В рубрику "Передающее оборудование" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Юрий Ботов
Технический директор компании "Цифровое телерадиовещание"
С чего бы это вы заинтересовались цифровыми передатчиками? Наверное, узнали, что международный частотный план наконец-то утвержден с учетом полос частот цифрового телевидения, и ждете, что вот-вот начнут раздачу лицензий на цифровое вещание? Или вас воодушевил тот факт, что стоимость set-top-boxes для DVB-T снизилась практически до 50 евро? Или поверили утверждениям, что передатчики для DVB-T и DVB-H совместимы, и готовитесь к эпохе переносных телевизоров? А может, просто нашли способ заработать на федеральной программе по цифровизации телевещания? Тогда слушайте...
Немного истории
Все новое — это хорошо забытое старое.
Итак, в 1982 г. в городе Ленинграде... Да-да! Еще в Ленинграде, во ВНИИ телевидения, было разработано, создано и даже продемонстрировано на выставке в Монтрё (Франция) оборудование студии цифрового телевидения, включая средства компрессии. По предложению наших специалистов, прежде всего М.И. Кривошеева и В.А. Хлебородова, был разработан и принят международный стандарт цифрового кодирования, более известный как "Рекомендация 601".
Начало 1990-х гг. ознаменовалось развитием цифрового телевещания. В первую очередь стоит отметить активность на этом поприще Moving Pictures Expert Group. К 1994 г. совместные усилия принесли первые плоды.
1998-1999 гг. доказали возможность использования цифрового эфирного телевидения (мы его тогда почему-то называли "наземным"). Особое место заняли проекты Европейского союза перспективных технологий связи и услуг — ACTS и MOTIVATE.
В России точкой отсчета развития цифрового вещания можно считать июль 2000 г. — время создания трех экспериментальных зон цифрового телевидения: Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород. Тогда же был включен первый передатчик — в Нижнем Новгороде.
В феврале 2002 г. в Москве была запущена система для мобильного приема цифрового телевидения. В отличие от системы, начавшей незадолго до этого работать в Сингапуре, у нашей использовался только один передатчик (вместо двенадцати!).
На сегодня положение дел таково: принят российский стандарт на цифровое эфирное телевещание; с учетом цифрового телевещания составлен международный частотный план; существует федеральная программа по переходу "на цифру"...
Наконец-то появилась вся необходимая база для того, чтобы DVB-T мог стать реальным, абсолютно легальным бизнесом для операторов.
Собственно передатчик
Состав
Сказать, что цифровой передатчик представляет собой аналоговый передатчик с цифровым возбудителем, можно, но это будет не совсем корректно. Судите сами: перед нами те же I-Q возбудители, но уже цифровые; те же усилители, но с повышенной линейностью и более ровной фазовой характеристикой; те же выходные фильтры, но со значительно более высоким подавлением внеполосных излучений. Производители давно уже начали изготавливать Digital-ready-передатчики — по сути, цифровые передатчики, но с аналоговым возбудителем — в расчете на потребителей, которые сначала будут вещать в аналоговом формате, а затем планируют малой кровью перейти к DVB-T-вещанию.
Главная рекомендация по покупке передатчика проста — никогда не покупайте то, что не трогали собственными руками. В рекламе главного не напишут. Только своими глазами можно увидеть недостатки конструкции и убедиться, что часть ключевых пунктов рекламного проспекта пока имеет место лишь на бумаге. Чтобы не услышать потом: "К сожалению, сейчас не поддерживается, но в течение полугода обязательно..." Может быть, может быть...
Схемотехника
Возбудители от различных производителей сильно различаются по возможностям и степени интеграции в передатчик. Хотя их основа примерно одинакова - загружаемые ПЛИС (Altera, Xilinx и т.п.), но часть операций все-таки выполняется на основе жесткой логики. Граница, где кончается программируемая логика и начинается жесткая, определяет перспективы программного обновления системы.
Использование в передатчиках интегрированных возбудителей более оправданно, чем применение модуляторов сторонних производителей (даже если на блок модулятора наклеен логотип производителя передатчика), поскольку при интеграции в передатчик модулятор получает информацию о качестве сигнала на выходе и автоматически производит коррекцию фазы таким образом, чтобы после выходных фильтров фазовая характеристика была линейной.
