Что такое sfn в цифровом телевидении

Опубликовано: 14.10.2021


Рубрика: 4. Электротехника

Дата публикации: 03.04.2014

Статья просмотрена: 8139 раз

Библиографическое описание:

Аверченко, А. П. Одночастотные сети в цифровом стандарте DVB-T2 / А. П. Аверченко, Б. Д. Женатов, В. А. Бессонов. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). — Т. 0. — Санкт-Петербург : Заневская площадь, 2014. — С. 40-42. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/89/5495/ (дата обращения: 20.04.2021).

Россия, переходит к цифровому телевизионному вещанию. Изначально была признана целесообразность внедрения в Российской Федерации европейской системы цифрового телевизионного вещания DVB (Digital Video Broadcasting). В 2011 года вышла новая версия стандарта DVB-T2 ETSI EN 302 755 — второе поколение европейского стандарта эфирного цифрового вещания DVB-T. 7 июля 2011г. в Москве на заседании Правительственной комиссии по телерадиовещанию была признана Перспективность внедрения DVB-T2 в России.

Стандарт DVB-T2 способен транслировать самые разные по природе и структуре информационные потоки. Общая схема обработки сигналов в системе DVB-T2 представлена на рисунке 1.


Рис. 1. Схема передающей стороны в системе DVB-T2

В DVB-T2 для организации одночастотных сетей (Single Frequenсу Network — SFN) введен новый режим MISO (multiple input single output — много входов — один выход), который позволяет достичь до 60 % выигрыша в полосе пропускания. При эксплуатации одночастотных сетей даже при сложении синхронизированных сигналов, результирующий спектр COFDM подвержен искажениям (в форме «провалов» огибающей несущих COFDM). Как результат, для компенсации этих искажений, то есть для поддержания требуемого отношения сигнал/шум, необходима более высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избежать этих недостатков. Передатчики в одночастотной сети в режиме MISO излучают в точности один и тот же сигнал. Благодаря этому при сложении сигналов с разных передатчиков отсутствуют значительные «провалы» огибающей, и к тому же, не требуется увеличение мощности передатчиков. [1, с. 110]

В данном случае используется несколько передатчиков, покрывающие смежные области, работающие на одной частоте и передающие одинаковые программы. При этом используется всего один канал без взаимного влияния передатчиков друг на друга, что в свою очередь приводит к значительной экономии частотного ресурса. SFN — сеть при использование аналогового вещания реализовать фактически невозможно. Уменьшить интерференцию в аналоговых системах можно используя технологию смещения несущей частоты, однако даже это не избавляет от появления областей существенного влияния соседних каналов, в которых качество сигнала значительно ухудшается даже в случае чрезвычайно хорошо запланированных зон покрытия и применения направленных антенных систем.

При построении цифровой SFN особые требования предъявляются к точности/стабильности частоты. В сетях SFN все передатчики должны быть синхронизированы на одной частоте, что обычно обеспечивается сигналом спутниковой навигационной системы GPS. Сигнал, излучаемый спутниками GPS, может быть получен почти всюду в мире и содержит очень точную информацию времени. Точность/стабильность частоты при этом будет иметь величину порядка ± 0,5 Гц.

Каждый передатчик SFN должен передать тот же самый транспортный поток (TS — цифровой поток данных, содержащий программы) и излучать его синхронно c другими передатчиками. Внутри транспортного потока (при генерации в мультиплексоре) цифровой поток данных разделяют на «мегаструктуры», и в них добавляются данные MIP (пакет инициализации мегаструктуры) для того, чтобы синхронизировать излучение каждого передатчика в сети. Синхронизация достигается благодаря сигналу частотой 1 Гц (1 pps — 1 импульс в секунду), принимаемого приемниками GPS. Что позволяет сигналы всех передатчиков излучать синхронно на одной частоте и иметь одинаковые биты данных.

Для одночастотной сети вещания главным достоинством цифровой модуляции COFDM является успешная борьба с эхосигналами, которые могут возникать из-за отражений от окружающих предметов или при работе нескольких передатчиков на одном и том же радиочастотном канале.

С целью уменьшения взаимного влияния передатчиков в одночастотных сетях вводят защитный интервал. Стандартом DVB-T2 предусмотрено семь возможных вариантов значений защитных интервалов, равных 1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16, 1/32, 1/128 длительности активной части символа. Соответствующие абсолютные значения приведены в таблице 46 [1, с.84] для различных режимов 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k. Выбор величины защитного интервала определяется территориальным разносом передатчиков в одночастотной сети. Помехоустойчивое кодирование и защитные интервалы снижают информационную скорость передачи, и это следует учитывать при выборе параметров системы.

В DVB-T2 в три раза увеличилось число поднесущих, по сравнению с DVB-T, что позволяет продлить защитный интервал до 532 мкс (вместо 224 мкс, в DVB-T). А как следствие происходит увеличение и максимального расстояния между соседними передатчиками в одночастотной сети, которое приблизительно ровняется 160 км против 67 в первом стандарте. Также отсутствуют задержки в распространении сигнала в сети передатчиков из-за привязки к сигналу в 1 PPS. Вся система может синхронизироваться по глобальному времени (GMT), и задержка может быть больше.

