Требования к процедурам сквозного тестирования сетей

Для обеспечения гарантии того, что комбинация элементов IPTV сети включающих B-RAS, EAR и DSLAM смогут работать в режиме, обеспечивающим надлежащий уровень качества обслуживания (QoS), а также быть способными к доставке до абонентов всех IPTV сервисов, необходимо регулярно осуществлять тестирование сетей по всем направлениям:

· Масштабирование и пропускная способность;

· Время прерывания сессий;

· Количество абонентов, поддерживаемых на одной версии QoS;

· Функционирование QoS на различных сетевых элементах;

· Поддержка управления иерархического трафика;

· Широковещательные функции;

· Кол-во одновременных широковещательных потоков (видеоканалов), которые может поддерживать сеть без потери фреймов.

Существуют следующие фундаментальные области тестирования IPTV QoE:

· Измерения временных интервалов при переключении каналов абонентами IPTV;

· Измерения метрик качества среды (аудио, видео);

· Измерения ширины полосы частот (способна ли инфраструктура IPTV транслировать сотни каналов?);

· Проверка правильности получаемой по каналам информации;

· Эталонное тестирование (насколько серверы, работающие в реальных условиях соответствуют своим же характеристикам, полученным в лабораторной среде);

· Каково взаимное влияние при трансляции приложений голоса, данных, видео в сетях triple play.

Остановимся подробнее на первых двух пунктах, как наиболее важных и фундаментальных для поддержки надлежащего IPTV QoE. Цель в проведении измерений временных интервалов при переключении каналов — определить, как быстро абоненты могут переключаться с канала на канал, а также в удостоверении того, что переключение происходит по правильному алгоритму и на востребованные каналы.

Допустимая величина временного интервала обычно не должна превышать 1 сек. Величина в 100-200 ms уже считается как "мгновенная". Широковещательные протоколы задействуют режим переключения каналов внутри сетевой инфраструктуры. Такие протоколы как IGMP (Протокол управления группой Интернет) или MLD (Протокол широковещательной трансляции) непосредственно воздействуют на величину временных интервалов. Для того, чтобы удерживать общую величину в 1 сек. при переходе с канала на канал, необходимо, чтобы каждый компонент сети вносил свой "персональный вклад" в эту задержку около 10-200 ms.

Измерения качества IPTV среды представляет собой наиболее трудоёмкую задачу, поскольку существует множество факторов, воздействующих на воспринимаемый пользователями уровень соответствия этой среды своим ожиданиям.

Количество абонентов сети IPTV, их поведение и привычки, а также наличие других приложений triple play, порой вступающих в противоречие друг с другом и "борющихся" за ограниченные сетевые ресурсы — все эти факторы оказывают значительное воздействие на своевременную и точную адресацию пакетов IPTV.

Возникающие в сети сбои (потери пакетов и ошибки последовательностей, латентность и джиттер) могут крайне негативно влиять на качество получаемых видео сигналов, как например, блокировка, размывание границ картинок, искажение краёв, дрожание изображения и видимый на экране шум. Поэтому, перед непосредственным развёртыванием комплексной архитектуры IPTV, она должна быть протестирована в лабораторных условиях с применением стрессовых нагрузок на все составляющие её компоненты.

Экспоненциальный рост абонентов, по оценкам аналитических агентств, к 2013 г. количество абонентов IPTV по всему миру достигнет 83.7 миллионов, динамика роста абонентской базы только в Северной Америке достигнет 15000%. Франция, лидер в Европе по развёртыванию сервисов IPTV, насчитывала к концу 2005 г. 281000 абонентов, зарегистрированных на три основных IPTV сервиса (Maligne, Free, Neuf). Ожидается, что к 2013 г. эта цифра возрастёт кратно.

Распространяемое в широковещательном режиме по IP сетям видео (протокол IGMP в большинстве сетей) никак не гарантирует одинаковое качество принимаемого видео изображения у всех пользователей, одновременно смотрящих один и тот же канал. Так как ширина полосы пропускания и ресурсы транспортной составляющей IPTV довольно-таки скудные, то из этого следует, что чем больше абонентов возжелают задействовать сервис IPTV, тем больше вероятность падения индекса QoE.

Чрезвычайно важно чтобы сетевое оборудование постоянно тестировалось при непрерывно возрастающем количестве как абонентов, так и каналов IPTV в целях определения той критической точки, при которой величина IPTV QoE в перерасчёте на одного абонента выйдет на недопустимый уровень (т.е. предела функциональности). Представим себе какое-нибудь значимое мировое спортивное событие, вызывающее интерес у миллионов, например, чемпионат мира по футболу транслируемый по IPTV. Несметное количество спортивных фанатов, пытающихся подключиться к этой широковещательной сессии, смогут запросто перегрузить всю IPTV сеть и вызвать её зависание. Например, если сеть доступа способна одновременно обслуживать не более 1000 абонентов, то 1001-ый подключившийся уже в состоянии испортить всё удовольствие от просмотра передачи тысячам своих "коллег".

В реальных условиях triple play абоненты ведут себя чрезвычайно динамично. Например, в домашних условиях, пользователь этих услуг, предоставляемых от единого провайдера, может одновременно переключать каналы и инициировать новую сессию Интернет, при этом ведя несколько разговоров по IP телефонам. Если масштабировать эту проблему по всей абонентской базе, то она составит серьёзную угрозу панели управления сетевыми элементами IPTV, тем самым потенциально подвергнув значительному риску величину восприятия качества IPTV абонентами.

Взять, к примеру, ситуацию, при которой возникает лавинообразное нарастание одновременного переключения каналов многочисленными пользователями услуг IPTV (например, заканчивается популярный сериал, а по другому каналу начинается финал чемпионата Европы по футболу). Быстрый переход от устойчивого состояния длительного просмотра какой-либо передачи к неконтролируемому росту изменений может вызвать значительную нагрузку на Шлюз Широкополосной Сети (BNG) или граничный маршрутизатор, поскольку эти сетевые элементы будут отчаянно пытаться обработать тысячи групп сессий по протоколу IGMP, запросов типа "присоединиться/отстыковаться", при этом ещё и обновлять таблицы широковещательных директорий, а также дублировать широковещательный трафик поверх установленных исходящих интерфейсов.

Такие стрессовые состояния вызывают задержки в передачи пакетов и их потерю, что, в целом, крайне негативно влияет на восприятие качества. Поэтому очень важно заранее моделировать динамическое поведение абонентов и в тестовых лабораториях измерять такие воздействия на метрики IPTV QoE.

Трафик IPTV может присутствовать в качестве голосового трафика и трафика передачи данных на одном и том же линке как от единичного абонента, так и нескольких абонентов, разделяющих восходящий канал от совместно используемого маршрутизатора. Все три сервиса, входящие в "триединую" структуру будут соперничать друг с другом за ограниченную пропускную способность сети и ресурсы оборудования, при этом каждый из 3-х типов трафика будет требовать "под себя любимого" различный уровень сервиса от сети. Таким образом, чрезвычайно важно учитывать в процедурах тестирования конвергентных сетей комбинацию всех имеющих там место трафиков для идентификации того, как присутствие (или интерференция) предоставляемых сетевых сервисов воздействует на качество обслуживания и своевременную трансляцию в первую очередь высокоприоритетного видео трафика.