Схемотехника усилителей у всех передатчиков практически одинакова: печатный монтаж, печатные индуктивности, MOSFET- (или LDMOS-) пары полевых транзисторов в одном корпусе. Различаются усилители только способами подстройки и экранировки и, разумеется, компоновкой. В тех, что дороже, есть цепи контроля работоспособности MOSFET- (или LDMOS-) пар. Контролируется, как правило, просто значение постоянной составляющей протекающего тока. Наличие цепей контроля значительно ускоряет поиск и замену неисправных элементов. При замене усилительных блоков на новые помните, что во вновь устанавливаемых блоках необходимо подстроить коэффициент усиления и задержку фазы. В зависимости от величины разности может быть снижен КПД системы, а в худшем случае есть риск повредить выходные каскады нового блока.
Выходные фильтры для понижения внеполосного излучения предпочтительнее в виде внешнего устройства, причем "железного", а не текстолитового. Фильтры внутри блоков усилителей имеют более низкую добротность и сильнее подвержены колебаниям параметров в зависимости от температуры. В данном случае я говорю не о фильтре DVB-T, а о встроенном в передатчик фильтре подавления верхних частот (гармоник).
Модульность и резервирование
Нужно ли резервирование? Странный вопрос. ПТЭ никто не отменял, и значит, проблема формулируется иначе: насколько глобально следует резервировать? Практически все передатчики выпускаются модульными — за исключением, пожалуй, маломощных (менее 1 Вт) ретрансляторов. Однако модульность еще не гарантирует простоты ремонта. Если вы ищете передатчик мощностью более 100 Вт, постарайтесь, чтобы был предусмотрен демонтаж модулей без выключения питания остальных частей передатчика (так называемый hot-swap — "горячая замена"). Очень удобно, когда во время работы одного из возбудителей на втором можно производить регламент, -эта возможность есть не у всех.
Если заявлена функция автоматического переключения на резервный возбудитель, обязательно уточните, при каких условиях будет производиться переключение, и время, спустя которое оно будет происходить. Нередко единственным условием переключения оказывается серьезная неисправность основного возбудителя, а неполадка в его выходных цепях или отсутствие входного сигнала не контролируется или не является поводом к переключению.
Как правило, чем больше блоков усилителей, тем лучше. При выходе из строя одного из них мощность на выходе падает на меньшую величину. Разумеется, это стоит дороже.
Управление и контроль
Профессиональный передатчик от "любительского" отличает разветвленная система удаленного контроля и управления. Вариант, который необходим вам, стоит выбирать исходя из целого ряда соображений.
Прежде всего, нежелательно постоянное присутствие персонала в непосредственной близости от передатчика. Не только по санитарным соображениям (излучение передатчика и шум), но и потому, что люди — самая ненадежная часть системы. Кофе на клавиатуре, пицца на теплообменнике, кефир под кондиционером и электронагреватель с КЗ в технологической электросети — все это не способствует долговечной и надежной работе передатчика. Если нет других вариантов размещения, поставьте хотя бы стеклянную перегородку, разделяющую людей и технику.
Инженерам смены нужна индикация следующих параметров: выходной мощности, отраженной мощности и параметров потока на входах передатчика (полная скорость и эффективная скорость). Необходима также информация о текущей конфигурации — с какого из возбудителей работает система и на какую нагрузку. Важно иметь индикацию неисправностей с точностью до блока. Кроме параметров передатчика требуется индикация температуры в системе и работоспособности подсистем электропитания и охлаждения. Если системы передатчика не отображают часть этой информации, приходится использовать дополнительные устройства для контроля недостающих параметров.
Если передатчик размещен в труднодоступном или удаленном месте, количество необходимой для контроля информации возрастает. Ремонтной бригаде, выезжающей на объект, важно заранее знать, какие приборы и инструменты потребуются для устранения неисправности. Поэтому нужна развернутая информация: в каком конкретно блоке и что именно не работает.
Для обмена между передатчиком и управляющим компьютером на малых расстояниях хорошо работают интерфейсы RS-485 или RS-232, а также Ethernet 10 Мбит (большие скорости не требуются. Желательно с опторазвязкой). На больши'х расстояниях приходится использовать оптоволокно и соответственно конвертеры интерфейсов (обычно Ethernet).
Правильная программа контроля не должна требовать постоянного внимания персонала: гораздо удобнее, когда для контролируемых параметров задается допустимый диапазон, а при выходе параметра за пределы диапазона подается световой и/или звуковой сигнал. Разумеется, подобная система должна контролировать и собственную работоспособность — ведь то, что она "молчит", может означать и то, что она сама неисправна.
Система управления может быть весьма сложной, но, как правило, достаточно следующих операций: включение/выключение мощности на выходе передатчика (питания оконечных усилителей), ручной выбор другого возбудителя или другого входа возбудителя, регулировка выходной мощности.
Система управления должна быть надежно защищена "от дурака" и от несанкционированного управления передатчиком с других компьютеров, подключенных к этой и другим, связанным с ней сетям. Поломка системы удаленного управления не должна сказываться на работоспособности передатчика.
Синхронные сети
Пожалуй, самая интуитивная часть стандарта DVB-T. Применяется, когда необходимо накрыть вещанием значительную территорию, не имея при этом возможности излучать большие мощности или поместить антенную систему достаточно высоко. Требует очень серьезного изучения ситуации в эфире и чрезвычайно осторожных действий. Настройка синхронной сети - это долговременная (от 3 месяцев до ... — вторая цифра зависит от количества передатчиков, рельефа и многого другого) и очень кропотливая работа. Но игра стоит свеч! Правда, не все так просто... До сих пор в России этим занимались лишь теоретически, и поэтому нет нормативной базы для строительства подобной сети. А это значит, что на установку каждого передатчика готовится полный комплект документации, выделяется заново частота — несмотря на то, что уже выделена и полностью проработана частота для всего региона, накрывающего сеть DVB-T.
Для работы в синхронной сети передатчик должен иметь возможность подключения GPS-приемника в качестве источника точного времени. В некоторые возбудители такой приемник уже встроен, к другим предусмотрен в качестве опции, в ряде случаев имеется разъем для подключения внешнего GPS-приемника, а порой... ничего этого нет. Разумеется, последние не стоит даже рассматривать. Также должна быть предусмотрена возможность ввода фиксированной задержки в передаваемый сигнал. Именно расчет и подстройка этой задержки совместно с подстройкой выходной мощности и составляют львиную долю наладки синхронной сети. Желательно проверить, использовались ли ранее такие передатчики для создания синхронной сети. Иначе велик риск оказаться в роли подопытного кролика — в конце концов, может, и заработает, но за время отладки бизнес-план безнадежно устареет.
Опции расширения
Служат в первую очередь для "развода" клиентов. Большинство опций вам никогда не понадобится, из оставшихся половина — причем самых нужных — пока не готова к реализации. Четко представляйте, чего именно вы ожидаете от передатчика, не тратьтесь на ненужные функции. А перед тем как купить, удостоверьтесь, что все необходимые опции поставляются уже сейчас!
Обслуживание
Необслуживаемых передатчиков не бывает! Даже если в помещении, где находится передатчик, температура стабилизирована, подстройку возбудителя приходится производить пару раз в год — требуемые точности высоки, да и износ сказывается. А при наших сезонных перепадах температуры подстройка делается 4-6 раз в год. Кроме того, передатчик надо пылесосить, возможно, менять антифриз, чистить разъемы. Желательно не дыханием. Минимальный комплект приборов для обслуживания передатчика — спектроанализатор с большим динамическим диапазоном и измерительный приемник с индикацией "звездного поля" — constellation.
Не совсем передатчик
Фидерный тракт
На выходе передатчика обычно устанавливают фильтр DVB-T. Формально он не нужен, если поблизости на соседних частотах нет аналоговых передатчиков или приемных устройств, однако почти всегда находятся те или иные причины для его использования. При комплектации передатчика не забывайте, что его нельзя выпускать в эфир, пока он полностью не настроен. А настройка осуществляется на согласованной нагрузке вместо антенны. То есть предусмотрите закупку собственно нагрузки и антенного переключателя. Также полезно после фильтра DVB-T иметь калиброванный направленный ответвитель: внутренние системы мониторинга передатчика не учитывают потерь в этом фильтре и отображают заведомо завышенную выходную мощность. Выигрыш небольшой, куда более важна возможность приборного контроля сигнала с выхода фильтра. Убедитесь, что все заказанные вами устройства подходят по разъемам — при необходимости заблаговременно закажите переходы.
Система охлаждения
Передатчики делятся на два типа: с воздушным охлаждением и с жидкостным охлаждением. Спор о том, какой вид охлаждения лучше, вечен и неразрешим. Все зависит от конкретных условий. Передатчики с воздушным охлаждением занимают бо'льшую площадь, заполняют пространство коробами-воздуховодами, сильнее шумят, требуют чистки и замены воздушных фильтров (возможно, частой замены); в них менее точно поддерживается температурный режим. У передатчика с жидкостным охлаждением свои особенности: теплообменник монтируется на улице (иногда в условиях башни это неудобно), через несколько лет эксплуатации потенциально возможны протечки, на вентиляторах теплообменника за зиму нарастает лед, и весной от стартового скачка тока срабатывает защита.
В любом случае необходимо проследить, чтобы:
Защита
Не буду много говорить о заземлении: защитном (для обеспечения электробезопасности персонала) и грозозащитном. Им надо уделить самое пристальное внимание. Все!
Совсем не передатчик
Система электропитания
Отнеситесь к ней со всей серьезностью. От ее стабильности зависит ваше благополучие - перерыв эфира во время выхода рекламы способен обернуться солидным иском со стороны рекламодателя. Не обращайте внимания на заверения о гарантированном питании — лучше поставьте собственный источник бесперебойного питания. Этим заодно защититесь от перекоса фаз, который порой проявляется неожиданным выходом из строя оконечных транзисторов в блоках усилителей. Во время печально знаменитого майского "веерного отключения" даже Администрация Президента РФ с ее категорийным электропитанием целых 6 минут сидела без света, а уж про метрополитен я молчу.
Источник бесперебойного питания приобретайте со значительным запасом по мощности, так как передатчик представляет собой "импульсную нагрузку".
Местоположение
А какой высоты у вас потолок? А фальшпол есть? Еще при заказе передатчика вас могут спросить, с какой стороны будет выходить фидер. Коаксиальные фидеры имеют ограничения по радиусу изгиба, поэтому, если фидер уходит под фальшпол или у вас низкие потолки, заранее запаситесь уголковыми переходами. Аналогичные ограничения есть и для оптических кабелей. Но с ними проще.
Линии передачи входного сигнала
Для подачи сигнала на возбудители чаще всего используется интерфейс
DVB-ASI (физически: 75-омный коак-сиал с разъемами BNC). Однако при подаче сигнала из другого здания, а иногда и из другой комнаты он не подходит — возможна разница потенциалов на земляном проводе и соответственно "гибель" дорогостоящего оборудования. На большие расстояния сигнал можно передавать по оптическим линиям связи, используя специальные преобразователи интерфейсов, или с помощью РРЛ. Прокладывая оптический кабель, не забудьте кроме сигнальных еще пару волокон для системы управления и контроля оборудования.
Контроль сигнала
Проследите, чтобы система мониторинга передатчика контролировала наличие входных цифровых потоков и могла отобразить хотя бы полную скорость потока и эффективную скорость данных. Иначе придется ставить для контроля дополнительные устройства. Необходимо поддерживать постоянный визуальный мониторинг аудио/видеосигнала приемником, который берет сигнал из эфира, и обеспечивать возможность оперативного подключения приемника на выход передатчика и фильтра DVB-T. Разумеется, через направленные отве-твители и аттенюаторы.
И снова эмоции
Непростая это задача — написать просто о цифровых передатчиках. Надеюсь, вы простите мне некоторую эксцентричность в изложении, ведь основная цель статьи — привлечь ваше внимание к цифровому телевидению, к теме, которая мне лично очень интересна. К сожалению, я не встречал ни одного передатчика, удовлетворяющего сразу всем перечисленным выше требованиям. Так что в любом случае его покупка выливается в задачу многопараметрической оптимизации. Придется подсчитывать, во что обойдется та или иная опция в составе передатчика или ее реализация на стороннем оборудовании, и выбирать оптимальный по цене вариант.
Прогнозы
Я плохой предсказатель, но даже я понимаю, что этой осенью Москву ждет бум цифрового эфирного телевидения. Кое-что любопытное произойдет еще до того, как вы возьмете в руки этот каталог. Или вы уже заметили?
Станет ли DVB-H "могильщиком" DVB-T?.. Вряд ли. Все-таки DVB-H позиционируется как способ посмотреть на маленьком экране что-то, не требующее особого качества звука и картинки. Когда важно не то, КАК показывают, а то, ЧТО показывают: чемпионат мира по футболу, новости и т.п. А для вещания стандартного и высокого качества DVB-T сохранит свои позиции.
Несмотря на бум вокруг DVB-H, на данный момент производители не готовы к массовому производству "терминалов". По самым скромным расчетам, до прорыва этого стандарта "в массы" пройдет не меньше 3-5 лет. Если, конечно, "наследники" IP-радиодоступа не разорят к тому времени весь этот рынок.
Опубликовано: -2005
Посещений: 21897
Автор
| |||
В рубрику "Передающее оборудование" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
