Как передается сигнал цифрового телевидения. Передача сигнала цифрового телевидения: технологии, преимущества и особенности

Как передается сигнал цифрового телевидения. Какие технологии используются для кодирования и модуляции. Чем отличаются кабельное ТВ, IPTV и OTT. Какие преимущества дают современные способы передачи ТВ-сигнала.

Основные способы передачи сигнала цифрового телевидения

Существует несколько основных технологий передачи сигнала цифрового телевидения:

• Цифровое эфирное ТВ
• Спутниковое ТВ
• Кабельное ТВ
• IPTV
• OTT-телевидение

Каждая из этих технологий имеет свои особенности и преимущества. Давайте рассмотрим подробнее наиболее распространенные способы передачи цифрового ТВ-сигнала.

Кабельное цифровое телевидение

Кабельное телевидение представляет собой способ трансляции ТВ-сигнала по коаксиальному или оптоволоконному кабелю, проложенному до квартиры абонента. Какие преимущества дает кабельное ТВ?

• Возможность передачи большого количества каналов
• Отсутствие необходимости устанавливать антенну
• Высокая помехозащищенность сигнала
• Стабильное качество изображения

Схема передачи сигнала в кабельном ТВ выглядит следующим образом:

1. Сигнал со спутника или телебашни принимается на головной станции оператора
2. Далее он проходит обработку — демультиплексирование, фильтрацию, кодирование
3. Затем формируется единый цифровой поток (мультиплекс)
4. По кабельной сети сигнал доставляется до телевизора абонента

Особенностью кабельного ТВ является «привязка» к конкретному адресу из-за проложенного кабеля. Смотреть такое телевидение можно только дома на телевизоре, подключенном к сети.

IPTV — телевидение по интернет-протоколу

IPTV позволяет передавать телевизионный сигнал по IP-сетям. Каковы основные преимущества данной технологии?

• Использование существующей интернет-инфраструктуры
• Интерактивные сервисы (отложенный просмотр, видео по запросу и др.)
• Персонализация контента
• Возможность просмотра на разных устройствах

При передаче сигнала IPTV используются следующие технологии:

• Многоадресная передача данных (multicast)
• Буферизация потокового видео
• Адаптивный битрейт для подстройки под пропускную способность сети

IPTV обеспечивает более гибкие возможности по сравнению с традиционным кабельным ТВ, но требует качественного интернет-подключения.

OTT-телевидение через интернет

OTT (Over The Top) — технология передачи видеосигнала через интернет без прямого контакта с оператором связи. В чем ее ключевые особенности?

• Отсутствие привязки к инфраструктуре конкретного провайдера
• Возможность просмотра на любых устройствах с доступом в интернет
• Персонализированные рекомендации контента
• Гибкая система подписок

OTT позволяет смотреть ТВ где угодно при наличии интернета. Это дает большую свободу пользователям, но создает нагрузку на сети провайдеров.

Сравнение технологий цифрового ТВ

Каждая из рассмотренных технологий имеет свои сильные и слабые стороны:

• Кабельное ТВ обеспечивает стабильный сигнал, но привязано к конкретному адресу
• IPTV дает интерактивность, но зависит от качества интернета
• OTT максимально гибкое, но создает большую нагрузку на сети

Выбор оптимальной технологии зависит от потребностей пользователя и развития инфраструктуры в конкретном регионе.

Технологии кодирования и передачи сигнала цифрового ТВ

Для эффективной передачи цифрового телевизионного сигнала используется целый комплекс технологий:

Кодирование видео

Применяются современные кодеки сжатия видео, такие как:

• H.264/AVC
• H.265/HEVC
• VP9
• AV1

Эти кодеки позволяют значительно уменьшить битрейт при сохранении высокого качества изображения.

Помехоустойчивое кодирование

Для защиты от ошибок при передаче применяются:

• Коды Рида-Соломона
• Сверточные коды
• LDPC-коды

Это позволяет восстанавливать данные даже при потере части информации.

Модуляция сигнала

Используются различные виды цифровой модуляции:

• QPSK (квадратурная фазовая манипуляция)
• QAM (квадратурная амплитудная модуляция)
• OFDM (ортогональное частотное мультиплексирование)

Выбор способа модуляции зависит от среды передачи и требуемой помехоустойчивости.

Мультиплексирование

Для объединения нескольких каналов в единый поток применяется технология мультиплексирования. В цифровом ТВ используется стандарт MPEG Transport Stream.

Преимущества цифрового телевидения

Переход на цифровые технологии передачи ТВ-сигнала дает ряд важных преимуществ:

• Высокое качество изображения и звука
• Эффективное использование частотного спектра
• Устойчивость к помехам при передаче
• Возможность передачи дополнительной информации
• Интерактивные сервисы
• Гибкость в выборе устройств для просмотра

Цифровые технологии открывают новые возможности как для телевещателей, так и для зрителей.

Заключение

Современные способы передачи сигнала цифрового телевидения обеспечивают высокое качество изображения и широкие возможности для пользователей. Развитие технологий позволяет сделать просмотр ТВ более удобным и персонализированным. При этом каждая из технологий имеет свои особенности, которые нужно учитывать при выборе способа подключения цифрового телевидения.

