Разпространение на ефирен цифров телевизионен сигнал чрез сателитна система
Доставката на телевизионен сигнал за целите на ефирното излъчване се осъществява по сателитни комуникационни линии. За всяка от зоните за излъчване се доставят съответните версии на телевизионни канали. За да се спести сателитният ресурс, формирането на мултиплекс с регионални вложки се извършва с помощта на технология за разпределена модификация.
Разпространението на цифров телевизионен сигнал за наземно радиоразпръскване да се осъществява чрез сателитна система. Разпространителите правят подходяща версия на своето телевизионно съдържание за всяка зона на излъчване. Поради липса на сателитен ресурс мултиплексът с регионално съдържание да се формира чрез PLP-заместваща технология на всеки предавателен обект.
Организация на сателитната доставка на федералната версия на мултиплекса
Основната цел на развитието на ефирното телевизионно и радиоразпръскване е предоставянето на възможност на населението на България да получава голям брой безплатни телевизионни канали.
Във връзка с развитието на нови технологии за телевизионно излъчване, мрежите за излъчване в момента се преобразуват в цифровия формат DVB-T2. При прехода към цифрово наземно радиоразпръскване се осигурява висока ефективност на използването на радиочестотния спектър. По-специално, в един радиочестотен канал с ширина 8 MHz се предават до 10 телевизионни канала със стандартна разделителна способност (720x576 елемента с 50 Hz преплитане) или 3-4 канала с висока разделителна способност (1920x1080 елемента с 50 Hz преплитане) [1].
В момента се изпълнява Федералната целева програма „Развитие на телевизионното и радиоразпръскването в България за 2009–2015 г.“, в рамките на която се извършва поетапно въвеждане в експлоатация на съоръжения за излъчване 1 и 2 на мултиплекси за ефирно излъчване [2].
Поради географските особености вБългария има 11 часови зони. Следователно, за да може населението да получава информация в удобно време, много оператори формират няколко временни дубликата на телевизионни канали, предназначени за излъчване в различни часови зони. По отношение на сателитното доставяне на телевизионен сигнал, като се вземе предвид часовата разлика с московските студия и орбиталните позиции в геостационарната орбита, определени за България, територията на България е разделена на 5 условни участъка, т. нар. "временни" зони на излъчване, за които се формират временни дублирания. "Временните" зони за излъчване са обозначени с буквите: "A", "B", "C", "D" и "M" и са показани на фиг. 1.
В същото време броят на часовите зони не съответства на броя на часовите дубликати, образувани от излъчващите оператори. В допълнение, "временните" зони за излъчване включват до две или повече часови зони. В резултат на това мултиплексните разпространители 1 формират времеви дубликати за зони на излъчване с различни смени спрямо московското време.
На фиг. 2 показва таблица, показваща изместването на времето спрямо московското време.
Системата за наземно цифрово телевизионно излъчване включва 3 основни етапа на предаване на телевизионен сигнал от студиото до публиката:
- формиране на единичен мултиплексен сигнал от сигнали от няколко разпространители;
- Мултиплексно доставяне на сигнал до наземни съоръжения за излъчване;
- мултиплексно излъчване на сигнал за директно приемане от зрителите.
Центровете за формиране на федерални мултиплекси (CFFM) са оборудвани със същия тип оборудване за компресиране на телевизионни и аудио сигнали, мултиплексиране, формиране на T2-MI пакети и кодиране.
Оборудване за кодиране CFFMосигурява компресиране на телевизионни сигнали в съответствие със стандарта MPEG-4 / AVC, аудио - MPEG-1 Layer II [3].
Мултиплексорите TFFM осигуряват формиране на транспортни потоци (TP) от компресирани телевизионни и аудио сигнали, включване на EPG сигнали в TP и разпространение на информация за последващо организиране на PLP с дадени информационни скорости. PLP е канал на физически слой, образуван в рамките на мултиплекс.
От изходите на мултиплексорите ТР постъпват на входовете на DVB-T2 шлюзовете, в които се формират съответните PLP- и T2-MI потоци. T2-MI е поток от данни, съдържащ команди за управление на DVB-T2 предавателни модулатори за работа в синхронен режим и съответните PLP потоци. Всеки CFFM генерира 5 T2-MI потока с времеви измествания спрямо московското време +0, +2, +4, +7 и +9 часа. Общата информационна скорост на всеки от потоците T2-MI на първия мултиплекс на изходите на шлюзовете е 33,4 Mbit/s.
