внестудийных условиях и их

-     первичной обработки;

-     репортерские комплекты радиожурналистов (упрощенные и монтажные) – для взятия интервью и проведения оперативных репортажей с места событий;

-     участок подготовки передач – для сбора и обработки звукоданных и подготовки фрагментов и частей передач;

-     участок производства передач – для формирования законченной передачи из отдельных фрагментов и частей, а также для формирования расписания (списка эфирных решений);

-     автоматизированный архив – для записи готовых передач, их краткосрочного, среднесрочного и долговременного хранения, для записи архивных копий, а также для воспроизведения хранимых передач в ручном и автоматизированном режимах;

-     участок выпуска передач – для ведения передач и управления их выпуском.

Укрупненная структура современного радиовещательного комплекса приведена на рисунке 3.

Другие технологические участки (технического контроля, управления связью, записи контрольных фонограмм и т.п.) на рисунке3 не показаны.

Интернет-служба предназначена для следующих целей:

-     поддержание выделенного канала сети Интернет;

-     обмена информацией и звукоданными с удаленными корреспондентами по сети Интернет;

-      формирование собственной web-страницы радиостанции;

-     радиовещания в сети Интернет.

 

 

 Рисунок 3 –Состав радиовещательного технологического комплекса

 

Организация Интернет-связи с удаленными корреспондентами показана на рисунках 4 и 5.

 

 

1 – репортерский магнитофон (дискофон);            

2 – рабочая станция репортера региональной редакции;

3 -  сервер центральной редакции;

4 – звуковая станция центральной редакции

 

Рисунок 4 – Передача звукоданных по сети Интернет:

 

 

 

 

Рисунок 5 – Связь региона и центра по сети Интернет

 

Дополнительная вещательная служба – радиовещание данных предназначена для вещания дополнительной информации в составе основного радиовещательного сигнала на частоте радиостанции для предоставления дополнительных услуг радиослушателям.

 

Лекция 5. Назначение и основные функции видеосервера

 

Цель: изучение процессов преобразования сигналов ТВ изображения и звука в цифровые потоки, функции и структуру построения видеосервера.

Содержание: функции видеосервера и вариант видеосервера.

 

Видеосервер предназначен для записи, импорта медиаматериалов на дисковый массив, одновременного и независимого формирования нескольких эфирных программ

Под классическим видеосервером обычно понимается устройство, способное только выдавать видеоматериал для вещания, именно поэтому такие устройства называют вещательными видеосерверами. Однако на практике большинство телекомпаний сталкиваются с задачей хотя бы частичной ретрансляции вещания центрального канала-партнёра. При использовании классической схемы в такой задаче приходится подключать коммутирующие аудио и видео устройства, выходящий сигнал сервера нужно синхронизировать, поэтому нужен синхронизатор; возможно транскодировать; а на случай отключения питания нужны ещё устройства релейного обхода сигнала и т.д. Всё это существенно увеличивает стоимость решения под ключ. Кроме того в результате преобразований ухудшается качество сигнала, возникают проблемы переходных процессов при переключении. Таких проблем и дополнительных трат можно избежать, если использовать AKULATELE VISION 3, потому что это больше, чем вещательный видеосервер, это сервер региональной врезки, т.е. устройство имеющее входы, сквозной канал, а главное - способное в реальном времени врезать видеоматериал с жесткого диска и различное текстово-графическое оформление эфира в проходящий видеосигнал. Материалы для врезки могут передаваться по сети с других NLE станций. Врезка производится в цифровом виде очень деликатно по команде оператора или по составленному заранее расписанию. Не стоит также забывать, что наше решение очень компактно - всего одно устройство для установки в 19" rack стойку.

Сигналы ТВ изображения, звука и управления в цифровом телевизионном комплексе преобразуются в цифровые потоки видеоданных, звукоданных, данных управления. Эти данные дополняются и сопровождаются текстовыми, графическими и иными данными различного содержания и назначения. Пользователи сети при подготовке, производстве, формировании и выпуске ТВ программ оперируют данными, видеоданными и звукоданными. Эти данные формируют, ими обмениваются, их редактируют, объединяют и выпускают. Видеосервер предназначен для организации гибкой многопользовательской ЛВС, предназначенной для коллективной работы с этими данными при создании и выпуске цифровых телевизионных программ.

Функции сервера. Основные функции сервера следующие:

-      конфигурирование сети;

-      цифровое кодирование аналоговых телевизионных сигналов;

-      цифровое кодирование сигналов звукового сопровождения;

-      демультиплексирование мультиплексированных транспортных потоков цифрового телевидения;

-      демультиплексирование нетелевизионных транспортных потоков данных;

-      формирование элементарных транспортных потоков;

-      локальное и дистанционное управление записью, хранением и воспроизведением данных в виде файлов (функции файл-сервера);

-      бесшовное объединение (мультиплексирование) входных и воспроизводимых потоков данных различного назначения в мультиплексированные транспортные потоки цифрового телевидения.

Сервер состоит из функциональных модулей и компонентов, назначение и описание которых приведено в таблице 2

 

Таблица 2 – Функциональные модули и компоненты видеосервера

Модуль, компонент		Описание
Модуль управления конфигура-ции		Модуль управляющий конфигурацией программ NT-host (конфигуратор), выполняет следующие функции: -      запуск, конфигурирование и остановка каждого компонента системы; -      интерфейс с внешними системами управления; -      интерпретация команд; -      пропускание заранее структурированных командных установок к различным компонентам.
Продолжение таблицы 2
Модуль, компонент	Описание
Входной процессор	Этот компонент содержит входные порты и обеспечивает интерфейсы между компонентами. Входные данные поступают от мультиплексированных источников, использующих соединения цифрового телевизионного вещания с асинхронными последовательными кабельными стыками (DVB-ASI-C) и синхронными последовательными стыками.
Студийный кодер	Этот модуль преобразует несжатый цифровой видеосигнал стандартного разрешения SD (SD – standard definition) в одиночный транспортный поток ТВ программы (SPTS). Дополнительно предусматриваются входы: последовательный цифровой стык D1, аналоговые (компонентный или композитный видеосигнал с аналоговыми или цифровыми симметричными звуковыми входами) и звуковые входы (аналоговые и цифровые стыки). Программное обеспечение рассчитано на независимое управление всеми функциями четырех студийных кодеров.
Виртуаль-ный коммутатор	Виртуальный коммутатор, получая входные потоки MPEG-2,  преобразует их в потоки, подаваемые в объединитель, мультиплексор, модуль управления битовой скоростью.
Регистратор потоков	Этот компонент используется для выделения и распаковки части или всего мультиплексированного транспортного потока и преобразования в отдельные транспортные потоки. Осуществляет переиндексацию отдельных фрагментов программы, оставляя неизменным их сущность (essence) – видеоряд и звукоряд.
Файл сервер	Модуль содержит SCSI-накопитель на ЖМД с системой памяти и управления для сохранения содержимого программ и других данных. Система управляет распределением памяти на ЖМД. Сущность программы (essence) – видеоряд и звукоряд – передается от файл-сервера в другие модули через виртуальный коммутатор (одну из двух частей). Использование двух частей виртуального коммутатора позволяет одновременно с файлами с основной программы воспроизводить и редактировать другие файлы.
Демульти-плексор	Демульитплексор выделяет одну программу из асинхронного транспортного потока ТВ программ или потока данных ATSC. Программы передаются в виртуальный коммутатор в виде пакетированных элементарных потоков PES (PES – packetized elementary streams). Демультиплексор автоматически вскрывает информацию идентификацию пакетов PID (PID – packet identifier information) для каждого потока программы и пропускает ее для реиндексации системы. Если в транспортной системе присутствует более одной программы, каждая из них пропускается демультиплексором индивидуально.
Объедини-тель видео	Объеденитель видео включает в себя многоканальный редактирующий коммутатор потоков, приходящих от виртуального коммутатора. Объединитель видео формирует бесшовные переходы между двумя потоками, правильно размещая биты с форматами MPEG-2, обеспечивает синхронизацию потоков видео- и звукоданных. Он осуществляет также замену кадров и текста при редактировании изображения.
Звуковой объедини-тель	Звуковой объединитель включает в себя многоканальный редактирующий коммутатор потоков, приходящих от виртуального коммутатора. Звуковой объединитель обеспечивает сглаживание переходов между коммутируемыми звуковыми сигналами, предусматривает задержку сигналов для временного согласования потоков звуко-, видеоданных с целью минимизации lip-искажений (несовпадение движения губ и соответствующих звуков)
Продолжение таблицы 2
Модуль, компонент	Описание
Компонент ввода логотипа	Компонент ввода логотипа позволяет вводить в каждый объединяемый видеосигнал до четырех графических файлов. Предусматривается возможность управления прозрачного логотипа. С помощью конфигуратора или автоматического интерфейса можно позиционировать логотип в любой области изображения. До четырех логотипов может быть введено в программы индивидуально или один и тот же логотип может быть включен во все программы, которые выпускаются в одно и то же время.
Управление битовой скоростью	Помимо ввода логотипа в изображение компонент ввода логотипа позволяет управлять скоростью передачи данных. Он, находясь под управлением контроллера статистического мультиплексора, может изменять частоту дискретизации коэффициентов дискретного косинусного преобразователя DCT (DCT – discrete cosine transform), которые определяют степень сжатия потока видеоданных. Сжатие потока достигается путем уменьшения числа битов, используемых для предоставления коэффициентов DCT. При передаче меньшего числа битов в секунду освобождается место для передачи в том же интервале времени видеоданных другой программы. Управление битовой скоростью является одной из подфункций из общего набора функций статистического мультиплексора.
Контроллер статистического мультиплексора	Этот компонент тесно связан  с индивидуальным контроллером битовой скорости каждого выходного коммутатора и подсистемой транспортного потока, который завершает финальный шаг мультиплексирования – «планирование пакета» («packet scheduling»). Контроллер формирует коэффициенты статистического мультиплексирования в допустимой полосе частот для данного временного окна и битового пространства, необходимые для данной программы. Для обеспечения эффективного статистического мультиплексирования компонентов контроллер поддерживает раздельные буферы кодирования и декодирования для каждой программы. Эта буферизация используется для управления скоростью и требует предварительного определения времени, реально необходимого для заданного битового пространства.
Агент данных	Эта функция является частью функций запуска конфигуратора NT-host. Агент данных преобразует во внешние данные управления системы те данные, которые передают скрытые IP-данные через соединитель сети хоста.
Разделитель	Этот компонент используется для создания дублирующих копий цифрового потока данных, которые могли бы быть направлены к двум различным компонентам. Обычно эти копии данных используются для формирования альтернативного цифрового потока ТВ программы при наличии двух выходных аппаратных средств
Агент	Эта функция является частью функций конфигуратора NT-host. Агент осуществляет автодозвон к внешнему пользователю протоколом программной и системной информации PSIP через сетевое соединение с хостом
Выходной процессор	Этот компонент осуществляет функцию интерфейса между компонентами ПО и аппаратными средствами выходных портов. На выходе используются сигналы DVB-ASI-C.

Модуль, компонент

Описание

Подсистема прозрачно-го транс-портного потока

Этот компонент принимает данные мультиплексированных служб (видео, звук, данные, протокол программной и системной информации (PSIP), PDI) и мультиплексирует их в ATSC – совместимый транспортный поток. Транспортный поток добавляет в транспортный поток MPEG-2 синтаксис для пакетирования и мультиплексирования видео-, звуковых сигналов данных для цифровых вещательных систем. Транспортный поток содержит одну или более программ, где каждая программа элементарных пакетированных потоков совместно использует общую временную базу. Пакеты транспортного потока имеют фиксированную длину – 188 байт.