Дополнительная стадия обработки, известная как обработка MISO, позволяет начальным коэффициентам в частотной области быть обработанными модифицированным кодированием Alamouti, которое делит сигнал T2 между двумя группами передатчиков на одной частоте таким образом, что эти две группы не интерферируют друг с другом. Все символы сигнала DVB-T2 могут быть подвергнуты MISO обработке на уровне ячеек. Измененное кодирование Alamouti используется для того, чтобы произвести два набора ячеек данных, за исключением того, что кодирование не поддерживает символ преамбулы P1 и для сигнала произведена соответствующая обработка пилотов. Этот алгоритм обработки сигнала значительно улучшает перекрытие диапазона частот в одночастотных сетях небольшого размера.

В системе DVB-T2 усложнена система перемежения, в неё вводится перемежение по времени, что позволяет увеличить устойчивость сигнала к импульсным помехам, которые характерны для городской местности. Информация перемежается не только внутри одного символа модуляции, но и внутри одного суперкадра. Такая схема перемежения также улучшает работу устройств в одночастотной сети.

В стандарте DVB-T2 появились два режима работы: System A и System B. System A не предусматривает работу сети в SFN-режиме. System В — более сложный режимом работы DVB-T2 передатчика, реализация которого требует использования более сложных технологий и устройств (multi-PLP потоков, T2-Gateway). Именно этот режим и предусматривает создание SFN-сетей. При этом для организации SFN-сетей не требуется такое специализированное устройство, как SFN-адаптер необходимый для построения SVN- сетей на базе модуляторов первого поколения. Его функции включает в себя DVB-T2 Gateway — устройство, на вход которого подаётся MPEG TS, а на выходном интерфейсе T2 Modulator Interface (T2-MI) формируется выходной multi-PLP поток. T2-MI — это интерфейс, предназначенный для передачи информации от T2 Gateway к модуляторам, представлен на рисунке 2.


T2-MI специально разработанный интерфейс для того, чтобы модулятор мог работать с технологией multi-PLP. T2-MI-пакеты содержат в себе транспортные потоки и всю необходимую информацию для синхронной работы модуляторов. В определённых местах T2-MI-пакетов содержится вся необходимая информация для передатчиков по режимам работы передатчиков и их параметрам. Параметры работы передатчиков могут быть указаны для каждого передатчика в отдельности. Генерация потока T2-MI происходит следующим образом: каждый раз, когда расположение BB-кадра (BaseBand Frame) определено, он может быть вставлен в T2-MI-пакет с соответствующей информацией в заголовке и немедленно отправлен через T2-MI-интерфейс. BB-кадр — это основная единица в логической кадровой структуре DVB-T2. В BB-кадре может содержаться любое наполнение и/или внутренняя сигнализация.

При создании одночастотной сети на базе DVB-T2 максимально допустимое расстояние между соседними передатчиками возросло с 67 до 160 км. Все передатчики должны быть синхронизированы приемниками GPS. Требования к стабильности частоты сигнала передатчиков: ± 0,5 Гц. Благодаря системе MISO улучшаются условия приёма в зонах с одинаковыми расстояниями до соседних передатчиков, что обуславливает возникновение селективных по частоте замираний. Таким образом, используя вышеперечисленные особенности, можно создавать более эффективные одночастотные-сети и использовать их более гибко.

1. ETSI EN 302 755 V1.2.1 (2011–02) Цифровые системы (DVB-T2) для телевидения радиовещания и передачи данных.

2. W. Zirwas «Single Frequency Network Concepts for cellular OFDM Radio Systems»

3. DVB Fact Sheet — DVB-T2–2nd Generation Terrestrial Broadcasting, April 2009


CC BY

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Коржихин Е. О.

Одночастотная сеть (SFN) сеть передающих станций, в которой вещание осуществляется на одной частоте. Данная технология позволяет использовать множество передатчиков, работающих на одной частоте и покрывающих смежные области. При этом использование одного частотного канала происходит без существенного взаимного влияния передатчиков друг на друга из-за технологических особенностей системы DVB-T. Проведен сравнительный анализ двух систем наземного цифрового телевизионного вещания DVB-T и DVB-T2, даны пояснительные рисунки принципов построения одночастотных сетей.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Коржихин Е. О.

Текст научной работы на тему «Особенности построения одночастотных сетей в новом стандарте цифрового вещания DVB-T2»

16 декабря 2011 r. 9:57

(Технология информационного общества)

Особенности построения одночастотных сетей в новом стандарте цифрового вещания ОУВ-Т2

Одночастопищя сеть fSFN) — сеть передающих станций, в которай вещание осуществляется на одной частоте. Данная технология позволяет использовать множество передатчиков, работающих на одной частоте и покрывающих смежные области. При этом использование одного частотного канала происходит без существенного взаимного влияния передатчиков друг на друга из-за технологических особенностей системы ОУВ-Т. Проведен сравнительный анализ двух систем наземного цифрового телевизионного вещания - РУ'В-Т и ОУВ-Т2. даны пояснительные рисунки принципов построения одночастотных сетей.

