Технические основы систем стандарта DVB-T2 (стр. 4 )

Применение Т2-шлюза обязательно при [9]:

организации одночастотных сетей; использовании технологии MISO; использовании режима передачи нескольких PLP.

Рисунок 2.2 – Формат пакета T2-MI

Содержимое полезной нагрузки зависит от типа Т2-MI пакета, определяемого полем packet_type. В поле payload («полезная нагрузка») может передаваться полезная (BB-кадр) или служебная информация. Например, если поле packet_type содержит значение 0016, то в поле полезной нагрузки передается BB-кадр, если значение 2016 – метка времени (DVB-T2 timestamp), необходимая для обеспечения синхронизации всех радиопередатчиков одночастотной сети стандарта DVB-T2. Другие значения поля packet_type отражают наличие служебной информации, нужной для формирования физической структуры кадра сигнала DVB-T2 в модуляторе. Посредством передаваемой служебной информации также осуществляется конфигурация модуляторов DVB-T2.

Сформированные Т2-MI пакеты посредством интерфейса ASI (Asynchronous Serial Interface – асинхронный последовательный интерфейс) или IP (Internet Protocol) передаются через распределительную сеть (ВОЛС) к модуляторам.

Система нового поколения обладает рядом особенностей высокочастотной обработки сигнала: используются новые алгоритмы кодирования, дополнительные виды модуляции, размерности быстрого преобразования Фурье (БПФ), относительные скорости кодирования, защитные интервалы и др. Высокочастотная обработка осуществляется в модуляторе радиопередатчика DVB-T2, где BB-кадр вместе со своим заголовком подвергается кодированию LDPC и BCH. В результате образуются последовательности длиной 64800 или 16200 бит, которые называются FEC-кадром. Полученные биты перемежаются в FEC-кадре (битовое перемежение) и в зависимости от выбранного вида модуляции разбиваются на слова (например, 6 бит для созвездия 64QAM, 8 бит – для 256QAM). На векторной диаграмме определенному набору бит в слове соответствует свой вектор, а каждому вектору – свое комплексное число (Re(z)jIm(z)). Совокупность элементов Re(z) и Im(z) называется COFDM ячейкой. Последовательность ячеек COFDM, соответствующих одному FEC-кадру, и называется FEC-блоком.

3 Региональные вставки контента в федеральный мультиплекс

3.1 Алгоритм вставки регионального контента

С внедрение цифрового телевидения в России появилась необходимость вставки в федеральный мультиплекс регионального контента. Так в 2017 году руководством РТРС была поставлена задача организовать вставку регионального телеканала ГТРК «Алтай» в федеральный мультиплекс.

Была разработана проектно-техническая документация с указанием оборудования и его параметров.

Для вставки в федеральный поток DVB-T2 регионального контента используется так называемый T2-MI-коммутатор (рисунок 3.1). Происходит это следующим образом.

Рисунок 3.1. Изображение физических интерфейсов T2-MI-коммутатора.

Вначале осуществляется параллельный прием регионального канала и федерального мультиплекса на ресивер. После этого оба сигнала через интерфейс ASI (Asynchronous serial interface - асинхронный последовательный интерфейс — потоковый формат данных, который предназначен для передачи транспортного потока по коаксиальным или волоконно-оптическим линиям связи) поступают на коммутатор, где и осуществляется вставка. Это происходит путём замены PLP (каналов физического уровня) федерального потока на PLP регионального потока в соответствии с международным стандартом ETSI TS 102 773 V1.1.1 (2009-09). Технология замены построена таким образом, чтобы её можно было использовать в одночастотных сетях (SFN – Single Frequency Nets), не нарушая их работу (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2. Замена PLP.

Для обновления данных EPG (Electronic Program Guide - электронный телегид — это интерактивная услуга в области цифрового телевидения или радиовещания, обеспечивающая гибкость в управлении цифровым контентом, который представляет собой экранное меню, отображающее расписание теле - и радиопрограмм с возможностью интерактивной навигации контента по времени, названию, каналу, жанру и т. д. при помощи пульта дистанционного управления (рисунок 3.3). К каждому пункту телепрограммы также имеется краткая аннотация) при замене федеральных PLP на региональные имеется опция обновления таблиц SI/PSI в тех PLP федерального потока, которые не подлежат замене, что необходимо делать для получения актуальной SI/PSI информации заменённых PLP в тех случаях, когда абонентская приставка настраивается на не заменённый PLP. Также, IP-MI Коммутатор позволяет осуществлять вставку экстренных оповещений о чрезвычайных ситуациях во все сервисы всех PLP.

Рисунок 3.3. Замена SI/PSI таблиц.