За ограничаване на достъпа до програмите на първия мултиплекс, когато те се разпространяват чрез сателитни комуникационни канали, се използва вътрешна система за условен достъп (CAS). SUD скрамблерите са уникални по рода си устройства, които нямат аналози в света. Те осигуряват кодиране услуга по услуга на програмни потоци в потока T2-MI и се инсталират директно след DVB-T2 шлюзовете.
В допълнение към генерирането на сигнала на 1 мултиплекс за 5 излъчващи зони, CFFM изпълнява задачите за непрекъснат мониторинг на входните телевизионни и аудио сигнали и изходния TS. Освен това се контролират ТП, формирани както в основния ЦГФМ, така и в резерва. Това позволява минимизиране на времето за пускане в експлоатация на резервния TFFM в случай на авария на основния. Решение за прехвърляне на работа от един център в другприети въз основа на съгласувана разпоредба за взаимодействието на RTRS и GP CC.
От изходите на TSFFM TP 1 на мултиплекса, чрез два независими, географски разделени ВОЛС, те се предават към космическите комуникационни центрове (SCS) на RS SC, откъдето се излъчват по посока на определения космически кораб (SC). За излъчване чрез космически кораби от серията Ямал, сигналът се формира главно от CFFM.
За осигуряване на непрекъсната доставка на сигнала TP 1 на мултиплекса към PS CS е разработена и функционира схема за междуобектно резервиране на ниво MCC. В съответствие с тази схема всеки MSC, в допълнение към излъчването на основния мултиплекс TS 1, проектиран специално за него, осигурява резервно копие за съседния MSC и, ако е необходимо, е готов да приеме неговия товар.
Доставката на мултиплексния сигнал е една от основните задачи, чието качество до голяма степен определя качеството на цялата мрежа за ефирно телевизионно излъчване.
Като се имат предвид големите територии, на които се разпространява наземният телевизионен сигнал, използването на наземни комуникационни канали за доставяне на сигнала до всички 5017 съоръжения за излъчване на RTRS изглежда много трудно, т.к. изграждането на наземни комуникационни канали с такава дължина е трудоемка и скъпа задача и тяхната надеждност е много по-ниска от сателитните комуникационни канали, които са най-оптималното средство за доставяне на един мултиплексен сигнал до съоръженията за излъчване.
Днес сателитните комуникационни линии са основното средство за доставяне на мултиплексен сигнал до съоръженията за излъчване. Съществуващата схема на разпределение за федерални версии 1 и 2 на мултиплексите е показана на фиг. 3.
Понастоящемдоставката на цифрови пакети до цялата територия на България се осъществява с помощта на космически кораби от серията „Експрес“ и „Ямал“ [2].
Доставянето на сигнал 1 и 2 от мултиплексите до съоръженията за излъчване в зони "M" и "G" се осигурява от космическия кораб (SC) "Express-AM7" (станция точка 40 градуса изток), до зона "B" сигналът 1 от мултиплекса се доставя с помощта на спътника "Ямал-401" (станция 90 градуса изток). С помощта на същото устройство мултиплексният сигнал 2 се доставя до зони "C", "B" и "A".
Доставянето на сигнал 1 на мултиплекса до зоните на излъчване "B" и "A" се осигурява от спътника "Express-AM5", (точка на стоящ 140 градуса изток). В същото време в космическия комуникационен център на SE CS "Хабаровск" сигналът се приема повторно от кораба "Експрес-АМ33" с последващо вдигане на този сигнал към космическия кораб "Експрес-АМ5".
През 2014 г. операторите на 2-ри мултиплекс решиха да излъчват сигналите на телевизионните канали, включени във 2-ри мултиплекс, само в градове с население над 50 хиляди души, но тази ситуация е временна. Излъчването в населени места с население под 50 хил. души ще започне през 2018 г., като за подаване на телевизионния сигнал ще се използва същата схема, както и схемата, приложена за 1 мултиплекс.
Доставянето на сигнал чрез космически кораб се извършва в C-лента (3,6–4,2 GHz). Единственото изключение е космическият кораб Ямал-402 (гледище 55 градуса E), който използва Ku-обхвата (10,7–12,5 GHz). Това устройство се използва за доставяне на регионално съдържание в Краснодарския край и на територията на Кримския федерален окръг.
Организиране на сателитна доставка на регионалната версия на мултиплекса
В допълнение към излъчването на федерални версии на мултиплекса, се планира да се извърширегионализация на отделни канали от 1 мултиплекс. Вмъкването на регионално съдържание ще се извършва основно в сигнала на телевизиите "България-1" и "България-24". В някои региони вмъкването на регионално съдържание ще се извършва в други телевизионни канали. По-специално, в Санкт Петербург, в допълнение към телевизионните канали VGTRK, вмъкването ще бъде извършено в Channel One и NTV.
В същото време, за да се излъчва регионално съдържание, е необходимо да се формира така наречената регионална версия на мултиплекса, т.е. сигнал, състоящ се от 10 телевизионни канала, съдържащи регионални вложки.
Доставката на регионалните версии на мултиплекса може да се организира по два начина.
В първата версия сигналът на федералната версия на мултиплекса се обработва в регионалния център за мултиплексиране, където регионалното съдържание се добавя към федералните версии на телевизионните канали. Регионалната версия на мултиплекса се предава от регионалния център за формиране до съоръженията за излъчване чрез сателитни комуникационни линии. По този начин сателитният сегмент се използва два пъти: за предаване на федералната версия и всяка от 83-те регионални версии на мултиплекса, с изключение на Крим и Севастопол, така нареченият метод на „двойно превишаване“.
Съществен недостатък на тази схема е използването на големи количества сателитен капацитет. За формирането на регионални версии за 83 области на България реално е необходимо да се пренесе сигнал от 83 мултиплекса през космически апарати. Съответно разходите на операторите, които не използват регионални вложки, ще се увеличат.
Вторият вариант е да се използва система за разпределена модификация на телевизионни канали (фиг. 4). С този подход формирането на регионална версия на мултиплекса се извършва в съоръжения за излъчване. В допълнение към федералната версия, чрез сателитни линии,предаване не на целия мултиплекс, а само на онези телевизионни канали, в сигнала на които се извършва регионално вмъкване. Благодарение на това се постигат значителни спестявания на сателитен капацитет.
Въпреки това, за тази опция за доставяне на сигнал за регионално съдържание към съоръженията за излъчване е необходим допълнителен сателитен капацитет над този, използван за доставяне на федерални версии на мултиплекси. За целта се планира да се използват космическите кораби „Експрес-АМ7“ (точка на стойка 40 градуса E), построени по Федералната целева програма, както и планираните за изстрелване през 2017-2019 г. Космически кораб "Експрес-АМУ3", "Експрес-АМУ7" и други устройства на GP KS.
Проблеми с резервациите
В същото време някои особености са характерни за доставката на сателитен сигнал. Има някои неизправности, които възникват по време на работа на космически кораби. Поради липсата на наземни комуникационни линии към повечето съоръжения на RTRS, като се има предвид изключителното значение на телевизионното излъчване, е необходимо да се осигури стабилно и непрекъснато излъчване чрез запазване на доставката на телевизионен сигнал чрез сателитни комуникационни линии.
Когато се разглеждат проблемите на резервирането, е необходимо да се разделят понятията оперативно резервиране и аварийно резервиране. Оперативното резервиране трябва да осигурява незабавно превключване към резервния канал за доставка в автоматичен режим.
Схемата за оперативно резервиране изглежда много скъпа от гледна точка на капиталовите инвестиции за нейното създаване и също така ще изисква използването на значително количество орбитално-честотен ресурс за осигуряване на "горещ" резерв. В момента се разработват няколко варианта за аварийни и оперативни резервни схеми.
Заключение
По този начин създаването на надежден и многоброенна сателитната група от български оператори е изключително важно звено от гледна точка на осигуряването на целостта и стабилността на функционирането на мрежата за наземно цифрово телевизионно разпръскване на ФГУП "РТРС".