Коржимш К.О.. МТУСИ

В 2009 г. консорциум DVB выпустил новый стандарт наземного эфирного цифрового телевидения, который называется DVB-T2. Эта спецификация позволяет получить более высокую полезную скорость передачи в стандартной полосе эфирного ТВ вешания в среднем на 30. 60 %. по сравнению с предшественником DVB-Т. Величина выигрыша зависит от конкретных режимов модуляции и варианта построения вещательной сети. Максимальный такой выигрыш будет достигнут в одночастотных сетях.

Модификация DVB-T2 является идеальным решением. предоставляющим высокий уровень устойчивости сигнала и обеспечивающая необходимое увеличение пропускной способности, при сохранении существующей инфраструктуры антенн. У DVB-T2 имеется несколько существенных отличий от DVB-Т. Например. для инкапсуляции видеопотока может применяться не только транспортный поток MPEG-2, но и транспортный поток общего назначения (GTS - generic transport stream). В GTS используется переменный размер пакета вместо фиксированного, применяемого в MPEG-2. Это позволяет снизить объем передаваемой служебной информации и сделать адаптацию транспортного потока (ТП) к сети более гибкой. Кроме ТП. могут также передаваться любые другие цифровые потоки. Таким образом, по сравнению с DVB-Т. отсутствует привязка к какой-либо структуре данных на транспортном уровне. Использование помехозащитного кода с низкой плотностью проверок на четность (LDPC - Low density Parity Check Codes) вместе с новыми размерностями быстрого преобразования Фурье (FFT - Past Fourier transform) и защитными интерватами, а также с новыми режимами распределения патот-сигналов позволяют адаптивно оптимизировать параметры в зависимости от характеристик конкретного канала.

Пакеты Т2-М1 (DVB-T2 Modulator Interface) . которые описывают транспортный уровень, имеются только на выходе модулятора, но не излучаются в эфир. Дзя случаев, когда несколько репитеров принимают DVB-Т2 сигнал с основного передатчика и ретранслируют его в общую вторую сеть, а именно одночастотную сеть (SFN), они вешают с синхронизированных во временной области ретрансляторов. Этот случай изображен на рис.1.

Рис. 1. SFN с ретрансляцией от основного передатчика

Существует 2 типа ретрансляторов:

- регенеративные ретрансляторы, т.е. происходит демодуляция DVB-T2 сигнала, заново модулируется принятый транспортный поток в форму восстановленного DVB-T2 сигнала для последующей передачи в эфир;

- ретрансляторы со сдвигом, т.е. они сдвигают частоту. амплитуду, осуществляют временную задержку и передают принятый DVB-T2 сигнал в эфир без полной псрсмодуляции.

В этой ситуации ретрансляторы не имеют доступа к содержимому T2-MI пакетов, которые передавались в эфир с основного передатчика на физическом уровне DVB-T2. Поскольку физический уровень сигнала определяется основным передатчиком, только по синхронизации данных на ретрансляторе можно определить время излучения сигнала. Расчет времени осуществляется путем обработки специального пакета транспортного потока (TS) - T2-MIP (DVB-T2 Modulator Information Packet), который содержится в излучаемом в эфир сигнале DVB-T2. Напомним, что T2-MIP - это совместимый с MPEG-2 TS-пакст, состоящий из 4 байт заголовка и 184 байтов данных. Этот пакет TS декодируется в демодуляторе каждого ретранслятора для извлечения требуемого времени распространения текущего суперкадра сигнала DVB-T2.. Основываясь на этой информации. и на знании о времени прихода текущего принятого супсркадра, каждый ретранслятор вычисляет то необходимое время задержки супсркадра. по истечении которого суперкадр будет передан в эфир в требуемое время.

(Технологии информационного общества)

Эта версия спецификации Т2-М1 определяет только пакет Т2-М1Р. идущий в транспортном потоке, который аналогичен пакету, использующемуся в сетях РУВ-Т. Среди существующих спецификаций нет эквивалента для таких механизмов синхронизации сетей для обеспечения сервиса в таких сетях, как например С Я П.

На рис.2 изображена схема построения таких сетей. Отметим также, что вставка Т2-М1Р осуществляется в шлюз Т2. и эта часть определяет структуру кадра и суперкадра Т2. и. следовательно, временную взаимосвязь пакетов транспортного потока ТС с физическим уровнем модуляции.

Консорциум DVB (расположен в Европе) разработал технологию DVB-T2, как расширение существующего стандарта DVB-T для обеспечения более эффективного использования частотного ресурса за счет интеграции передовых технологий обработки сигналов. При использовании нового стандарта ожидается до 50% увеличения скорости передачи данных при работе в той же полосе частот.

Основные особенности DVB-T2

Спецификация разработана прежде всего для приема на фиксированные наружные антенны и имеет такие же характеристики частотного спектра, как и у DVB-T, что предполагает возможность обратной совместимости с существующей инфраструктурой вещания.