4.3 Традиционные подходы в измерениях

Традиционный, тем не менее, проблематичный подход для получения результатов измерений по быстроте и надёжности, с которой пользователи могут переключаться с канала на канал в системах IPTV (channel zapping), а также получения данных по качеству среды передачи, фактически был построен на основе экстенсивной тестовой платформы, состоящей из различных типов измерительного лабораторного оборудования, как это показано на рис. 4.1.

Этот вид технологии тестирования, вовлекающий в процесс сотни реально функционирующих STB и источников видео сигналов вместе с телефонами VoIP и персональными ПК для представления голосового трафика и сервисов Internet трудно назвать очень практичным и эффективным применительно к IPTV QoE. Беспокойство прежде всего вызывают высокие капитальные расходы, необходимые для приобретения тестового оборудования, его размещения в соответствующей лабораторной среде, а также расходы на выполнение работ инженерами и специалистами для получения результатов от такого рода тестов.

 

Рис. 4.1. Традиционный подход при тестировании IPTV QoE

Подобная методология помимо всего прочего имеет и серьёзные дефекты, поскольку она недостаточно масштабирована, чтобы отображать реальное количество абонентов, могущее достигать тысяч и сотен тысяч единиц.

Надёжность описанных тестов может по ходу их проведения снижаться за счёт "перегрева" ТВ приставок (STB), требующее частой их перезагрузки. В целом, уровень восприятия качества (QoE) системы IPTV устанавливается абонентами в индивидуальном порядке, теми, кто на самом деле часами смотрит и "пролистывает" ТВ программы, тем самым, приобретая способность оценивать QoE по собственной цифровой шкале. В то время, как подобный род субъективного тестирования способен идентифицировать порог, при котором предоставляемый сервис не соответствует уровню ожидаемого от него качества, тем не менее, эти тесты выдают очень мало информации о том, что же всё-таки является причиной деградации качества сервисов. Результаты описанной выше технологии тестирования очень трудно (порой невозможно) увязать с какой-либо специфической проблемой на сетевом уровне, таким образом, полученные данные имеют очень маленькую значимость и ценность, когда речь заходит об отладке неисправностей и изоляции проблем, связанных с конфигурацией той или иной сетевой инфраструктуры.

4.4 Новая методология измерений

Методология нового поколения тестирования IPTV QoS преодолевает недостатки и ограничения традиционных подходов при получении данных от тестов посредством использования единичной, унифицированной системы тестирования для симуляции и проведения тестовых сессий IPTV QoE в сетевой среде, которые точно отражают масштаб и характеристики реально функционирующих телекоммуникационных инфраструктур triple play.

На рис. 2.4 наглядно проиллюстрировано, каким образом огромная тестовая платформа на базе разнообразного оборудования может быть заменена на один-единственный, но мощный инструмент, обладающий всеми перечисленными ниже способностями:

Симулирование действий абонентов IPTV и функций каналов с последующим наращиванием производительности;

Эмулирование динамического поведения и привычек абонентов;

Генерирование комбинаций трафика triple play;

Предоставление релевантных тестовых метрик для тысяч единиц индивидуальных абонентов.

 

Рис. 4.2. Современный подход при тестировании IPTV QoE

Посредством одновременного эмулирования и масштабирования разнообразных протоколов через унифицированные тестовые порты, такие как PPPoE (Point to Point Protocol over Ethernet), DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) и IGMP (Internet Group Multicast Protocol), происходит создание и последующая симуляция реалистической и эффективной с точки зрения затрат среды тестирования, способной предложить алгоритмы повышения качества трансляции сервисных приложений triple play, что напрямую соответствует растущим ожиданиям абонентов IPTV.

Тестовая система должна быть способной эмулировать и проводить измерения на широко развёрнутой инфраструктуре, обслуживающей десятки тысяч абонентов, смотрящих сотни различных каналов, предоставляемых не отдельно взятым, а несколькими узлами сети IPTV. Симулируемой топологией значительно проще манипулировать и управлять, чем задействовать реально функционирующие STB, при этом получая замечательную детализацию результатов анализов.

Уникальный профиль channel zapping может быть применён к каждому абоненту индивидуально или группе абонентов для идентификации того, каким образом различная быстрота и надёжность функционирования системы IPTV при переключении с канала на канал влияет на работоспособность Устройства/Системы находящимися под тестированием (т.н. DUT или SUT).

Посредством масштабирования активности режима channel zapping, становится возможным насыщать DUT тысячами симулируемых индивидуальных запросов с нагрузкой на один и тот же канал, точно также, как и тысячами запросов от групп абонентов на предоставление широковещательных услуг, при этом перескакивающих в хаотичной посисточников видео сигналов вместе с телефонами VoIP и персональными ПК для представления голосового трафика и сервисов Internet трудно назвать очень практичным и эффективным применительно к IPTV QoE.

Беспокойство, прежде всего, вызывают высокие капитальные расходы, необходимые для приобретения тестового оборудования, его размещения в соответствующей лабораторной среде, а также расходы на выполнение работ инженерами и специалистами для получения результатов от такого рода тестов. Подобная методология помимо всего прочего имеет и серьёзные дефекты, поскольку она недостаточно масштабирована, чтобы отображать реальное количество абонентов, могущее достигать тысяч и сотен тысяч единиц. Надёжность описанных тестов может по ходу их проведения снижаться за счёт "перегрева" ТВ приставок (STB), требующее частой их перезагрузки.

В целом, уровень QoE системы IPTV устанавливается абонентами в индивидуальном порядке, теми, кто на самом деле часами смотрит и "пролистывает" ТВ программы, тем самым, приобретая способность оценивать QoE по собственной цифровой шкале. В то время, как подобный род субъективного тестирования способен идентифицировать порог, при котором предоставляемый сервис не соответствует уровню ожидаемого от него качества, тем не менее, эти тесты выдают очень мало информации о том, что же всё-таки является причиной деградации качества сервисов.

Результаты описанной выше технологии тестирования очень трудно (порой невозможно) увязать с какой-либо специфической проблемой на сетевом уровне, таким образом, полученные данные имеют очень маленькую значимость и ценность, когда речь заходит об отладке неисправностей и изоляции проблем, связанных с конфигурацией той или иной сетевой инфраструктуры.

4.5 Системы для мониторинга и контроля качества услуг IPTV

Линейка IP-PROBE компании BridgeTech может быть использована для измерений и мониторинга на всех участках сети.

Для развития и стабилизации технологии традиционного телевидения понадобилось более половины столетия. Многие методики были разработаны около 50 лет назад (например PAL/NTSC/SECAM), а также метод передачи сигнала по радиоканалу. Телезрители и рекламодатели требуют от телевидения наивысшего качества и даже 10-и секундное пропадание сигнала считается существенной неисправностью.

От новых технологий цифрового телевидения и IPTV пользователь ожидает качества изображения не хуже, а лучше чем у традиционного телевидения, и одновременно внедрения новых услуг и сервисов. Поэтому, новые системы телевидения IPTV ассоциируются у пользователя как надежные и качественные, следовательно необходимо до минимума свести возможности возникновения ошибок и сбоев. Лучший способ найти решение в этой проблеме – активно управлять параметрами качества в сети. Это подразумевает непрерывный контроль основных параметров передачи сигнала, чтобы проблема была обнаружена и устранена за максимально короткие сроки.