 

 

Рисунок 6 – Функциональная схема видеосервера модульного типа

 

Существует множество вариантов построения  видеосерверов. Наиболее приемлемыми с точки зрения оптимизации параметров цена – потребительские свойства являются модульные видеосерверы, состоящие из отдельных функциональных блоков. Модульное построение сервера позволяет заказчику сформировать набор функциональных блоков, точно соответствующий поставленной задаче, не затрачивая лишних средств на функции, не предусмотренные в конкретном телевизионном комплексе. На рисунке 6 приведена функциональная схема современного видеосервера, построенного по модульному принципу.

 

Лекция 6. Актуальность внедрения цифрового телерадиовещания

 

Цель: изучение достоинств передачи цифрового ТВ сигнала, основных препятствий для внедрения цифровой передачи.

Содержание: основные причины внедрения цифровых методов передачи ТВ сигнала, трудности аналого-цифрового преобразования сигнала изображения и способы уменьшения скорости передачи.

 

Длительное время основным препятствием для внедрения цифровой передачи являлась сложность аналого-цифрового преобразования. Аналоговый сигнал занимает полосу частот около 6 МГц, что в соответствии с теоремой Котельникова требует частоты дискретизации не менее 12 МГц.  Один кадр цветного телевизионного изображения содержит более 150000 элементов (пикселей - pixels). При частоте следования кадров 25 – 30 Гц и использование традиционного подхода к преобразованию в цифровую форму телевизионный сигнал требует передачи со скоростью более 200Мбит/с. Очевидны проблемы, возникающие при передаче и хранении столь высокоскоростных потоков. Например, если стандартные дискеты имеют емкость 1,44 Мбайт (11,5 Мбит) для хранения обычного кинофильма продолжительностью 100 мин, потребовалось бы более 100000 дискет. Скорость обмена между жестким диском и процессором бытового компьютера составляет величину порядка 2 Мбайт/с (16 Мбит/с), а скорость считывания с компакт-диска (CD) равна примерно 1,5 Мбит/с, сто значительно ниже требуемой скорости обмена. Полоса пропускания стандартных спутниковых приемопередатчиков Ku-диапазона обычно не превышает 72 МГц и не позволяет обеспечить ретрансляцию широкополосного цифрового ТВ сигнала.

С другой стороны известно, что телевизионный сигнал в значительной мере избыточен в том смысле, что скорость передачи (полоса частот) цифрового ТВ-потока может быть существенно сокращена без заметного ухудшения качества передаваемого изображения. Используя алгоритмы уменьшения избыточности (сжатия) телевизионного сигнала, можно снизить требуемую скорость передачи до приемлемого уровня. Известно много способов сжатия телевизионного сигнала. Для обеспечения совместимости телевизионной аппаратуры и каналов передачи в 1988 году в рамках совместной деятельности Международной организации по стандартизации ISO (International Standards Organization) и Международной электрической комиссии IEC (International Electrotechnical Comission) был сформирован подкомитет, получивший название MPEG (Motion Picture Experts Group). Результатом деятельности этой группы явилась разработка в середине 90-х годов семейства стандартов сжатия и передачи телевизионного изображения.

Сжатие телевизионного сигнала обеспечивает:

-     значительное сокращение требуемой скорости передачи (полосы частот);

-     более высокое качество передачи изображения, проявляющееся в резком снижении многоконтурности, шумов в виде «снега» и прочих искажений, присущих аналоговым способам передачи;

-     большую устойчивость по отношению к шумам и помехам;

-     возможность использования менее мощных передатчиков;

-     возможность использования более простых и дешевых приемных устройств;

-     быструю окупаемость инвестиций в производство аппаратуры, благодаря снижению стоимости космического сегмента сети;

-     увеличение числа транслируемых телевизионных каналов при неизменной пропускной способности ретранслятора.

Промедление с решением задач внедрения цифрового вещания и обновления спутниковой группировки ведет к усугублению следующих проблем:

-     потеря частотного ресурса наземного вещания  РК в результате захвата сопредельными государствами частот в приграничной зоне шириной до 800 км (уже приняты государственные программы, идут строительство и эксплуатация цифровых сетей вещания на Украине, в Казахстане, государствах Балтии, Китае и Японии);

-     потеря орбитальных позиций и орбитально-частотного ресурса РК;

-     сбои (вплоть до полной остановки) при предоставлении услуг спутниковой связи, в том числе для действующей системы телерадиовещания и связи специального назначения.

Отсутствие  целевой программы развития телерадиовещания в РК влечет за собой следующие негативные последствия:

-     разрушение единого информационного пространства страны и усиление информационного влияния извне;

-     ограничение возможности развития многоканального телерадиовещания, нарушение конституционного права граждан на получение информации;

-     сокращение возможности оповещения населения при чрезвычайных ситуациях, природных и техногенных катастрофах и в особый период;

-     прогрессивный рост бюджетных затрат на поддержание функционирования существующей государственной аналоговой телерадиовещательной сети;

-     рост дальнейшего технологического отставания российских средств массовых коммуникаций от мирового уровня, потеря возможности равноправного вхождения в глобальное информационное общество.

Таким образом, эффективное решение задач развития телерадиовещания в установленные сроки без использования программно-целевого подхода представляется невозможным.

Именно поэтому отраслевая программа развития инфокоммуникационной отрасли на 2010–2014 годы, четвертое направление которой посвящено развитию цифрового телерадиовещания, требует незамедлительной реализации.

Уже сегодня по всей стране идет подписание меморандумов о сотрудничестве между акиматами регионов и Министерством связи и информации Республики Казахстан в сфере внедрения цифрового спутникового телевидения, но только Карагандинская область осуществила процедуру в современном режиме — видеоконференцсвязи.

При определении оптимального варианта развития телевизионного вещания было проведено сравнение возможностей и стоимости развития и эффективности кабельного, спутникового непосредственного и эфирного вещания при условии охвата вещанием всего населения. В результате подтверждено, что эфирное вещание является самым простым, быстрым и наименее затратным способом охвата населения страны.

Кроме того, этот вариант позволяет организовать региональное и местное вещание с учетом всех потребностей вещателей, обеспечить высокие надежность и скорость развертывания сетей.

В крупных населенных пунктах с высокой концентрацией населения и ресурсов эфирное наземное телевизионное вещание ограниченного количества социально значимых каналов дополняется платным кабельным телевидением, расширяющим перечень доступных каналов и предоставляющим дополнительные мультимедийные услуги.

В малых населенных пунктах, не охваченных наземным эфирным телерадиовещанием, экономически целесообразна непосредственная спутниковая телерадиотрансляция.

Концепцией развития телерадиовещания в РК определено, что наиболее приемлемым является вариант развития эфирного наземного цифрового телевизионного вещания как основы для гарантированного предоставления обязательных телерадиоканалов для большинства населения страны (более 98 процентов) с использованием технологий спутникового непосредственного телевизионного вещания в целях доведения охвата населения многоканальным вещанием до 100 процентов.

При анализе возможных вариантов развития телерадиовещания рассматривались следующие пути:

а) на коммерческой основе при последующем переходе в основном на платное оказание услуг телерадиовещания населению;

б) при государственной поддержке с сохранением существующего порядка предоставления услуг телерадиовещания для населения на бесплатной основе.

Первый вариант предполагает, что развитие телерадиовещания, в первую очередь создание цифровых сетей наземного эфирного вещания, осуществляется участниками рынка без бюджетного финансирования и не требует на этапе создания значительной государственной поддержки. Повышенные по сравнению с другими вариантами бюджетные расходы возникнут на этапе эксплуатации сетей при реализации мер государственной поддержки социально значимого телерадиовещания.

При осуществлении первого варианта необходимость коммерческой окупаемости инвестиционных вложений для реализации Программы приведет к ликвидации для большей части населения РК бесплатного социально гарантированного телерадиовещания либо к чрезмерным бюджетным расходам, в результате чего неизбежны рост социальной напряженности, увеличение диспропорций в охвате населения многопрограммным вещанием, ставится под сомнение экономическая возможность гарантированного равноправного доступа всего населения страны к информации.

Развитие телерадиовещания, в частности переход от аналогового к цифровому вещанию, по данному варианту будет проходить бессистемно и медленно (минимум 15 - 20 лет). Как показывает опыт иностранных государств, прежде всего будут переведены на цифровое вещание крупные города, а в сельских и труднодоступных регионах этот процесс может растянуться на десятилетия. Сохраняется необходимость содержания в течение неопределенного срока существующей аналоговой государственной инфраструктуры вещания, в том числе за счет бюджетных средств. Существует опасность выхода за рамки установленного Международным союзом электросвязи срока перехода от аналогового к цифровому телерадиовещанию до 2015 года даже в критически важных приграничных регионах.

Данный вариант не приводит к решению проблемы, так как не предполагает создания единого информационного и культурного пространства, не обеспечивает приемлемого баланса между социально значимыми и коммерческими общедоступными услугами вещания, не гарантирует равномерного развития регионов нашей страны по уровню доступности услуг телевещания и не обеспечивает защиты ограниченного национального частотного ресурса.

Второй вариант предполагает создание условий государственной поддержки и бюджетного финансирования мероприятий Программы, а именно:

-     формирование и закрепление на государственном уровне состава обязательных телерадиоканалов;

-     первоочередное выделение частотного ресурса государственному оператору связи для распространения в цифровом формате обязательных телерадиоканалов;

-     строительство сетей наземного цифрового вещания в каждом регионе, развитие инфраструктуры и укрепление материально-технической базы отрасли на основе государственно-частного партнерства с определенной долей бюджетного финансирования;

-     бюджетное субсидирование цифрового вещания обязательных телерадиоканалов.

Перечень обязательных телерадиоканалов формируется на основании решения Правительственной комиссии по развитию телерадиовещания и утверждается Указом Президента РК.

Трансляция обязательных телерадиоканалов на территории РК обеспечивается государством силами государственного оператора связи. Сеть государственного оператора связи по трансляции обязательных телерадиоканалов модернизируется и переводится на цифровой формат вещания в первоочередном плановом порядке за счет средств глсударственного бюджета.

Сети распространения остальных телерадиоканалов развиваются на основе внебюджетных источников при нормативно-правовой, организационно-технической и лицензионной поддержке государства.

Фактором риска при переходе на повсеместный прием цифровых каналов и отключении аналогового вещания является низкая степень насыщения абонентов цифровым приемным оборудованием как для систем наземного, так и спутникового непосредственного телевизионного вещания. Недостижение достаточной степени насыщения цифровым приемным оборудованием в каком-либо регионе на момент завершения Программы потребует дополнительного поддержания параллельного аналогового и цифрового вещания и ограничит эффективное использование радиочастотного спектра. Способами минимизации указанных рисков являются следующие:

-     проведение массовой кампании среди населения по разъяснению необходимости внедрения и преимуществ цифрового телерадиовещания, необходимости приобретения цифрового абонентского приемного оборудования, информированию о сроках, этапах и порядке перехода на цифровое вещание в каждом регионе;

-     ввод ограничений в отношении производства российского, казахстанского и импорта иностранного телевизионного приемного оборудования, не оснащенного блоком приема цифровых каналов;

-     ввод в действие поощрительных мер для казахстанских предприятий, организующих производство бытовых устройств для систем цифрового вещания.

Такой подход позволит сократить до 5 лет срок перехода на цифровое вещание с охватом всего населения страны, сэкономить значительные средства федерального бюджета на поддержание аналоговой сети вещания и оплату услуг связи для аналогового вещания. Планомерное и повсеместное внедрение новых технологий на государственных сетях вещания создаст базу для интенсивного развития всей отрасли телерадиовещания. При реализации этого варианта экономические, социальные и технологические риски становятся минимальными.