Как и DVB-T, DVB-T2 использует модуляцию OFDM (ортогональное частотное уплотнение) и предоставляет набор режимов с разным количеством несущих (1k, 2k, 4k, 8k, 16k, 32k, 16k раширенный, 32k расширенный) и созвездиями модуляции (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM). Для защиты от ошибок DVB-T2 использует LDPC (проверка на чётность с низкой плотностью) и кодирование BCH (БЧХ — Боуза-Чоудхури-Хоквингхема). Новая техника, известная как повернутые созвездия, была введена для обеспечения дополнительной устойчивости в определенных условиях.

повернутое созвездие 16QAM

Стандарт DVB-T2 также требует внимательного обслуживания передающего оборудования. В частности в режиме 32k, генерируются высокие пики по мощности и, таким образом, сводится к минимуму эффективность усилителя (или он может даже выйти из строя). Для ограничения этих пиков без потери информации в спецификацию стандарта была введена специальная характеристика, называемая уменьшением PAPR (отношения пиковой мощности к средней).

Сравнение DVB-T2 и DVB-T

DVB-T2DVB-T
FECLDPC + BCHCC + RS
Скорость кодирования1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/61/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
СозвездиеQPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAMQPSK, 16QAM, 64QAM
Защитный интервал1/4, 19/256, 1/8, 19/128, 1/16, 1/32, 1/1281/4, 1/8, 1/16, 1/32
Размер FFT1K, 2K, 4K, 8K, 8K ext., 16K, 16K ext., 32K, 32K ext.2K, 8K
Распределенные пилот-сигналы1%, 2%, 4%, 8% от общего количества несущих8% от общего количества несущих
Непрерывные пилот-сигналы0,35% от общего количества несущих2,6% от общего количества несущих
Занимаемая полоса частот1,7; 5; 6; 7; 8; 10 МГц5; 6; 7; 8 МГц
Максимальная скорость50,34 Мбит/с31,66 Мбит/с

Архитектура системы DVB-T2

архитектура системы DVB-T2

Структура кадра DVB-T2

DVB-T2 заимствует концепцую PLP (или канала физического уровня), введенную в спецификации DVB-S2. PLP — это физический канал, который может передавать один или несколько сервисов. Каждый PLP может иметь различные скорости передачи данных и параметры защиты от ошибок. Например, можно разделить SD и HD сервисы на разные PLP. Другим примером является стандарт DVB-NGH (New Generation Handheld), который будет основан на возможности использования нескольких PLP для включения вещания мобильного телевидения поверх DVB-T2.

Стандарт DVB-T2 определяет несколько профилей:

  • Тип A: однопоточный вход, т.е. mono-PLP;
  • Тип B: многопоточный вход, т.е. multi-PLP. В режиме multi-PLP каналы PLP фрагментированы по времени. Режим multi-PLP подразделяется на несколько режимов:
    • Тип 1: Для каждого PLP выделено по одному временному интервалу в кадре T2. При этом от приемника требуется меньшая производительность. T2 кадр B1
    • Тип 2: для каждого PLP выделено по два и более временных интервала в кадре T2. При этом увеличивается временное разнесение. Если не ставится целью экономия затрат производительности приемника, то количество временных интервалов должно быть как можно больше. T2 кадр B2
    • Частотно-временное разнесение (TFS) создает большой мультиплекс, объединяя радиочастотные каналы (до 6 каналов), чтобы создать один "виртуальный" канал для возможности эффективного статистического мультиплексирования. TFS в текущей спецификации DVB-T2 является необязательным. TFS

При необходимости можно определить тип (1 или 2) для каждого PLP, а затем соединить в T2 кадре PLP разных типов.

T2 кадр начинается с преамбул P1 и P2. Ниже показана структура T2 кадра.

Структура T2 кадра

Интерфейс модулятора DVB-T2

T2 шлюз инкапсулирует данные в немодулированный (BaseBand) кадр. Эти BB кадры отправляются на DVB-T2 модулятор с помощью специального протокола интерфейса модулятора DVB-T2 MI, структура которого показана ниже.

Структура T2-MI

Тестирование DVB-T2

В первых демонстрациях DVB три HD канала вещались в одном мультиплексе, каждый кодировался со скоростью 11 Мбит/с последней версией кодера H.264. Сигнал декодировался последними разработанными BBC демодулятором и декодером H.264, а затем показывался на HD мониторе.

chassis

На второй презентации ENENSYS Technologies, NXP Semiconductors и Pace были отмечены за самые надежные характеристики оборудования DVB-T2. Целью этой сквозной демонстрации было показать, как стандарт позволяет обрабатывать вводимые шумы и интерференцию и в таких условиях успешно обрабатывать сигнал DVB-T2, обеспечивая отличный прием.

Первая действующая передача с несколькими PLP была выполнена во время PlugFest, организованным Mediabroadcast в июне 2010 года.

