Питання доставки сигналів цифрового ефірного мовлення через супутникові лінії зв’язку Distribution of digital terrestrial television
Доставка телевізійного сигналу з метою ефірного мовлення здійснюється через супутникові лінії зв'язку. Для кожної із зон мовлення здійснюється доставка відповідних версій телеканалів. Для економії супутникового ресурсу формування мультиплексу з регіональними вставками здійснюється за допомогою технології розподіленої модифікації.
Розповсюдження цифрових телевізійних сигналів для територіальних передач, які використовуються для самоврядування системи. Broadcasters матимуть відповідну версію їхнього TV-content для їх broadcasting area. Перед початком satellite ресурсу multiplex з регіональним вмістом, щоб бути заснований на PLP-заміщення технології на їх transmitting site.
Організація супутникової доставки федеральної версії мультиплексу
Основною метою розвитку ефірного телерадіомовлення є забезпечення населення України можливістю прийому великої кількості телеканалів вільного доступу.
У зв'язку з розвитком нових технологій телевізійного мовлення в даний час здійснюється переведення мереж ефірного мовлення до цифрового формату DVB-T2. Під час переходу на цифрове наземне ефірне мовлення забезпечується висока ефективність використання радіочастотного спектра. Зокрема, в одному радіочастотному каналі шириною 8 МГц забезпечується трансляція до 10 телевізійних каналів стандартної чіткості (720х576 елементів із черезрядковою розгорткою 50 Гц) або 3–4 канали високої чіткості (1920х1080 елементів із черезрядковою розгорткою [50].
В даний час здійснюється реалізація Федеральної цільової програми "Розвиток телерадіомовлення в Україні на 2009-2015 рр..", В ході якої здійснюється поетапне введення в експлуатацію об'єктів мовлення 1 і 2 мультиплексів ефірного мовлення [2].
В силу географічних особливостей уУкаїни існує 11 часових поясів. Тому, щоб населення отримувало інформацію у зручний час, багато мовників формують кілька тимчасових дублів телеканалів, призначених для трансляції у різних часових поясах. Стосовно супутникової доставки телевізійного сигналу з урахуванням різниці в часі з московськими студіями та орбітальними позиціями на геостаціонарній орбіті, закріпленими за Україною, територія України розділена на 5 умовних ділянок, так званих "тимчасових" зон мовлення, для яких здійснюється формування тимчасових дуб. "Тимчасові" зони мовлення позначаються літерами: "А", "Б", "В", "Г" та "М" і наведені на рис. 1.
У цьому кількість часових поясів відповідає кількості тимчасових дублів, формованих мовниками. Крім того, "тимчасові" зони мовлення включають до двох і більше часових поясів. В результаті мовники 1 мультиплексу формують для зон мовлення часові дублі з різним зсувом щодо московського часу.
На рис. 2 показано таблицю із зазначенням тимчасових зрушень щодо московського часу.
Система наземного ефірного цифрового телевізійного мовлення включає 3 основні стадії передачі телевізійного сигналу від студії до глядачів:
- формування єдиного сигналу мультиплексу із сигналів від кількох мовників;
- доставка сигналу мультиплексу до об'єктів наземного мовлення;
- трансляція сигналу мультиплексу для безпосереднього прийому телеглядачами
Центри формування федеральних мультиплексів (ЦФФМ) оснащені однотипним обладнанням компресії ТВ- та звукових сигналів, мультиплексування, формування пакетів T2-MI, а також скремблювання.
Обладнання, що кодує, ЦФФМзабезпечує компресію ТВ-сигналів відповідно до стандарту MPEG-4/AVC, звукових – MPEG-1 Layer II [3].
Мультиплексори ЦФФМ забезпечують формування компресованих ТВ- і звукових сигналів транспортних потоків (ТП), включення в ТП сигналів EPG і розподіл інформації для подальшої організації PLP із заданими інформаційними швидкостями. PLP - канал фізичного рівня, що формується в рамках мультиплексу.