Учитывая вышеизложенное, в качестве наиболее предпочтительного предлагается рассматривать второй вариант.

Цель модернизации существующей спутниковой сети телерадиовещания — при большем объеме транслирования каналов оставить статьи расходов бюджета на прежнем уровне. Основные шаги в этом направлении уже сделаны.

 

В 2010 в полном соответствии с требованиями европейского стандарта DVB-S2/MPEG4/8PSK проведена модернизация существующей казахстанской спутниковой сети телерадиовещания. Уже переоснащены все три наземные передающие станции — технические центры Алматы, Астаны и Уральска. Только инвестиционный план на реализацию программы модернизации сети исчисляется суммой в 1 млрд. 200 млн. тенге. Но затраты оправданны. Вложения позволяют увеличить количество трансляции ТВ-каналов с одного спутника на одном траспондере с 16 до 35. Одновременно появляется возможность организации приема сигнала во всех отечественных и зарубежных студиях. За счет увеличения пропускной способности сети с 44 Мбит/с до 66 Мбит/с, то есть на 47 процентов экономятся бюджетные средства. В течение двух лет расходная составляющая сравняется с уровнем затрат 2009 года.

Населению будет предложено на выбор несколько пакетов, один из которых — по принципу свободного доступа. Даровой пакет включает 37 казахстанских каналов плюс один региональный — свой для каждой области. Данный пакет будет использоваться населением без абонентской платы.

Количество каналов для свободного просмотра со временем будет увеличиваться за счет предусмотрительно сформированного резерва. Любой новый телеканал, интересный для зрителей и прошедший отбор межведомственной комиссии, тоже будет включен в бесплатный пакет.

На коммерческой основе можно получить доступ к самым рейтинговым программам мира. Абонентам будут предложены 44 канала со стандартным разрешением (SD) и три — в режиме высокой четкости (HD).

Но просмотром передач в выбранном пакете по новому европейскому стандарту — с повышенным уровнем качества казахстанцы смогут только при установке необходимого оборудования.

При региональных отделениях АО «Казахтелерадио» планируется открыть дилерские центры, в которых население сможет заполнить заявку на приобретение и монтаж абонентского оборудования.

 В течение2012–2014 годов будет запущен региональный мультиплекс: завершится строительство сети цифрового вещания и начнется выпуск отечественных приемных устройств — Set Top Boxes.

К 2014 году охват «цифрой» по республике достигнет 95 процентов.

 

Лекция 7.  Преимущество цифровой передачи со сжатием

 

Цель: изучение способов, обеспечивающих передачу нескольких ТВ каналов в одном стволе.

Содержание: рассматриваются возможности формирования транспортного потока нескольких телевизионных каналов в одном стволе и приводится пример расчета спутниковой цифровой передачи со сжатием.

 

Принятая в стандарте MPEG-2 схема построения ТП может быть описана как двухступенчатая. На первом этапе формируется программный поток (ПП) путем мультиплексирования одного или нескольких ПЭП с общей временной базой и индивидуальными PID (см. рисунок 7а). На втором шаге ПП нескольких программ и управляющие потоки объединяются методом асинхронного пакетного мультиплексирования в единый транспортный поток (см.рисунок 7б).

 

Рисунок 7 - Объединение ПЭП в программный поток (а) и

программ­ных потоков в транспортный поток (б)

 

Отметим, что транспортный поток может быть построен и непосредственно из ПЭП или других ТП, если при этом сохраняются общие правила синтаксиса MPEG. Такая иерархическая структура обеспечивает большую гибкость в построении систем вещания. Можно, например, объявить один ПЭП принадлежащим более чем одной программе и организовать так называемые виртуальные каналы, можно использовать несколько потоков одного вида для масштабирования, возможна организация межрегионального вещания с выбором отдельного языка для каждого региона и т.д.

Гибкость мультиплексирования ТП представляет одну интересную возможность построения многопрограммной системы вещания, связанную с вводом в ТП, формируемый мультиплексором из программ, кодированных локальными кодерами, «постороннего» транспортного потока, поступившего по линии связи и имеющего другую временную базу (режим ремультиплексирования). Современные мультиплексоры легко справляются с такой задачей, позволяя при этом выбрать из компонентов пришедшего ТП желаемые, при необходимости изменить PID этих компонент, режим скремблирования и другие параметры.

Еще одна возможность гибкого изменения параметров сжатого сигнала - статистическое мультиплексирование, заключающееся в динамическом перераспределении ресурса битов между кодерами в многопрограммном цифровом потоке с учетом конкретных особенностей изображения в каждой программе таким образом, чтобы качество всех программ оставалось возможно более высоким. Более сложный контроллер может использовать технологию «заглядывания вперед» для оценки сложности представленных кадров и эта информация может служить для подстройки управления скоростью. Система работает следующим образом. Управляющий контроллер статистического мультиплексора получает от всех кодеров информацию о сложности обрабатываемого в данный момент изображения, оценивает ее и выделяет каждому кодеру ресурс битов, про­порциональный потребности. Дело в том, что при суммировании скоростей нескольких каналов среднее значение скорости растет пропорционально сумме средних значений составляющих, а среднеквадратичное отклонение изменяется пропорционально квадратному корню из числа каналов. Если в пакете программ присутствуют, например, фильмовые, детские, спортивные, развлекательные программы, в разные моменты времени в зависимости от наличия движения, детальности изображения, цветовой насыщенности они требуют разной скорости выходного потока для сохранения примерно одинакового субъективного качества изображения и, что еще важнее, пики скорости наступают в разные моменты времени, так что суммарная скорость может быть заметно снижена. Исследования показали, что без ухудшения качества можно выиграть примерно 30% пропускной способности канала. Это означает, что вместо 6 программ в спутниковом стволе можно передать 8, вместо 8 — 10...11. Проводившиеся на некоторых выставках демонст­рации передачи 18 и даже 24 программ — на сегодняшний день не более чем рекламный трюк и не имеют ничего о6щего с реальными задачами цифрового вещания.

Вся информация, необходимая декодеру для обработки принятого цифрового потока и выделения нужных компонент программы, сосредоточена в управляющей информации (ее еще называют метаданными), передаваемой в составе транспортного потока. Она организована в виде нескольких таблиц, содержащих сведения о составе программ и идентификаторах их компонентов и называемых таблицами программно-зависимой информации PSI (Program Specific Information).

Алгоритм действий декодера при прочтении таблиц поясняет рисунок 8. Первая таблица, пакеты которой находит кодер в потоке - Таблица объединения программ (PAT — Program Association Table). Таблица PAT имеет по умолчанию PID = 0 и включает информацию о программах, пере­даваемых в данном потоке, и идентификаторы, относящиеся к этим программам.

 

 

Рисунок 8 – Алгоритм действий декодера при прочтении таблиц PSI

 

Каждый такой PID, в свою очередь, определяет для выбранной программы Таблицу состава программы (РМТ — Program Map Table), в которой перечислены все компоненты, входящие в данную программу, с их идентификаторами. Теперь декодеру остается отобрать из общего потока пакеты с нужными идентификаторами и декодировать их, восстановив изображение и звуковое сопровождение. Если программа платная, декодеру придется анализировать еще и содержание Таблицы условного доступа (CAT — Conditional Access Table) с PID = 1, в которой указаны идентификаторы пакетов с сообщениями системы условного доступа. Иногда в набор таблиц PSI включают еще необязательную Таблицу сетевой информации (NIT — Network Information Table), которая определяет все транспортные потоки, относящиеся к данной сети. Содержимое таблиц вводится в секции — области поля адаптации определенной длины, снабжаемые указателями. Размер секции для передачи служебной информации не должен превышать 1024 байта. Возможна передача нескольких коротких секций в поле адаптации одного пакета транспортного потока или одной длинной секции в нескольких пакетах.

На рисунке 9 показана иерархия PSI таблиц и взаимосвязи между ними.

 

 

Рисунок 9 – Структура таблиц программно-зависимой информации PSI

 

Рассмотрим теперь структуру таблиц подробнее. Общий формат таблицы PAT показан на рисунке 10а. Она содержит заголовок длиной 8 байт и поле данных. Структура заголовка более детально развернута на рисунке 10б. Первым идет идентификатор таблицы table_id. Это однобайтовое число обязательно входит в состав любой таблицы и определяет ее тип.

 

 

 а) общая структура; б) структура заголовка

 

Рисунок 10 – Формат таблицы РАТ

 

Может возникнуть вопрос: разве PID не определяет таблицу полностью, и зачем нужен еще один идентификатор? Дело в том, что PID является более общим указателем, чем table_id. Например, две таблицы TDT и ТОТ (о них мы узнаем в шестой главе) имеют одинаковый PID, но разные table_id. Следующий существенный указатель - длина секции в байтах. Два старших бита из 12 установлены на «0», так что длина секции не может превышать 1024 байта.

Идентификатор транспортного потока transport_stream_id размером 2 байта указывает условный номер в данной сети транспортного потока, в котором передается анализируемая таблица. Указатель номер версии изменяется на единицу каждый раз, когда в таблицу вносятся изменения. Если таблица разбита на несколько секций, однобайто­вый указатель номер секции сообщает номер передаваемой секции. Номер последней секции необходим для подтверждения того, что вся таблица принята декодером.

В поле данных таблицы PAT содержатся сведения о программах, передаваемых в транспортном потоке, с их номерами PID. Номер программы занимает 2 байта, затем следует 3-битовый промежуток и 13-битовое значение PID. Таблица РМТ создается отдельно для каждой программы, передаваемой в потоке. Общая структура таблицы показана на рисунке 11а, детальная структура заголовка - на рисунке 11б.

 

 а) общая структура; б) структура заголовка

 

Рисунок 11 – Формат таблицы

 

Заголовок длиной 12 байтов содержит идентификатор таблицы table_id, всегда равный 0x02, номер программы, сведения о версии таблицы, номере секции и номере последней секции, а также PID того ПЭП в потоке, который переносит значения PCR. В поле данных описывается одна из передаваемых программ со всеми ее компонентами, а завершается секция контрольной суммой. Описание программы содержит подробный перечень всех элементарных потоков, составляющих программу, с их основными параметрами. Тип потока (stream_id) указывает на содержимое данного потока (0x01 - MPEG-1 видео, 0x02 - MPEG-2 видео, 0x03 - MPEG-1 звук, 0x04 -MPEG-2 звук, 0x05 — нестандартные секции, и т.д.), elementary_PID сообщает значение PID пакетированного потока, несущего данный элементарный поток, ES_info_length указывает длину дескриптора элементарного потока. По этим значениям декодер выделяет нужные элементарные потоки из общей цифровой последовательности.

Основными компонентами таблицы CAT являются уже знакомый нам table_id и дескриптор системы условного доступа — указатель, сообщающий декодеру условное обозначение используемой в потоке системы условного доступа и номер PID потока управляющих сообщений о правах доступа. Дескриптор условного доступа может присутствовать и в РМТ таблице, в этом случае он указывает на PID потока сообщений, необходимого для дешифровки скремблированной программы.

Частота повторения пакетов PAT и РМТ таблиц должна быть не менее 10 Гц, периодичность сообщений условного доступа определяется конкретной системой условного доступа.

Рассмотренные три таблицы составляют необходимый минимум, без которого декодер MPEG-2 не сможет декодировать цифровой поток. Для многопрограммного вещания нужны дополнительные данные, описывающие организацию букетов программ, состав вещательной сети, содержание программ и т.д.

