Technologie rozsiewcze telewizji cyfrowej

Technologie rozsiewcze telewizji cyfrowej
Podstawowa terminologia w
dziedzinie telewizji cyfrowej
Radosław Tyniów
DTV – Digital Television – ogólna nazwa emisji sygnału telewizyjnego za
pomocą techniki cyfrowej
Istnieje kilka różnych sposobów nadawania i odbioru telewizji cyfrowej:
•
poprzez sieć naziemnych nadajników, znany jako naziemna telewizja cyfrowa
DTT (Digital Terrestrial Television)
•
przy wykorzystaniu sieci kablowych (DVB-C)
•
przy wykorzystaniu sieci satelitarnych (DVB-S)
•
możliwe jest również nadawanie telewizji cyfrowej poprzez techniki
bezprzewodowe jak MMDS, WiMax...
•
kolejnym rozwiązaniem jest IPTV, która umożliwia odbiór telewizji przez
specjalny odbiornik wykorzystując protokół internetowy IP
SDTV – Standard Definition Television – telewizja standardowej
rozdzielczości
•
rozdzielczość obrazu telewizyjnego zbliżona jest do rozdzielczości telewizji analogowej
•
nie posiada przypisanych proporcji ekranu
•
dla formatu 4:3 najczęściej stosowana jest rozdzielczość 720 × 576 pikseli
HDTV – High Definition Television – telewizja wysokiej rozdzielczości
•
standard przeznaczony do przekazu obrazów o wysokiej jakości w formacie 16:9
•
Rozdzielczości HDTV:
– 720p - 1280x720 pikseli
– 1080i / 1080p - 1920x1080 pikseli
Oznaczenia:
•
•
i (interlaced) - obraz z przeplotem (na zmianę wyświetlane są linie parzyste i nieparzyste)
p (progressive scan) - obraz ze stałym skanowaniem (lepsza ostrość obrazu)
•
jeden program HDTV wymaga kilkukrotnie większych przepływności niż program SDTV
•
mniejsza liczba możliwych do przesłania programów telewizyjnych w jednym multipleksie
cyfrowym
Kompresja sygnału cyfrowego – określony ciąg operacji wykonywanych
nad sygnałem cyfrowym, prowadzący do zmniejszenia (na ogół
znacznego) ilości przesyłanych danych cyfrowych przy zachowaniu
akceptowalnego poziomu jakości przekazywanej informacji
•
nieskompresowana wizja wymaga przepływności rzędu 648Mb/s (telewizja
standardowej rozdzielczości, 720x576x32x50)
Kompresja może być
•
bezstratna - jeżeli nie zmniejsza ilości właściwej informacji w przekazywanym
sygnale
•
stratna - jeżeli w jej wyniku informacja niesiona w sygnale jest tracona
bezpowrotnie (dotyczy to tej części przekazywanej informacji, która jest
dostrzegana lub słyszana słabo lub w ogóle przez organ wzroku lub słuchu)
MPEG – Motion Pictures Expert Group – ekspercka grupa ds. obrazów
ruchomych
•
rodzina standardów kompresji sygnałów cyfrowych, przewidzianych pierwotnie do
kompresji sygnałów cyfrowych niosących informację o ruchomych obrazach, rozszerzona
później także na standardy służące do kompresji cyfrowych sygnałów fonicznych
•
z bardziej znanych standardów MPEG wyróżnia się:
–
MPEG-1 (Video CD), MPEG-2 (telewizja cyfrowa SDTV, DVD), MPEG-4 ASP (popularne
implementacje to DivX i Xvid), MPEG-4 - znany także jako MPEG-4 part10/AVC/H.264 (telewizja
cyfrowa SDTV, HDTV)
–
AVC (Advanced Video Coding) - standard kompresji sekwencji wizyjnych o bardzo małych
przepływnościach, przyjęty w roku 2003 jako 10 część standardu ISO MPEG-4 oraz jako
rekomendacja ITU-T H.264. Efektywność kompresji kodera AVC dzięki wprowadzeniu nowych
rozwiązań jest o wiele większa niż poprzednich standardów
•
głównym konkurentem kodeka H.264/AVC jest kodek WMV firmy Microsoft, przyjęty przez
amerykańskie stowarzyszenie SMPTE jako standard VC-1, oraz kodek AVS opracowany
przez konsorcjum stworzone przez rząd chiński
DVB-T, DVB-T2 – Digital Video Broadcasting - Terrestrial – standard
telewizji cyfrowej DVB nadawanej naziemnie
•
system transmisji cyfrowych strumieni audio/wideo przy użyciu COFDM czyli
kodowanej transmisji OFDM
•
do kompresji audio/wideo przyjęto standard MPEG-2, istnieje także możliwość
wykorzystania standardu MPEG-4/H.264
•
możliwość budowy sieci SFN
•
kanały telewizyjne (8MHz, 7MHz) w zakresach TV: III / IV / V
•
odbiór stacjonarny, przenośny, mobilny
•
w 2006 roku rozpoczęto prace nad następną generacją DVB-T, dzięki zastosowaniu
nowych technik np. modulacji, standard DVB-T2 będzie zapewniał większe
przepływności
•
pojawienie się na rynku nowego standardu oczekiwane jest w 2009 roku.