Данная диаграмма показывает несколько этапов измерений, которые можно проводить на оборудовании VideoBridge (рис. 4.3).

 

 

Рис. 4.3. Мониторинг сети IPTV

 

Для мониторинга сигнала со стороны головной станции используется 10-и канальный модуль VB-110, установленный в 19” корзину VB-200. Также головная станция может быть оборудована генератором сигнала VB-130 (RTP, UDP потоки).

Следующим шагом мониторинга в сети IPTV является участок опорная сеть – локальная сеть доступа. Это может быть оптическая PON сеть, либо xDSL. VideoBridge с этом случае может быть подключен к DSLAM или FTTH коммутатору.

Чтобы обнаружить проблему со стороны абонента – используется портативный и износоустойчивый VB-10. Он имеет встроенный маршрутизатор и идеально подходит для того чтобы на время оставить его у заказчика для выявления проблемы.

Устройства серии VideoBridge IP-PROBE проводят анализ пакетов на основе методики RFC4445 (MDI), полученные в результате тестирования результаты позволяют оценить качество по совокупности нескольких факторов, связанных с качеством сети. Это параметр задержки (Delay Factor DF) и уровень потерь пакетов (Media Loss Rate - MLR). Результаты тестирования представляются в удобном графическом виде, с возможностью установления порогового уровня.

 

Глоссарий

 

 

Арифметическое кодирование - один из видов кодирования с перемен­ной длиной кодовых слов. Теоретически обеспечивает достижение наибольшей эффективности кодирования без потерь.

АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

БИХ-фильтр - фильтр с бесконечной импульсной характеристикой. То же, что рекурсивный цифровой фильтр.

БПФ - быстрое преобразование Фурье. Так называются алгоритмы уско­ренного выполнения ДПФ.

Вектор движения (Вектор смещения) - пара чисел, выражающих най­денные в результате оценки движения смещения блока изображения по двум пространственным координатам.

Векторное квантование - замена группы отсчетов сигнала или группы элементов изображения на наиболее близкую по заданному критерию группу отсчетов (элементов), называемую эталонным вектором. Все эталонные векторы предварительно занесены в кодовую книгу.

Видеопоследовательность (video sequence) - самая крупная структурная единица потока видеоданных MPEG-1, MPEG-2. Встречается также название "видеоряд".

Внутрикадровое кодирование (англ. intraframe) - сжатие видеоинфор­мации в одном отдельно взятом кадре, основанное на уменьшение внутрикадровой избыточности.

Гибридное кодирование - метод кодирования движущихся изображе­ний, используемый в MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 и сочетающий внутри-кадровое и межкадровое кодирование.

Головная станция - станция, с которой ведется вещание в системах кабельного ТВ, интерактивного ТВ и т. д.

Деквантование - операция, обратная квантованию. В результате деквантования увеличивается число уровней квантования, которыми представ­ляются значения отсчетов цифрового сигнала или другой информации.

Декодер - устройство, в котором выполняется декодирование.

Декодирование - операция, обратная кодированию. В результате декоди­рования информация преобразуется к виду, который она имела до соответствующего кодирования.

Декомпрессия - операция, обратная компрессии.

Дематрицирование - операция, обратная матрицированию. Исходные сигналы вычисляются как суммы взятых с определенными коэффициентами сигналов, полученных при матрицировании.

Демодуляция - операция, обратная модуляции. В результате демодуля­ции (часто называемой детектированием) восстанавливается модулирующий сигнал.

Дескремблирование - операция, обратная скремблированию. Восстанов­ление исходного порядка следования информации.

Децимация - см. Прореживание.

ДИКМ - дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (англ. DPCM). Также называют«Кодирование с предсказанием». Вид ИКМ, в котором на основе значений одного или нескольких предшествующих отсчетов сигнала формируется предсказанное значение текущего отсчета, а по каналу связи передается ошибка предсказания - разность истинного и предсказанного значений текущего отсчета сигнала.

Дискретизация - представление непрерывного сигнала последователь­ностью его значений (отсчетов или выборок), следующих через определенные интервалы времени. В случае дискретизации изображения, последнее представляется матрицей отсчетов, заданным образом расположенных в плоскости изображения.

Дискретная частота - частота дискретного сигнала, измеряемая в долях частоты дискретизации.

ДКП - дискретное косинусное преобразование.

ДПФ - дискретное преобразование Фурье.

Заголовок (англ. header) - начальная часть структурной единицы потока данных. Как правило содержит синхрогруппу - один или более символов, по которым начало заголовка можно распознать в потоке данных.

Иерархическая модуляция - способ модуляции, применяемый в DVB-T. Более важная для получения устойчивого изображения информация передастся с более высокой помехозащищенностью.

Избыточность изображения - наличие в изображении составляющих, которые могут быть отброшены без существенного ухудшения визуально воспринимаемого качества воспроизводимого изображения.

ИКМ - импульсно-кодовая модуляция (англ. РСМ), Способ передачи информации в цифровой форме. Цифровой код каждого отсчета сигнала передается по каналу связи в виде последовательности импульсов.

Интерактивное телевидение - ТВ-системы, в которых зритель может воздействовать на получаемую им программу, передавая сигналы по обратному каналу на головную станцию.

Интерполяция - 1) преобразование дискретного сигнала в непрерывный, путем заполнения по определенному правилу промежутков времени (или в случае изображений - пространства) между отсчетами дискретного сигнала; 2) увеличение количества отсчетов дискретного сигнала путем введения между отсчетами исходного дискретного сигнала дополнительных отсчетов, значения которых определяются по заданным правилам.

Кадр - 1) в телевидении кадрами называются передаваемые и воспроиз­водимые одно за другим неподвижные изображения. Если частота передачи кадров достаточно велика, зритель воспринимает наблюдаемое изображение как непрерывно движущееся. При передаче кадры раскладываются на строки; 2) во многих случаях кадрами называют структурные единицы потока данных, например, звуковые кадры.

Кадровое кодирование - один из режимов кодирования видеоинформа­ции с чересстрочной разверткой в стандартах MPEG-1, MPEG-2. В этом режиме в каждый макроблок входят элементы изображения из обоих полей кадра.

Канальное кодирование - кодирование, выполняемое непосредственно перед передачей информации по каналу связи, часто совмещаемое с модуля­цией. Обычно имеет целью повышение помехоустойчивости, исключение идущих слишком много раз подряд символов "1" или "0" и т. д.

Квадратурная амплитудная манипуляция (КАМн) - один из видов модуляции, применяемый при передачи цифровых сигналов. Дискретно изменяются амплитуды двух квадратурных составляющих (cos и sin) несущей.

Квантование - 1) преобразование непрерывного или дискретного сигна­ла путем округления каждого его значения до ближайшего уровня квантования; 2) при квантовании сигнала, уже представленного в цифровой форме, может уменьшаться количество битов на каждый отсчет сигнала.

КИХ-фильтр - фильтр с конечной импульсной характеристикой. То же, что нерекурсивный цифровой фильтр.

Кодек - устройство, которое может выполнять как функции кодера, так и функции декодера.

Кодер - устройство, в котором выполняется кодирование.

