О технических аспектах внедрения цифрового ТВ читателям журнала "Веснiк сувязi" рассказали инженеры научно-исследовательской лаборатории систем и устройств связи (НИЛ СУС) ОАО “Гипросвязь” Павел КОНИК и Алина ФУРМАНОВА.

– Расскажите о планировании системы наземного цифрового телевизионного вещания в Республике Беларусь.

Павел КОНИК: – Отправной точкой при планировании системы наземного ЦТВ в Республике Беларусь являются материалы Региональной конференции радиосвязи (РКР) 2006 года по планированию цифровой наземной радиовещательной службы в Районе 1, куда входит и наша страна. На конференции был установлен срок перехода аналогового телевизионного вещания на цифровое – с 17 июня 2006 года по 17 июня 2015-го. По окончании этого периода аналоговое телевидение перестанет существовать.

Переход к цифровому телевидению в Республике Беларусь определяется сложившейся до настоящего времени структурой аналогового телевизионного вещания.

В соответствии с утвержденным на РКР 2006 планом цифровой радиовещательной службы в Республике Беларусь согласовано 231 частотное выделение, т. е. 231 радиочастотный телевизионный канал шириной 8 МГц: 26 частотных выделений в диапазоне 174–230 МГц и 205 частотных выделений в диапазоне 470–862 МГц. Территория республики разбита на 25 зон выделений. На основе полученных частотных выделений разработан план по созданию и внедрению сетей наземного цифрового телевизионного вещания. Определены возможные к использованию телевизионные каналы для построения первого слоя сети наземного ЦТ (национальное покрытие) с целью доведения до населения республики социально значимого пакета телевизионных программ, а также места размещения цифровых передатчиков и строительства новых РТПС.

Построение одного слоя сети наземного ЦТВ даст возможность до 2015 года осуществлять трансляцию социально значимого пакета телевизионных программ параллельно как в аналоговом, так и в цифровом режимах, а после 2015-го – только в цифровом с сохранением информационного пространства Республики Беларусь и обеспечением требуемого процента охвата населения республики вещанием данных телевизионных программ.

– Каковы особенности построения системы наземного ЦТВ в нашей стране?

П.К.: – В Республике Беларусь разработка плана выполнялась с учетом уже существующей сети аналогового телевизионного вещания. Установка передатчиков наземного ЦТВ производится на имеющихся РТПС РУП “БРТПЦ”, а также мачтах и башнях

радиорелейных станций филиала “Междугородная связь” РУП “Белтелеком”. Для подачи программ до РТПС используется существующая структура транспортной сети РУП “Белтелеком”. Данные особенности построения позволяют минимизировать финансовые затраты на развертывание сети наземного ЦТВ.

Алина ФУРМАНОВА: – Еще одной особенностью построения сети наземного ЦТВ является применение концепции одночастотных сетей (ОЧС).

Выполненные расчеты показали, что количество возможных свободных частот не позволяет строить многочастотные сети для наземного ЦТВ. Это связано с работой существующих аналоговых телевизионных передатчиков, других РЭС как в Республике Беларусь, так и за рубежом. Построение многочастотной сети для некоторых зон выделений просто невозможно из-за нехватки радиочастотного спектра.

Исходя из этого было принято решение о создании системы наземного ЦТВ на основе ОЧС с элементами многочастотных сетей. Применение ОЧС дает очевидные преимущества. Во-первых, позволяет более эффективно использовать радиочастотный спектр, так как передатчики в одной зоне выделения работают на одной частоте. Во-вторых, использование ОЧС предоставит негосударственным операторам возможность построения второго, третьего слоев покрытия наземным ЦТВ.

– Какие технические задачи предстоит решить в первую очередь?

П.К.: – Среди первоочередных задач – обеспечение высокоточной и высокостабильной синхронизации как по частоте, так и по времени. Основное требование при построении ОЧС – сигналы ЦТВ, вещаемые передатчиками, должны быть идентичными, а также синхронизированными по частоте и времени.