Кодирование и передача сигналов цифрового ТВ

Иллюстрация © SNEG5.com

Содержание Перемежение и скремблирование Коды, исправляющие ошибки • Проверка на четность • Коды Рида-Соломона • Свёрточное кодирование • Каскадное кодирование Способы модуляции, применяемые при передаче сигналов цифрового телевидения по радиоканалу • COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • Квадратурная амплитудная модуляция (QAM) • Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)

Продолжение серии статей о цифровом телевидении в России. Предыдущие статьи:

• «Изобретение телевидения. История и современность»

• «Аналоговое телевидение как базовая основа цифрового ТВ»

• «Практическое использование видеокомпрессии в телевидении»

• «Цифровое телевидение стандартов DVB-T и DVB-T2»

В цифровых вещательных телевизионных системах по радиоканалам необходимо передавать цифровой сигнал — транспортный поток МРЕС-2 (точнее — транспортный поток стандарта DVB-Т). Этот цифровой сигнал необходимо передавать в выделенной для данного радиоканала полосе частот. При этом необходимо решать задачи модуляции несущего колебания цифровым сигналом и защиты его от помех.

Одним из главных требований к системам цифрового телевидения является использование существующих радиоканалов телевизионного вещания. [1, с. 203]

Одновременно выполняемые операции перемешивания данных и помехоустойчивое кодирование очень часто называются канальным кодированием, которое реализуется непосредственно перед передачей цифровой информации по радиоканалу и, как правило, совмещается е модуляцией. Канальное кодирование, как правило, основано на введении некоторой избыточности в передаваемое сообщение для того, чтобы влияние помех на цифровой сигнал в радиоканале было минимальным. [1, с. 205]

Перемежение и скремблирование

Одним из эффективных методов уменьшения влияния пакетных ошибок является перемежение или перемешивание, являющееся способом безызбыточной перестановки символов передаваемого сигнала с целью их декоррелирования для преобразования на приеме, возможных пакетов ошибок в группы независимых случайных ошибок.

Перемежение в технической литературе иногда называют интерливингом (англ. — interleaving). Данные перед передачей по каналу связи переставляются в заданном порядке, а в приемной части восстанавливается исходный порядок, то есть выполняется деперемежение. При этом пакетная ошибка, возникшая в канале связи, превращается в набор рассредоточенных во времени одиночных ошибок, которые проще обнаруживаются и исправляются с помощью кодов, исправляющих ошибки. [1, с. 205]

Коды, исправляющие ошибки

Помехоустойчивое кодирование передаваемой информации позволяет в приемной части системы обнаруживать и исправлять ошибки. Коды, применяемые при помехоустойчивом кодировании, называются корректирующими кодами или кодами, исправляющими ошибки.

Если применяемый способ кодирования позволяет обнаружить ошибочные кодовые комбинации, то в случае приема изображения можно заменить принятый с ошибкой элемент изображения на предыдущий принятый элемент или на соответствующий элемент предыдущей строки или предыдущего кадра.

При этом заметность искажений на экране телевизионного приемника существенно уменьшается. Такой способ называется маскировкой ошибки. [1, с. 207]

Рис. 4.4. Место кодов Рида-Соломона в классификации корректирующих кодов

Корректирующие коды разделяются на блочные и сверточные (непрерывные). Блочные коды основаны на перекодировании исходной кодовой комбинации (блока), содержащей k информационных символов, в передаваемую кодовую комбинацию, содержащую n > k символов. Дополнительные р = n – k символов зависят только от

k символов исходной кодовой комбинации. Следовательно, кодирование и декодирование осуществляются всегда в пределах одной кодовой комбинации (блока). В противоположность этому в сверточных кодах кодирование и декодирование осуществляются непрерывно над последовательностью двоичных символов.

Блочные коды бывают разделимые и неразделимые. В разделимых кодах можно в каждой кодовой комбинации указать, какие символы являются информационными, а какие проверочными. В неразделимых кодах такая возможность отсутствует.

Следующая ступень классификации — систематические коды. Они отличаются тем, что в них проверочные символы формируются из информационных символов по определенным правилам, выражаемым математическими соотношениями. Например, каждый проверочный символ Xp получается как линейная комбинация информационных символов. [1, с. 210]

Проверка на четность

Один из самых простых и известных примеров помехоустойчивого кодирования — проверка на четность. В каждую кодовую комбинацию вводится один дополнительный двоичный символ Хp, называемый контрольным или проверочным битом. Этот бит устанавливается равным 1, если сумма единиц в исходной кодовой комбинации равна нечетному числу, и равным 0 в противоположном случае. Код с одной проверкой на четность, обнаруживающий только одиночные ошибки, применяется в тех случаях, когда необходимо лишь контролировать качество передачи, например, в каналах связи с достаточно малой вероятностью ошибки. [1, с. 208]

Построение кода с заданными n и k может осуществляться разными способами. Есть хорошо разработанные математические методы решения этой задачи и обширная литература. Для цифровых телевизионных систем большое значение имеет возможность коррекции пакетных ошибок, искажающих сразу несколько соседних двоичных символов. Кроме того, при выборе кода для системы цифрового телевидения необходимо обеспечить по возможности простой метод декодирования, так как декодер должен быть в каждом телевизионном приемнике. [1, с. 209]

Коды Рида-Соломона

В современных системах цифрового телевидения для обеспечения помехоустойчивой передачи цифровых телевизионных сигналов по радиоканалу используются наиболее совершенные коды Рида-Соломона (Reed-Solomon), требующие добавления двух проверочных символов в расчете на одну исправляемую ошибку. Коды Рида-Соломона обладают высокими корректирующими свойствами, для них разработаны относительно простые и конструктивные методы кодирования. Коды Рида-Соломона не являются двоичными. Это надо понимать в том смысле, что символами кодовых слов являются не двоичные знаки, а элементы множества чисел, состоящего более чем из двух знаков (хотя, конечно, при передаче каждый символ заменяется соответствующей двоичной комбинацией).