DVB-C – Digital Video Broadcasting - Cable – standard systemu telewizji
cyfrowej DVB przeznaczony do stosowania w sieciach kablowych
DVB-H, DVB-H2 – Digital Video Bradcasting - Handheld – jest odmianą
systemu DVB-T, dostosowaną do małych urządzeń przenośnych np.
telefonów komórkowych, palmptopów
•
zmodyfikowana wersja DVB-T, zawierająca rozwiązania techniczne pozwalające
pokonać bariery techniczne związane z zasilaniem i jak największym wydłużeniem
żywotności baterii urządzeń mobilnych
•
DVB-H pozwala na odbiór programów telewizyjnych oraz transmisję danych
•
wykorzystując jako kanał zwrotny sieć telefonii komórkowej, można uzyskać
interaktywność systemu
•
kanały telewizyjne (5,6,7,8 MHz) w zakresach TV: IV/V
•
w 2007 roku rozpoczęto badania nad systemem DVB-H2 i powinny się one
zakończyć w 2008 roku
DVB-S, DVB-S2 – Digital Video Broadcasting - Satellite – standard
systemu telewizji cyfrowej DVB przeznaczony do stosowania do emisji
satelitarnych. W 2005 roku stworzono następną generację – DVB-S2.
DVB-SH – Digital Video Bradcasting - Satellite Services to Handheld
Devices – jest hybrydowym (satelitarno-naziemnym) standardem
opracowanym na bazie DVB-H oraz Satellite Digital Radio (ETSI SDR)
Na system składają się dwa komponenty:
– satelita geostacjonarny zapewniający pokrycie na zewnątrz budynków oraz
wewnątrz budynków w terenach słabo zurbanizowanych
– komponent naziemny składający się z sieci małej mocy przekaźników
zapewniających odbiór wewnątrz budynków na obszarach zurbanizowanych
• Zakres częstotliwości - pasmo S (2170-2200 MHz)
DMB – Digital Multimedia Broadcasting – system transmisji multimediów
(radio, TV, dane) do małych urządzeń przenośnych np. telefonów
komórkowych
•
•
•
•
wywodzi się z DAB-u, który powstał w ramach projektu badawczego Unii Europejskiej
(Eureka 147)
DMB opracowano w Korei Południowej w ramach międzynarodowego projektu IT
transmisja w tym systemie może odbywać się poprzez satelitę (S-DMB) lub naziemnie (TDMB)
kanały o szerokości 1,7 MHz w pasmach VHF oraz L (1452-1492 MHz)
OFDM – (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) – system transmisji
kanałowej
•
•
•
•
•
•
•
•
wykorzystuje dużą liczbę wolnych modulatorów w wąskich podkanałach zamiast
jednego szybkiego modulatora w całym kanale
każdy modulator ma przydzielony własny podkanał wraz z częstotliwością
nośną
aby uniknąć wzajemnych zakłóceń, nośne są ortogonalne w stosunku do siebie
każda nośna jest cyfrowo modulowana strumieniem danych
czas trwania każdego symbolu jest stosunkowo długi, możliwe jest więc
wstawianie pomiędzy symbole użyteczne dodatkowych symboli tzw.