 

Лекция 8. Распределение ТВ-программ между индивидуальными пользователями

 

Цель: изучение сети спутникового непосредственного телевещания.

Содержание: рассматривается сеть организации телерадиовещания между индивидуальными пользователями с различными источниками информации.

 

Рассмотрим распределение ТВ-программ между индивидуальными пользователями (см. рисунок 12)

Сеть спутникового непосредственного телевещания (СНТВ) включает в себя совокупность приемопередающих станций, обеспечивающих трансляцию через один или несколько широковещательных СР ТВ-программ большому числу приемных станций, а также прием программного материала от других приемопередающих станций с целью обмена программами между станциями и приема репортажных материалов от подвижных станций спутниковой службы новостей {SNG – Satellite News Gathering}. Источниками информации для приемопередающих станций являются студии ТВ-вещания, передающие телевизионный сигнал в аналоговой форме, а в случае необходимости использования телекоммуникационных каналов – в сжатой цифровой форме со скоростью 20 – 30 Мбит/с. Спутниковая служба новостей обеспечивает распределение программных материалов между станциями и, возможно, головными станциями кабельных сетей.

Мобильность и оперативность репортажной съемки предопределяет необходимость передачи с относительно небольшой скоростью (высоким коэффициентом сжатия) и, следовательно, достигается ценой некоторого снижения качества изображения. Распределение программ между приемными станциями осуществляется со скоростью 1,5 – 8 Мбит/с на один транслируемый канал.

 

 

Рисунок 12 – Сеть спутникового телевещания

 

Рассмотрим распределение ТВ-программ между индивидуальными пользователями. Сеть спутникового непосредственного телевещания (СНГВ) включает в себя совокупность приемопередающих станций, обеспечивающих трансляции) через один или несколько широковещательных СР ТВ-программ большому числу приемных станций, а также прием программного материала от других приемопередающих станций с целью обмена программами между станциями и приема репортажных материалов от подвижных станций спутниковой службы новостей {SNG - Satellite News Gathering}. Источниками информации для приемопередающих станций являются студии ТВ-вещании, передающие телевизионный сигнал в аналоговой форме, а в случае необходимости использования телекоммуникационных каналов — в сжатой цифровой форме со скоростью 20-30 Мбит/с. Спутниковая служба новостей обеспечивает распределение программных материалов между студиями и, возможно, головными станциями кабельных сетей. Мобильность и оперативность репортажной съемки предопределяет необходимость передачи с относительно небольшой скоростью (высоким коэффициентом сжатия) и, следовательно, достигается ценой некоторого снижения качества изображения. Распределение программ между приемными станциями осуществляется со скоростью 1,5-8 Мбит/с на один транслируемый канал.

Рассмотрим типовую станцию индивидуального приема СНТВ. Приемник строится по схеме с двойным преобразованием частоты. Принятые антенной сигналы различных каналов в диапазоне 10,7-12,75 ГГц поступают в ус­танавливаемый на антенне наружный блок, состоящий из блока выбора поляри­зации и малошумящего СВЧ конвертера. Далее входной сигнал усиливается и преобразуется в сигнал 1-ой промежуточной частоты, пригодный для передачи по радиочастотному кабелю длиной несколько десятков метров к перестраиваемому приемнику (внутренний блок). В приемнике осуществляется повторное Преобразование частоты во 2-ю промежуточную, на которой осуществляется основное усиление и частотная селекция сигнала выбранного канала. Затем сигнал разделяется на сигналы изображения и звукового сопровождения, каждый из которых в соответствующем канале подвергается обработке в одинаковой последовательности: демодуляция, декодирование помехоустойчивого кода, декодирование сжатого цифрового сигнала. В результате формируются аналоговые сигналы изображения и звука на видеочастоте, которые преобразуются в стандартный для наземного телевещания ТВ-радиосигнал одного из каналов дециметровых длин волн, что дает возможность использовать обычные телевизионные приемники, не имеющие отдельных видеочастотных входов. Перестройка приемника осуществляется изменением частоты второго гетеродина при помощи блока управле­ния, формирующего соответствующие управляющие сигналы. Блок управления обеспечивает также выбор поляризации принимаемых сигналов и перенацеливание приемного луча на нужный ретранслятор. Для приема засекреченных(скремблированных) программ в приемники встраиваются дешифраторы, обеспечивающие с использованием введенного в них ключа к коду восстановление искаженного на передающей стороне ТВ-сигнала. Программируемые блоки управления обеспечивают целый ряд сервисных функций, максимизирующих простоту и оперативность перестройки приемника — автоматический поиск занесенных в его память программ с выбором вида поляризации, нужного ретранслятора и частотного канала с наглядным отображением всей необходимой информации на экране телевизора. В памяти могут одновременно храниться данные для приема нескольких сотен телевизионных каналов. Массовое производство индивидуальных приемников цифровых сигналов СНТВ диапазона Ки организовано в США, Европе и Японии. Типичный диаметр приемной антенны составляет приблизительно 45 см, наружные блоки производятся в виде монолитных СВЧ интегральных схем, которые стали самым массовым изделием за всю историю производства подобных схем.

В городах с многоэтажной застройкой типична ситуация, когда трудно или даже невозможно найти место для установки индивидуальной приемной антен­ны, чтобы обеспечить прямую видимость ГСР. В этом случае целесообразно использовать коллективные приемники и локальные кабельные распределительные сети. Станции коллективною приема строятся по схеме, аналогичной схеме индивидуальных приемников, с двумя основными отличиями:

-     приемник должен быть многоканальным;

-     для одновременного приема сигналов ортогональных поляризаций требуются две антенны.

 

Лекция 9. Структурная схема типовой индивидуальной приемной установки спутникового вещания

 

Цель: изучение принципа работы, преобразования сигналов в схеме станции индивидуального приема.

Содержание: рассматривается взаимодействие между основными блоками приемной установки, преобразование цифрового сигнала в аналоговый – стандартный для наземного телевещания.

 

Рассмотрим типовую станцию индивидуального приема СНТВ (см. рисунок 13).

Приемник строится по схеме с двойным преобразованием частоты. Принятые антенной сигналы различных каналов в диапазоне 10,7 – 12,75 ГГц поступают в устанавливаемый на антенне наружный блок, состоящий из блока выбора поляризации и малошумящего СВЧ конвертера. Далее входной сигнал усиливается и преобразуется в сигнал 1-ой промежуточной частоты, пригодный для передачи по радиочастотному кабелю несколько десятков метров к перестраиваемому приемнику (внутренний блок).

В приемнике осуществляется повторное преобразование частоты во 2-ю промежуточную, на которой осуществляется основное усиление и частотная селекция сигнала выбранного канала. Затем сигнал разделяется на сигналы изображения и звукового сопровождения, каждый из которых в соответствующем канале подвергается обработке в одинаковой последовательности: демодуляция, декодирование помехоустойчивого кода, декодирование сжатого цифрового сигнала.

 

Рисунок 13 – Типовая станция индивидуального приема СНТВ

 

В результате формируются аналоговые сигналы звука и изображения на видеочастоте, которые преобразуются  в стандартный для наземного телевещания ТВ-радиосигнал одного из каналов диаметровых длин волн, что дает возможность использовать обычные телевизионные приемники, не имеющие отдельных видеочастотных входов. Перестройка приемников осуществляется изменением частоты второго гетеродина при помощи блока управления, формирующего соответствующие управляющие сигналы. Блок управления обеспечивает также выбор поляризации принимаемых сигналов и перенацеливание приемного луча на нужный ретранслятор. Для приема засекреченных (скремблированных) программ в приемники встраиваются дешифраторы, обеспечивающие с использованием введенного в них ключа к коду восстановление искаженного на передающей стороне ТВ-сигнала. Программируемые блоки управления обеспечивают целый ряд сервисных функций, максимизирующих простоту и оперативность перестройки приемника – автоматический поиск занесенных в его память программ с выбором вида поляризации, нужного ретранслятора и частотного канала с наглядным отображением всей необходимой информации на экране телевизора. В памяти могут одновременно хранить данные для приема нескольких сотен телевизионных каналов. Массовое производство индивидуальных приемников цифровых сигналов СНТВ диапазона Ku организовано в США, Европе и Японии. Типичный диаметр приемной антенны составляет приблизительно 45 см, наружные блоки производятся в виде монолитных СВЧ интегральных схем, которые стали самым массовым изделием за всю историю производства подобных схем.

 

Лекция 10. Виды приемных станций спутникового телерадиовещания

 

Цель: изучение особенностей и отличий профессиональных станций и индивидуальных приемных устройств СВЧ.

Содержание: рассматриваются отличия в обработке ТВ сигнала после декодирования в различных видах ЗС.

 

Земные станции спутниковой связи

Спутниковая связь опирается на две составляющие - спутниковый сегмент и земные станции спутниковой связи (ЗС СС). Спутниковый сегмент базируется на спутниках связи расположенных на геостационарных орбитах. ЗС СС осуществляют доступ к спутниковому сегменту и формируют спутниковые каналы связи. Доступ ЗС СС к спутниковому сегменту осуществляется на основе аренды полосы частот на определенном спутнике у оператора, являющегося владельцем спутникового ресурса. Связь осуществляется в двух диапазонах частот - С и Ku.

 

Рисунок 14 – Упрощенная структурная схема типовой ЗС

 

В состав любой ЗС СС (см. рисунок 14) входят следующие компоненты:

1)       Антенная система.

2)       Малошумящий усилитель (LNA).

3)       Преобразователи частоты "вверх" и "вниз".

4)       Усилитель (SSPA - полупроводниковый, HPA - ламповый).

5)       Вместо связки LNA + преобразователь частоты "вниз" может использоваться малошумящий блок (конвертер) (LNB), а вместо связки SSPA + преобразователь частоты вверх может использоваться усилитель-преобразователь (BUC или SSPB). Кроме того, LNB и SSPB могут конструктивно объединяться в единое устройство – трансивер.

6)       Каналообразующее оборудование, задачей которого служит преобразование наземных интерфейсов и каналов связи в радиосигнал, который можно передать и принять по спутниковому каналу. К этой категории устройств относятся спутниковые модемы и оборудование мультисервисных сетей.

7)       В состав центральных станций спутникового цифрового аудиовещания и телевидения входят также соответствующие кодеки, мультиплексоры и модуляторы.

8)       Вспомогательного оборудования - устройств для организации резервирования, систем управления а также измерительного оборудования.

9)       В зависимости от состава оборудования, назначения и места установки различают периферийные (абонентские), узловые и центральные (HUB) земные станции. ЗС СС могут быть как стационарные, так и мобильные.

Применяемые для спутниковой связи ЗС являются либо стандартными станциями спутниковых сетей, например на базе терминалов LinkWay, LinkStar, Eclipse, RCF6001, DMD20LBST, DMD2401LBST c соответствующими антеннами, либо специфическими, специально разработанными станциями, такими как ЗС СС Югра-ЦМ, и Югра-ПМ.

Проектирование и создание ЗС СC определяется целым комплексом начальных условий и исходных данных, и выполняется под конкретные требования заказчика. При проектировании необходимо учитывать регион размещения ЗС, параметры спутника, требования заказчика по обеспечению нужных ему сервисов, уже имеющееся оборудование. Необходимо предусмотреть возможность резервирования и расширения, решить вопрос контроля и управления оборудованием и каналами.

Независимо от класса, состава и назначения ЗС СС, для ее работы требуется комплект разрешительных документов. Все оборудование ЗС СС подлежат сертификации как единая система, независимо от того, что все компоненты ЗС могут иметь свои отдельные сертификаты. Оператор связи должен иметь соответствующие лицензии, а также разрешение на использование радиочастот, а ЗС должна иметь разрешение на эксплуатацию.