Коды Рида-Соломона, относящиеся к классу циклических кодов, образуют подгруппу блоковых кодов. Они получаются из любой разрешенной комбинации путем циклического сдвига ее разрядов. Кодирование и декодирование, обнаруживающее и исправляющее ошибки, — это вычислительные процедуры, которые для циклических кодов удобно выполнять как действия с многочленами и реализацию в виде цифровых устройств на базе регистров сдвига с обратными связями. [1, с. 210]

Отметим также, что используемый в цифровом телевизионном вещании код Рида-Соломона часто называют укороченным. Смысл этого термина состоит в следующем. Из теории кодов Рида-Соломона следует, что если символом кода является байт, то полная длина кодового слова должна составлять 255 байт (239 информационных и 16 проверочных). Однако, пакет транспортного потока MPEG-2 содержит 188 байт. Чтобы согласовать размер пакета c параметрами кода, перед кодированием в начало каждого транспортного пакета добавляют 51 нулевой информационный байт, а после кодирования эти дополнительные нулевые байты отбрасывают.

В приемнике для каждого принятого транспортного пакета, содержащего 204 байта, вычисляются синдромы и находятся два полинома: «локатор», корни которого показывают положение ошибок, и «корректор» (evaluator), дающий значение ошибок. Ошибки корректируются, сели это возможно. Если же коррекция невозможна (например, ошибочных байт более 8) данные в пакете не изменяются, а сам пакет помечается путем установки флага (первый бит после синхробайта), как содержащий неустранимые ошибки. В обоих случаях 16 избыточных байт удаляются, и после декодирования длина транспортного пакета становится равной 188 байт. [1, с. 215]

Свёрточное кодирование

Другой класс корректирующих кодов, используемых в современном цифровом телевидении, — это сверточные коды, основанные на преобразовании входной бесконечной последовательности двоичных символов в выходную бесконечную последовательность двоичных символов, в которой на каждый символ входной последовательности приходится более одного символа. Увеличение количества передаваемых двоичных символов при использовании сверточных кодов характеризуется относительной скоростью кода, иногда называемой просто скоростью кода. [1, с. 215]

Для декодирования сверточных кодов чаще всего применяется алгоритм Витерби, который позволяет из множества возможных путей, приводящих к последнему декодируемому символу принятой последовательности, выбрать относительно небольшое число путей, являющихся наиболее правдоподобными, и определить правильное значение символа исходной последовательности. [1, с. 217]

Каскадное кодирование

В системах наземного цифрового телевизионного вещания, как правило, используется каскадное кодирование, которое может быть как последовательным, так и параллельным.

Современные системы цифрового телевизионного вещания, передающие потоки данных с высокой степенью сжатия, обладают повышенной чувствительностью к ошибкам, поэтому они предъявляют очень высокие требования к надежности кодовой защиты. Кодовое расстояние зависит от избыточности кода. Поэтому для исправления пакетов ошибок (ошибок большой степени кратности) потребовалось бы значительно увеличить избыточность кода Рида-Соломона и тем самым загрузить канал передачи избыточной информацией в ущерб основной. Наиболее высокая исправляющая способность по отношению к одиночным и пакетированным ошибкам достигается при использовании каскадного кодирования, впервые предложенного Форни. [1, с. 218]

Термин каскадное кодирование последовательного типа характеризует случай использования двух последовательно включенных кодеков, как правило, различного типа, оптимизированных для исправления ошибок различной структуры (рис. 4.8). [1, с. 219]

Рис. 4.8. Схема каскадного кодирования

Каскадное кодирование с внешним кодом Рида-Соломона и внутренним сверточным кодом при относительной скорости R = 1/2 (с декодером Витерби) позволяет работать в радиоканале с отношением сигнал/шум 3 дБ, обеспечивая вероятность ошибки декодирования Р = 10^-10. [1, с. 220]

Способы модуляции, применяемые при передаче сигналов цифрового телевидения по радиоканалу

Один из основных вопросов, касающихся передачи данных c заданной скоростью, — распределение энергии в спектре электрического сигнала, переносящего данные, и согласование этого распределения с характеристиками канала связи. По своей природе двоичные сигналы — это последовательность прямоугольных импульсов, а для передачи таких импульсов без искажений требуется теоретически бесконечно большая полоса частот.

Однако реальные каналы связи могут обеспечить лишь ограниченную полосу частот, поэтому необходимо согласовывать передаваемые сигналы с параметрами каналов. Такое согласование выполняется благодаря кодированию исходных данных за счет обеспечения специальной формы импульсов, переносящих данные, например, путем сглаживания прямоугольной формы спектральной плотности импульса по косинусоидальному закону, а также с помощью различных видов модуляции.

Модуляция несущей цифровыми сигналами заключается в том, что модулируемый параметр несущей может принимать в результате модуляции ряд дискретных значений. Параметры несущего колебания меняются дискретно и во времени. Интервал времени, в течение которого эти параметры остаются постоянными, называется символьным интервалом или интервалом канального символа. В течение каждого символьного интервала передается один бит или одновременно несколько бит, образующих канальный символ. [1, с. 223]

Теоретически «барьер Найквиста» может быть преодолен за счет повышения отношения сигнал/шум в канале связи до очень большого значения, что практически не возможно. Для повышения эффективности использования полосы частот канальный символ должен содержать по возможности больше бит передаваемой информации. Для этого в каждый момент времени сигнал в канале связи должен иметь не два, а больше возможных значений. Поэтому для повышения удельной скорости передачи данных (преодоления барьера Найквиста) необходимо перейти к многопозиционной (комбинированной) модуляции, при которой каждая электрическая посылка несет более 1 бита информации.

К способам многопозиционной модуляции, используемым в системах наземного цифрового телевидения, относится многочастотная схема модуляции с ортогональным частотным распределением несущих в полосе канала вещания, называемая иногда частотным уплотнением с ортогональными несущими (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). [1, с. 223]

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

В современных системах цифрового наземного телевидения модуляцию несущей совмещают с помехоустойчивым кодированием, при котором вводится дополнительная избыточность, обеспечивающая повышение помехоустойчивости. Такую модуляцию, совмещенную с кодированием, называют кодированной модуляцией (Coded Modulation). В частности, сочетание помехоустойчивого кодирования с OFDM называют COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

При выборе метода модуляции очень важно учитывать характеристики канала передачи.

Практически в любом канале связи наземного телевидения со стандартными полосами частот 6; 7 и 8 МГц возникают помехи из-за многолучевого приема, обусловленного рельефом местности, и отражений, вызванных как статическими объектами, например зданиями, так и динамическими объектами, например, самолетами.

В этом случае основным разрушающим фактором для цифрового канала становится интерференция, при которой в декодер поступают две (или несколько) одинаковые по характеру чередования символов, но сдвинутые по времени последовательности. Если задержка одного из лучей становится равной или больше половины длительности символа, происходит резкий рост цифровых ошибок, вплоть до полного разрушения канала.

Каналы связи наземного телевидения отличает высокий уровень промышленных помех. Из-за переполнения частотного диапазона, в котором возможно наземное вещание, велика вероятность интерференционных помех за счет взаимодействия с сигналами совмещенных и соседних каналов. При выборе способа модуляции в наземном цифровом телевидении следует учитывать способность работы в условиях приема на комнатные антенны и антенны портативных телевизионных приемников, а также возможность функционирования в одночастотных сетях.

При этом прием сигналов цифрового телевидения в мобильных условиях рассматривается не как обязательное требование, а как желательная возможность. Способность работы в условиях быстроменяющихся характеристик канала связи также не является абсолютным условием.

В данном случае примером одночастотной сети может служить сеть синхронных радиопередатчиков малой мощности, располагающихся в зонах плохого приема сигнала основного передатчика и работающих на той же самой частоте, что и основной.

Модуляция типа COFDM отвечает сформулированным выше требованиям. [1, с. 224]

При использовании модуляции типа OFDM поток данных передается с помощью большого числа несущих. В этом случае высокоскоростной последовательный цифровой поток разделяется на большое число низкоскоростных потоков, передаваемых на отдельных несущих. Благодаря большому числу несущих длительность символа, то сеть группы из нескольких бит, рассматриваемых как единое целое, в каждом из параллельных потоков оказывается в тысячи раз больше, чем в исходном последовательном потоке.

Такая большая длина символа обеспечивает хорошую защиту от межсимвольных искажений, обусловленных интерференцией, так как отражение сигнала чаще поражают не весь, а лишь часть символа. Подобно квадратурной модуляции, способ OFDM использует ортогональные несущие, но в отличие от квадратурной модуляции частоты этих несущих не являются одинаковыми, они расположены в некотором диапазоне частот, отведенном для передачи данных путем модуляции и кратны некоторой основной частоте. [1, с. 225]

Читать или скачать эту статью в формате PDF, 12 стр

Контейнер данных COFDM отлично приспособлен к условиям передачи данных в наземном телевидении благодаря возможности раздельной обработки сигналов большого числа несущих. Благодаря применению COFDM возможна организация сетей телевизионного вещания c перекрытием частот передающих станций, работающих на одной частоте.

Скорость передачи данных в канале связи с модуляцией типа COFDM зависит от вида модуляции несущих, установленных значений кодовой скорости и защитного интервала между символами. Если кодовая скорость находится в пределах от 1/2 до 7/8 (разность между знаменателем и числителем равна числу добавленных проверочных бит), то скорость цифровой передачи составляет:

при QPSK — 4,98…10,56 Мбит/с;
при QAM-16 — 9,95…21,11 Мбит/с;
при QAM-64 — 14,93…31,67 Мбит/с.