В связи с этим в каждой одночастотной зоне необходимо сформировать и передать одинаковый транспортный поток, передатчики и мультиплексирующее оборудование должны быть синхронизированы. С этой целью следует использовать сигналы синхронизации 1 pps (один импульс в секунду) и 10 МГц, доступные в любой части сети. Стабильность частоты в передатчике при этом должна быть не хуже 1 Гц.

Для обеспечения такого рода синхронизации существует несколько решений. Самым распространенным и простым с технической точки зрения является использование глобальной системы позиционирования (GPS). Однако такое решение обладает и рядом недостатков, главный из которых – неприемлемость для национальной безопасности. Предлагаемые спутниковые навигационные системы GPS (ГЛОНАСС) полностью принадлежат зарубежным государствам, соответственно, и управление ими целиком зависит от других государств.

В Республике Беларусь используется решение, при котором сигналы синхронизации распространяются по существующей волоконно-оптической транспортной сети РУП “Белтелеком”.

А.Ф.: – Также в процессе был определен режим работы передатчиков. Выбран следующий вариант: модуляция 64 QAM, скорость кодирования 3/4, длительность защитного интервала 1/4. Скорость транспортного потока при этом составляет 22,39 Мбит/с (8–10 ТВ программ). Максимально возможное удаление передатчиков в ОЧС – 67,2 км. Стандарт сжатия транслируемых ТВ программ – MPEG 4/AVC (H.264).

В настоящее время РУП “Белтелеком” на основе существующей транспортной сети SDH развертывает сеть по распространению программ цифрового телевизионного вещания.

На центральной головной станции в Минске формируется многопрограммный транспортный поток со вставками MIP пакетов (функции SFN адаптера выполняет мультиплексор), который поступает на оборудование передачи по сети SDH. Далее многопрограммный транспортный поток подается либо сразу на РТПС (для Минской области), либо на областную головную станцию, где формируется транспортный поток с местными программами и региональными вставками для соответствующей области. На головной станции и РТПС должны быть одинаковые сигналы синхронизации.

– После созданной в 2005 году первой опытной зоны наземного ЦТВ (стандарта DVB-T) на основе передатчика, размещенного на РТПС “Колодищи”, проводилось несколько краткосрочных испытаний. Каковы результаты?

А.Ф.: – На РТПС “Полыковичи” впервые была создана опытная зона ЦТВ с использованием стандарта сжатия MPEG4/AVC. Анализировались возможности транскодирования сигналов MPEG2 и MPEG4/AVC, мультиплексирование потока с различными стандартами сжатия для возможности использования на сети. Были определены скорости кодирования и сверены результаты расчетов зон обслуживания цифровых передатчиков с реальным уровнем поля. Кроме того, проведена субъективная оценка качества телевизионного сигнала при различных скоростях сжатия.

В результате выбрана скорость сжатия 2,5 Мбит/с (для используемого оборудования).

Две последующие опытные эксплуатации системы наземного ЦТВ на основе ОЧС проводились на РТПС “Браслав” и РТПС “Шарковщина” в 2008 и 2009 годах. Тогда предстояло отработать схемы синхронизации ОЧС по транспортной сети РУП “Белтелеком”, определить основные требования к организации и построению ОЧС, провести измерения основных параметров цифровых телевизионных радиовещательных передатчиков на соответствие действующим ТНПА при работе в одночастотных сетях.

– Как решался вопрос выбора передающего оборудования?

П.К.: – Во время первой опытной эксплуатации ОЧС использовались передатчики двух производителей: “Квант Эфир” (Украина) и ROHDE&SCHWARZ (Германия).

Результаты испытаний показали, что оборудование R&S обладает более высоким качеством вещания в синхронном режиме.