Кодирование - 1) представление результата квантования каждого отсче­та дискретизированного сигнала двоичным числом по определенному правилу; 2) преобразование информации с какой-либо целью путем замены групп символов на другие группы символов по определенным правилам. Целями кодирования могут быть сокращение избыточности или сжатие информации, повышение помехоустойчивости, защита информации от доступа нежелательных лиц и т. д.

Кодирование па Хаффмену - вариант кодирования с переменной длиной кодовых слов. Основан на алгоритме построения кодовой таблицы для кодирования данных с известными вероятностями появления всех символов. Обеспечивает высокую эффективность кодирования передаваемой информации.

Кодирование с переменной длиной кодовых слов (Кодирование сло­вами переменной длины, англ. VLC) - энтропийное кодирование. Уменьшение объема передаваемой информации достигается за счет того, что более вероятные символы представляются более короткими кодовыми словами.

Кодирование с предсказанием - см. ДИКМ.

Кодовая книга - перечень всех эталонных векторов, используемых при векторном квантовании.

Коды Рида-Соломона - корректирующие коды, применяемые, в частно­сти, в системах цифрового ТВ.

Компенсация движения - формирование изображения из блоков (фраг­ментов, макроблоков) другого (опорного) изображения, путем их смещений.

Указанные смещения определяются векторами движения, найденными в результате оценки движения. Компенсация Движения используется при формировании предсказанных изображений в стандартах MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4.

Композитное кодирование - преобразование ПЦТС в цифровую форму.

Компонентное кодирование - раздельное преобразование яркостного и цветоразностных сигналов в цифровую форму.

Компрессия - 1) сжатие Информации путем эффективного кодирования, отбрасывания несущественных частей информации и т. д.; 2) сжатие динамического диапазона сигнала с помощью нелинейного преобразования.

Корректирующие коды - коды, позволяющие обнаруживать и или исправлять ошибки, возникающие при передаче информации.

Макроблок - прямоугольная область изображения размером 16x16 пик­селов, являющаяся основной структурной единицей кодирования изображений в стандартах MPEG-1, MPEG-2 и др. Для макроблоков выполняются оценка и компенсация движения.

Маскирование звука - свойство слуха, используемое в MPEG-1, MPEG-

Маскирование ошибки - замена группы символов, в которой обнару­жена ошибка, на ранее принятую без ошибки группу символов.

Масштабируемость (англ. Scalability) - свойство методов кодирования и синтаксиса потока данных MPEG-2, позволяющее получать изображение с неполным качеством, например, с уменьшенной разрешающей способностью, из части потока видеоданных. В MPEG-4 свойство масштабируемости распространено и на звуковое сопровождение.

Матрицирование - формирование нескольких выходных сигналов в ви­де сумм нескольких входных сигналов, взятых с заданными коэффициентами.

МДКП - модифицированное дискретное косинусное преобразование. Разновидность ДКП. Используется в Долби АС-3 и MPEG-1, MPEG-2 Audio, Layer III.

Медианная фильтрация - отсчет выходного сигнала определяется как медиана распределения значений нескольких отсчетов входного сигнала. Медианная фильтрация может быть как одномерная, так и двумерная, то есть пространственная.

Межкадровое кодирование (англ. interframe) - сжатие видеоинформа­ции, основанное на использование межкадровой корреляции.

МККР - Международный консультативный комитет по радиосвязи. Ны­не называется ITU-R.

МККТТ - Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии. Ныне называется ITU-T.

Модем - устройство, в котором выполняются модуляции и демодуляция.

Модуляция - изменение одного или нескольких параметров электриче­ского сигнала, называемого несущим колебанием или просто несущей, в соответствии со значениями модулирующего сигнала.

Одночастотная сеть (Single Frequency Network - SFN) - один из вариан­тов вещания в DVB-T. Синхронная работа на одной частоте нескольких ТВ-передатчиков, области приема сигналов которых перекрываются

Опорное изображение (Reference Picture) - кадр или поле, по которому выполняется предсказание с компенсацией движения макроблоков кодируемого изображения.

Пакет - структурная единица потока данных, представляющая собой группу информационных символов (битов, байтов и т. д.), передаваемых совместно по каналам связи. Как правило, пакет имеет заголовок, содержащий сведения о нем.

Пакетные ошибки - ошибки, поражающие несколько соседних симво­лов (битов) передаваемой информации.

Пиксел (или пиксель) (от англ. pixel) - элемент дискретного изображе­ния, яркость и цветность в пределах которого постоянны.

Поле - полукадр при чересстрочной развертке, содержащий нечетные строки кадра (первое поле) или четные строки кадра (второе поле). Поле передается и воспроизводится за один период вертикальной развертки телевизора.

Полевое кодирование - один из режимов кодирования видеоинформа­ции с чересстрочной разверткой в стандартах MPEG-1, MPEG-2. В этом режиме макроблок состоит из элементов изображения только первого или только второго поля.

Поток данных (англ. bitstream) - последовательность двоичных симво­лов, передаваемых по каналу связи или записываемых на носитель ин­формации. Состоит из структурных единиц (пакетов, кадров и т. д.), снабженных заголовками.

Преобразование Хаара - один из видов вэйвлет-преобразования.

Программный поток (Program Stream) - один из видов мультиплексированного (объединенного) потока данных MPEG-2, аналогичный системному уровню MPEG-1. В отличие от Транспортного потока, переносит данные только одной ТВ-программы.

Прогрессивная развертка - вариант развертки, при котором все строки кадра передаются последовательно одна за другой.

Пропущенный макроблок (англ. skipped) - макроблок, который не передается, так как совпадает с соответствующим макроблоком опорного изображения.

Прореживание - уменьшение количества отсчетов цифрового сигнала. В результате прореживания оставляют, например, каждый 2- й, или каждый 3- й, каждый 4-й и т. д. отсчет, а остальные отбрасывают.

Пространственная фильтрация - преобразование изображения, при котором яркость и цвет каждого элемента формируемого изображения и определяются как заданная функция от яркостей и цветов элементов исходного изображения.

Пространственная частота (для непрерывных изображений) - величина, обратная пространственному периоду. Показывает, сколько периодов изменения какого-либо параметра, например, яркости, укладывается на единицу длины. Размерность м"¹.

Пространственный (двумерный) фильтр - устройство, с помощью которого выполняется пространственная фильтрация.

Профиль - в MPEG2 понятие профиль характеризует сложность используемых методов кодирования и наличие масштабируемости.

ПЦТС - Полный Цветной Телевизионный Сигнал. Так называется сигнал аналогового цветного телевидения, содержащий сигнал яркости, цветоразностные сигналы на цветовой поднесущей, синхроимпульсы, гасящие импульсы и др. необходимые компоненты.

Распределение битов (англ. bit allocation) - операция, применяемая во многих методах сжатия изображений и звукового сопровождения. Заданное количество двоичных разрядов (битов) при квантовании распределяется по нескольким составляющим общего потока данных, например, по частотным поддиапазонам.

Расширение (англ. extension) - в MPEG-2 - части потоков видео и аудиоданных, содержащие данные, которые дополняют обязательные (базовые) части потоков.

Рекомендация 601 - полное название Рекомендация ITU-R ВТ 601. Ста­рое название Рекомендация 601 МККР илиССШ-601. Определяет параметры цифрового представления ТВ-сигналов телевидения обычной четкости.

Рекомендация ITU-R BT-709-3 - документ, определяющий параметры цифрового представления сигналов ТВЧ, общие для Европы, США и Японии.

Рекурсивный цифровой фильтр - цифровой фильтр, в котором значение формируемого отсчета выходного сигнала зависит как от значений отсчетов входного сигнала, так и от значений ранее сформированных отсчетов выходного сигнала.

Решетчатые коды (trellis code) - корректирующие коды, используемые при канальном кодировании (внутреннее кодирование) в системах цифрового ТВ.

Синхроимпульсы - импульсы, входящие в состав полного телевизион­ного сигнала с целью синхронизации разверток в ТВ-приемнике с соот­ветствующими развертками в передающей телевизионной камере. Кадровые синхроимпульсы предназначены для синхронизации вертикальной (кадровой) развертки, а строчные синхроимпульсы - для синхронизации горизонтальной (строчной) развертки в телевизионном приемнике.

Скорость передачи двоичных символов (англ. bitrate) - число битов информации, передаваемых за секунду. Единицы измерения бит/с, кбит/с, Мбит/с и т. д.

Скремблирование - перестановка битов, байтов или более крупных блоков передаваемой информации для защиты от пакетных ошибок. Используется также для защиты информации от несанкционированного доступа.

Слайс (англ. slice) - группа следующих один за другим в процессе кодирования макроблоков. Для всех макроблоков слайса задается одинаковый параметр сжатия, который записывается в заголовок слайса.

Соответствие блоков (англ. block matching) - один из методов оценки движения, в соответствии с которым для каждого блока (макроблока) кодируемого изображения находят в опорном изображении наиболее соответствующую по выбранному критерию этому блоку область таких же размеров.

Сотовое ТВ - системы ТВ-вещания СВЧ-диапазона, например MMDS, в которых используется сеть маломощных передатчиков.

Строка- часть кадра, обычно представляющая собой горизонтальную или слегка наклонную узкую полосу передаваемого изображения. В процессе передачи кадра строки передаются одна за другой.

Сцена - одно из понятий MPEG-4. Совокупность аудиовизуальных объектов, наблюдаемых и слышимых зрителем.

ТВЧ - телевидение высокой четкости.

Текстура - мелкая структура изображения. Заполнение контуров объектов, предметов и т. д.

Транспортный поток (англ. Transport Stream - TS) - мультиплексирован­ный (объединенный) поток данных MPEG-2, состоящий из транспортных пакетов и объединяющий данные нескольких телевизионных программ и служебную информацию.

Уровень (англ. - Layer) - в MPEG-1, MPEG2 Audio определены три уров­ня кодирования звукового сопровождения: Layer I, Layer II, Layer III.

Уровень (англ. level) - в MPEG-2 определены уровни по разрешающей способности изображения.

Фазовая манипуляция (ФМн) - один из видов модуляции, применяе­мый при передаче цифровых сигналов. Заключается в дискретном и изменении фазы несущей.

ЦАП - цифроаналоговый преобразователь.

Цветовая поднесущая - частота, на которую с помощью модуляции переносятся цветоразностные сигналы при формировании ПЦТС в системах аналогового цветного телевидения.

Цветоразностные сигналы - сигналы в цветном телевидении, несущие информацию о цвете и не влияющие на яркость изображения.

Цифровой фильтр - устройство, преобразующее последовательность отсчетов входного цифрового сигнала в последовательность отсчетом выходного цифрового сигнала.

ЦПОС - цифровой процессор обработки сигналов (англ. - DSP).

Частота дискретизации - величина, обратная периоду следования отсчетов дискретного сигнала. В соответствии с теоремой Котельникова частота дискретизации должна по меньшей мере в два раза превышать верхнюю граничную частоту дискретизируемого сигнала.

Шум квантования - ошибка, возникающая в результате квантования сигнала или вообще всякой информации.

Элементарный поток (англ. Elementary Stream - ES) - поток данных на выходе кодера изображения или кодера звука. Элементарные потоки объ­единяются (мультиплексируются) в мультиплексированные потоки, например, в транспортный поток MPEG-2.

Энтропийное кодирование - кодирование информации, позволяющее уменьшить ее объем без необратимых потерь. Основано на использовании статистических свойств источника сообщения, например, распределения вероятностей появления различных символов, слов и т. п. (См. также Кодирование с переменной длиной кодовых слов.)

ATSC (Advanced Television Systems Committee - Комитет по усовершен­ствованным системам телевидения) - система цифрового ТВ-вещания, приня­тая в США.

BER (Bit Error Rate) - частота ошибок на 1 бит передаваемой информа­ции.

CIF (Common Intermediate Format) - формат кадра, содержащий 288 строк по 352 элемента в строке для сигнала яркости и 176 строк по 144 элемента в строке для каждого из цветоразностных сигналов.

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) - OFDM, сов­мещенная с канальным кодированием.

Content-based coding - кодирование, основанное на содержании. Один из вариантов кодирования изображений в MPEG-4, в котором могут кодироваться объекты сложной формы.

DMIF (Delivery Multimedia Integration Framework – интегрированная система доставки мультимедиа) - протокол, обеспечивающий управление пото­ками данных в MPEG-4.

DVB (Digital Video Broadcasting - Цифровое видеовещание) - система цифрового телевидения, развиваемая в Европе. Включает кабельное (DVB-C), спутниковое (DVB-S), наземное (DVB-T), а в перспективе и другие виды ТВ-вещания.

DVT (Digital Video Team) - проект фирм Microsoft, Intel и Compaq (США), объявленный в 1997 г. и направленный на использование компьютера в качестве ТВ-приемников.

Н.261, Н.262, Н.263 - рекомендации ITU-T, описывающие методы кодирования видеоинформации для систем видеосвязи.

Н.320, Н.321, Н322, Н.323, Н.324 - рекомендации ITU-T, описывающие построение систем видеосвязи.

HDTV (High-Definition Television) - телевидение высокого разрешения. См. ТВЧ.

I-frame (I- кадр) (от Intraframe - внутрикадровый) - кадр, с которого начинается GOP в стандартах MPEG-1, MPEG-2. Все макроблоки 1-кадра кодируются внутрикадровым методом.

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети интегрирован­ного сервиса) - вид цифровых сетей связи с коммутацией каналов.

ITU (International Telecommunication Union) - Международный союз электросвязи (МСЭ). Одна из функций этой организации - подготовка Рекомендаций, которые фактически являются международными стандартами.

ITU-R - организация - часть ITU, отвечающая за подготовку Рекомендаций в областях радиосвязи и телевидения.

ITU-T - организация - часть ITU, отвечающая за подготовку Рекоменда­ций в областях телефонии и цифровой передачи данных.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) - объединенная группа экспертов по фотографии. Рабочая группа ISO, созданная в 1986 г. и занимающаяся разработкой носящих такое же название стандартов кодирования и сжатия неподвижных изображений.

JPEG-2000 - Новый проект группы JPEG, Направлен на увеличение сте­пени сжатия и обеспечение сжатия анимированных изображений.

MMDS (Multichannel Microvave Distribution System - Многоканальная система распределения на СВЧ) - см. Сотовое ТВ.

MPEG (Moving Picture Expert Group) - группа экспертов по движущимся изображениям. Рабочая группа ISO, занимающаяся разработкой стандартов кодирования и сжатия видео- и аудиоданных. Название группы присутствует в названиях подготовленных ей стандартов.

MPEG-1 - стандарт сжатия движущихся изображений и звукового со провождения, утвержденный в 1993 году. В основном используется при записи видеопрограмм формата SIF на лазерные диски, обеспечивая сжатие до 1,5 Мбит/с.

MPEG-2 - стандарт сжатия движущихся изображений и звукового со провождения, утвержденный в 1994 г. Является основой современных систем цифрового телевидения.

MPEG-3 - проект группы MPEG по сжатию изображений ТВЧ. Вошел в MPEG-2 и ныне отдельно не существует.

MPEG-4 - стандарт сжатия движущихся изображений и звука. Принят в 1998-1999 годах. В первую очередь направлен на передачу аудиовизуальной информации по узкополосным каналам связи и на создание интерактивных ТВ-систем.

MPEG-7 - проект группы MPEG, основная цель которого - стандартиза­ция средств описания содержания видео- и аудиоинформации. Предположи­тельный срок утверждения стандартов - 2001 год.

MUSICAM (Masking Pattern Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) - метод кодирования звуковых сигналов, в значительной степени ставший основой стандарта MPEG-1 в части сжатия звука.

NBC (Nonbackward compatible) - один из вариантов кодирования многоканального (более двух каналов) звука в MPEG-2, не совместимый "назад" с MPEG-1.

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) - ортогональное частотное мультиплексирование. Один из видов модуляции, применяемых в системах цифрового ТВ.

P-frame (Р-кадр) (от Predictive - предсказанный) - кадр, макроблоки которого могут кодироваться с предсказанием по опорному изображению, в качестве которого может использоваться предшествующий 1-кадр или Р-кадр.

QAM - см. Квадратурная амплитудная манипуляция.

QGIF (Quarter Common Intermediate Format) - формат кадра, составляю­щий 1/4 от формата CIF, т. е. 176x144 элементов сигнала яркости.

QMF (Quadrature Mirror Filter) - см. КЗФ.

QPSK (Quadrature Phase Shift Key - квадратурная фазовая манипуляция) -метод модуляции несущей, используемый в системах цифрового ТВ. Основан на дискретном изменении фаз двух квадратурных составляющих (см. также ФМн).

QSIF (Quarter SIF) - формат кадра, составляющий 1/4 от формата SIF.

Set-Top-Box - приставка для приема программ цифрового ТВ.

Single Frequency Network (SFN) - см. Одночастотная сеть.

SIF - 1) Standard Interchange Format. Формат кадра, содержащий 288 строк по 352 элемента изображения в строке или 240 строк по 352 элемента изображения в строке; 2) Source Input Format. Формат кадра, со держащий 240 строк по 320 элементов изображения в строке.

SQCIF (Sub-Quarter Common Interchange Format) - формат кадра, содержащий 128x96 элементов сигнала яркости.

S-Video - стандарт интерфейса телевизионной и видеоаппаратуры, в соответствии с которым по отдельным проводам передаются сигнал яркости с синхроимпульсами (Y) и сигнал цветности, т. е. цветовая поднесущая, промодулированная цветоразностными сигналами (С). Обозначается также Y/C.

VLBV (Very Low Bitrate Video) - уровень очень низкой скорости переда­чи данных в MPEG-4.

VSB (Vestigial side band) - амплитудная модуляция с частично подавлен­ной боковой полосой.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Рассмотренные в настоящем пособии вопросы касаются основ радиосвязи и телевидения на примере изучения принципов построения цифровых сетей телерадиовещания, а также служат для обобщения знаний в областях кабельного и спутникового радиовещания и телевидения, построения систем конвергентного Интернет-вещания по фиксированным каналам связи, основ работы их функциональных узлов и блоков, программного обеспечения.

Цифровые системы и сети телерадиовещания в настоящее время переживают революционный бум, обусловленный развитием и применением высоких технологий в опто- и микроэлектронике, цифровых методах обработки звука и изображений, использованием спутниковых, кабельных и оптоволоконных каналов связи и т.п.

Авторы надеются, что данное пособие позволит студентам получить достаточно высокий уровень знаний, чтобы, опираясь на него, перейти к самостоятельному изучению современных цифровых систем передачи мультимедийной информации. В этом направлении авторами готовятся учебные пособия, посвященные детализации вопросов рассмотренных в пособии.

Для студентов следует напомнить, что контрольные вопросы для изучения сформулированы в заголовках разделов и подразделов данного пособия, а также вынесены в отдельный список в начале глав.

Основные термины и определения, которые необходимо знать студенту, выделены в пособии курсивом и представлены отдельным глоссарием. Изучение данного пособия следует совмещать с изучением литературных источников, приведенных в списках основной и дополнительной литературы.

 

 

 

СПИСОК ОСНОВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Бакланов И.Г. SDH/NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных сетей. – М.: Метротек, 2006.-736с.

2. Бакланов И.Г. Технологии ADSL/ADSL2+: теория и практика применения. – М.: Метротек, 2007. – 350с.

3. Брайс Р. Справочник по цифровому телевидению/Пер с англ.; - Издательство «Эра», 2001. - 230 с.: ил.

4. Быков Р. Е. Основы телевидения и видеотехники: Учебник для вузов. – М: Горячая линия – Телеком, 2006

5. Горнак А.М. Организация доступа на базе xDSL // Технологии и средства связи. Спецвыпуск 2004. Каталог системы абонентского доступа.- С.20-23.

6. ГОСТ-Р. Радиопередатчики телевизионные цифровые 1-я редакция.

7. Долгополова Н., Рытвинский И., Быстрицкий Н. Эффективное внедрение услуг Triple Play операторам связи // Телемультимедиа. – 2005.-№4.- С.16-18.

8. Зубарев Ю.Б., Быховский М.А., Кривошеев М.И., Дотолев В.Г., Шавдия Ю.Д. Основные направления внедрения цифрового вешания в России//Broadcasting, №3 (7), 2000, с. 28-31.

9. Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1987. - 392 с.

10. Комаров Ю.Л. Морозов О.Г., Пикулев А.Н. Основы телевидения, 3-е изд. испр. и доп., Казань: Изд-во Казан. гос. тех. ун-та, 2006.

11. Комаров Ю.Л., Морозов О.Г., Пикулев А.Н., Царева М.А., Каюмов Р.Т. Основы телевидения: Учебное пособие / Под ред. О.Г. Морозова и А.Н. Пикулева. 2-е изд. перераб. и доп. Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

12. Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Теряев Б.Г. Цифровое телевидение / Под ред.. Н.С. Мамаева. – М.: «Горячая линия – Телеком», 2001. – 180 с.: ил.

13. Новаковский С.В., Котельников А.В. Новые системы телевидения. Цифровые методы обработки видеосигналов. – М.: Радио и связь, 1992. – 88 с.

14. Пескин А.Е., Труфанов В.Ф. Мировое вещательное телевидение, стандарты и системы. Справочник. – М.: Горячая линия-Телеком, 2004.- 350с.

15. Плачек М. Цифровое телевидение: Теория и техника/Пер. с чеш.; под ред. Л.С. Виленчика. – М.: Радио и связь, 1990. -528 с.