przedziałów ochronnych (ang. guard intervals), dzięki czemu mogą być
eliminowane interferencje między symbolowe
możliwość tworzenia sieci jednoczęstotliwościowych SFN
technika transmisyjna OFDM zapewnia odporność na sygnały wielodrogowe,
odporność na zaniki i zakłócenia oraz odbiór w ruchu
zastosowanie: transmisja szerokopasmowa wizji i dźwięku, transmisje
multimedialne do odbiorców w trudnych warunkach odbioru (odbicia, ruch),
systemy DVB-T, DVB-H, T-DMB, DVB-SH, WiMax
Multipleks (MPX) – zespolony strumień danych cyfrowych składających
się z dwóch lub więcej strumieni zawierających dane o programach
radiowych, telewizyjnych i usługach dodatkowych, mieszczący się w
określonym kanale telewizyjnym
Set-top-box (STB) – urządzenie pośredniczące, umożliwiające odbiór
sygnałów cyfrowej telewizji, a także innych usług świadczonych w ramach
DVB, za pomocą standardowego odbiornika telewizji analogowej
MFN – Multi Frequency Network – sieć wieloczęstotliwościowa jest typem
sieci radiowej, w której sygnał nadawany jest przez wiele nadajników
wykorzystujących pewna liczbę różnych częstotliwości
•
w odróżnieniu od sieci SFN, sąsiednie nadajniki nie mogą pracować na takiej samej
częstotliwości
•
możliwość powtórzenia kanału pojawia się gdy są one oddalone od siebie o tzw. odległość
separacyjną, po przekroczeniu której zakłócenia spadają do akceptowalnego poziomu
SFN – Single Frequency Network – sieć jednoczęstotliwościowa jest to
sieć rozsiewcza, w której wiele nadajników jednocześnie nadaje ten sam
sygnał na tej samej częstotliwości
•
zastosowanie techniki OFDM wraz z przedziałem ochronnym umożliwia sumowanie
sygnałów z wielu nadajników
•
efektywniejsze wykorzystanie widma radiowego (w porównaniu do tradycyjnych sieci
MFN), poprzez zmniejszenie ilości częstotliwości/kanałów niezbędnych do nadawania
jednego programu
Plan GE06 – plan i zasady wykorzystania zasobów
widma częstotliwości fal radiowych przez cyfrowe naziemne służby rozsiewcze w
zakresach częstotliwości 174-230 MHz i 470-862 MHz
Planowanie stacjami – określony kanał przypisany jest do nadajnika z określoną
lokalizacją oraz parametrami takimi jak moc, wysokość zawieszenia anteny
nadawczej itd.
Planowanie allotmentami – określony kanał przypisany jest do zdefiniowanego
obszaru, w którym powinno być zapewnione pokrycie sygnałem oraz ochrona przed
zakłóceniami. Lokalizacje nadajników oraz ich parametry nie muszą być znane na
etapie planowania, muszą być natomiast określone podczas konwersji allotmentu
na jeden (MFN) lub wiele (SFN) nadajników
RN – Reference Network – sztuczna sieć składająca się z nadajników o
hipotetycznych parametrach, służąca oszacowaniu możliwości odbioru na obszarze
objętym taka siecią
RPC - Reference Planning Configurations – konfiguracja opisująca
implementacyjne aspekty techniczne takie jak typ odbioru, struktura sieci, jakość
pokrycia, minimalna wartość do odbioru sygnału
Typy odbioru
•
•
•
Odbiór stacjonarny (FX) – kierunkowa antena odbiorcza zamontowana
jest na poziomie dachu. Dla służb rozsiewczych zakłada się ze antena
zawieszona jest na wysokości 10 m npt
Odbiór przenośny:
ny
– na zewnątrz (PO) - odbiór na zewnątrz budynków, na noszonym
odbiorniku z wbudowaną lub dołączoną anteną umieszczoną na
wysokości nie mniejszej niż 1.5 m npt
– wewnątrz budynku, na parterze (PI) - odbiór na noszonym odbiorniku z
wbudowaną lub dołączoną anteną umieszczoną na wysokości nie
mniejszej niż 1.5 m nad poziomem podłogi, w budynku z oknem w
zewnętrznej ścianie
Odbiór mobilny (MO) – odbiór w ruchu z anteną odbiorczą umieszczoną
na wysokości nie mniejszej niż 1.5 m npt
Dywidenda cyfrowa – są to zasoby częstotliwości w paśmie VHF (III
zakres TV: 174-230 MHz) i w paśmie UHF (IV i V zakres TV: 470-862
MHz) zwolnione i udostępnione po całkowitym wyłączeniu telewizji
analogowej, z pominięciem częstotliwości niezbędnych do zapewnienia
cyfrowego przekazu dla aktualnej „analogowej” oferty programowej
• Switchover – proces przejścia w radiodyfuzji z nadawania
analogowego na cyfrowe, zakończony wyłączeniem emisji analogowej
• Simulcast(ing) – równoległa emisja tych samych programów w
systemie analogowym i cyfrowym
• Switchoff – zakończenie emisji analogowej
IPTV – (ang. Internet Protocol Television) – jest to system, w którym
telewizja cyfrowa jest dostarczana do odbiorcy przy wykorzystaniu
protokołu internetowego IP poprzez infrastrukturę internetową
•
każdy odbiornik STB (ang. Set-Top-Box) posiada własny unikalny adres IP, na
który przesyłany jest strumień wideo z serwera
•
strumień wideo najczęściej zakodowany w formacie MPEG-2, MPEG-4 lub
innych formatach stosowanych do realizacji mediów strumieniowych w sieci
Internet, takich jak WindowsMedia WMV lub RealVideo
Dziękuję za uwagę
Kontakt: [email protected]