При отключении сигналов синхронизации 10 МГц передатчик ROHDE&SCHWARZ продолжал функционировать: работоспособность обеспечивалась внутренним высокостабильным генератором. “Квант Эфир” выходил из режима синхронизации.

Стабильность частоты украинских передатчиков превышала предельно допустимое отклонение, в результате чего в некоторых контрольных точках, где проводились измерения, периодически пропадала синхронизация приемного измерительного оборудования. Также появлялись критические ошибки первого и второго приоритетов транспортного потока, которые влияли на способность декодеров в приемнике правильно декодировать сигнал.

При проведении второй опытной эксплуатации ОЧС использовались передатчики: “Квант Эфир” (Украина), “Агат” (Республика Беларусь), “Март” (Россия), Vigintos Elektronika (Литва). По сравнению с предыдущей опытной эксплуатацией передатчики “Квант Эфир” показали лучшие характеристики. На выходе всех передатчиков отсутствовали ошибки транспортного потока 1-го, 2-го приоритетов. Анализ работы в синхронном режиме показал, что передатчики различных производителей могут работать в одной паре и обеспечить отклонение частот менее 1 Гц. Но подчеркну, что наилучшие показатели обеспечивают передатчики одного производителя (меньше отклонение частоты и лучший прием при различных временных задержках сигнала DVB-T в зоне интерференции). Однако при пропадании сигналов синхронизации передатчики не обеспечивали длительную работу в одночастотном режиме.

В результате испытаний стало очевидно, что перед запуском ОЧС оператор или владелец цифровых передатчиков должен проводить настройку. Хочу отметить, что для уменьшения затрат и времени настройки системы желательно все передатчики в одной зоне ОЧС вводить в эксплуатацию одновременно.

– Зависит ли качество воспроизведения сигнала от приемной приставки?

П.К.: – Проводилась субъективная оценка качества изображения с использованием приемных приставок различных производителей. Опытная эксплуатация показала, что при одинаковом качестве входного сигнала не все приемные приставки обеспечивают должное качество воспроизведения телевизионного сигнала.

В настоящее время специалистами ОАО “Гипросвязь” разрабатываются технические требования к приемному оборудованию ЦТВ.

– Где в настоящее время можно смотреть цифровое ТВ?

А.Ф.: – На сегодняшний день цифровым телевизионным вещанием охвачена территория, на которой проживает 50,98% населения страны. В республике 14 передатчиков, вещающих телевизионные программы в цифровом формате. Передатчики расположены на РТПС: Колодищи, Полыковичи, Трокеники, Копыль, Обухово, Защебье, Березино, Ракитница, Старые Дороги, Сметаничи, Браслав, Луки, Могилев, Шарковщина (стандарт сжатия MPEG2).

В результате перехода на цифровой формат вещания пользователь получит новое телевидение высокого качества. Однако до сих пор население мало знает о том, что скрывается за термином “цифровое телевидение”, какие преимущества оно предоставляет сейчас и какие возможности откроются в дальнейшем. Для активизации спроса потребителей на услуги цифрового ТВ нужно проводить серьезные рекламные и маркетинговые кампании.

Справка:

Развитие ЦТВ в Республике Беларусь началось в 2005 г. с принятием Концепции, а затем и Государственной программы внедрения цифрового телевизионного и радиовещания. В соответствии с этими документами к 2015 г. Республика Беларусь должна полностью перейти на ЦТВ (это касается как наземного (эфирного), так и кабельного и спутникового телевидения). В 2008 г. принято постановление об ускоренном развитии ЦТВ, в соответствии с которым к 2012 г. услуги ЦТВ должны быть доступны на большей части территории Республики Беларусь. В соответствии с разработанным Планом по созданию и внедрению сетей наземного цифрового телевизионного вещания для обеспечения почти 100% покрытия территории Республики Беларусь необходима установка около ста цифровых передатчиков.

Зона охвата территории Республики Беларусь цифровым вещанием стандарта DVB-T по данным БРТПЦ: