В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Михаил Розенблат
Технический директор ООО "Октод"
В первой части данной статьи (ВС №1) были проанализированы результаты тестовых испытаний системы цифрового радиовещания DVB-T на 34 Тв-канале в г. Москве. Далее приводятся материалы по определению зоны уверенного приема цифрового сигнала, организации различного вида мультимедийных потоков данных в тестовой зоне, сведения по применению и использованию различного вида приемных устройств
Следует признать, что частичное разрушение сигнала и ухудшение соотношения сигнал/шум может происходить и в самом тракте излучения цифрового потока из-за недостаточной линейности амплитудно-частотной и фазовой характеристики передатчика или из-за неправильной настройки фидерного тракта и излучающей антенны.
С этой целью до начала тестовой работы передатчика было выполнено следующее:
На рис. 1 и 2 представлены векторные диаграммы, снятые в ближней зоне до и после выполнения указанных работ. Отчетливо прослеживается улучшение структуры DVB-T-сигнала и соотношения сигнал/шум.
Важным критерием принятия решения об использовании того или иного значения индекса квадратурной модуляции является возможность обеспечения в заданной зоне обслуживания необходимого для дешифровки цифрового сигнала соотношения сигнал/шум. На рис. 3 представлена расчетная диаграмма соотношений сигнал/шум при определенном уровне ошибок.
Таким образом, при допустимом расчетном уровне ошибок BER, равном 1х10Е-6, требуемое соотношение сигнал/шум при индексе квадратурной модуляции 4 QAM составляет порядка 14 дБ, при индексе 16 QAM — порядка 22 дБ, а при использовании индекса 64 QAM — 28 дБ.
Проведение тестовых испытаний проводилось при значении массива частот 8К, так как этот режим действия цифрового передатчика позволяет работать в одночастотной сети с разносом между передатчиками до 67 км и дает возможность большего покрытия территории по сравнению с режимом 2К.
Нами было выбрано значение защитного интервала D/Tu = 1/16, поскольку в сети работал только один передатчик на частоте 34 ТК.
Инструментальное измерение зоны покрытия цифрового передатчика определялось в режиме подвижного приема. Стационарный прием был возможен пактически во всех районах Москвы при использовании приемных антенн различного вида и сложности при их направлении на передающую антенну. В полностью затененных участках для стационарного приема потребовалась установка приемных антенн вне помещений. Вместе с тем отмечается уверенный прием сигнала в стационарном режиме за пределами МКАД (в городах Зеленоград, Троицк, Одинцово, Реутов).
Для измерения уровня сигнала в подвижном режиме на микроавтобусе "Газель" был оборудован контрольно-измерительный комплекс, состоящий из селективного вольтметра SMV-8.5, цифрового измерителя напряженности поля DS1150B фирмы DEVASER с калибрванной приемной антенной, установленной на телескопической подставке. Для визуальной оценки качества принимаемого сигнала использовалась щелевая антенна горизонтальной поляризации, цветной монитор, а также серийно выпускаемые цифровые приемные устройства DVB-T NOKIA 9828 (Финляндия), ZINVILL (Корея), SAGEM ITD5000 (Франция), HITOP (Тайвань).
Измерения проводились в условиях движения по МКАД, радиальным городским магистралям, Садовому кольцу и в центре города, отдельно по каждому режиму 
работы передатчика — QAM, 16 QAM и 64 QAM. Все измерения оформлялись соответствующими протоколами, которые впоследствии анализировались и систематизировались.
Для визуальной оценки качества принимаемого сигнала была подготовлена и принята пятибалльная оценочная система (табл. 1).
По результатам обработки всего массива инструментальных измерений, проведенных при различных погодных условиях и режимах работы цифрового COFDM-модулятора, определены следующие зоны уверенного приема цифрового потока в движении.