Спутниковая связь опирается на две составляющие - спутниковый сегмент и земные станции спутниковой связи (ЗС СС). Спутниковый сегмент базируется на спутниках связи расположенных на геостационарных орбитах. ЗС СС осуществляют доступ к спутниковому сегменту и формируют спутниковые каналы связи. Доступ ЗС СС к спутниковому сегменту осуществляется на основе аренды полосы частот на определенном спутнике у оператора, являющегося владельцем спутникового ресурса. Связь осуществляется в двух диапазонах частот - С и Ku.

Приёмные станции могут быть двух видов: профессиональ­ные с цифровым декодером, с преобразователями вида QPSK/QAM (QAM-квадратурная амплитудно-фазовая манипуляция с числом уровней 64 или 256) для кабельных сетей и бытовые, для индивидуальных приёмных устройств спутникового телевидения.

В первом типе станций сигнал после декодирования посту­пает в профессиональную студию либо в кабельную распредели­тельную сеть телевизионных программ или в бытовой интегриро­ванный кабельный декодер, выделяющий также каналы телетекста и звукового вещания, во втором типе станций- на индивидуальный спутниковый ресивер-декодер. Разработаны бытовые и профес­сиональные спутниковые декодеры с весьма универсальными схемами. Профессиональные цифровые декодеры рассчитаны на применение в любых конфигурациях стандартов и сигналов.

Многие западные фирмы настойчиво работают над созданием и усовершенствованием приемников цифрового телевидения. Так, приемники-декодеры цифровых спутниковых ТВ программ фирмы Philips серии DVS 3961/31 и DVS 3962/31 предназначены для работы в головных станциях кабельного телевидения и рассчитаны на работу в стандартах NTSC, PAL, SECAM. Блок предварительного усиления радиосигнала с модуляцией QPSK работает в расширен­ной полосе 950...2150 кГц. Программное обеспечение позволяет перенастраивать приемники на разные спутники. Приёмники име­ют встроенный считыватель — смарт-карту, соответствующий стандарту ISO 7816. Структурная   схема   приёмной   индивидуальной   установки цифровой спутниковой системы изображена на рисунке 15, в которую входит параболическая антенна  диаметром 0,6... 1,2 м, за реф­лектором которой помещается наружный блок (конвертер). В соот­ветствии со структурной схемой рисунка 15 принятый антенной сигнал проходит через блок выбора поляризации, далее поступает мало­шумящий усилитель, смеситель, на второй вход которого поступа­ет сигнал гетеродина. После преобразования сигнал выделяется фильтром первой промежуточной частоты и далее усиливается УПЧ1.

Рисунок 15 – Структурная схема приемной индивидуальной установки спутниковой СЦТВ

 

Таким образом, в конвертере происходит преобразование частоты сигнала, принятого антенной в полосе частот 10,95...11,7 ГГц или 11,7...12,5 ГГц в сигнал первой УПЧ в полосе 0,95...1,75 ГГц или 0,95...2,21 ГГц и его усиление. Кратко рассмотрим требо­вания к конвертеру ТВ сигналов и его технические характеристики. Конвертер - это наиболее важный узел приемной установки. Его основные задачи: уменьшение общего коэффициента шума, широ­кополосное усиление, преобразование частоты и сравнительно большой динамический диапазон, так как в противном случае могут возникать нелинейные искажения сигнала. Конвертер разме­щают в герметизированном корпусе и помещают в фокусе приемной антенны. Волноводно-полосковый переход предназначен для обеспечения согласования входа малошумящего усилителя (МШУ) с поляризатором. МШУ имеет обычно три усилительных каскада, содержащих полевые арсенид галлиевые малошумящие транзисторы, выполненные по технологии ТВПЭ-транзисторы с высокой подвижностью электронов, имеющие малый коэффициент шума. Особенностью каскадов таких МШУ является отсутствие резисторов во входных цепях, поскольку наличие их вызвало бы увеличение коэффициента шума. Канализация сигнала во входную цепь  и передача ее на вход последующего каскада осуществляется микрополосковыми линиями. Стационарный режим каскадов осущест­вляется от отдельных источников питания через элементарные LС-фильтры низших частот. Благодаря принятым мерам удается получить коэффициент шума неохлаждаемого МШУ, равный 0,7—1 дБ, с неравномерностью АЧХ около 2 дБ, линейной ФЧХ и коэффициентом усиления около 25...35 дБ.

Фильтр смесителя выполняется по микрополосковой технологии. Потери преобразования смесителя с гетеродином состав­ляют обычно 5...6 дБ (с учетом потерь вносимых полосовым фильтром). УПЧ1 имеет широкую полосу пропускания и малые собственные шумы. Для увеличения усиления сигнала в УПЧ1 имеется обычно четыре резисторных каскада на биполярных тран­зисторах с включением усилительных элементов по схеме с об­щим эмиттером, коэффициент усиления УПЧ1 составляет обычно 30...35 дБ. Питание конвертера осуществляется по центральной жиле кабеля, соединяющего наружный блок с внутренним. Длина соединительного коаксиального кабеля может достигать несколь­ких десятков метров.

Внутренний блок цифровой приемной установки - ресивер содержит дополнительный УПЧ 1, преобразователь и усилитель второй промежуточной частоты с полосой пропускания 27/36 МГц. Уровень выходного сигнала УПЧ2 состав­ляет 1В. Гетеродин второго преобразователя – перестраиваемый с шагом 10 кГц синтезатор частот, работающий в полосе 0,95...2,15 ГГц + 480 МГц. Сигнал с выхода ресивера после демодуляции по­ступает на цифровой декодер.

 

Система коллективного приема телевидения для больших объектов

СКПТ может обеспечить прием и распределение местных эфирных программ и дополнительных программ со спутников в пределах небольшого города, микрорайона, поселка. Телевизионный сигнал от головной станции по Волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) и магистральному кабелю распределяется до оптических узлов (ОУ) и Систем Коллективного Приема (СКП).

Антенный пост эфирного телевидения комплектуется, в зависимости от местного частотного плана, антеннами эфирного приема (Cober: 30150, 31110, 38680). Антенные посты спутникового телевидения комплектуются в зависимости от мощности сигнала и формата принимаемых каналов.

Головная станция PolyMaster (Polytron), укомплектованная модулями эфирных конверторов и спутниковых приемников, в зависимости от количества и формата источников сигналов. Оптические передатчики прямого канала (Axera, Motorola, Harmonic, Wisi и т.п.) устанавливаются на головной станции и выбираются по количеству и мощности в зависимости от топологии и бюджета ВОЛС. Волоконно-оптические кабели с одномодовыми волокнами (НФ "Электропровод", ЗАО "Севкабель-Оптик" и т.п.) выбираются в зависимости от способа прокладки (воздушные переходы, подземная канализация и др.) и по количеству используемых волокон. Оптические муфты, кроссовые шкафы, пассивные элементы ВОЛС, "патчкорды" и "пигтейлы" отечественного или импортного производства. Оптические узлы (ОУ) (Axera, Motorola, Harmonic, Wisi и т.п.) устанавливаются количеству СКП, подключаемых к ОУ. В последнее время прослеживается тенденция к уменьшению абонентов, подключаемых к ОУ (ОУ на дом). Коаксиальная часть СКТ может представлять собой СКП на один или несколько домов, соединенных кабелем типа RG-11 по воздушным перекидкам или в подземной канализации. Магистральные и домовые усилители Polytron устанавливаются в местах, определенных проектом в специально отведенных местах. Пассивные элементы кабельной магистральной и домовой разводки Transmedia.

 

Лекция 11. Структурная схема бытового цифрового ТВ приемника

 

Цель: изучение функциональных связей в схеме цифрового ТВ-приемника.

Содержание: рассматриваются процессы преобразования сигналов из стандарта MPEG в аналоговые исходные видеосигналы.

 

Структурная схема бытового циф­рового приемника - декодера приведена на рисунке 16.

 

Рисунок 16 – Структурная схема бытового цифрового телевизионного приемника

В демодуляторе производится превращение сигнала с ВЧ заполнением в цифровой поток, который поступает на демультиплексор, разделяющий его на три составляющих: видео-, аудио- и поток данных. В этом же блоке осуществляется дескремблирование (устранение псевдослучайной последовательности, наложен­ной на сигнал в передатчике). Видеосигналы декодируются из стандарта MPEG в декомпрессированные цифровые сигналы в блоке 5, из которых после цифроаналогового преобразователя 6 выделяются исходные видеосигналы в виде составляющих яркостной (Y) и трех цветовых составляющих - красной (R), зеленой и голубой (В). Блок 6 осуществляет также функции преобразователя стандартов, т.е. на его выход в соответствии с желанием пользователя можно подключить телевизионный приемник, работающий в одном из трех стандартов аналогового телевидения.

Имеется выход сигнала для подключения наземной сети телевещания. С выхода аудиодекодера 4, совме­щенного с цифроаналоговым преобразователем, можно получить как аналоговые, так и цифровые сигналы. Микропроцессор 8 управляет работой блока 3 (демультиплексора - дескремблера) и выделяет телефонный сигнал в случае реализации интерактивной системы связи, а также образует интегрированные пакеты данных других служб, подводимые далее в блок 12. Микропроцессор име­ет выход для подключения стандартного интерфейса RS-232. Мо­дуль цифрового управления и инфракрасный датчик обеспечивают возможность дистанционного управления приемником-декодером.

Цены на бытовые декодеры колеблются в пределах от  200 до 300 долл., но, учитывая большую конкуренцию на мировом  рынке, следует полагать, что цены на бытовые цифровые ТВ приемники будут заметно снижаться с каждым годом.

Сегодня на отечественном рынке имеется большое количество ресиверов, предназначенных для приема сигналов телевидения в аналоговой, цифроаналоговой и цифровой форме. В переходный период от аналогового к цифровому телевидению покупателю этой продукции необходима информация о ее технических и качествен­ных показателях, полученная не только из описания прибора и ин­струкций по его использованию, но и на основании тестирования приемника на территории страны. Жур­нал «Теле-Спутник» периодически публикует результаты испыта­ний ресиверов, выпускаемых известными фирмами. Тестирование аппаратов производится по таким показателям, как качество изо­бражения и звука, удобство эксплуатации, сумма характери­стик/цена и общее заключение по 4-бальной системе: плохо, удов­летворительно, хорошо и отлично. В процессе тестирования обна­руживаются недостатки изделий как в техническом исполнении, так и программном обеспечении. Представляют интерес  результаты тестирования ресиверов француз­ской фирмы Xsat, которая была выбрана телекомпанией «НТВ-Плюс» в качестве поставщика первой партии цифровых термина­лов для приема платного пакета программ этой компании. Было тестировано три изделия фирмы: Хsat CD.TV200, Xsat CD.TV300, Xsat CD.TV350. Исследования проводились на спутниках 13-градусной позиции в.д., а также спутниках российской группировки «Галс» - 36⁰ в.д. Результаты испытаний показали, что указанные приемники могут принимать программы и с других спутников (free to air). Как и во многих современных ресиверах поддержка DiSEqC-протокола позволяет управлять двух-четырехвходовыми переклю­чателями и в сочетании с переключателем 0/12 В дает возмож­ность строить сложную и разветвленную сеть приема. Качество изображения и звука соответствовали оценке - «удовлетворитель­но» и «хорошо», удобство эксплуатации - «хорошо». Приведем некоторые технические данные ресивера Xsat CD.TV.300. Напряжение питания 187/242В, 50Гц, частотный диапазон второй ПЧ 950…2500 МГц, оперативная память 2 Мбит, перепрограммируемая память 1 Мбит, декодер звука MPEG-2 (Musicam), декодер изображения MPEG-2, автоматический поиск, имеется возможность ручного поиска.