16. Половников А.С., Яковенко В.А. “Линеаризация усилительных трактов методом предыскажений,” Радиотехника, №7, 2003.

17. Ричардсон Я. Мир цифровой обработки. – М.: Техносфера, 2005. – 270с.

18. Росс Д. Телевизоры и мониторы / Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2004.

19. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие. – М.: «Горячая линия – Телеком», 2001. – 224 с.: ил.

20. Телевидение: Учебник для вузов / В.Е. Джакония, А.А. Гоголь, Н.А. Ерганжиев и др. / Под ред. В.Е. Джаконии. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1997.

21. Телевизионная техника: Справочник: Под общей редакцией Ю.Б. Зубарева и Г.Л. Глориозова. – М.: Радио и связь, 1994. - 312 с.:ил.

22. Тюхин М.Ф. Системы интернет-телевидения. - М.: Горячая линия-Телеком, 2008. -316 с.

23. Филимонов А.Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet.-С.-Петербург: БХВ-Петербург, 2007.-577с.

24. Харкевич А.А. Борьба с помехами. – М.: Наука, 1965. – 276 с.

25. Цифровое вещание стало нормой жизни // Телецентр.- 2006.- №5.- С.6-9.

26. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений / Под ред. Ю.Б. Зубарева и В.П. Дворковича. – М.: Международный Центр научной и технической информации, 1997. -212 с.

27. Чуприна Ю. Разрешающая способность // Итоги.-2007.-№6.-С.18-21.

28. Шнепс-Шнеппе М.А. Лекции по сетям связи нового поколения NGN. – М.: Макс Пресс, 2005. – 200с.

29. ETSI EN 300 744 V1.4.1: European Standard for Digital Video Broadcasting (DVB), Framing Structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, January 2001.

30. F. Zavosh, D. Runton, C. Thron, “Digital Predistortion Linearizes CDMA LDMOS Amps, “ Microwaves & RF, pp 55-59, March 2000.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Барабаш П.А., Воробьев С.П., Махровский О.В., Шибанов В.С. Мультисервисные сети кабельного телевидения / Под ред. В.С. Шибанова. СПб.: Наука, 2000.

2. Бузов А.Л., Быховский М.А. и др. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем: Учебное пособие/ Под ред. проф. М.А. Быховского. –М.: Эко-Трендз, 2006.–376 с.

3. Бушминский И.П., Кузнецов Д.И., Романов А.А., Тюхтин М.Ф. Приемные системы спутникового телевидения / Под ред. М.Ф. Тюхтина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

4. Быков Р.Е. и др. Цифровое преобразование изображений: Учебное пособие для вузов/ Под ред. проф. Р.Е Быкова. – М.: Горячая линия –Телеком, 2003.– 228 с.

5. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учебное пособие. – М.: Эко-Трендз, 2005. – 392 с.

6. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. – М.: Техносфера, 2005.– 1072 с.

7. Григорьев В.А., Лагутенко О.И. Сети и системы радиодоступа. – М.: Эко-Трендз, 2005.– 384 с.

8. Григорьев В.А. Организация деятельности в области радиосвязи. –М.: Эко-Трендз, 2001. –268 с.

9. Дьячкова М.Н., Ермилов В.Т. Передача цифрового ТВ через спутники. – М.: ЦНТИ «Информсвязь», 2000, –64 с.

10. Зубарев Ю.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. – М.: НИИР, 2001. – 568 с.

11. Золотарёв В.В., Овечкин В.Г. Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы. Справочник под ред. Зубарева Е.Б. –М., Горячая линия –Телеком, 2004. – 196 с.

12. Иванова Т.И. Корпоративные сети связи. М.: Эко-Трендз, 2001–282 с.

13. Информационные технологии в радиотехнических системах. Учебное пособие, под ред. И.Б.Федорова. М: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.– 672 с.

14. Карташевский В.Г., Семёнов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. –М.: Эко-Трендз, 2001.– 299 с.

15. Кацнельсон. Система цифрового радиовещания DRM.

16. Кривошеев М.И., Федунин В.Г. Интерактивное телевидение. – М.: Радио и связь, 2000.– 344 с.

17. Липкович Э.Б., Кисель Д.В. Проектирование и расчёт систем цифрового спутникового вещания: Учебно-методическое пособие. – Мн.: БГУИР, 2006. – 135 с.

18. Липкович Э.Б., Ткаченко А.П., Мелешко А.В. Основы цифрового радиовещания: Учебное пособие в 2-х частях. Ч.1 Цифровое наземное радиовещание стандарта DAB. –Мн.: БГУИР, 2001, –86 с.

19. Локшин Б.А. Цифровое вещание: от студии к телезрителю. –М.: Компания Сайрус Системс, 2001.– 446 с.

20. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. –М.: Радио и связь, 2002. –267 с.

21. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. –М.: Техносфера, 2005.– 320 с.

22. Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения. Серия изданий Связь и бизнес. –М.: МЦНТИ, ООО Мобильные коммуникации, 2000. –208 с.

23. Невдяев Л.М., Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь. –М.: Эко-Трендз, 1998. –272 с.

24. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ./Под ред. Д.Д. Кловского. –М.: Радио и связь, 2000

25. Ричардсон Я. Видеокодирование. H-264 и MPEG-4 – стандарты нового поколения. –М.: Техносфера, 2005.–368 с.

26. Рихтер С.Г. Цифровое радиовещание. – М.: Горячая линия –Телеком, 2004.– 352 с.

27. Системы мобильной связи. Учебное пособие для вузов/ В.П.Ипатов и др.; под ред. В.П.Ипатова. – М., Горячая линия –Телеком, 2003. –272 с.

28. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, –2-е издание, испр/Пер. с англ.– М.: Изд. дом «Вильямс», 2003.– 305 с.

29. Спутниковая связь и вещание. Справочник, 3-е издание, перераб. и доп. под ред. Л.Я. Катора. –М.: Радио и связь, 1997, –528 с.

30. Столингс В. Компьютерные системы передачи данных. 6-е издание, пер. с англ. –М.: Изд. дом Вильямс, 2002, –928 с.

31. Столингс В. Беспроводные линии связи и сети. Пер. с англ. –М.: Изд. дом Вильямс, 2003. –640 с.

32. Сэломон Д. Сжатие данных, изображения и звука. – М.: Техносфера, 2004.– 365 с.

33. Тепляков И.М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебное пособие.– М.: Радио и связь, 2004. – 361 с.