Режим работы передатчика
4 QAM, 8К, кодозащита 2/3, защитное отношение D/Tu = 1/16, скорость цифрового потока — 7,81 Мбит/с:
Режим работы передатчика
16 QAM, 8К, кодозащита 2/3, защитное отношение D/Tu = 1/16, скорость цифрового потока — 15,61 Мбит/с:
Режим работы передатчика
64 QAM, 8К, кодозащита 2/3, защитное отношение D/Tu = 1/16, скорость цифрового потока — 23,42 Мбит/с:
Данный режим работы может быть рекомендован для использования только при организации сетевой структуры вещания в одночастотном режиме.
На рис. 4 схематично изображены зоны устойчивого приема сигнала в движении при различных режимах работы COFDM-модулятора цифрового передатчика 34-го ТВ-канала.
Проведенные инструментальные измерения показали, что наиболее эффективным и оптимальным при наличии в сети всего одного цифрового передатчика является использование режима 16 QAM.
В дальнейшем, для создания зоны уверенного приема цифрового сигнала в движении, необходимо дополниельное размещение не менее 2 или 3 цифровых ретрансляторов малой мощности в восточной и южной части Москвы.
Практически подтверждено, что при скорости движения автомобиля до 100 км/ч при различных режимах работы цифрового передатчика, воздействие на качество приема сигнала незначительно и проявляется только при использовании режима 64 QAM.
При достаточно уверенном приеме сигнала в движении на МКАД и за городом имеется целый ряд зон в центре города, где прием сигнала невозможен из-за полного его экранирования высотными зданиями и сооружениями. Для таких зон, по всей видимости, потребуется установка дополнительных, локальных ретрансляторов с выходной мощностью не более 5-10 Вт.
В результате многочисленных измерений с различными типами приемных устройств в табл. 2 приведены необходимые значения уровня цифрового сигнала и соотношения сигнал/шум для уверенного приема указанного сигнала в движении при различных режимах работы цифрового цифрового передатчика.
При пределенной степени погрешности проведенных измерений данная оценочная таблица вполне может быть использована для проектирования и расчета зоны уверенного приема цифрового сигнала DVB-T в подвижном режиме.
Для качественного и уверенного приема цифрового сигнала DVB-T в движении необходимо использовать специализированные приемные антенны. Различные типы таких антенн, специально разработанные для этих целей, предлагают многочисленные производители оборудования для DVB-T (Nokia и др.).
Представленные на рынке приемные автомобильные антенны вертикальной поляризации на магнитной подставке, используемые для приема FM-вещания, не позволяют обеспечить качественный прием цифрового сигнала DVB-T в движении.
Распределение цифрового потока в мультимедийной транспортной сети
В соответствии с программой испытаний и принятыми параметрами работы цифрового передатчика, общий цифровой поток 15,61 Мбит/с был распределен на подканалы так, как это показано в табл. 3.
В подобной канальной конфигурации распределения общего цифрового мультимедийного потока возможности 34-го ТВ-канала были нами продемонстрированы на проходившей в Москве в ае 2002 года выставке "Связь и коммуникации - 2002".
Большой интерес специалистов различных телекоммуникационных направлений и многочисленные положительные отзывы посетителей подтвердили наше убеждение о перспективности создания и использования стандарта DVB-T в организации МНР (Multimedia Home Platform) "мультимедийной транспортной платформы".
Учитывая интенсивное внедрение высокоскоростных интерфейсов связи цифровых устройств с компьютерами USB 2.0 (100 Мбит/с) и iLink (IEEE-1394) (400 Мбит/с), подобная сервисная услуга, когда потребитель сможет одновременно принимать на цифровую приставку или Set-Top-Box большой объем различной мультимедийной информации и данных сети Интернет, безусловно, будет востребована на рынке.
В процессе проведения тестовых испытаний были опробованы различные условия и системы ввода в общий цифровой поток телевизионных сигналов от различных источников, в том числе:
Безусловно, ввод телевизионного изображения в режиме некомпенсированного цифрового сигнала SDI давал возможность получить на экране приемного монитора высококачественное телевизионное иображение, практически неотличимое от исходного студийного материала.
Оценка качества телевизионного сигнала проводилась совместно со специалистами ВНИИТР в соответствии с ГОСТ 26320-84 п. 1.2.2, ОСТ 58-18-96 "Техническая база производства телерадиопродукции".