 

Лекция 12.  Организация сети кабельного телевидения

 

Цель: изучение особенностей построения систем кабельного ТВ.

Содержание: различные виды схем организации КТВ и принципы их работы.

 

Республика Казахстан обладает большим потенциалом для развития телекоммуникаций. Внушительные территории при относительно небольшом населении (15 млн, из них существенная часть проживает в городах), динамично развивающаяся промышленность создают предпосылки для развития спутникового ТВ, широкополосных телекоммуникационных сетей.

Основными требованиями, предъявляемыми к различным вариантам сетей КТВ, являются минимально возможное ослабление и искажение телевизионных сигналов при их передаче абонентам, наименьшая стоимость создания и эксплуатации сети, а также возможность ее дальнейшего расширения.

К числу дополнительных требований могут быть отнесены следующие: подключение к сети Интернет, наличие обратных каналов связи (интерактивное телевидение) и др. В современных сетях КТВ используются структуры трех видов: радиальные, древовидные и кольцевые. Наибольшие возможности по реализации дополнительных функций представляют системы кольцевого типа.

Практическое применение той или иной сети определяется сложившейся структурой расположения пользователей, а также ее назначением.

Структурные схемы сетей КТВ

Структура сети КТВ прежде всего зависит от числа абонентов и ее протяженности. При небольшом числе абонентов (сеть низшей категории) наиболее часто используются системы радиального типа. В схеме радиального типа абонентские линии соединяют каждого абонента непосредственно с головной станцией, а сигналы телевизионных каналов различаются по частоте. Преимуществом такой системы является возможность коммутации каналов не у абонентов, а на головной станции. В этом случае из телевизионного приемника исключается блок переключения телевизионных программ. Ее недостатком является большая протяженность абонентских линий, что приводит к необходимости использования усилителей-корректоров.

Первые сети КТВ, построенные по радиальной схеме, позволяли организовать до 12 телевизионных каналов для передачи широковещательных программ, а также местные новости, учебные, спортивные передачи и т.д.

Радиальная структура сети КТВ (см. рисунок 17) по конфигурации напоминает телефонную сеть, что позволяет использовать для прокладки телевизионного кабеля существующую телефонную канализацию, а в будущем - создает предпосылки для интеграции этих сетей.

 

 

1 - усилители-корректоры; 2 – абоненты

 

Рисунок 17 – Системы кабельного телевидения радиального типа

 

Разновидностью радиальной схемы построения сети КТВ является многозвенная структура, при которой в линию включаются усилительно-распределительные пункты, обеспечивающие распределение сигналов группе абонентов (в пределах небольшого жилого дома или подъезда).

Наиболее распространенной является древовидная структура КТВ (см. рисунок 18). Ее характерной особенностью является подключение к головной станции магистральных линий распределения сигналов с усилителями-ответвителями, от которых в свою очередь отходят субмагистральные линии, распределяющие сигнал к абонентам через разветвители.

1,2 - приемные антенны наземного и спутникового телевидения;  3 - головная станция;

4 - усилители-ответвители;5 - распределительные линии;

6 - разветвители, 7 - магистральные линии;

8 - абоненты.

 

Рисунок 18 – Система кабельного телевидения древовидного типа

 

Как путь совершенствования древовидной сети может рассматриваться гнездовая схема. Ее особенность заключается в том, что к основной головной станции древовидной сети подключаются несколько более простых дополнительных гнездовых станций, каждая из которых представляет собой сеть кабельного телевидения более низкого уровня. Отдельные гнездовые схемы могут располагаться на достаточном удалении от ГС, что препятствует непосредственной передаче сигналов по обычной магистральной кабельной линии. Поэтому сигнал передается по волоконной оптическому кабелю или с использованием радиорелейной линии.

За счет оптимизации структуры гнездовой сети можно минимизировать затраты при условии обеспечения заданных заказчиком требований на объем услуг. При рациональном выборе мест размещения дополнительных головных станций существенно сокращается протяженность магистральных и распределительных сетей, число усилителей и других дополнительных элементов. Все это позволяет повысить качество сигнала и сократить расходы на создание сети.

Необходимо отметить, что как в радиальной, так и в древовидной системе при необходимости создания обратного канала потребуется применение дополнительных технических средств. Организацию двустороннего обмена информацией без дополнительных технических средств могут обеспечить структуры кольцевого типа. Магистральная линия при этом прокладывается по кольцевой трассе, т.е. вход и выход магистрали заводят на узел коммутации (см. рисунок 19). Это позволяет передавать прямой и обратный сигнал по одним и тем же каналам в одну сторону. Пассивные (принимающие) и активные (передающие) абонентские отводы подключаются через ответвители или включаются в концентраторы, располагающиеся на кольцевой магистрали.

1,2- приемные антенны наземного и спутникового телевидения;

3 - головная станция; 4, 5 - входящие и исходящие линии связи;

6 - разветвители; 7 - усилители-корректоры; 8 - концентраторы;

9 - абонентские отводы; 10 - абоненты; 11 - кольцевая магистраль.

 

Рисунок  19 – Система кабельного телевидения кольцевого типа

 

Построение системы по кольцевой схеме расширяет ее возможности, так как одни и те же каналы используются в прямом и обратном направлении. В случае применения в системе дополнительного кабеля, появляется возможность по одному кабелю передавать информацию в прямом направлении, а по второму передавать в обратном направлении не только узкополосные, но и широкополосные сигналы.

 

Лекция 13.  Факторы, поясняющие возможность и перспективы широкого распространения спутниковых систем непосредственного телевещания

 

Цель: изучение основных факторов и направлений в области спутникового ТВ-вещания.

Содержание: рассматриваются пять факторов, определяющих широкое распространение спутниковых СНТВ, новые направления в области спутникового вещания – непосредственное спутниковое цифровое радиовещание и трансляция ТВ каналов для подвижных средств.

 

Возможности и перспективы широкого распространения спутниковых  СНТВ определяются следующими основными факторами:

1)   разработкой и внедрением эффективных алгоритмов сжатия цифрового ТВ-сигнала, позволяющих получить приемлемое качество цветного изображения при скорости передачи всего 1,5 - 2 Мбит/с. Это позволяет обеспечить повременную трансляцию через один мощный приемопередатчик Ки-диапазона до 15 телевизионных программ на приемные «тарелки» диаметром не более полуметра;

2)     разработкой и производством мощных и достаточно широкополосных ЛБВ диапазона Ки с выходной мощностью 100 Вт и более;

3)   разработкой и производством эффективных и долговечных батареи солнечных элементов, позволяющих обеспечить энергопитание мощных многоствольных ретрансляторов;

4)   запуск всего одного спутника непосредственного вещания позволяет транслировать более 200 цифровых ТВ-каналов, что позволяет спутниковым СНТВ успешно конкурировать с кабельными сетями и даже превосходим их по пропускной способности;

5)   рост благосостояния стандартов жизни населения, особенно в Азиатском Тихоокеанском регионе, в сочетании с недостаточно развитой структурой кабельных сетей обещают непрерывный рост числа клиентов и доходы операторов спутниковых СНТВ порядка 20 млрд. долларов в год, что позволит окупить затраты на разработку, развертывание и эксплуатацию этих сетей.

Новым направлением в области спутникового ТВ-вешания является трансляция телевизионных каналов для подвижных средств (поезда, яхты, воздушные и речные суда, грузовики дальних перевозок и т.д.).

Перспективным направлением считается и непосредственное спутниковое цифровое радиовещание {DAB — Digital Audio Broadcasting} для фиксированных и подвижных пользователей, обеспечивающее трансляцию новостей, музыки и прочих программ, справочно-информационных данных.

Низкая абонентская плата (примерно 10 долларов/месяц за пакет из 50 программ) и стоимость приемников (50-100 долларов) позволяют надеяться на привлечение широкого круга пользователей подобных систем.

 

Лекция 14.  Казахстанские телекоммуникационные компании

 

Цель: изучение возможностей и оказываемых услуг компаниями Кателко, Алма-ТВ, Metro Net, Digital TV, Нурсат, Silk Way Telecom.

Содержание: рассматривается перечень спектра услуг спутниковых и РРЛ телекоммуникаций национальных компаний.

 

Одним из важнейших инструментов управления и организации работы предприятия всегда являлась оперативная и надежная связь. Сегодня же значение различных систем телекоммуникаций переоценить просто невозможно.

Интегрирование спутниковых технологий телерадиовещания, передачи данных и телефонии позволяет компании КАТЕЛКО реализовывать самые «фантастические» проекты.

Компания КАТЕЛКО – одна из немногих, кто предлагает оптимальные индивидуальные решения для каждого заказчика. Поэтому цикл работ включает в себя все этапы, начиная с консультирования в вопросах выбора технического решения и проектирования коммуникационной системы и заканчивая монтажом и запуском оборудования, его гарантийным и сервисным обслуживанием.

Услуги КАТЕЛКО охватывают весь спектр возможностей спутниковых телекоммуникаций:

-      сети распространения национального, регионального и корпоративного телевидения;

-      перегоны аудио и видеоматериалов;

-      непосредственный прием многоканального спутникового телевидения Кателко Плюс;

-      комплексные телекоммуникационные проекты;

-      корпоративные бизнес-сети для передачи данных и голоса;

-      высокоскоростной доступ к сети Интернет.

 

Алма-ТВ, АО, г. Алматы

 

Расширение информационного пространства Казахстана за счет создания и распространения систем кабельного телевидения и передачи данных, качество и ассортимент которых должны дать населению возможность удовлетворить свои потребности в получении и использовании разнообразной информации со всего мира.

Задачи:

1)       поиск технических и технологических решений по созданию и постоянному совершенствованию систем кабельного телевидения и передачи данных на территории Казахстана;

2)       удовлетворение информационных запросов потребителей посредством телевизионных и IP-технологий;

3)       установление параметров сбалансированной ценовой политики, доступной большинству граждан Республики;

4)       обеспечение унифицированного менеджмента для всей внутренней сети Компании;

5)       предоставление востребованных населением услуг в целях обоюдовыгодного рыночного сотрудничества;

6)       создание механизмов обратной связи с потребителями для корректировки значимых аспектов деятельности Компании.

На сегодняшний день «АЛМА-ТВ» - лидер среди казахстанских операторов кабельного телевидения и передачи данных. Компания осуществляет ретрансляцию более 70 телеканалов со всего мира в аналоговом формате и более 100 – в цифровом. Пакеты программ формируются с учетом интересов самых разных слоев населения. Это фильмовые, детские, новостные, спортивные, научно-познавательные, музыкальные телевизионные каналы. Клиенты «АЛМА-ТВ» смотрят программы, подготовленные самыми лучшими представителями телевизионного бизнеса со всего мира – из Европы, США, Японии, Турции, Китая, России и, конечно же, Казахстана. Пользователи услуги Кабельный Интернет уже смогли оценить ее удобства - всегда свободный телефон, возможность выбора скоростного режима, устойчивость соединения, доступные тарифы. Абоненты могут воспользоваться дополнительными Интернет-сервисами – электронная почта, игровые сервера, создание и поддержка Web-сайтов.