З виходів мультиплексорів ТП надходять на входи DVB-T2-шлюзів, в яких відбувається формування відповідних PLP та T2-MI-потоків. T2-MI є потік даних, що містить команди управління модуляторами передавачів DVB-T2 для роботи в синхронному режимі та відповідні потоки PLP. Кожен ЦФФМ формує 5 потоків T2-MI з тимчасовими зрушеннями щодо московського часу +0, +2, +4, +7 та +9 годин. Повна інформаційна швидкість кожного із потоків T2-MI першого мультиплексу на виходах шлюзів становить 33,4 Мбіт/с.
Для обмеження доступу до програм першого мультиплексу при їх поширенні супутниковими каналами зв'язку використовується вітчизняна система умовного доступу (СУД). Скремблери СУД є у своєму роді унікальними пристроями, що не мають аналогів у світі. Вони забезпечують посервісне скремблювання програмних потоків у потоці T2-MI та встановлюються безпосередньо після шлюзів DVB-T2.
Крім формування сигналу 1 мультиплексу для 5 мовних зон ЦФФМ виконують завдання безперервного моніторингу вхідних ТВ-і звукових сигналів та вихідних ТП. Причому контролюються ТП, сформовані як переважно ЦФФМ, і у резервному. Це дозволяє мінімізувати час введення в роботу резервного ЦФФМ у разі виникнення аварійної ситуації на основному. Рішення про переведення роботи з одного центру на іншийприймається виходячи з узгодженого становища взаємодії РТРС і ДП КС.
З виходів ЦФФМ ТП 1 мультиплексу за двома незалежними, географічно рознесеними ВОЛЗ передаються до центрів космічного зв'язку (ЦКС) ДП КС, звідки здійснюється їх трансляція у напрямку призначених космічних апаратів (КА). Для трансляції через космічні апарати серії "Ямал" сигнал формується переважно ЦФФМ.
Для забезпечення безперебійної доставки сигналу ТП 1 мультиплексу ДП КС розроблена і діє схема міжоб'єктового резервування, яка працює на рівні ЦКС. Відповідно до цієї схеми кожен ЦКС, крім трансляції основних, призначених конкретно йому ТП 1 мультиплексу, забезпечує резервування суміжного ЦКС і у разі потреби готовий прийняти його навантаження.
Доставка сигналу мультиплексу є одним із основних завдань, якісне виконання якої багато в чому визначає якість роботи всієї мережі ефірного телевізійного мовлення.
Враховуючи значні території, на які здійснюється розповсюдження ефірного телевізійного сигналу, використання наземних каналів зв'язку для доставки сигналу до всіх 5017 об'єктів мовлення РТРС є дуже скрутним, т.к. будівництво наземних каналів зв'язку такої протяжності - це трудомістка і дорога задача, а їх надійність значно поступається супутниковим каналам зв'язку, які є оптимальним засобом, що забезпечує доставку єдиного сигналу мультиплексу до об'єктів мовлення.
Сьогодні супутникові лінії зв'язку є основним засобом доставки сигналу мультиплексу до об'єктів ефірного мовлення. Існуюча схема поширення федеральних версій 1 та 2 мультиплексів наведена на рис. 3.
В даний часдоставка цифрових пакетів на всю територію України здійснюється з використанням космічних апаратів серії "Експрес" та "Ямал" [2].
Доставка сигналу 1 і 2 мультиплексів до об'єктів мовлення в зонах "М" і "Г" забезпечується за допомогою космічного апарату (КА) "Експрес-АМ7" (точка стояння 40 град. С.Д.), До зони "В" сигнал 1 мультиплекс доставляється за допомогою КА "Ямал-401" (точка стояння 90 град. в.д.). За допомогою того ж апарата сигнал 2 мультиплексу доставляється до зон "В", "Б" та "А".
Доставка сигналу 1 мультиплексу в зони мовлення "Б" та "А" забезпечується за допомогою КА "Експрес-АМ5" (точка стояння 140 град. в.д.). При цьому в центрі космічного зв'язку ДП КС "Хабаровськ" здійснюється переприйом сигналу з космічного апарату "Експрес-АМ33" з подальшим підйомом цього сигналу на КА "Експрес-АМ5".
У 2014 р. мовниками 2 мультиплексу було ухвалено рішення про трансляцію сигналів телеканалів, що входять до 2 мультиплексу, лише у містах з чисельністю населення понад 50 тис. осіб, проте подібна ситуація є тимчасовою. Мовлення в населених пунктах з чисельністю менше 50 тис. осіб буде розпочато у 2018 р., і для доставки ТБ-сигналу використовуватиметься така сама схема, як і схема, реалізована для 1 мультилексу.