Формат цифрового телевизионного сигнала при установленных параметрах (режим цифрового кодирования 4:4:0, разрешение 720х576, скорость цифрового потока 5,5-6,0 Мбит/с) получил самую высокую оценку экспертов применительно к цифровым приставкам различного ценового уровня и класса, в том числе и к DVB-T-приставке "Эльф".
Кодирование и ввод в общий цифровой поток стереофонических звуковых программ осуществлялись с помощью четырехканального кодера CODICO® E-900 в стандарте MUSICAM MPEG-2, при скорости 256/128 кбит/с. С использованием канального кодирования 256 кбит/с качество декодированного сигнала практически не отличалось от исходного и соответствовало качеству FM-вещания. Все используемые нами в процессе тестирования цифровые приставки безошибочно распознавали название вещательной программы и обеспечивали качественный прием.
В процессе проведения тестовых испытаний кроме передачи цифровых телевизионных и радиовещательных каналов были организованы сети передачи мультимедийной информации в режиме Multicast, высокоскоростная сеть адресной передачи данных и сеть передачи данных Интернет в режиме высокоскоростного несимметричного доступа.
Структурная схема построения сети IP-DVB-T инкапсуляции данных представлена на рис. 5. В сети установлены три сервера: устройства накопления, хранения и формирования потоков данных, которые с помощью инкапсулятора CODICO® IGW-600 и соответствующего программного обеспечения направляют данные в общий цифровой поток DVB-T.
В процессе испытаний были смоделированы и опробованы различные схемотехнические решения и программные платформы по построению медиасервера и сервера передачи данных. В конечном варианте была выбрана программная платформа Windows Media Server 4.1, которая обеспечивала все необходимые параметры кодирования, хранения, удобство адресного управления сети передачи мультимедийной информации.
Кодирование входных мультимедийных потоков осуществлялось с помощью программного обеспечения Windows Media Encoder 7, которое как приложение входит в базовую операционную систему Windows 2000 Server Pro.
Три мультимеийных канала, в том числе один с образовательной программой в формате MPEG-4, принимались цифровыми приемными устройствами в широковещательном режиме с использованием стандартного просмотрщика Windows Media Player 7.0.
Следует отметить, что при кодировании и инкапсуляции мультимедийного канала со скоростью 700 кбит/с и разрешением 640х480 точек отмечается достаточно высокое качество изображения на приемном мониторе.
Для организации опытной зоны высокоскоростного доступа в Интернет был установлен VPN-сервер (виртуальная частная сеть) с тремя сетевыми картами Ethernet-100, одна из которых соединена с выделенной сетью Интернет, другая — с концентратором сети, третья — с клиентской сетью, по которой поступают запросы пользователей, их проверка и выделение адресных ресурсов. Фактически VPN-сервер осуществляет маршрутизацию данных, принятых из сети Интернет, и направляет их пользователю сети по определенному маршруту через IP-DVB-шлюз.
Из общего потока данных 15,61 Мбит/с для проведения тестирования высокоскоростного доступа в Интернет был выделен поток 2 Мбит/с. Доступ пользователей производился как в режиме модемного пула, так и по выделенной линии. Прием Интернет-данных осуществлялся на цифровой приемник — карту Air2PC, которая устанавливалась в пользовательский компьютер с соответствующим программным обеспечением.
Время отклика от запроса до получения запрашиваемой страницы составляло от 80 до 120 m/c, скорость же получения данных однозначно зависела от качества линии и скорости, с которой происходит соединение абонента с VPN-сервером сети.
Следует признать, что часть программы испытаний 34-го ТВ-канала в режиме DVB-T, связанная с построением и выбором программной платформы для организации высокоскоростного несимметричного доступа в сеть Интернет, оказалась наиболее сложной и трудоемкой в реализации.
При соединении с VPN-сервером по выделенной линии со скоростью 128 кбит/с измеренная скорость получения данных через цифровой поток в режиме DVB-T составляля от 800 до 1200 кбит/с, при модемном соединении скорость доставки данных составляла от 160 до 400 кбит/с.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #2, 2003
Посещений: 15005
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