Для достижения требуемой помехоустойчивости модулирующие потоки данных могут кодироваться кодами с разными скоростями. [1, с. 230]

Квадратурная амплитудная модуляция (QAM)

Данный способ модуляции относится к комбинированным. В случае QAM промодулированный сигнал представляет собой сумму двух ортогональных несущих: косинусоидальной и синусоидальной, амплитуды которых принимают независимые дискретные значения. [1, с. 230]

В системах цифрового телевидения широко используются QAM-16 и QAM-64. В данном случае числа в обозначениях типа модуляции означают количество вариантов суммарного сигнала. Например, в модуляции QAM-64 несущая может иметь 9 значений амплитуды и 48 значений фазы. В многопозиционных способах модуляции разрядность символа, соответствующего любой позиции сигнального вектора, равна log 2 σ, где σ — количество вариантов суммарного сигнала, то есть кратность модуляции. [1, с. 233]

Оси координат на рис. 4.15 соответствуют синфазной J и квадратурной Q составляющим сигнала. В модуляции типа QAM- 16 несущая может иметь три значения амплитуды и 12 значений фазы, причем каждой позиции сигнального вектора соответствует четырехразрядный символ, состоящий из двоичных импульсов. При формировании подобных символов используется код Грея, поэтому соседние символы отличаются значением бита только в одном разряде, что минимизирует вероятность ошибки на символ.

Рис. 4.15. Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при ОАМ-16 (х = 1) [4, с. 231]
Рис. 4.17. Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при QAM-16 (х = 2)
Рис. 4.18. Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при QАМ-64 (х = 4) [4, с. 233]

С точки зрения помехоустойчивости важно сохранить достаточно большим минимальное расстояние между двумя соседними точками в фазово-амплитудном пространстве. Доказано, что это условие выполняется при размещении сигнальных точек в узлах квадратной решетки. [1, с. 231]

Рис. 4.16. Возможная структурная схема модулятора QAM-16 [1, с. 232]

Для примера рассмотрим принцип построения квадратурного модулятора QAM-16 (рис. 4.16). Входной поток данных вначале подвергается необходимой цифровой обработке в процессоре данных. Так как модуляция QAM-16 обеспечивает удельную скорость передачи 4 (бит/с)/Гц, то для последующей модуляции поток данных в ходе его цифровой обработки разделяется на четыре подпотока с соответственно сниженными скоростями.

Затем производится цифро-аналоговое преобразование двух двоичных подпотоков в один четырехуровневый с одновременным формированием их спектра в ЦТФ, где импульсам придается сглаженная форма. Четырехуровневые сигналы в каналах J и Q управляют работой балансных модуляторов, выходные сигналы которых складываются, образуя сигнал QAM-16 с двумя полосами и подавленной несущей. На балансные модуляторы несущая поступает со сдвигом π/2, то есть в квадратуре.

Выходной сигнал модулятора на промежуточной частоте несущей проходит через полосовой фильтр, ограничивающий внеполосные излучения, и может быть конвертирован в полосу любого вещательного канала. [1, с. 232]

Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)

QPSK — это дискретная фазовая манипуляция е основным дискретом π/2 при постоянной амплитуде сигнала. В этом методе модуляции все импульсы входной информационной последовательности модулятора разбиваются на пары — на двухбитовые символы, и при переходе от символа к символу начальная фаза сигнала изменяется на величину Δᵩ, которая определяется битами символа в соответствии с алгоритмом, приведенном в табл. 4.1.

Векторная диаграмма возможных состояний сигнала в случае модуляции QPSK представлена на рис. 4.19.

Таблица 4.1 Закон фазовой манипуляции метода QPSK.
Рис. 4.19. Векторная диаграмма возможных состояний сигнала при QPSK [1, с. 234]

Обобщенная функциональная схема модулятора QPSK приведена на рис. 4.20.

Рис. 4.20. Функциональная схема модулятора QPSK

Цифровые потоки J и Q подвергаются сглаживанию в формирующих фильтрах (ФФ), выходные сигналы которых непосредственно управляют работой четырехфазового модулятора, состоящего из двух балансных модуляторов и сумматора. [1, с. 234]

Источник

Мамчев, Г. В. Цифровое телевизионное вещание. Учебное пособие для ВУЗов / Г. В. Мамчев. — Москва : Горячая линия — Телеком, 2014. — 448 c. — Текст : непосредственный.  ›

Общая оценка материала: 4.9

Оценка незарегистрированных пользователей:

[Total: 32 Average: 5]

Цифровое телевизионное вещание — Flussonic Manual

Как известно, существует несколько традиционных способов передачи цифрового телевизионного сигнала: цифровое эфирное ТВ, спутниковое ТВ и кабельное ТВ. Из них нас будет интересовать только кабельное. С течением времени и появлением доступа к сети Интернет появляются ещё два: традиционный IPTV и IPTV/OTT. В данной статье мы рассмотрим переход от кабельного ТВ к IPTV и IPTV/OTT, его предпосылки, плюсы и минусы, а также их схемы передачи сигнала.

Содержание

1. Кабельное ТВ
2. IPTV
3. IPTV/OTT

Давайте сначала рассмотрим кабельное телевещание.

Кабельное ТВ

Кабельное телевидение представляет собой метод трансляции телесигнала, распространяемого посредством высокочастотных сигналов, через проложенный к потребителю кабель. Ранее люди ставили в домах и квартирах антенны и с их помощью принимали телесигнал, но постепенно операторы перешли на этот вид передачи телесигнала. Какие же преимущества у кабельного ТВ?

• большее количество каналов. Таким образом можно транслировать больше телевизионных каналов, что несомненно выгодно как для абонента, так и для оператора.
• нет необходимости в установке антенн.
• более высокая помехозащищённость.

Так выглядит схема доставки сигнала (см. схема 1):

Схема 1. Передача данных в кабельном телевидении

Итак, как же осуществляется доставка сигнала до абонента:

• Этап 1:
  Со спутников и/или с телевышки ТВ-сигнал поступает на спутниковую тарелку.
• Этап 2:
  Затем он передаётся в демультиплексор, где «расщепляется» на некоторое количество каналов, т. е. поступает один поток, а на выходе — несколько. На этом же этапе «отсеиваются» ненужные каналы со входного потока, например, те, которые не подходят к данному часовому поясу или не соответствуют по языковым критериям. Таким образом, сигнал, подаваемый на входе — MPTS (аббр. от англ. Multi Programm Transport Stream), а на выходе — несколько SPTS (аббр. от англ. Single Programm Transport Stream). Здесь же происходит дескремблирование защищённых каналов.
• Этап 3:
  Выходные сигналы из демультиплексора передаются в мультиплексор, где происходит обратный демультиплексированию процесс — формирование одного сигнала из нескольких одиночных. Так на вход поступает несколько одиночных каналов (SPTS), а на выходе — один (MPTS). Здесь же происходит скремблирование потока с целью его защиты.
• Этап 4:
  Поток по кабелю передаётся телевизору абонента. В телевизорах также происходит дескремблирование сигнала с помощью встроенного CAM-модуля.

Кабельное телевидение имеет свойство «привязки» к адресу из-за проведённого кабеля. Это значит, что абонент может смотреть тевевидение только в пределах своего дома или квартиры и только по телевизору, к которому подключен этот самый кабель. Кабельное ТВ популярно в нише гостинично-ресторанного бизнеса (англ. HoReCa «Hotel, Restaurant, Cafe/Catering») и медицинских клиник по причине ограниченного доступа к передаваемому контенту. Далее с развитием сети Интернет появляются новые методы доставки телесигнала.

Примерами операторов предоставляющих кабельное ТВ являются Акадо (Москва и Московская область), Сибирские сети (Новосибирская, Кемеровская и некоторые др. области).

IPTV

Раньше в дом или квартиру были проведены два кабеля: один — для телевидения, второй — для доступа в Интернет. Развитие технологий и сети Интернет позволило вещать ТВ-сигнал с помощью IP-протокола. Это позволило передавать телесигнал по тому же кабелю, что даёт доступ в Интернет. Таким образом, отпадает нужда в отдельном кабеле для телевидения, что упрощает задачу операторам и освобождает абонентов от лишних проводов дома. IPTV предоставило абонентам:

• ещё большее количество разных каналов, по сравнению с кабельным ТВ.
• лучшее качество передаваемого видео и аудио.
• экономию трафика операторам.
• освобождение от необходимости проведения дополнительного для ТВ кабеля.
• функцию записи эфира телеканалов: приставка, входящая в услугу IPTV, способна осуществлять запись телепередач по предварительному расписанию на встроенный носитель или карту памяти. Если вы пропустили любимую передачу или эпизод сериала, то вы спокойно сможете посмотреть это в удобное для вас время. (акадо, академ.орг)

Схему передачи сигнала до абонента в модели IPTV можно представить следующим образом (см. схема 2):

Схема 2. Передача данных в IPTV

• Этап 1:
  Со спутников и/или с телевышки ТВ-сигнал поступает на спутниковую тарелку.
• Этап 2:
  Затем поток передаётся в головную станцию, которая выполняет функцию демультиплексирования («расщепление» одного потока на несколько) и дескремблирования защищённых каналов. Таким образом, оказывается, что один такой поток соотвествует одному телеканалу. Затем мультикастом, т. е. в широковещательном режиме, эти потоки поступают на вход маршрутизатору.
• Этап 3:
  Маршрутизатор, находящийся в (многоквартирном) доме, принимает все каналы по IP сети. После этого сигнал отдаётся на приставки (STB) абонентов по запросу.
• Этап 4:
  Уже выходной из маршрутизатора сигнал передаётся телевизионной приставке (STB), располагающейся в квартире абонента. Маршрутизатор отдаёт каналы по запросу STB. Когда зритель включает, например, Первый канал, то маршрутизатор отдаёт ему Первый канал. Как правило, это несколько зрителей одновременно. В таком случае маршрутизатор «распараллеливает» сигнал и отдаёт на вход STB.
• Этап 5:
  Заключительным этапом поток из приставки передаётся экрану ТВ.

Таким образом, задача доставки телесигнала некоторым образом упростилась, однако «привязка» к адресу абонента всё же осталась.

Упомянутые выше провайдеры Акадо и Сибирские сети также предоставляют услуги IPTV.

