Технические основы систем стандарта DVB-T2 (стр. 3 )

Рисунок 1.11 – Использование шлюза Т2

Примерами таких устройств являются Enensys NN6 (рисунок 1.12) и T-ViPS CP560 (рисунок 1.13).

Рисунок 1.12 – DVB-T2 шлюз Enensys NN6

Рисунок 1.13 – DVB-T2 шлюз T-ViPS CP560

DVB-T2 шлюзы имеют возможности формирования и управления параметрами T2-MI потока как в Single PLP так и в Multiple PLP режимах. Все шлюзы имеют возможность мониторинга по протоколу SNMP (Simple Network Management Protocol – простой протокол управления сетями) и возможность синхронизации от внешнего сервера времени по протоколу NTP (Network Time Protocol – сетевой протокол для синхронизации внутренних часов компьютера).

Основные выводы по главе 1.

Ключевые особенности характеристик DVB-T2:

увеличенная не менее чем на 30% пропускная способность и улучшенные характеристики SFN, по сравнению с DVB-T; определяемая службой устойчивость передачи; передача программ на мобильные и стационарные приемники; широкое использование инфраструктуры DVB-T; снижение эксплуатационных расходов на стороне передачи за счет уменьшения отношения пиковой мощности к средней мощности.

Улучшения, предусмотренные DVB-T2:

модуляция OFDM с дополнительными режимами IFFT;

кодирование LDPC обеспечивает эффективную защиту от ошибок; использование и интеграция базовой структуры кадра DVB-S2; поворот сигнального созвездия с Q-задержкой; передача MISO; уменьшение пик-фактора.

1.4 Общая структура вещания DVB-T2

Транспортный поток поступает с различных источников на мультиплексор (MUX). На выходе мультиплексора формируется DVB транспортный поток с требуемым составом программ и нормированным битрейтом. Сформированный транспортный поток поступает на T2-Gateway.

Gateway преобразует транспортный поток в T2-MI поток, также в T2-MI пакеты вводятся временные метки. Полученный T2-MI поток распространяется по сети к передающим станциям. Не важно по какой сети будет доставлен поток. Это может быть спутниковый канал связи, оптика или релейная линия связи. Доставка возможна по TCP/IP сетям. Доставленный транспортный поток подается на вход модулятора, маломощный ВЧ сигнал подается на усилитель мощности, далее на фильтр и АФУ. Доставка транспортного потока возможна эфирным переприемом. В этом случае с приемника транспортный поток должен быть реконструирован с помощью T2-MIP extractor для восстановления полноценного T2-MI потока, т. к. при формировании ВЧ сигнала не вся служебная информация передается в эфир. Пример построения одночастотной сети представлен на рисунке 1.14.

Рисунок 1.14 – Структура вещания DVB-T2

Входной сигнал аналоговый или транспортный поток поступает на блок SS1 (кодер и мультиплексор) на выходе этого блока имеет, как показано на блок-схеме, “Interface A” представляющий собой DVB-T транспортный поток. Далее DVB-T транспортный поток поступает на блок SS2 (T2-Gateway). Этот блок преобразует “Interface A” в “Interface В”, т. е. DVB-T транспортный поток в T2-MI поток. Как правило Gateway может объединять несколько потоков в один T2-MI поток (дополнительные возможности зависят от конкретной модели оборудования). Сформированный T2-MI поток после Gateway через канал связи доставляется до передатчиков. Каналы доставки могут быть самые различные. T2-MI поток поступает на вход DVB-T2 модулятора (блок SS3). С модулятора ВЧ сигнал подается на усилитель мощности и далее АФУ. На этом этапе получаем “Interface С”. Далее ВЧ сигнал может поступить на вход приемника где демодулирован до транспортного потока и в дальнейшем декодирован до НЧ сигнала. Также на вход приемника может поступить ВЧ сигнал с нескольких передатчиков работающих в режиме SFN. Также приемник может демодулировать до транспортного потока без декодирования (рисунок 1.15).

Рисунок 1.15 Блок-схема вариантов доставки DVB-T2 контента до потребителя.

2 Основные параметры интерфейса T2-MI

Интерфейс Т2-МI должен обеспечивать передачу от шлюза Т2-МI к модулятору DVB-Т2 следующих Т2-данных [9]:

данных потоков МРЕG-2 ТS и, или СSЕ, инкапсулированных в DVB-Т2 базовые кадры; данных сигнализации L1; данных I/Q-векторов для дополнительных потоков; временного штампа DVB-Т2; данных FEF.

Т2-данные должны быть пакетированы в пакеты Т2-МI и инкапсулированы в пакеты МРЕG-2 ТS с использованием конвейеризации данных. Затем стандартные пакеты МРЕG-2 ТS должны быть переданы через стандартные интерфейсы транспортных потоков DVB, такие как ASI, или инкапсулированы в IР-пакеты для последующей передачи через IР-сети.