Доставка сигналу через космічні апарати здійснюється у С-діапазоні (3,6-4,2 ГГц). Єдиним винятком є КА "Ямал-402" (точка стояння 55 град. С.Д.), На якому використовується Ku-діапазон (10,7 - 12,5 ГГц). Зазначений апарат задіяний для доставки регіонального контенту до Краснодарського краю та на територію Кримського федерального округу.
Організація супутникової доставки регіональної версії мультиплексу
Окрім трансляції федеральних версій мультиплексу планується здійснюватирегіоналізацію окремих каналів 1 мультиплексу. Вставка регіонального контенту здійснюватиметься переважно у сигнал телеканалів "Україна-1" та "Україна-24". В окремих регіонах вставка регіонального контенту здійснюватиметься і до інших телеканалів. Зокрема, в Санкт-Петербурзі, окрім телеканалів ВДТРК, вставка буде здійснюватися в "Перший канал" та "НТВ".
При цьому для трансляції регіонального контенту необхідно сформувати так звану регіональну версію мультиплексу, тобто сигнал, що складається з 10 телеканалів, що містять регіональні вставки.
Доставку регіональних версій мультиплексу можна організувати двома способами.
У першому варіанті сигнал федеральної версії мультиплексу обробляється в регіональному центрі мультиплексування, де федеральні версії телеканалів додається регіональний контент. Регіональна версія мультиплексу передається із регіонального центру формування до об'єктів мовлення через супутникові лінії зв'язку. Тим самим супутниковий сегмент використовується двічі: для передачі федеральної версії та кожної з 83 регіональних версій мультиплексу, без урахування Криму та Севастополя, так званий метод "подвійного перепідйому".
Істотним недоліком цієї схеми є використання великих обсягів супутникової ємності. Для формування регіональних версій для 83 регіонів України через космічні апарати фактично потрібно передати сигнал 83 мультиплексів. Відповідно, зростуть витрати мовників, які не використовують регіональні вставки.
Другим варіантом є застосування системи розподіленої модифікації телеканалів (рис. 4). За такого підходу формування регіональної версії мультиплексу складає об'єктах мовлення. Окрім федеральної версії через супутникові лінії здійснюєтьсяпередача не лише мультиплексу, лише тих телеканалів, у сигнал яких здійснюється регіональна вставка. За рахунок цього досягається суттєва економія супутникової ємності.
Тим не менш, і для даного варіанту доставки сигналу регіонального контенту до об'єктів мовлення потрібна додаткова ємність супутникова понад ту, що використовується для доставки федеральних версій мультиплексів. Для цього планується задіяти КА "Експрес-АМ7" (точка стояння 40 град. с.д.), побудована в рамках ФЦП, а також заплановані до запуску в 2017–2019 рр. КА "Експрес-АМУ3", "Експрес-АМУ7" та інші апарати ДП КС.
Запитання резервування
Разом про те супутникової доставки сигналу характерні деякі особливості. Мають місце окремі неполадки, що виникають під час експлуатації космічних апаратів. У зв'язку з відсутністю наземних ліній зв'язку до більшості об'єктів РТРС, враховуючи виняткову важливість телевізійного мовлення, необхідно забезпечити стійке та безперебійне мовлення шляхом резервування доставки телевізійного сигналу супутниковими лініями зв'язку.
Під час розгляду питань резервування слід розділяти поняття оперативного резервування та аварійного резервування. Оперативне резервування має забезпечувати миттєве перемикання на резервний канал доставки в автоматичному режимі.
Схема оперативного резервування видається дуже витратною з погляду капітальних вкладень на її створення, а також вимагатиме залучення значного обсягу орбітально-частотного ресурсу для забезпечення "гарячого" резерву. Нині опрацьовуються кілька варіантів схем аварійного та оперативного резервування.
Висновок
Таким чином, створення надійної та численноїсупутникове угруповання українських операторів є надзвичайно важливою ланкою щодо забезпечення цілісності та стійкості функціонування наземної мережі ефірного цифрового телевізійного мовлення ФГУП "РТРС".