Подробнее про IPTV можно прочитать в статье: IPTV

IPTV/OTT

По мере развития сети Интернет развивались и способы доставки телесигнала до конечного пользователя. Кроме того, пакет сервисов и услуг, предоставляемых ТВ-приставками, стал расширяться. Это позволило пользователям смотреть фильмы и стримы, перематывать эфирную передачу и т. д. Вдобавок к этому, спрос на различные девайсы и гаджеты вырос, люди стали приобретать различные смартфоны, планшеты, ПК, ноутбуки и т. п. Тогда же начинают появляться Netflix, YouTube и т. п. Теперь стало возможным передавать сигнал прямо по открытой сети Интернет. В связи с особенностями сети Интернет стало возможным осуществлять запись в архив и организовать облачное хранение данных. Это позволило не скачивать контент каждый раз на отдельное устройство, чтобы его посмотреть. Таким образом, IPTV/OTT предоставило ещё больше удобных услуг для абонентов:

• ещё большее количество разных каналов, причём не только местных.
• просмотр контента с разных устройств: Smart ТВ, смартфон, ПК и т. п.
• просмотр фильмов и стримов.
• услуга управления просмотром: перемотка и постановка на паузу эфирных телепередач, просмотр передач из архива и т. п.
• отсутствие необходимости в проведении кабелей, поскольку распространение сигнала происходит через Интернет.
• облачнное хранение данных.
• отсутствие необходимости скачивания контента на каждое отдельное устройство для просмотра.

Схему доставки сигнала по модели IPTV/OTT можно представить следующим образом (см. схема 3):

Схема 3. Передача данных в IPTV/OTT

• Этап 1:
  Со спутников и/или с телевышки ТВ-сигнал поступает на спутниковую тарелку.
• Этап 2:
  Спутниковая тарелка отдаёт поток на вход головной станции, выполняющей роль демультиплексора и мультиплексора + дескремблер.
• Этап 3:
  Затем этот сигнал поступает на сервер захвата.
• Этап 4:
  Сервер захвата, в свою очередь, передаёт сигнал в транскодер для преобразования с целью адаптации видеопотока для потребителей с разной скоростью интернет-соединения. Этот процесс называется мультибитрейтом.
• Этап 5:
  После этого копия потока записывается в архив для управления организацией просмотра (просмотр передач из архива, перемотка видео и постановка на паузу и т. д.).
• Этап 6:
  Далее сигнал передаётся в рестример и «упаковывается» в различные протоколы, поддерживаемые разными устройствами. Кроме того, на этом этапе осуществляется защита каналов от сторонних потребителей с помощью системы DRM (аббр. от англ. Digital Rights Management) и авторизации зрителей.
• Этап 7:
  Наконец, рестример доставляет поток на различные устройства (Smart ТВ, ТВ-приставки, смартфоны, планшеты, ПК и т. п.)

Вы наверняка замечали, что большинство операторов уже предлагают услуги IPTV/OTT. Это оказалось гораздо выгоднее. Теперь смотреть эфирные передачи и фильмы можно не только на экране телевизора, но и на смартфоне, ПК или ноутбуке и т. п. Таким образом, IPTV/OTT избавился от той самой адресной привязки, что позволяет зрителям просматривать контент вне зависимости от их местонахождения.

По сей день существуют все три рассмотренные нами способа передачи телесигнала к зрителю. Важно отметить, что именно благодаря технологии IPTV/OTT, удалось уйти от самого главного минуса кабельного ТВ и IPTV — адресной привязки и добиться расширения географии вещания. Таким образом, зрители уже не только не ограничены в выборе телеканалов и устройств для просмотра телевидения, но ещё и в местонахождении. Теперь не имеет значения где зритель находится территориально: дома, в гостях или в отпуске за границей — смотреть ТВ возможность у него есть всегда (при условии доступа в Интернет).

Подробнее про IPTV/OTT можно прочитать в статье: IPTV/OTT.

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs. com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

Сеть

• система управления сетью

  Система управления сетью, или NMS, представляет собой приложение или набор приложений, которые позволяют сетевым инженерам управлять сетевыми …

• хост (в вычислениях)

  Хост — это компьютер или другое устройство, которое обменивается данными с другими хостами в сети.

• Сеть как услуга (NaaS)

  Сеть как услуга, или NaaS, представляет собой бизнес-модель для предоставления корпоративных услуг глобальной сети практически на основе подписки.

Безопасность

• политика социальных сетей

  Политика в отношении социальных сетей — это корпоративный кодекс поведения, в котором содержатся рекомендации для сотрудников, размещающих контент в Интернете . ..

• аутентификация без пароля

  Аутентификация без пароля — это вход в службу без использования пароля.

• группа реагирования на инциденты

  Группа реагирования на инциденты — это группа ИТ-специалистов, отвечающая за подготовку и реагирование на любые организационные …

ИТ-директор

• SWOT-анализ (анализ сильных и слабых сторон, возможностей и угроз)

  SWOT-анализ представляет собой основу для выявления и анализа сильных и слабых сторон организации, возможностей и угроз.

• ИТ-стратегия (стратегия информационных технологий)

  ИТ-стратегия (стратегия в области информационных технологий) представляет собой комплексный план, в котором излагаются способы использования технологий для удовлетворения потребностей ИТ и …

• цифровой прорыв

  Цифровой прорыв — это изменение, которое происходит, когда новые цифровые технологии и бизнес-модели влияют на ценностное предложение . ..

HRSoftware

• Эффект хоторна

  Эффект Хоторна — это изменение поведения участников исследования в ответ на их знание о том, что они …

• командное сотрудничество

  Совместная работа в команде — это подход к коммуникации и управлению проектами, который делает упор на командную работу, новаторское мышление и равенство …

• самообслуживание сотрудников (ESS)

  Самообслуживание сотрудников (ESS) — это широко используемая технология управления персоналом, которая позволяет сотрудникам выполнять множество связанных с работой …

Обслуживание клиентов

• социальная коммерция

  Социальная коммерция — это быстрорастущая отрасль электронной коммерции, использующая социальные сети и цифровые медиа для облегчения транзакций …

• многоканальный

  Омниканальность — также пишется как омниканальность — это подход к продажам, маркетингу и поддержке клиентов, направленный на обеспечение . ..

• посол бренда

  Посол бренда — это сторонник продуктов и услуг определенной компании. В маркетинге послом бренда может быть…

Телевидение становится цифровым — Как работает цифровое телевидение

Термин «цифровое телевидение» сейчас используется по-разному, в зависимости от того, с кем вы разговариваете. Существует также термин «HDTV», который является самой передовой формой цифрового телевидения, используемой в Соединенных Штатах. Причина, по которой это сбивает с толку, заключается в том, что цифровое телевидение в Соединенных Штатах сочетает в себе три разные идеи.

Первая идея, новая для цифрового телевидения, — это цифровой сигнал .

Реклама

Аналоговое телевидение начиналось как средство вещания. Телевизионные станции устанавливают антенны и передают радиосигналы отдельным общинам. Вы можете подключить антенну к телевизору и бесплатно принимать каналы со 2 по 83. То, что вы получаете, как описано ранее, представляет собой единый аналоговый композитный видеосигнал и отдельный звуковой сигнал.

Цифровое телевидение также начиналось как бесплатное вещательное средство. Например, в Сан-Хосе, штат Калифорния, вы можете настроиться примерно на дюжину различных коммерческих цифровых телевизионных станций, если у вас есть цифровой телевизионный приемник и антенна. FCC предоставила телевизионным вещателям новую частоту для использования в цифровом вещании, поэтому до тех пор, пока цифровой переход не будет завершен, у каждого вещателя есть аналоговый телеканал и цифровой телеканал. Цифровой канал несет 19Поток цифровых данных со скоростью 0,39 мегабита в секунду, которые ваш цифровой телевизор получает и декодирует.

Каждая вещательная компания имеет один цифровой телеканал, но один канал может нести несколько подканалов , если вещательная компания выбирает этот вариант. Вот как это работает:

По своему цифровому каналу каждая вещательная компания отправляет поток цифровых данных со скоростью 19,39 мегабит в секунду (Мбит/с). Вещатели имеют возможность использовать этот поток несколькими различными способами. Например:

• Вещательная компания может отправить одну программу в 19 часов.0,39 Мбит/с.
• Вещательная компания может разделить канал на несколько разных потоков (возможно, четыре потока по 4,85 Мбит/с каждый). Эти потоки называются подканалами , а этот тип вещания называется многоадресной рассылкой . Например, если цифровым телевизионным каналом является канал 53, то 53.1, 53.2 и 53.3 могут быть тремя подканалами на этом канале. Каждый подканал может нести другую программу.

Причина, по которой вещатели могут создавать подканалы, заключается в том, что стандарты цифрового телевидения допускают несколько различных форматирует . Вещатели могут выбрать один из трех форматов:

• 480i — изображение размером 704×480 пикселей, передаваемое со скоростью 60 чересстрочных кадров в секунду (30 полных кадров в секунду).
• 480p — Размер изображения 704×480 пикселей, скорость передачи 60 полных кадров в секунду.
• 720p — Изображение размером 1280×720 пикселей, отправляемое со скоростью 60 полных кадров в секунду.
• 1080i — Изображение размером 1920×1080 пикселей, передаваемое со скоростью 60 чересстрочных кадров в секунду (30 полных кадров в секунду).
• 1080p — Изображение размером 1920×1080 пикселей, отправляемое со скоростью 60 полных кадров в секунду.

(Обозначения «p» и «i» означают «прогрессивный» и «чересстрочный». В прогрессивном формате полное изображение обновляется каждые 60 секунд. В чересстрочном формате половина изображения обновляется каждые 60 секунд. в секунду.)

Форматы 480p и 480i называются форматами SD (стандартная четкость), а 480i примерно соответствует обычному аналоговому телевизионному изображению. Когда аналоговые телепередачи преобразуются с повышением частоты и транслируются на цифровых телеканалах, они транслируются в формате 480p или 480i.

Форматы 720p, 1080i и 1080p являются форматами HD (высокая четкость). Когда вы слышите о «HDTV», речь идет именно о цифровом сигнале в формате 720p, 1080i или 1080p.

Наконец, HD-форматы цифрового телевидения имеют другое соотношение сторон , чем аналоговые телевизоры. Аналоговый телевизор имеет соотношение сторон 4:3, что означает, что экран имеет ширину 4 единицы и высоту 3 единицы. Например, аналоговый телевизор с диагональю 25 дюймов имеет высоту 15 дюймов и ширину 20 дюймов. Формат HD для цифрового телевидения имеет соотношение сторон 16:9.соотношение сторон, как показано ниже:

Тип сигнала, формат и соотношение сторон изменились в процессе перехода с аналогового телевидения на цифровое в США.

​

Процитируйте это!

Пожалуйста, скопируйте/вставьте следующий текст, чтобы правильно цитировать эту статью HowStuffWorks.com:

Marshall Brain «Как работает цифровое телевидение» 10 января 2001 г.
HowStuffWorks.com. 15 февраля 2023 г.