34. Шелухин О.И., Лукъянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи. Под ред. О.И.Шелухина. –М.: Радио и связь, 2000, –456 с.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Список основных сокращений.. 3

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………5

В.1. Тенденции развития федерального цифрового

телерадиовещания…………………………………………………...6

В.2. Эволюция развития цифровых систем и сетей

телерадиовещания………………………………………………….10

В.3. Структура учебного пособия…………………………….………...13

 

Раздел I. Стандарты цифрового телевидения DVB………..14

 

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЦИФРОВОГО ЭФИРНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ DVB-T. 15

1.1. Структурная схема кодера и декодера системы.. 15

1.2. Принципы построения системы DVB-T. 16

1.2.1. Частотное уплотнение с ортогональными несущими. 16

1.2.2. Защитный интервал. 18

1.2.3. Оценка параметров. 19

1.2.4. Иерархическая передача. 20

1.2.5. Гибкость системы.. 21

1.3. Обработка данных и сигналов в системе DVB-T. 21

1.3.1. Рандомизация. 21

1.3.2. Внешнее кодирование и перемежение. 23

1.3.3. Внутреннее кодирование. 25

ГЛАВА 2. МОДУЛЯЦИЯ В СИСТЕМЕ ЦИФРОВОГО ЭФИРНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ DVB-T. 27

2.1. Внутреннее перемежение

и формирование модуляционных символов. 28

2.1.1. Демультиплексирование. 28

2.1.2. Перемежение битов. 30

2.1.3. Цифровой символ данных и символ OFDM.. 30

2.1.4. Перемежение цифровых символов данных. 30

2.1.5. Формирование модуляционных символов. 30

2.2. Перемежение и формирование модуляционных символов

при иерархической передаче. 33

2.3. Модуляция OFDM и преобразование Фурье. 35

2.4. Спектр радиосигнала OFDM.. 38

2.5. Многолучевой прием. 39

2.6. Параметры системы DVB-T. 39

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ОСНОВНЫЕ

ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ВЕЩАНИЯ DVB-Т. 41

3.1. Структурная схема системы вещания по стандарту DVB-T. 41

3.2. Задача определения системных параметров. 45

3.3. Условия определения зоны покрытия. 47

3.4. Напряженность электрического поля. 50

3.5. Распространение радиоволн. 52

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИСТЕМНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ВЕЩАНИЯ DVB-Т. 55

4.1. Поляризация волны.. 55

4.2. Рабочая длина волны.. 56

4.3. Зона приема. 56

4.4. Холмистость местности. 58

4.5. Высота подъема передающей и приемной антенн. 58

4.6. Потери в питающем фидере. 59

4.7. Защитное отношение. 61

4.8. Результаты расчетов. 63

ГЛАВА 5. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И БЛОКИ ПЕРЕДАЮЩИХ

УСТРОЙСТВ DVB-T ВЕЩАНИЯ.. 69

5.1. Требования к передатчикам цифрового телевещания. 70

5.2. Типовая структурная схема цифрового передатчика. 71

5.3. Функциональная схема цифрового передатчика. 72

5.4. Структурная и функциональная схема

усилителя мощности DVB-T. 74

5.5. Построение усилительного тракта

и применение коррекции искажений усилительного тракта. 77

5.6. Рекомендации по выбору режимов работы передатчика

для цифрового телевидения. 78

5.6.1. Общие соображения. 78

5.6.2. Зависимости УВСС и END от пикфактора. 80

5.6.3. Параметры ENF и END.. 81

5.6.4. Рекомендации по выбору режимов. 82

5.7. Выбор антенны передатчика. 83

ГЛАВА 6. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И БЛОКИ

РЕТРАНСЛЯТОРОВ DVB-T ВЕЩАНИЯ.. 86

6.1. Проблемы приема цифрового телевидения. 86

6.1.1 Значения напряженности поля. 87

6.1.2 Зоны обслуживания при цифровом ТВ.. 89

6.1.3 Вероятность приема по местоположению.. 90

6.2. Цифровые ретрансляционные сети и их оборудование. 93

6.2.1 Принципы ретрансляции. 93

6.2.2 Маломощные DVB-ретрансляторы ELTI 96

 

ГЛАВА 7. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И БЛОКИ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ DVB-T ВЕЩАНИЯ.. 100

7.1. Приемные антенны индивидуального пользования. 100

7.2 Применение антенного усилителя. 102

7.3 Блоки цифровых телевизионных приемников. 104

Глава 8. ЦИФРОВОЕ СПУТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ DVB-S. 120

8.1. Основы спутникового вещания. 120

8.2. Стандарт DVB-S. 121

8.3. Стандарт DVB-S2. 125

Глава 9. ЦИФРОВОЕ КАБЕЛЬНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ DVB-С.. 131

9.1. Стандарт DVB-C.. 131

9.2. Особенности передачи цифровых сигналов по сетям КТВ.. 132

9.3. Структура системы DVB-C.. 133

9.4. Преимущества стандарта DVB-C.. 135

9.5. Транспортные сети для доставки DVB-C.. 137

9.6 Абонентское оборудование. 143

 

раздел II. Стандарты цифрового радиовещания………...147

 

Глава 1.принципы построения сИСТЕМ

цифрового радиовещания.. 148

1.1. Eureka-147. 148

1.2. IBOC.. 152

1.3. ISDB.. 153

1.4. DVB.. 153

1.5. DARS. 153

1.6. DRM.. 155

1.7. DAB+. 156

Глава 2.ЦИфровое наземное радиовещание DAB.. 160

2.1. Организация цифровых потоков. 160

2.2. Режимы передачи. 163

2.3. Кодирование звуковых сигналов: кодек источника MUSICAM.. 164

2.4. Качество звука и количество звуковых программ. 169

2.5. Модуляция и формирование сигнала передачи. 170

Глава 3.ЦИфровое наземное радиовещание DRM.. 174

3.1. Основные технические характеристики системы.. 174

3.2. Концептуальная блок-схема передающей части системы DRM.. 175

3.3. Кодирование сигналов, 178

поступающих от создателей звуковых программ. 178

3.3.1. Метод кодирования звуковых сигналов MPEG-4 AAC. 178

3.3.2. Метод кодирования MPEG-4 CELP. 180

3.3.3. Метод кодирования MPEG-4 HVXC.. 181

3.4. Радиоприемник DRM.. 181

Глава 4.цифровое спутниковое радиовещание. 183

4.1. Глобальные спутниковые системы цифрового радиовещания. 183

4.2. Спутниковая системы цифрового радиовещания ComStream.. 187

4.3. Цифровое спутниковое вещание в системе DSR.. 189

4.3.1. Общие сведения о системе DSR.. 190

4.3.2. Кодирование звуковых сигналов. 191

4.3.3. Структура цифрового потока. 193

4.3.4. Скремблирование, модуляция и демодуляция. 194

4.3.5. Тюнер системы DSR.. 194

 

раздел III. технологии интернет-телевидения ip-tv……196

 

Глава 1.принципы построения сетей

интернет-телевидения IP-TV.. 197

1.1. Технические средства интернет-телевидения IP-TV.. 198

1.2. Головные станции. 201

1.3. Технические требования при передаче видео через IP-сети. 207

 

Глава 2. Распространение контентА по сетям интернет. 211

2.1. Распространение радиотелевизионного контента по IP-сети. 211

2.2. Виртуальные сети. 214

2.3. Формирование IP-пакетов

из стандартных цифровых видеопотоков. 216

2.4. Протоколы и виды трафика. 219

2.5. Выбор и конфигурирование головной станции. 223

2.6. Структурная схема IPTV- ceти. 226

2.7. Системы middleware. 228

2.8. Абонентские терминалы.. 230

ГЛАВА 3. ПАССИВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ

ДЛЯ ДОСТАВКИ контентА IPTV…………………………………………...233

3.1 Основные топологии оптических сетей доступа……………........234

3.2 Принцип действия PON……………………………………………237

3.3 Стандарты PON…………………………………………………….238

3.4 APON……………………………………………………………….241