В рубрику "Регулирование и стандарты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В 1999 году коллегия Госкомсвязи утвердила концепцию внедрения цифрового телевизионного вещания в России, конечной целью которой является создание многофункциональных интерактивных сетей цифрового кабельного телевидения с предоставлением пользователям широкого спектра услуг. При этом необходима опережающая разработка соответствующих нормативно-технических документов, в частности, стандарта на кабельные сети цифрового телевидения. Такой стандарт должен учитывать накопленный мировой опыт разработки и стандартизации в этой области. Разрабатываемый национальный стандарт должен быть полностью совместимым с действующими европейскими аналогами, чтобы облегчить вхождение России в общеевропейское информационное пространство
По заданию Минсвязи России авторами данной статьи разработан проект национального стандарта "Телевидение цифровое вещательное. Сети интерактивные кабельного телевидения. Основные параметры. Технические требования".
1. Выбор базового европейского стандарта для разработки российского стандарта
Предварительно необходимо уточнить, что понимается под интерактивной сетью цифрового КТВ. На рис. 1 приведена структурная схема системы интерактивного цифрового КТВ, наглядно показывающая соотношение сети и системы КТВ. Структура интерактивной сети КТВ показана на рис. 2.
В данном стандарте определены требования к техническим параметрам адаптера интерактивной сети, включая требования к передатчику вещательной сети, приемнику обратного канала и контроллеру сети. Что касается кабельной распределительной сети с прямым и обратным направлениями передачи, то ее технические параметры определяются ГОСТ Р 52023-2003, разработанным НИИ Радио.
При разработке первой редакции стандарта были рассмотрены действующие зарубежные стандарты в области цифрового кабельного телевидения (КТВ). В настоящее время в Европе действуют две группы стандартов: DOCSIS и DVB. Вначале в США консорциум MCNS разработал стандарт на передачу данных по сетям КТВ DOCSIS 1.0 (Data Over Cable Service Interface Specifications), который в 1998 году был принят Международным союзом электросвязи (ITU-T) в качестве рекомендации ITU-T J.112 Annex В [1] с ориентацией на американский континент. Эта рекомендация жестко ориентирована на использование Интернета, а также на параметры ТВ-каналов, действующих в Северной Америке (ширина полосы 6 МГц; диапазон частот, отведенный для передачи в обратном направлении, составляет 5-42 МГц).
В 1999 году был опубликован модернизированный стандарт DOCSIS 1.1, обеспечивающий поддержку IP-телефонии и других услуг, критичных по времени. Для использования в Европе американского оборудования, разработанного по стандарту DOCSIS 1.1, была создана версия EuroDOCSIS [2], которая является приложением к DOCSIS 1.1. В этой версии учтены отличия европейских сетей КТВ от американских: ширина ТВ-канала принята равной 8 МГц, а диапазон частот, отведенный для передачи в обратном направлении (от абонента), - 5-65 МГц. Версия EuroDOCSIS включена в европейский стандарт ES 201.488 [3].
Затем в США был разработан стандарт DOCSIS 2.0, принятый в Северо-Американском регионе. Основным преимуществом этого стандарта 2.0 по сравнению с предыдущей версией DOCSIS 1.1 стала более высокая (до 30 Мбит/с) скорость передачи данных в обратном канале (от абонента). В новой версии стандарта используется сразу два способа множественного доступа к каналу передачи: с временным (Advanced Frequency Agile TDMA, A-TDMA) и кодовым (S-CDMA) разделением.
В Европе разработкой стандартов в области цифрового телевизионного вещания занималась некоммерческая организация Project DVB ("Проект цифрового телевизионного вещания"), созданная в 1993 году по решению совещания операторов телевещания, фирм-производителей оборудования и нормирующих организаций. Этой организацией разработано семейство стандартов, охватывающих распределение цифровых видеосигналов по спутниковым, кабельным, наземным (эфирным) и микроволновым (LMDS) сетям. Интерактивные сети КТВ рассмотрены в стандарте ETS 300 800 [4].
В марте 2000 года был выпущен заменивший предыдущий стандарт ETS 300 800 стандарт ETSI ES 200 800 [5], включающий последнюю версию стандарта DVB и предполагающий передачу данных с помощью транспортных пакетов MPEG-2, поверх которых используется протокол ATM.
Прямой канал (к абоненту) организуется в полосе ТВ-канала шириной 8 МГц, в котором может совмещаться передача ТВ-сигнала и данных. В таком канале допускаются следующие виды модуляции: 16-КАМ, 32-КАМ, 64-КАМ, 128-КАМ, 256-КАМ; максимально достижимая скорость передачи 56 Мбит/с. Кроме того, стандарт предусматривает возможность создания отдельных "невещательных" каналов передачи данных шириной от 200 кГц до 2 МГц, в которых используется QPSK-модуляция. Максимальная скорость передачи в таких каналах составляет 3 Мбит/с.
Ширина обратного канала может быть в пределах от 200 кГц до 4 МГц. Заданный стандартом вид модуляции в обратном канале (QPSK) позволяет получить максимальную скорость 6 Мбит/с.
Стандарт DVB, в отличие от DOCSIS, не имеет жесткой ориентации на передачу Интернета, а стандартизует передачу разнотипных данных в интерактивных сетях цифрового телевидения.
Следует отметить вклад Европейского института стандартизации в развитие области электротехники CENELEC, в котором разработана серия стандартов на сети КТВ, принятых в качестве европейского стандарта EN 50083 [6]. Части 9 и 10 в этом стандарте имеют отношение к цифровому кабельному телевидению, поскольку в них определены интерфейсы для передачи DVB/MPEG-2 транспортных потоков и характеристики обратных каналов.
Сравним спецификации DOCSIS и DVB. Спецификация DOCSIS предлагает для организации прямых каналов диапазон с нижней границей на частоте 50 или 54 МГц и верхней границей до 860 МГц. Для организации обратных каналов выделяется диапазон 5-30 МГц (основной) или 5-42 МГц (расширенный). Проект DVB предлагает расширение диапазона частот для каналов обратного направления до 65 МГц.
В организации каналов прямого направления спецификация DOCSIS заметно проигрывает проекту DVB по ряду основных позиций:
В организации каналов обратного направления спецификация DOCSIS также проигрывает проекту DVB из-за более сложного и менее эффективного распределения ресурсов восходящего потока и повышенных требований к сложности кабельного модема.
В отличие от большого разнообразия размеров пакетов по спецификации DOCSIS, проект DVB несет в восходящем потоке пакеты фиксированной длины с очень плотным размещением их во времени.
Спецификация DOCSIS допускает четыре равноправных варианта инкапсуляции пакетов IP, включая IP Over ATM, IP Over FDDI, IP Over IEEE 802, IP Over Ethernet, в зависимости от организации сетей провайдера интерактивных услуг и пользователя услуг. Данное обстоятельство предъявляет дополнительные требования к абонентскому оборудованию и к оборудованию головной станции интерактивной сети, то есть повышает их стоимость. Проект DVB в качестве обязательного варианта требует прямой инкапсуляции IP-пакетов в ячейки ATM, что снижает требования к кабельному модему и к сетевому оборудованию.
Сравнительный анализ наиболее распространенных решений по построению интерактивных сетей кабельного телевидения показывает, что наиболее эффективными являются решения, предложенные в проекте DVB. Этот вывод нашел отражение в ряде российских концепций построения интерактивных сетей кабельного телевидения, в частности, в Концепции построения широкополосной Единой городской сети кабельного телевидения Москвы. Проект DVB был также положен в основу при создании комплекса отечественного оборудования цифрового телевидения, созданного рядом российских предприятий.
Исходя из этих соображений, проект DVB был выбран в качестве базового варианта для российского стандарта по построению интерактивных сетей кабельного телевидения.
2. Отличия российского стандарта от проекта DVB
При разработке отечественнного стандарта авторы стремились обеспечить его соответствие требованиям обязательных вариантов проекта DVB. Однако, с учетом российских условий, пришлось внести следующие изменения.
Частотный план. Хотя проект DVB предлагает для размещения каналов обратного направления полосу частот 5-65 МГц, в разрабатываемом нормативном документе для восходящего потока предусматривается полоса 5-30 МГц, что отвечает требованиям соответствующих российских нормативных документов, например ГОСТ Р 52023-2003 [7]. Но в соответствии с указанным ГОСТом в тексте российского стандарта сделано дополнение о том, что "допускается расширение диапазона частот обратного направления за счет диапазона частот прямого направления".
Передача сигналов в прямом направлении. В проекте DVB предусмотрены два режима передачи интерактивных сигналов прямого направления с внутриполоснои и внеполоснои организацией. Отметим, что применение режима внутриполосной передачи сигналов обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с режимом внеполоснои передачи.
При внутриполосной передаче сигналы вещательного потока и сигналы интерактивного потока прямого направления преобразуются идентично, что исключает необходимость установки в кабельном модеме двух приемных устройств с различной конфигурацией, а следовательно, снижает стоимость абонентского оборудования.
Использование режима внутриполосной передачи сигналов прямого направления позволяет при формировании прямого потока (к абоненту) применить мультипротокольную инкапсуляцию, что обеспечивает возможность передачи вещательной и интерактивной информации в одном частотном канале и требует только одного приемного устройства в кабельном модеме.
Кроме того, режим внутриполосной передачи обеспечивает возможность переноса интерактивных сигналов в прямом направлении со значительно большей (более 10 раз) скоростью по сравнению с режимом внеполоснои передачи.
С целью удешевления абонентского оборудования и повышения эффективности целесообразно для российского стандарта оставить только один вариант - режим внутриполосной передачи сигналов, что реализовано в представленном проекте стандарта.
Для передачи сигналов в прямом направлении проект DVB предписывает использовать квадратурную амплитудную модуляцию следующих видов: 16-КАМ, 32-КАМ, 64-КАМ, 128-КАМ, 256-КАМ, причем в стандарте EN 300 429 эти виды КАМ не разделены на обязательные и разрешенные к применению. Однако в разделе 9 этого стандарта есть указание о том, что "приемные устройства должны поддерживать, по крайней мере, модуляцию 64-КАМ", откуда можно сделать вывод, что остальные виды модуляции являются необязательными.
Поскольку применение всех видов модуляции в одном оборудовании нецелесообразно, мы предлагаем для российского стандарта выбрать только один обязательный вариант модуляции сигналов прямого направления - 64-КАМ, а остальные виды модуляции определить как варианты, допускаемые к применению.
В поддержку такого решения можно привести следующие аргументы. Рекомендация ITU-T J.83 предлагает для Европы применять в качестве обязательного только вариант 64-КАМ (дополнение А); для Северной Америки - два варианта 64-КАМ и 256-КАМ (дополнение В), для Японии - один вариант 64-КАМ (дополнение С).
Передача сигналов в обратном направлении. Проект DVB допускает применение двух видов модуляции сигналов восходящего потока, QPSK и 16-КАМ, и большое разнообразие скоростей передачи информации в обратном канале. Перечень скоростей включает 256 кбит/с, 1,544 Мбит/с, 3,088 Мбит/с и 6,176 Мбит/с при использовании модуляции QPSK и 512 кбит/с, 3,088 Мбит/с, 6,176 Мбит/с и 12,352 Мбит/с при использовании модуляции 16-КАМ. При этом обязательной к применению является только скорость 3,088 Мбит/с при использовании модуляции QPSK.
Для российского стандарта в качестве обязательного варианта выбрана скорость 3,088 Мбит/с при модуляции QPSK, а скорости 6,176 Мбит/с при модуляции QPSK, а также 6,176 Мбит/с и 12,352 Мбит/с при модуляции 16-КАМ разрешены к применению. Скорости 256 кбит/с и 1,544 Мбит/с исключены по изложенным ниже соображениям.
Каждый частотный канал имеет временное разделение его ресурсов между пользователями интерактивной сети, поэтому регулирование средней скорости вывода информации, поступающей от абонента, легко осуществляется при распределении слотов восходящего потока между абонентами без изменения скорости передачи группового потока. Отсюда следует, что нет необходимости обеспечивать малые скорости передачи группового потока.
Очевидно, что указанные отклонения национального стандарта от проекта DVB ни в коей мере не уменьшают его совместимость с действующим европейским стандартом.
Заключение
Рассмотренный выше проект стандарта был разработан в составе пакета из 23 нормативных документов в области цифрового телевидения. Принятие такого пакета стандартов будет существенно способствовать развитию цифрового телевизионного вещания, включая цифровое КТВ.
Следующим шагом должно быть превращение интерактивных сетей КТВ в мультисервисные сети, что соответствует общим тенденциям развития телекоммуникационных сетей. Поэтому целесообразно уже в ближайшее время приступить к разработке группы стандартов на мультисервисные сети, построенные на базе интерактивных сетей КТВ. Эти стандарты должны включать вопросы организации предоставления услуг, управления их качеством, организации интерактивных сетей доступа на базе различных технологий.
Литература
ГУП НИИ "Рубин"
Олег Махровский
Валерий Жигач
НТЦ ВСП "Супертел ДАЛС"
Вячеслав Лукинов
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #1, 2004
Посещений: 19590
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Регулирование и стандарты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