Спецификация интерфейса модулятора DVB-T2 определяет формат T2-MI пакетов, как показано на рисунках 2.1 и 2.2.

Формат T2-MI делает возможной работу одночастотных сетей путем принятия решений по планированию расписания в центральной точке T2 шлюза. Выход T2 шлюза направляется ко всем модуляторам в SFN, тем самым все модуляторы обеспечиваются идентичной информацией.

Кадр физического уровня DVB-T2 (Т2-кадр) начинается с преамбулы Р1 (рисунок 2.2), представляющей собой OFDM-символ с модуляцией DBPSK (differential binary phase shift keying (дифференциальная двоичная фазовая манипуляция)), двумя защитными интервалами с двух сторон (в сумме половины длительности символа).

Рисунок 2.1 – Стек протоколов T2-MI [11]

Данный символ, служащий для синхронизации, идентификации цифрового потока DVB-T2, содержит семь информационных битов с начальной информацией о Т2-кадре, а именно число номинальных поднесущих частот k в OFDM-сигнале и формат передачи следующей за Р1 преамбулы Р2: режимы MISO (multiple inputs, single output (системы с несколькими передающими и одной приемной антеннами)) или SISO (single input, single output (системы с одной передающей и одной приемной антеннами)). Вся остальная информация о Т2-кадре (длина, модуляция, скорость кодирования и т. п.) передается в преамбуле Р2, которая может занимать несколько OFDM-символов. Далее следует поле данных (информационные OFDM-символы). Замыкает Т2-кадр специальный завершающий OFDM-символ. В зависимости от параметров OFDM в Т2-кадре может быть от 01.01.01 OFDM-символов при полосе передачи радиоканала 8 МГц.

Максимальная длительность Т2-кадра – 250 мс.

Т2-кадры объединяются в суперкадр. Помимо Т2-кадров в суперкадр входят поля, зарезервированные для дальнейшего использования (future extension frames (FEF)). Они могут чередоваться в произвольном порядке. Максимальная длительность суперкадра – 128 с. Если в суперкадре отсутствуют FEF, то его максимальная длительность (Tsf) равна 64 с, что соответствует 256 Т2-кадрам, длительность каждого из которых равна 250 мс.

В системе DVB-T2 формирование OFDM-символов неразрывно связано с распределением модулируемых поднесущих частот между логическими потоками информации (physical layer pipes (PLP)). При этом в DVB-T2 возможна одновременная передача нескольких транспортных потоков, каждый из которых помещается в индивидуальный поток PLP. Фактически возможны два режима работы: режим А с передачей одной PLP и режим В с передачей нескольких PLP. Таким образом, система DVB-T2 допускает сосуществование в одном радиочастотном канале сигналов, передаваемых с различной степенью помехоустойчивости.

Например, одна часть сигналов, передаваемых по одному радиоканалу шириной 8 МГц, может быть предназначена для телеприема на направленные антенны, установленные на крышах зданий, а другая часть — для приема на комнатные портативные антенны.

Формирование OFDM-символов неразрывно связано с распределением фрагментов различных магистральных потоков как внутри Т2-кадра, так и в рамках суперкадра. С этой точки зрения стандарт выделяет три типа потоков: PLP-общий, а также потоки данных типа 1 и типа 2. Общий поток PLP – это информация, общая для группы, состоящей из нескольких PLP (например, таблицы программ и сервисов PSI/SI (program specific information/service information) для нескольких транспортных потоков). Потоки PLP типа 1 в Т2-кадре не подразделяются на фрагменты, иными словами, в каждом Т2-кадре может быть только один фрагмент каждого потока PLP типа 1. Наконец, потоки типа 2 в Т2-кадре могут разделяться на несколько фрагментов (от 2 до 6480), следующих в кадре попеременно.

Поступающие на вход системы транспортные потоки инкапсулируются в Baseband-кадры (BB-кадры), являющиеся наименьшей структурной единицей логического уровня сигнала DVB-T2. Т2-шлюз представляет собой связующее звено между выходом мультиплексора и распределительной сетью и может выполнять следующие функции [4]:

инкапсуляцию MPEG TS потоков, приходящих от типовых DVB-T мультиплексоров, в BB-кадры; формирование T2-MI пакетов, содержащих информацию, необходимую модулятору для дальнейшего формирования структуры сигнала DVB-T2; синхронизацию радиопередатчиков одночастотной сети; формирование T2-MIP (DVB-T2 Modulator Information Packet – информационный пакет для модулятора DVB-T2) при использовании ретрансляторов в сети; поддержку MISO (multi input – single output); управление PLP (physical layer pipes – каналы физического уровня).

Поскольку все функции – опциональные, конфигурация Т2-шлюза зависит от требуемых функциональных возможностей проектируемой сети. При построении многочастотных сетей Т2-шлюз может не использоваться, тогда функцию инкапсуляции данных в ВВ-кадры выполняет модулятор.