Принцип вставки регионального контента в цифровом телевидении стандарта DVB-T2 основан на замене PLP. В стандарте DVB-T2 используется поток формата T2-MI, который инкапсулирован в транспортный поток MPEG-TS. Поток T2-MI содержит в себе один или несколько PLP – физических каналов передачи данных в составе общего потока, каждый из которых независим от других по структуре данных, скорости передачи и настройкам модуляции. Таким образом, региональный контент может быть вставлен в отдельный PLP. На один вход T2-MI коммутатора подаётся поток T2-MI с федеральными программами, сформированный на федеральном T2-шлюзе (T2-gateway), а на другой вход – поток с региональными программами, сформированный в региональном центре формирования мультиплекса. T2-MI Коммутатор заменяет требуемые PLP федерального потока на новые – полученные из регионального, – и на выход поступает результирующий поток T2-MI с обновлённым контентом (содержащим региональные программы). Общая схема вставки изображена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4. Схема вставки регионального контента в мультиплекс.

PLP исходного федерального потока, которые требуется заменить на региональные, могут быть «информационно пустыми», т. е. быть заполненными нуль-пакетами, либо замене могут подвергаться PLP, содержащие какие-либо телевизионные программы. Во втором случае возможен вариант, когда программы, содержащиеся в заменяемых PLP, после приёма федерального потока со спутника выделяются из этого потока мультиплексером, модифицируются (при помощи сплайсера в них врезаются местные передачи и реклама) и затем при помощи IP-MI Коммутатора вставляются обратно в исходный поток, заменяя собой свои предыдущие (немодифицированные) версии.

Синхронный сплайсер – устройство синхронного замещения программ. Данное устройство позволяет осуществлять бесшовную замену одной или нескольких программ федерального мультиплекса на региональные, при этом остальные программы изменениям не подвергаются. Сплайсер работает совместно с инжектором данных управления замещением TTL2012 (инжектор данных замещения программ). При замещении программ, благодаря специальным алгоритмам, не нарушается ни структура данных транспортного потока внутри T2-MI, ни структура данных самого потока T2-MI. Качество программ мультиплекса, благодаря отсутствию транскодирования, останется неизменным. Дополнительное кодирующее, декодирующее и мультиплексирующее оборудование не требуется. Не требуется также дополнительное оборудование для синхронизации сети. Это устройство, без каких-либо изменений, может быть использовано как в многочастотных (MFN), так и в одночастотных (SFN) сетях DVB-T2.

Принцип работы данного устройства следующий:

Сервер вставки рекламы по Ethernet интерфейсу управления соединен со сплайсером и является для него ведущим. Обмен данными между сервером и сплайсером происходит по SCTE 30 протоколу.

В сплайсере происходит анализ входных транспортных потоков и в момент поступления информации о начале рекламного блока, сплайсер распознает эту команду и посылает ее на сервер (SCTE 30). Сервер анализирует поступившие данные и подает сплайсеру команду на проведение бесшовной замены видео - и аудиоданных, поступающих от федерального кодера на видео - и аудиоданные (рекламный ролик) с сервера. Интерфейс передачи рекламных роликов между сервером и сплайсером – Ethernet.

После поступления данной команды от Sapphire сплайсер определяет ближайший I кадр и производит бесшовную замену, т. е. подает на выход сигнал с сервера вместо федерального сигнала с кодера.

Для того чтобы T2-MI Коммутатор мог выполнять замену PLP, должны выполняться следующие условия:

Настройки T2-шлюза, используемого для формирования федерального потока, должны быть статическими, т. е. должна быть постоянной скорость передачи данных и конфигурация PLP. Конфигурация заменяющих PLP в региональном потоке должна быть в точности такой же, как заменяемых PLP в федеральном потоке: должна совпадать длина T2 фреймов, количество FEC

блоков на PLP и размер FEC блоков. Это мы можем наблюдать через встроенный web-интерфейс PLP реплейсера (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5. Параметры PLP.

Через встроенный web-интерфейс, реплейсер так же позволяет производить мониторинг потоков, входов и выходов (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6. Мониторинг.

3.2 Действующая схема региональных вставок в федеральный мультиплекс

На рисунке 3.7 показана действующая схема вставки регионального контента в федеральный мультиплекс. Со спутника принимаются федеральный мультиплекс и региональный канал ГТРК Алтай, далее в реплейсере происходит замена телеканала Россия-1 и радио России на программы ГТРК Алтай. Затем сигнал с реплейсера подается на сплайсер, в котором производится врезка местной рекламы в федеральные каналы. Файлы рекламы и плейлисты подаются в сплайсер посредствам сети интернет через коммутатор. Далее готовый поток T2-MI подается на передатчик для трансляции в эфир.