Технические испытания DVB-T2 в Великобритании

crystal palace broadcast tower

BBC и Ofcom работали над реализацией различных изменений, необходимых для модернизации первого мультиплекса в регионе Гранады. В эти работы входили и технические испытания DVB-T2, которые были направлены на проверку стандарта DVB-T2 и определение предпочтительного режима передачи для утверждения в Великобритании. Испытания, которые включали в себя как лабораторные тесты, так и передачи в эфире, также служили и для обеспечения сигналом DVB-T2 разрабатываемого приемного оборудования, которое также необходимо было протестировать.

Для этого передатчик был недавно установлен для тестового вещания в стандарте DVB-T2 с телевизонной башни Хрустального дворца. За этим последовало успешное завершение сквозных лабораторных тестов от источника сигнала к экрану приемника, что стало возможным благодаря тесному сотрудничеству между Arqiva и ENENSYS. ENENSYS предоставил аппаратный модулятор DVB-T2, работающий в режиме реального времени, который был подключен к передающему оборудованию Arqiva.

Эта амбициозная программа будет также поддерживать сообщество производителей DVB-T2, предоставляя тестовое эфирное вещание для тестирования и разработки новых продуктов. Прототипы приемников DVB-T2 в ближайшее время станут доступны и будут готовы для использования в пилотном техническом проекте в течение ближайших недель или месяцев.

Утверждение нового стандарта DVB-T2

Британский телекоммуникационный регулирующий орган Ofcom решил обновить один мультиплекс наземного цифрового телевидения (Multiplex B) для работы сервиса Freeview HD, используя стандарты DVB-T2 и MPEG-4. Модернизированный мультиплекс будет способен доставлять HD сервисы BBC, ITV и Channel4. Ожидается, что со временем будет возможна доставка шести HD сервисов. Первые сервисы были запущены во время цифрового перехода (DSO) 2 декабря 2009 года.

В Финляндии DNA Oy получила лицензию на работу двух мультиплексов DVB-T2. Испытание было начато в декабре 2009 года в городе Лахти. Запуск в Финляндии был выполнен в ноябре 2010 года.

В Швеции начали запуск 1 ноября 2010 года с пятью HD каналами.

В Италии Europa7 запустила семь HD каналов весной 2010 года.

В Замбии ZNBC запустила 10 платных ТВ сервисов 1 июля 2011 года.

В некоторых странах, например, в Австрии, Турции, Сербии, Чехии, Индии, ЮАР, Кении, Шри-Ланке, Сингапуре, Словакии, России, Таиланде, Вьетнаме,Малайзии, Австралии уже утвердили или серьезно рассматривают DVB-T2.

Одним из отличий цифрового телевизионного вещания от аналогового является возможность создания зон вещания, в которых несколько передатчиков могут вещать на одинаковой частоте, не мешая друг другу, что позволяет экономить частотный ресурс. Такие зоны называются одночастотными зонами SFN (Single Frequency Network).

Для того, чтобы осуществить такое вещание, необходимо соблюдение нескольких условий:

  • передатчики должны получать один и тот же синхронизирующий (опорный) сигнал;
  • сигнал, приходящий на все передатчики в зоне SFN, должен быть абсолютно одинаковым по структуре и передаваемой информации, иными словами, иметь один источник;
  • в передатчиках должна обеспечиваться задержка сигнала, необходимая для того, чтобы сигнал, доставленный на передатчики разных производителей с различными временами обработки сигнала, мог выходить с этих передатчиков одновременно.

В ГОСТе на ТВ-передатчики прописано отклонение центральной частоты не более чем на 0,5 Гц. Чтобы обеспечить такую точность измерений, необходимо иметь опорный генератор с высокостабильной частотой на выходе, для этого используется высокостабильный сигнал, принимаемый со спутников, используемых в геонавигации систем GPS или ГЛОНАСС. Этот сигнал 1pps (Pulse Per Second) передается один раз в секунду, принимается всеми передатчиками одночастотной зоны и обеспечивает синхронизацию телевизионных передатчиков в зоне SFN. Cигнал 1pps, получаемый со спутника, стробирует внутренний опорный генератор, либо генератор внешнего спутникового приемника GPS/ ГЛОНАСС, который на выходе выдает высокостабильный сигнал 10 МГц, либо генератор внутреннего спутникового приемника передатчика. В обоих случаях стабильность частоты должна быть не хуже 10 -10 Гц, если принимать во внимание российский ГОСТ. Согласно международному стандарту по DVB-T2, в котором разрешается отклонение частоты 1,16 Гц, стабильность опорной частоты должна быть не хуже 10 -9 Гц.

Зачем нужна такая точность? Например, чтобы измерить требуемые в ГОСТ отклонения частоты 0,5 Гц на телевизионном канале середины дециметрового диапазона 500 МГц, нужно иметь генератор 10 МГц с точностью частоты на выходе 10 -9 Гц (500 МГц = 5 х 10 +8 Гц, следовательно, 5 х 10 +8 х 10 -9 – получим необходимые 0,5 Гц). Если проводить измерения передатчиков, вещающих на более высоких частотах, то точность формирования опорного сигнала от задающего генератора должна быть еще выше, следовательно, не хуже 10 -10 Гц.

