В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей
Дмитрий
Людмила
АндрейОсновной целью развития эфирного телерадиовещания является обеспечение населения Российской Федерации возможностью приема большого числа телеканалов свободного доступа.
Эфирное вещание в аналоговом формате долгое время было основным способом трансляции телевизионного сигнала. Несмотря на развитие сегмента услуг спутникового и кабельного вещания, а также технологий передачи потокового видео и широкополосной передачи данных, эфирное телевизионное вещание в России занимает свое исключительное место в медиасфере. Эфирное вещание является инструментом, позволяющим государству реализовать функции по обеспечению конституционного права граждан на получение информации.
В связи с развитием новых технологий телевизионного вещания в настоящее время осуществляется перевод сетей эфирного вещания в цифровой формат DVB-T2. При переходе на цифровое наземное эфирное вещание обеспечивается высокая эффективность использования радиочастотного спектра. В частности, в одном радиочастотном канале шириной 8 МГц обеспечивается трансляция до 10 телевизионных каналов стандартной четкости (720х576 элементов с чересстрочной разверткой 50 Гц) или 3–4 канала высокой четкости (1920х1080 элементов с чересстрочной разверткой 50 Гц) [1].
В настоящее время осуществляется реализация Федеральной целевой программы "Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009– 2015 гг.", в ходе которой осуществляется поэтапный ввод в эксплуатацию объектов вещания 1 и 2 мультиплексов эфирного вещания [2].
В силу географических особенностей в Российской Федерации существует 11 часовых поясов. Поэтому, чтобы население получало информацию в удобное время, многие вещатели формируют несколько временных дублей телеканалов, предназначенных для трансляции в разных часовых поясах. Применительно к спутниковой доставке телевизионного сигнала с учетом разницы во времени с московскими студиями и орбитальными позициями на геостационарной орбите, закрепленными за Российской Федерацией, территория России разделена на 5 условных участков, так называемых "временных" зон вещания, для которых осуществляется формирование временных дублей. "Временные" зоны вещания обозначаются буквами: "А", "Б", "В", "Г" и "М" и приведены на рис. 1.
При этом количество часовых поясов не соответствует количеству временных дублей, формируемых вещателями. Кроме того, "временные" зоны вещания включают в себя до двух и более часовых поясов. В результате вещатели 1 мультиплекса формируют для зон вещания временные дубли с различным сдвигом относительно московского времени.
На рис. 2 показана таблица с указанием временных сдвигов относительно московского времени.
Система наземного эфирного цифрового телевизионного вещания включает 3 основные стадии передачи телевизионного сигнала от студии к зрителям:
С учетом социальной значимости телеканалов 1 мультиплекса необходимо обеспечить бесперебойную круглосуточную трансляцию входящих в него телеканалов. Чтобы выполнить это требование, было построено два равнозначных центра формирования федеральных мультиплексов, обеспечивающих взаимное резервирование, – основной на технических площадях Российской телевизионной и радиовещательной сети (РТРС), другой, резервный, в Государственном предприятии "Космическая связь" (ГП КС).
Центры формирования федеральных мультиплексов (ЦФФМ) оснащены однотипным оборудованием компрессии ТВ- и звуковых сигналов, мультиплексирования, формирования пакетов T2-MI, а также скремблирования.
На вход ЦФФМ ТВ-сигналы от студий федеральных телерадиокомпаний поступают по волоконнооптическим линиям связи (ВОЛС) в формате SDI с вложенными сигналами звукового сопровождения, телетекста, скрытых субтитров и метками управления (SCTE-104) для врезки региональной и локальной рекламы. По отдельным каналам поступают данные для формирования электронной программы телепередач (EPG) [3].
Кодирующее оборудование ЦФФМ обеспечивает компрессию ТВ-сигналов в соответствии со стандартом MPEG-4/AVC, звуковых – MPEG-1 Layer II [3].
Мультиплексоры ЦФФМ обеспечивают формирование из компрессированных ТВ- и звуковых сигналов транспортных потоков (ТП), включение в ТП сигналов EPG и распределение информации для последующей организации PLP с заданными информационными скоростями. PLP – канал физического уровня, формируемый в рамках мультиплекса.
С выходов мультиплексоров ТП поступают на входы DVB-T2-шлюзов, в которых происходит формирование соответствующих PLP- и T2-MI-потоков. T2-MI представляет собой поток данных, содержащий команды управления модуляторами передатчиков DVB-T2 для работы в синхронном режиме и соответствующие потоки PLP. Каждый ЦФФМ формирует 5 потоков T2-MI с временными сдвигами относительно московского времени +0, +2, +4, +7 и +9 часов. Полная информационная скорость каждого из потоков T2-MI первого мультиплекса на выходах шлюзов составляет 33,4 Мбит/с.
Для ограничения доступа к программам первого мультиплекса при их распространении по спутниковым каналам связи используется отечественная система условного доступа (СУД). Скремблеры СУД являются в своем роде уникальными устройствами, не имеющими аналогов в мире. Они обеспечивают посервисное скремблирование программных потоков в потоке T2-MI и устанавливаются непосредственно после шлюзов DVB-T2.
Помимо формирования сигнала 1 мультиплекса для 5 вещательных зон ЦФФМ выполняют задачи непрерывного мониторинга входных ТВ- и звуковых сигналов и выходных ТП. Причем контролируются ТП, сформированные как в основном ЦФФМ, так и в резервном. Это позволяет минимизировать время ввода в работу резервного ЦФФМ при возникновении аварийной ситуации на основном. Решение о переводе работы с одного центра на другой принимается на основании согласованного положения о взаимодействии РТРС и ГП КС.
С выходов ЦФФМ ТП 1 мультиплекса по двум независимым, географически разнесенным ВОЛС передаются в центры космической связи (ЦКС) ГП КС, откуда осуществляется их трансляция в направлении назначенных космических аппаратов (КА). Для трансляции через космические аппараты серии "Ямал" сигнал формируется в основном ЦФФМ.
Для обеспечения бесперебойной доставки сигнала ТП 1 мультиплекса в ГП КС разработана и действует схема межобъектового резервирования, которая работает на уровне ЦКС. В соответствии с этой схемой каждый ЦКС, помимо трансляции основных, предназначенных конкретно для него ТП 1 мультиплекса, обеспечивает резервирование смежного ЦКС и в случае необходимости готов принять его нагрузку.
Доставка сигнала мультиплекса является одной из основных задач, качественное выполнение которой во многом определяет качество работы всей сети эфирного телевизионного вещания.
Учитывая значительные территории, на которые осуществляется распространение эфирного телевизионного сигнала, использование наземных каналов связи для доставки сигнала до всех 5017 объектов вещания РТРС представляется весьма затруднительным, т.к. строительство наземных каналов связи такой протяженности – это трудоемкая и дорогостоящая задача, а их надежность значительно уступает спутниковым каналам связи, которые являются наиболее оптимальным средством, обеспечивающим доставку единого сигнала мультиплекса до объектов вещания.
Сегодня именно спутниковые линии связи являются основным средством доставки сигнала мультиплекса до объектов эфирного вещания. Существующая схема распространения федеральных версий 1 и 2 мультиплексов приведена на рис. 3.
В настоящее время доставка цифровых пакетов на всю территорию России осуществляется с использованием космических аппаратов серии "Экспресс" и "Ямал" [2].
Доставка сигнала 1 и 2 мультиплексов до объектов вещания в зонах "М" и "Г" обеспечивается с помощью космического аппарата (КА) "Экспресс-АМ7" (точка стояния 40 град. в.д.), до зоны "В" сигнал 1 мультиплекса доставляется с помощью КА "Ямал-401" (точка стояния 90 град. в.д.). С помощью того же аппарата сигнал 2 мультиплекса доставляется до зон "В", "Б" и "А".
Доставка сигнала 1 мультиплекса в зоны вещания "Б" и "А" обеспечивается с помощью КА "Экспресс-АМ5", (точка стояния 140 град. в.д.). При этом в центре космической связи ГП КС "Хабаровск" осуществляется переприем сигнала с космического аппарата "Экспресс-АМ33" с последующим подъемом этого сигнала на КА "Экспресс-АМ5".
В 2014 г. вещателями 2 мультиплекса было принято решение о трансляции сигналов телеканалов, входящих во 2 мультиплекс, только в городах с численностью населения более 50 тыс. человек, однако подобная ситуация является временной. Вещание в населенных пунктах с численностью менее 50 тыс. человек будет начато в 2018 г., и для доставки ТВ-сигнала будет использоваться такая же схема, как и схема, реализованная для 1 мультилекса.
Доставка сигнала через космические аппараты осуществляется в С-диапазоне (3,6–4,2 ГГц). Единственным исключением является КА "Ямал-402" (точка стояния 55 град. в.д.), на котором используется Ku-диапазон (10,7– 12,5 ГГц). Указанный аппарат задействован для доставки регионального контента в Краснодарский край и на территорию Крымского федерального округа.
Помимо трансляции федеральных версий мультиплекса планируется осуществлять регионализацию отдельных каналов 1 мультиплекса. Вставка регионального контента будет осуществляться преимущественно в сигнал телеканалов "Россия-1" и "Россия-24". В отдельных регионах вставка регионального контента будет осуществляться и в другие телеканалы. В частности, в Санкт-Петербурге, помимо телеканалов ВГТРК, вставка будет осуществляться в "Первый канал" и "НТВ".
При этом для трансляции регионального контента необходимо сформировать так называемую региональную версию мультиплекса, т.е., сигнал, состоящий из 10 телеканалов, содержащих региональные вставки.
Доставку региональных версий мультиплекса можно организовать двумя способами.
В первом варианте сигнал федеральной версии мультиплекса обрабатывается в региональном центре мультиплексирования, где в федеральные версии телеканалов добавляется региональный контент. Региональная версия мультиплекса передается из регионального центра формирования до объектов вещания через спутниковые линии связи. Тем самым спутниковый сегмент используется дважды: для передачи федеральной версии и каждой из 83 региональных версий мультиплекса, без учета Крыма и Севастополя, так называемый метод "двойного переподъема".
Существенным недостатком данной схемы является использование больших объемов спутниковой емкости. Для формирования региональных версий для 83 регионов Российской Федерации через космические аппараты фактически нужно передать сигнал 83 мультиплексов. Соответственно, возрастут затраты вещателей, не использующих региональные вставки.
Вторым вариантом является применение системы распределенной модификации телеканалов (рис. 4). При таком подходе формирование региональной версии мультиплекса осуществляется на объектах вещания. Помимо федеральной версии через спутниковые линии осуществляется передача не всего мультиплекса, а только тех телеканалов, в сигнал которых осуществляется региональная вставка. За счет этого достигается существенная экономия спутниковой емкости.
Тем не менее, и для данного варианта доставки сигнала регионального контента до объектов вещания требуется дополнительная спутниковая емкость сверх той, что используется для доставки федеральных версий мультиплексов. Для этого планируется задействовать КА "Экспресс-АМ7" (точка стояния 40 град. в.д.), построенный в рамках ФЦП, а также планируемые к запуску в 2017–2019 гг. КА "Экспресс-АМУ3", "Экспресс-АМУ7" и другие аппараты ГП КС.
Вместе с тем для спутниковой доставки сигнала характерны некоторые особенности. Имеют место отдельные неполадки, возникающие в ходе эксплуатации космических аппаратов. В связи с отсутствием наземных линий связи до большинства объектов РТРС, учитывая исключительную важность телевизионного вещания, необходимо обеспечить устойчивое и бесперебойное вещание путем резервирования доставки телевизионного сигнала по спутниковым линиям связи.
При рассмотрении вопросов резервирования следует разделять понятия оперативного резервирования и аварийного резервирования. Оперативное резервирование должно обеспечивать мгновенное переключение на резервный канал доставки в автоматическом режиме.
Схема оперативного резервирования представляется весьма затратной с точки зрения капитальных вложений на ее создание, а также потребует задействования значительного объема орбитально-частотного ресурса для обеспечения "горячего" резерва. В настоящее время прорабатываются несколько вариантов схем аварийного и оперативного резервирования.
Таким образом, создание надежной и многочисленной спутниковой группировки российских операторов является чрезвычайно важным звеном в части обеспечения целостности и устойчивости функционирования наземной сети эфирного цифрового телевизионного вещания ФГУП "РТРС".
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2015
Посещений: 16276
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