В ближайших перспективах – не только дальнейшее расширение географии своего присутствия, но и, в первую очередь, техническое переоснащение компании с использованием последних достижений в сфере телекоммуникационных технологий. Уже сейчас в г.Алматы активно реализуют услугу цифрового телевидения, которая доступна как абонентам кабельной сети, так и пользователем индивидуальных установок (MMDS). Цифровое телевидение позволит широким массам казахстанцев воспользоваться достижениями технологического прогресса в информационной отрасли, выйти на уровень ведущих мировых стандартов качества в области коммуникаций, позволит интегрироваться в единую глобальную систему телевизионной аудитории и позиционироваться в качестве клиентов современных комплексов вещания, характерных для высокоразвитых стран.

Разнообразие услуг, предлагаемых цифровым вещанием, позволит абонентам в полной мере реализовать свои мечты о комфортном отдыхе и необременительном рабочем процессе. Абонентам предлагают различные варианты выбора услуги цифрового телевидения: от подключения одного или нескольких тематических пакетов программ до приобретения отдельных интересующих каналов. В ближайших перспективных планах -  предоставление услуг интерактивного заказа (видео по предуведомлению, интересующие новости в удобное время, дистанционное обучение и т.п.).

Все это в совокупности с высоким качеством услуг и уровнем сервисного обслуживания клиентов является главным преимуществом в дальнейшей борьбе за сохранение и упрочение ведущих позиций на казахстанском телекоммуникационном рынке.

 

Metro Net, ТОО, г. Алматы

 

Компания Metro Net является универсальным оператором, предоставляющим широкий спектр высококачественных телекоммуникационных услуг, основанных на использовании новейших радио и наземных каналов. 

На данный момент Metro Net имеет свои представительства в 4 регионах Казахстана: Караганде, Алматы, Астане, Шымкенте. Центральный офис Компании базируется в городе Караганда.

Metro Net располагает собственной развитой телекоммуникационной сетью, базирующейся на современных цифровых АТС и использующей разветвленную транспортную волоконно-оптическую сеть (SDH, PDH), а также сети радиодоступа, использующие передовые беспроводные технологии.

Обладая созданной инфраструктурой сетей и владея всеми необходимыми лицензиями, Компания предоставляет широкий спектр телекоммуникационных услуг, начиная от традиционной проводной телефонии и заканчивая современными интегрированными телекоммуникационными услугами.

Корпоративным клиентам Metro Net предоставляет весь комплекс инжиниринговых услуг по проектированию и созданию корпоративных сетей различной степени сложности, а также услуги по сопровождению сетей. При этом Компания предлагает комплексные интегрированные телекоммуникационные решения, включая доступ к телефонной сети общего пользования, доступ к междугородной и международной связи, высокоскоростную передачу данных и доступ в Интернет, создание локальных интегрированных сетей для объединения удаленных подразделений Вашего предприятия.

Политика Metro Net направлена не только на расширение количества предоставляемых услуг, но и на установление постоянных долговременных отношений с Клиентами на основе комплексного решения их проблем, улучшения сервиса и качества обслуживания. Забота о высоком уровне обслуживания Клиентов и техническом качестве услуг, постоянное расширение перечня услуг и пополнение портфеля наших предложений самыми современными решениями - главные приоритеты Metro Net сегодня.

В планах Компании дальнейшее расширение телекоммуникационной сети за счет внедрения новых современных телекоммуникационных услуг, способных удовлетворить разнообразные потребности клиента.

Оперативность предоставления услуг, высокое качество обслуживания, доступные цены являются основными преимуществами Компании Metro Net.

 

Silk Way Telecom, ТОО, г. Алматы

 

Silk Way Telecom - ведущий частный телекоммуникационный оператор, созданный в 2000 г.

Silk Way Telecom предлагает широкий спектр услуг в области телекоммуникационных и информационных технологий:

-     IP-телефония;

-     Полный спектр услуг выделенной телефонной сети;

-     Услуги местной телефонной сети;

-     Построение корпоративных сетей передачи голоса и данных;

-     Выделенные каналы связи;

-     Организация узлов спутниковой связи;

-     Организация сети VPN, построение IP-телефонной сети с централизованной обработкой вызовов;

Собственный Центр управления в г. Алматы позволяет обеспечивать оперативный мониторинг сети 24 часа в сутки.

Компания продолжает активно развиваться, постоянно модернизируя техническую базу сети и выводя на рынок новые услуги, с целью более полного удовлетворения потребностей клиентов.

Высокий уровень технической базы, квалифицированные кадры и многолетний опыт работы на рынке позволяет предоставлять услуги по всем направлениям деятельности компании при оптимальном соотношении цена/качество.

Гибкая ценовая политика и разветвленная сеть представительств позволяет обеспечить сервис как корпорациям и крупным компаниям, так и самым различным слоям населения во всех основных регионах Казахстана.

Silk Way Telecom прилагает все усилия для дальнейшего укрепления позиций ведущего телекоммуникационного оператора в Казахстане и стремится занять лидирующее положение в сфере телекоммуникационного оборудования для цифровых сетей передачи данных

 

НУРСАТ - ведущий казахстанский телекоммуникационный оператор

 

Миссия компании

Базируясь на новейших технологиях, предлагать клиентам эффективные и экономичные решения, которые будут полностью удовлетворять их текущие и будущие потребности в области телекоммуникаций, становясь основой роста их благосостояния и процветания.

Собственная спутниковая сеть компании НУРСАТ охватывает более 80 городов и населенных пунктов республики. Сеть НУРСАТ построена на базе спутниковых каналов связи, работающих через спутники NSS 703 и NSS 6.

Наряду со спутниковыми каналами НУРСАТ имеет оптоволоконную и медную инфра­структуру, обеспечивающую дополнительную надежность и непрерывность предоставления услуг. Сеть объединяет телекоммуникационные узлы в Казахстане и телепорт в г. Москве. Центр управления в г. Aлматы позволяет обес­печивать оперативный мониторинг и управление сетью 24 часа в сутки.

Широкое использование беспроводных решений позволяет НУРСАТу оперативно предоставлять услуги современной связи наиболее эффективным способом. Система идеальна для быстрого обеспечения телефонной связью, доступом в Интернет и услугам передачи данных районов новостроек и коттеджных поселков, удаленных офисов и промышленных объектов, в случаях, если использование традиционной кабельной инфраструктуры невозможно, либо экономически нецелесообразно.

Применение современных технологий дает возможность легко и быстро изменять пропускную способность сети, вводить новые услуги, подключать новые узлы и сети, не прерывая предоставления существующих услуг.

Компания продолжает активно развиваться, постоянно модернизируя техническую базу сети и выводя на рынок новые услуги, с целью более полного удовлетворения потребностей клиентов.

НУРСАТ предлагает широкий спектр услуг в области телекоммуникационных и информационных технологий: 

-     доступ к ресурсам сети Интернет; 

-     полный спектр услуг междугородней, международной и местной телефонной связи;

-     построение корпоративных сетей передачи голоса и данных; 

-     внутригородские, междугородние и международные выделенные каналы связи; Организация узлов спутниковой связи;

-     услуги видеоконференцсвязи и передачи видеоматериалов в сети НУРСАТ. 

Высокий уровень технической базы, квалифицированные кадры и многолетний опыт работы на рынке позволяет предоставлять услуги по всем направлениям деятельности компании при оптимальном соотношении цена/качество.

 

Лекция 15.  Спутниковое цифровое радиовещание. Организация услуги телеприсутствия типа «Центр – отделения»

 

Цель: изучение способов расширения рынка услуг спутникового радиовещания.,  принципа работы системы спутникового ТВ для проведения совещаний работников на удаленных объектах

Содержание:  рассматриваются звенья системы, особенности обработки сигналов и принцип работы цифрового приемника звуковой частоты, задачи организации и принцип построения системы телеприсутствия

 

С начала 90-х годов в ряде развитых стран мира ведутся исследования по использованию цифровых сигналов в радиовещательных системах, работающих в ДВ, СВ, KB и УКВ диапазонах, а также в СВЧ диапазоне для спут­никовых каналов.

Мировым лидером в производстве передающей и приемной аппаратуры для  сетей цифрового радиовещания является компания Com Stream (США). Оборудование Com Stream и реализованный в нем алгоритм цифрового сжатия MPEG-2, MPEG-3 стали  стандартом  на  рынке стран СНГ. Преимущества цифрового сжатия звуковой информации очевидны, так как это позволяет сузить полосу частот до нескольких сотен кило­герц и одним транспондером с шириной полосы 54...72 MГц ретранслировать более 100 радиостанций. При сужении полосы частот увеличивается энергия сигнала, приходящаяся на одну элементарную посылку, что позволяет осуществить прием сигналов на антенны меньшего диаметра или использовать передающее СВЧ оборудование на спутнике меньшей мощности.

Типовая структура системы цифрового спутникового радиовещания состоит из трех основных звеньев: передающей станции, работающей на линии Земля-ретранслятор, спутника-ретранслятора, одной или не­скольких приемных станций - рисунок 20.

 

 

1 - кодер; 2 - мультиплексор;

3 - цифровой модулятор; 4 - передатчик;

5-7 - приемные земные станции.

 

Рисунок 20 - Типовая структура системы цифрового спутникового радиовещания

 

На передающей станции сигналы одного или нескольких каналов звука, служебные данные и команды управления объединяются в единый цифровой поток и передаются на спутник. Передающая станция содержит функцио­нальные узлы: кодер мультиплексор, цифровой спутниковый модем, СВЧ приемо-передающий блок и передающую антенну. Дополнительно передающая станция может быть оборудована системой поддержки сетевого администрирования на базе компьютера с соответствующим программным обеспечением и оборудованием для контроля диагностики удаленных приемников. Спутниковое звено представляет собой коммерческий спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. Для спутникового вещания используются частотные диапазоны 3,7...4,2 ГГц и 10,7...12,75 ГГц. Третье звено включает приемную антенну с понижающим конвертером и цифровой спутниковый приемник звуковой частоты. Проиллюстрируем структуру системы цифрового спутникового радиовещания на примере аппаратуры компании Com Stream. Передающее оборудование - кодек-мультиплексор (Com Stream DAC700). Звуковой сигнал одного или двух каналов в аналоговом виде или в цифровом формате AES/EBU подается на входы коде­ра DAC700. В кодере аналоговые сигналы преобразуются в цифровые, затем кодируются с применением сжатия информации. В зависимости от режима работы и требуемого качества передачи возможен выбор различных степеней сжатия сигнала и скоростей работы мультиплексора: 56, 64, 112, 128, 192, 256 и 384 кбит/с. Зависимость качества сигнала от степени сжатия для различных ре­жимов работы приведена в таблице 3. Сформированный поток данных передается на модулятор спутникового модема ComStream CM701.

 

Таблица 3 – Зависимость качества сигнала от степени сжатия и полосы аудиочастот

Скорость транспортного потока, кбит/с	Режим работы	Полоса частот аудио, кГц	Качество звука	Рекомендуемая скорость передачи данных, бит/с
64	Моно	8,3	АМ	2400
64	Стерео	8,3	АМ	2400
96	Стерео	10	АМ	4800
96	Моно	20	АМ	4800
96	Стерео	10	CD	4800
96	Стерео	20	АМ	4800
256	Стерео	20	CD	9600
304	Моно	20	CD	9600

 

СМ701 - универсальный спутниковый модем, предназначен­ный для дуплексной передачи данных. Скорость потока данных на входе модема может составлять от 4,8 до 9800 кбит/с. Поток дан­ных расщепляется кодером Грея на два потока, которые подаются на входы модулятора сигналов ФМ-4. На выходе модулятора формируется сигнал ФМ-4 на промежуточной частоте 70 или 140 МГц.

Цифровой приемник звуковой частоты - Com Stream ABR200. Приемник содержит следующие функциональные узлы: де­модулятор, микропроцессорное устройство управления, обеспечи­вающее конфигурирование, настройку и управление, приемник-декодер, имеющий выходы аналоговых сигналов звука и выходы звука в цифровом формате AES\EBU, порт управления внешними устройствами, порт для управления и диагностикой приемника.  Приемник ABR 200 поддерживает все режимы скорости передачи звука и данных, указанные в таблице 6.1. Аналоговые сигналы подаются на пульт оператора эфира и на входы звукозаписываю­щей аппаратуры для записи тех программ, которые транслируются в записи. Низкоскоростной порт данных подключается к принтеру или к компьютеру для автоматизированного учета трафика, составления эфирных справок и т.п.

Сигнал цифрового радиовещания в системе ComStream пе­редаётся на одной несущей и занимает полосу частот от 64 до 512 кГц при скорости цифрового потока 64 и 356 кбит/с.

На пути от модулятора до демодулятора сигнал неоднократ­но переносится из одного частотного диапазона в другой. Для пе­реноса частот используются гетеродины. В результате значение частоты на входе демодулятора имеет некоторую неопределен­ность, вызванную нестабильностью гетеродинов. Эта частотная неопределенность может быть более 2 МГц. Поэтому в процессе настройки приемник обнаруживает сигнал на заданной частоте приближенно, а затем выделяет и анализирует идентификаторы сети и канала. Для распознавания сигнала в общий поток данных на каждой несущей кодером DAC 700 вводится специальный идентификатор. Если хотя бы один идентификатор отличается от за­данного пользователем, то приемник выдает соответствующий сигнал ошибки и производит поиск выше и ниже обнаруженной частоты до тех пор, пока не будет обнаружен сигнал с нужными идентификаторами.

При использовании сигнала ФМ-4 используется две несущих, сдвинутых на 90⁰.  Демодулятор приемника через равные проме­жутки времени сравнивает фазу сигнала с фазой двух восстанов­ленных несущих. Чем меньше скорость потока, тем длиннее про­межуток времени между двумя последовательными анализами фаз и тем больше вероятность, что дрейф частоты или флуктуа­ции фазы гетеродина приведут к случайному изменению фазы сигнала на выходе конвертера на величину большую 45⁰, и сбою в принятии решений на выходе демодулятора.

В настоящее время в странах СНГ прием сигналов цифрового радиовещания используется в сетевых станциях-ретрансляторах. Индивидуальный прием пока не актуален, прежде всего из-за большой стоимости приемника ARB200. Оставляют  желать лучшего и условия приема сигналов со спутников INTELSAT 604 (60⁰ в.д). Для качественного приема программ в при­емной установке необходимо иметь антенну диаметром не менее 2 м.

 

Назначение системы телеприсутствия типа «Центр—отделения»

 

Система предназначена для проведения совещаний руководителя и группы лиц, находящихся в удалённых пунктах, в режиме телеприсутствия («telepresence») через сеть Интернет или виртуальную частную сеть (VPN). Точки объединены локальной сетью или сетью Интернет.

Основные задач системы

-получение руководителем видео-аудиопотока от каждого из участников;

-получение каждым из участников виде-аудиопотока от руководителя;

-получение каждым из участников видео и звука от других участников;

-определяемых текущими директивами центрального модератора;

-получение каждым из участников видео и звука от всех других участников, если это указано центральным модератором.

Центральная и периферийная точки обеспечивают получение изображения в формате телевидения высокой или сверхвысокой чёткости. В центральной точке обеспечивается отображение на «видеостене» с постоянным присутствием всех удалённых участников без модерации; обеспечивается привязка звука из удалённой точки к расположению видео из удалённой точки на видеостене.

Администрирование системы может осуществляться удалённое с любого компьютера, подключенного к данной сети.

Система обеспечивает возможность подключения участника (участников), не имеющих оборудования видеосвязи, с помощью имеющегося у этого участника видеокамеры и компьютера с установленным программным модулем «Vidicor-S». Количество таких участников определяется количеством приобретённых лицензий. Данная функция удобна для подключения партнёров, не испытывающих потребности в регулярном использовании средств видеосвязи и не приобретающих видеооборудование, а также при необходимости экстренной связи.

Принцип построения

Предполагается построение системы телеприсутствия (telepresence) с разделением точек на 2 класса: центральный пункт и периферийные точки (см. рисунок 21).

Центральный пункт обеспечивает возможность одновременного многоканального как по изображению, так и по звуку, приема со всех периферийных точек, а также передачу видео и звука из центрального пункта на все эти точки.

Периферийные точки обеспечивают двустороннюю видео и звуковую связь с центральной точкой. Возможно включение центральным модератором просмотра на периферийных точках видео от какой-либо периферийной точки (или нескольких точек).

В качестве базового предлагается вариант центрального пункта с мультиэкраном («видеостеной») из отдельных аудио-видеомониторов, на каждый из которых выдается видео и звук от соответствующей периферийной точки. Такое построение системы с параллельным выводом видео и звука от всех точек существенно повышает удобство её использования (включая удобство от пространственной локализации звука) и устраняет необходимость технического управления сеансом.

 

Рисунок 21 – Организация системы телеприсутствия

 

При ограничениях на площадь видеостены возможна группировка изображений от нескольких точек на один экран (крайний случай – использование в центральном пункте единственного монитора) с соответствующей потерей комфортности работы. Возможно модераторское управление, когда на экраны выдаются не все участники, а только динамически устанавливаемые в данный момент модератором. Выбор режимов работы осуществляется администраторскими настройками и не требует изменений ни в оборудовании, ни в программных средствах. Режим работы может в дальнейшем меняться путём изменения настроек системы (например, когда исходно система включала единственный монитор, а в дальнейшем были приобретены дополнительные мониторы).

В центральной и периферийных точках наряду с передачей изображения с видеокамеры обеспечивается, при необходимости, передача изображения с экрана ноутбука (текстов графики, видео).

В качестве сети передачи данных могут использоваться локальная сеть, Интернет, виртуальная частная сеть (VPN), другие IP-каналы. Оборудованием поддерживается возможность вещательной передачи видео-аудиосигнала в периферийные точки через односторонний спутниковый канал.

Кроме присутствующих в центральном пункте и в активных (приемопередающих) точках, в работе могут участвовать и пассивные зрители, наблюдающие за происходящим через стандартные персональные компьютеры с возможностью подачи «электронных записок» в центральный пункт и в удалённые точки (см.рисунок 22 и таблицу 4).

 

Соединение компонентов периферийной точки присутствия

Рисунок 22 - Компоненты периферийной точки присутствия

 

Таблица 4 – Пример комплекта оборудования для периферийной точки присутствия

Оборудование	Назначение
Видеопроцессор “Vidicor BTP/HD-S”	Кодирование и декодирование видео и звука с выполнением синхронизации потоков, передача в Интернет и прием. Возможность передачи изображений от видеокамеры и презентации с экрана ноутбука одновременно
Видеокамера HD 1280x720	Передача изображения участника
Переключатель для подключения к уже имеющемуся на рабочем месте монитору	Вывод изображения участников сеанса телеприсутствия
Адаптер подключения видео с экрана ноутбука	Передача видео (презентаций) с экрана ноутбука
Аппарат громкой связи   Гарнитура микротелефонная аудио (опционально)	Осуществление двусторонней аудиосвязи с эхоподавлением

Пример комплекта оборудования для центрального пункта видеосвязи

Оборудование центрального пункта видеосвязи состоит из 1 комплекта передающего оборудования и нескольких – по количеству периферийных точек – комплектов принимающего оборудования (см. таблицы 5, 6).

 

Таблица 5 – Комплект передающего оборудования центрального пункта

 

Таблица 6 – Комплект принимающего оборудования центрального пункта

 

Возможна комплектация системы мониторами различных размеров.

В базовом варианте количество комплектов принимающего оборудования равно количеству удалённых точек. В усечённых вариантах количество мониторов может быть меньшим (в предельном случае монитор может быть единственным); тогда на один монитор выдаются изображения от нескольких точек.

 

Подключение удалённой точки с персональным компьютером

Система обеспечивает возможность подключения участника (участников), не имеющих оборудования видеосвязи, с помощью имеющегося у этого участника видеокамеры и компьютера с установленным программным модулем «Vidicor-S». Количество таких участников определяется количеством приобретённых лицензий.

Для подсоединения такого участника на центральном видеопроцессоре должны быть заданы его регистрационные данные (имя и пароль), удалённый участник должен на странице центрального модуля задать эти регистрационные данные и нажать кнопку «установить». После этого он может работать как полноправный участник сеанса телеприсутствия.

 

Соединение компонентов передающей части

Рисунок 23 –  Компоненты передающей части

 

Соединение компонентов принимающих частей

Рисунок 23 –  Компоненты принимающей части

 

Применение канала вещания на периферийные точки через спутник

Система допускает применение спутникового канала для доставки видео-аудиопотока в периферийные точки в вещательном режиме (через спутниковый канал проходит единственный поток независимо от количества принимающих точек).

Рисунок 24 – Структура организации связи переферийных точек через спутник

 

Применение спутникового канала позволяет существенно снизить затраты на доставку трафика и обеспечить гарантию качественного приёма.

Для использования спутникового канала в центральном пункте установки дополнительного оборудования не требуется. В каждой из точек, принимающих поток через спутник, требуется установка дополнительного оборудования (см. таблицу 7)

 

Таблица 7 – Дополнительное оборудование

 

Список литературы

 

1          Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение/Под ред. Н.С.Мамаева. –М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 180 с.

2          Локшин Б.А. Цифровое вещание: от студии к телезрителю. –М.: Компания Сайрус системс, 2001.

3          Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001.

4          Севальнев Л.А. Эфирное вещание цифровых телевизионных программ со сжатием данных//Tеле-Спутник. - 2005. - № 10. - С. 56-64.

5          Сети телевизионного и ОВЧ ЧМ вещания: Справочник/ М.Г. Локшин, А.А. Шур, А.В. Кокорев, Р.А. Краснощеков. - М.: Радио и связь, 2003

6          Кантор Л.Я., Соколов А.В., Кривошеев М.И. и др. Принимаем непосредственно из космоса/ Под общ. ред. А.В. Гороховского и А.В. Соколова. - М.: ЗАО Журнал "Радио", 2003.

7          Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые сети связи, М., 2004.

8          Айтмагамбетов А.З., Сабдыкеева Г.Г. Цифровое телерадиовещение, Учебное пособие, АИЭС, 2003.

 

Содержание 

 

Введение	3
Лекция 1.   Основные направления развития систем телевизионного вещания.	4
Лекция 2. Цели, задачи, программная политика телерадиокомпаний	9
Лекция 3. Характеристики телерадиопродукции	13
Лекция 4. Технологические комплексы телерадиовещания	16
Лекция 5. Назначение и основные функции видеосервера	19
Лекция 6. Актуальность внедрения цифрового телерадиовещания	24
Лекция 7.  Преимущество цифровой передачи со сжатием	30
Лекция 8. Распределение ТВ-программ между индивидуальными пользователями	35
Лекция 9. Структурная схема типовой индивидуальной приемной установки спутникового вещания	38
Лекция 10. Виды приемных станций спутникового телерадиовещания	40
Лекция 11. Структурная схема бытового цифрового ТВ приемника	45
Лекция 12.  Организация сети кабельного телевидения	47
Лекция 13.  Факторы, поясняющие возможность и перспективы широкого распространения спутниковых систем непосредственного телевещания	50
Лекция 14.  Казахстанские телекоммуникационные компании	51
Лекция 15.  Спутниковое цифровое радиовещание. Организация услуги телеприсутствия типа «Центр—отделения»	56
Список литературы	67