Иногда при измерениях нестабильности частоты в качестве опорного сигнала измерительного прибора используют сигнал 10 МГц с соответствующего выхода возбудителя передатчика, что является грубой ошибкой. В этом случае не проверяется стабильность работы опорного генератора передатчика, так как при изменении опорного сигнала внутри передатчика будет меняться эта опорная частота и на входе измерительного прибора, и, как следствие, разница между этими двумя сигналами будет всегда близка к 0. При правильном измерении необходимо использовать сигнал 10 МГц с выхода спутникового приемника, а в идеале лучше использовать независимый опорный генератор со стробированием от спутникового сигнала 1 pps.

Еще одной причиной, приводящей к получению ошибочных измерений, является недостаточное время, отводимое на “прогрев” приборов. Иногда на измерениях наблюдается одна и та же картина, когда опорный генератор 10 МГц и измерительный прибор включают и практически сразу начинают проводить измерения (обычно это происходит на необслуживаемых передатчиках). Иногда задают вопрос, почему при проведении измерений некоторые измеряемые значения начинают плавно меняться. Это происходит по причине того, что приборы не прогреты, и термостатированный опорный генератор еще не вышел на свою рабочую точку, где обеспечивается максимальная точность формирования частоты. Следовательно, перед началом любых измерений приборы и опорный генератор должны быть “прогреты” согласно времени, прописанном в документации на прибор. Для приборов Rohde & Schwarz ETL и ETC это время составляет минимум 15 минут и зависит от температуры окружающей среды, при которой прибор находился до включения.

Телевизионные анализаторы Rohde & Schwarz ETL и ETC с использованием внешнего высокостабильного генератора 10 МГц позволяют корректно проводить измерения отклонения центральной частоты цифрового передатчика, вещающего в том числе в стандарте DVB-T/T2 (рис. 1). Задача на самом деле довольно-таки сложная и простыми методами спектрального анализа решается достаточно условно. Дело в том, что в случае цифрового наземного ТВ используется много несущих одновременно, и выделить центральную проблематично, особенно на эфирном сигнале, когда нет возможности отключить модуляцию и оставить одну несущую частоту. Можно, конечно, попробовать измерить верхнюю и нижнюю частоты по склонам и рассчитать центральную, но опять измерения будут приближенными. Приборы Rohde & Schwarz ETL и ETC производят измерения по пилот-сигналам, находящимся в спектре, положение которых заранее известно, и по этим сигналам вычисляют центральную частоту и, как следствие, отклонение центральной частоты.

Изначальная проверка стабильности частоты на каждом отдельном передатчике позволяет убедиться, что телевизионный передатчик и спутниковый приемник, задающий синхронизацию передатчика в одночастотной зоне, по опоре 10 МГц работают правильно, и проблем, по крайней мере, по этой причине, быть не должно. Но нет никакой гарантии, что после такой проверки на необслуживаемом передатчике не произойдет каких бы то ни было причин, которые могут привести к потере сигнала в зоне пересечения. Например, пропадет сигнал 1pps, при этом передатчик не сразу выйдет из синхронного вещания. Время, когда это может произойти, зависит от стабильности внутреннего генератора передатчика. Если он достаточно стабильный, то могут пройти часы, а может, и дни до того момента, когда это произойдет. При достаточно большом количестве передатчиков мы получаем сложную задачу найти передатчик, у которого ушла центральная частота. Для этого надо методом перебора объехать все передатчики и произвести замеры либо иметь систему мониторинга, которая получает информацию со всех устройств, обеспечивающих стабильность частоты.

Но у компании Rohde & Schwarz есть более красивое, простое, а главное, и правильное решение. Оно реализовано в телевизионном измерительном приемнике R&S ETL, который должен иметь программные опции ETL-K340 для измерения DVB-T2 и ETL-K341 для измерения SFN-задержек в DVB-T2. При наличии данных опций приборы позволяют померить в эфире, не подключаясь к конкретному передатчику, отклонение центральной частоты канала на всех передатчиках, принимаемых в данной точке приема, относительно сигнала от передатчика, принимаемого с самым большим уровнем. Иными словами, вычисляется разность между центральными частотами всех передатчиков, принимаемых в данной точке приема. При этом хочу обратить внимание на то, что высокостабильной опорной частоты не требуется, так как проводятся относительные измерения. Иными словами, вычисляется разность между частотой сигнала “основного” ТВ-передатчика и частотами остальных передатчиков в данной одночастотной зоне (рис. 2).

Конечно, возникает резонный вопрос, а правильно ли так проводить измерения. Если обратиться к стандарту по цифровому наземному ТВ-вещанию, то он объясняет, что для корректной работы передатчиков в зоне SFN необходимо, чтобы отклонение центральной частоты на всех передатчиках в одночастотной зоне не превышало 1 Гц, иными словами, дельта частоты на всех передатчиках в зоне SFN не должна превышать 1 Гц. Даже если по каким-то причинам центральная частота на всех передатчиках зоны SFN отклонится в одну и ту же сторону, то в точке приема сигнал будет приниматься.

С помощью вышеуказанных опций ТВ-анализатора ETL косвенными методами можно вычислить передатчик, на котором имеется отклонение частоты. Можно с помощью направленной антенны выбирать различные передатчики так, чтобы сигнал становился максимальным, и в случае, если отклонение на остальных передатчиках будет одинаковым относительно выбранного, то высока степень вероятности, что это и будет некорректно вещающий передатчик. Правда, это будет работать в том случае, если частота ушла на одном передатчике, а не на нескольких. Но в любом случае вы определите, что проблемы в сети возникли из-за отклонения частоты на передатчике. Что значительно экономит время на поиски неполадок в сети SFN.

Аналогичная опция может быть установлена в прибор R&S ETL для измерения телевизионных передатчиков, вещающих в других стандартах цифрового телевизионного наземного вещания, в том числе для измерений стандарта DVB-T.

Подведем итог. Телевизионные анализаторы Rohde & Schwarz ETL и ETC с использованием внешнего высокостабильного генератора 10 МГц позволяют корректно проводить измерения отклонения центральной частоты цифрового передатчика, вещающего в том числе в стандарте DVB-T/T2. В телевизионном измерительном приемнике R&S ETL при наличии соответствующих опций есть красивое, простое, а главное – правильное решение, которое позволяет померить в эфире, не подключаясь к конкретному передатчику, отклонение центральной частоты канала на всех передатчиках, принимаемых в данной точке приема, относительно сигнала от одного передатчика.

От правильной настройки сети и качественной работы передатчиков в одночастотной зоне зависит качество предоставления населению услуги цифрового телевизионного вещания.

Подробнее на сайте Rohde & Schwarz

Пользователи телевизоров, приставок, тюнеров сталкиваются с обозначениями, которые выглядят очень похоже: DVB-C, DVB-T2, DVB-S2 и т.д. Далеко не каждому известно, какая сложная система стандартов телевизионного вещания скрывается за буквенными сокращениям и в чем между ними разница.

Теория и история: откуда и почему взялось цифровое телевидение

В конце прошлого столетия страны начали разрабатывать DTV – Digital Television, или цифровой формат телевещания, у которого масса преимуществ перед существовавшим на тот момент аналоговым сигналом. Сама аббревиатура DVB (Digital Video Broadcasting) означает «цифровое видеовещание».

Распространенные мировые стандарты телевещания:

  • DVB – созданный в 1991 году, принят как базовый формат для Европы (в том числе в России);
  • ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) – работает в Японии;
  • ATSC (Advanced Television Systems Committee) – стандарт, вещающий в Америке.

Карта распространения форматов цифрового ТВ

Семейство DVB включает в себя группу подстандартов, по которым может передаваться телесигнал. В нее входит не только эфирное телевидение, но и кабельное, спутниковое, мобильное вещание. Категория стандарта указана в его названии после аббревиатуры. К примеру, DVB-C – стандарт, по которому принимается и передается кабельное телевидение.

Действующие российские стандарты цифрового телевидения

На территории РФ действует европейский DVB, в который входит 5 стандартов трансляции.

Эфирное телевидение – DVB-T и T2

DVB-T – цифровой стандарт эфирного телевидения (уже устаревший). Во части европейских стран он по-прежнему используется, однако идет постепенный процесс замены этого сигнала на стандарт нового поколения DVB-T2.

В России при переходе к цифровому вещанию сразу решили выбрать стандарт поновее, так как у него ряд преимуществ:

  • повышенная емкость сигнала;
  • качественное изображение;
  • передача дополнительной информации (например, телетекста, программы телепередач);
  • удобство как для пользователей, так и операторов вещания.

Цифровое эфирное ТВ

Распространяется через сеть ретрансляторов, может приниматься всеми современными телевизорами. К старым моделям необходимо докупить приставку, рассчитанную на прием этого сигнала. При этом лучше, чтобы на ТВ-приемнике был разъем HDMI , а не RCA .

Цифровое кабельное телевидение – DVB-C и C2

DVB-C – цифровой стандарт, который обеспечивает прием вещания через проводной кабель. По нему транслируются данные в MPEG4 и MPEG2. Он активно развивается в большинстве европейских стран, так как во многом выигрывает у эфирного телевидением и недорог в реализации.

Лет 10 назад стандарт обновили на версию DVB-C2 . Ее достоинства следующие:

  • спектр приема сигнала возрос на 30 %;
  • пропускная способность канала повысилась на 60 %;
  • увеличенное количество доступных каналов;
  • более простое техническое обеспечение в некоторых моментах.

Среди особенностей кабельного стандарта:

  • изображение, не подверженное искажениям;
  • большое количество каналов;
  • недоступность в тех местах, где физически невозможно провести провода.

Кабельное ТВ

Для подключения кабельного телевидения необходимо обратиться к провайдеру, который может предложить и старый, и новый стандарт. Независимо от выбора обе версии поддерживаются всеми современными телевизорами, однако некоторые более ранние устройства могут не работать с DVB-C2. Для подключения понадобится кабель и карта доступа от провайдера.

Цифровое спутниковое телевидение – DVB-S, S2 и S2X

DVB-S (и его более новая версия DVB-S2 ) – стандарт универсального спутникового телевидения. Версия S2 практически не отличается от предыдущей по техническим параметрам, однако позволяет передавать и принимать сигнал в HD-качестве.

Улучшенные функции в новой версии спутникового стандарта:

  • схему декодирования проводят по специальному протоколу LDPC;
  • более устойчивый и надежный сигнал, не зависящий от непогоды или других помехообразующих факторов;
  • оптимизированный поиск частот по режимам ACM и VCM;
  • возможность применения автоматических параметров при работе оборудования.

Спутниковое ТВ

Спутниковое телевидение можно принимать повсеместно и не зависеть от кабелей и телевышек, но стоимость оборудования иногда бывает высока. Для приема передач и трансляций нужна спутниковая тарелка и тюнер, который декодирует сигнал, а также карта доступа от провайдера.

Мобильное телевидение – DVB-H, H2 и SH

Стандарт DVB-H позволяет отправлять цифровое вещание на мобильное устройство: смартфон, планшет, портативный телевизор. Телепередачу можно принимать автономно и регулярно следить за новостями.

  • прием сигнала ведется не с одной базовой станции (как при обычном эфирном телевидении), а с нескольких;
  • телевещание работает не только на улице, но и в помещениях;
  • традиционные для телесигнала помехи (шум и пр.) не возникают.

Но этот стандарт не получил популярности. В России его трансляция прекращена в 2012 году. Распространению DVB-H, вероятно, помешало активное развитие мобильного интернета на высоких скоростях.

В отличие от предыдущего стандарта этот год от года набирает популярность. IPTV – это телевидение через интернет. Для работы этого стандарта используется протокол IP, что позволяет транслировать каналы по компьютерным сетям. При этом обеспечена передача высокоформатного HD-изображения и многоканального звука 5.1.

У IPTV 2 разновидности:

Последний вид не является чисто телевизионной технологией, так как просмотр телепередач обеспечивается через интернет-сети.

Телевидение зависит не от спутниковой или кабельной сети, а от интернет-провайдера. Это обстоятельство можно назвать как преимуществом, так и недостатком – все зависит от того, есть ли у пользователя доступ к высокоскоростному кабельному интернету.

Для просмотра IPTV необходимо:

  • заключить с провайдером договор на интерактивное ТВ;
  • подключить компьютер, смартфон или телевизор к приставке IP-TV.

Если в телевизоре присутствует функция Смарт-ТВ, то приставку можно и не покупать.

Сравнение стандартов

Необходимо понимать, что каждый стандарт требует наличия конкретного оборудования и условий, кроме того, бесплатно только обычное эфирное телевидение.

DVB-T2 DVB-C2 DVB-S2 IPTV
Ежемесячный платеж Бесплатно∼ 200 руб.∼ 200 руб.∼ 300 руб.
Необходимое оборудование телевизор со встр. тюнером или цифровая приставка, ДМВ-антеннателевизор с встр. тюнером или ресивер, CAM-модуль с картой доступателевизор с встр. тюнером или ресивер, САМ-модуль с картой доступа, спутниковая антеннаSMART-телевизор, или приставка, или компьютер
Стоимость оборудования от 0 руб., сразу1500-2500 руб., в аренду или в рассрочку1500-8000 руб., в аренду или в рассрочку1500-11000 руб., сразу
Количество каналов 20-3050–15050–150не ограничено
Макс. доступное разрешение SDTV
960×540 px
Full HD
1920×1080 px
Full HD
1920×1080 px
Full HD
1920×1080 px
Распростра-ненность 98% территории РФ, кроме удаленных и труднодост. местнедоступно в малых населенных пунктах, где невыгодно прокладывать кабель100% территории
РФ
требует быстрого интернета, поэтому недоступен в отдаленных регионах

Какое телевидение выбрать

Эфирное вещание DVB-T (в России – DVB-T2) по умолчанию доступно тем, у кого есть телевизор с цифровым тюнером (в противном случае придется купить цифровую приставку). Подойдет тем, для кого телевизор выступает в роли приоритетного источника информации, а не способа развлечения или отдыха, так как платить за стандартные 20 каналов не требуется.

Выпускают универсальные приставки с одновременной поддержкой DVB-T, T2, DVB-C и DAB (цифровое радио).

Если вы готовы оплачивать большее количество каналов, то учтите:

  1. Для просмотра кабельного телевидения нужно провести кабель. Логично, что там, где нет такой возможности (деревня, частные дома), этот стандарт недоступен.
  2. Спутниковое вещание DVB-S принимает сигнал где бы то ни было, но оборудование может оказаться дорогим.
  3. IPTV – самый упакованный в части имеющихся «фишек». Если нет интернета, этот вариант отпадает.

Читайте также: