Sakaru Pasaule - Žurnāls par
modernām komunikācijām

  
  


Atpakaļ Jaunais numurs Arhīvs Par mums Meklēšana

Latvija ceļā uz digitālo televīziju

   

LVRTC republikāniskā digitālā video un audio signālu sadales un savākšanas sistēmas realizācija sagatavos Latviju pārejai uz digitālās TV standartu.

Ko sola digitālā TV

Vispirms atgādināsim, kādus uzlabojumus sola digitālā TV (DTV): dod iespēju iegūt izcilu attēla un skaņas kvalitāti; praktiski tiek novērsta attēla izsmērēšanās radioviļņu daudzceļu atstarošanās dēļ, kas sevišķi svarīgi blīvi apbūvētas pilsētas apstākļos, lietojot istabas antenu; nodrošina augstas kvalitātes attēlu un skaņu, pārraidot no mobiliem objektiem un uz tiem; izmantojot otrās paaudzes papildblokus (D-BOX), iespējams realizēt MHP (Multimedia Home Platform – multimediju mājas platformu) – visdažādākos interaktīvos pakalpojumus (maksas video, mācību pārraides, TV veikali, banku finansu norēķini, piekļuve internetam u. c.); pēc DTV ieviešanas vieglāk realizējams nākošais loģiskais solis – HDTV (High Definition TV – augstas izšķirtspējas TV); nodrošina vienkāršību – nav nepieciešama SAT bļodas antena vai kabeļu pievadi; lētāka, videi draudzīga pārraides sistēma, jo ar mazāku jaudu var iegūt vairāk programmu; visracionālāk izmanto frekvenču spektru, jo vienā frekvenču kanālā izdodas pārraidīt četras DTV programmas vai divas HDTV programmas.

Stāvoklis pasaulē

Pašreizējā TV tehnikas attīstības posmā pastāv divi galvenie DTV standarti: amerikāņu ATSC (Advanced Television Systems Commitee) un Eiropā akceptētais DVB (Digital Video Broadcasting), pie kam, lai uzsvērtu radioviļņu klasisko, zemes apraides metodi, lieto akronīmu DVB-T (Terrestrial – zemes). Amerikāņi ir pionieri – DTV pārraides tika sāktas jau 1998. gadā. Abi standarti izmanto MPEG-2 signālu kodēšanas metodi. Bet šeit arī līdzības beidzas un sākas atšķirības – nesējfrekvenču (-ces) modulācijas veidā: Eiropā izmanto COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex), bet ASV – 8VSB (Vestigial Sideband) modulācijas metodi.
   

Pirmās metodes būtība ir bitu plūsmas saskaldīšana sīkās daļās, ar katru no tām modulējot vienu no daudzām nesējfrekvencēm, pie kam demodulācijas procesā blakus nesēji traucējumus neienes (ortogonalitātes princips), bet otrās – no analogās TV aizgūtā modulācija ar gandrīz nospiestu (vestigial) sānu joslu, ietverot astoņus diskrētus amplitūdas līmeņus (±7, ±5, ±3 un ±1 V). ASV pāreju uz DTV paredzēts beigt jau 2006. gadā, jo visas analogās TV pārraides tikšot slēgtas!?

Titānu cīņas

Vienlaikus ar DTV attīstību pasaulē notiek abu minēto standartu cīņa – kurš no tiem gūs virsroku un lielāko izplatību. Sākumā šķita, ka uzvarēs ATSC, taču, izvērtējot attēla kvalitāti abos standartos pēc daudziem kritērijiem, lietpratēji beidzot nākuši pie slēdziena, ka DVB-T galvenās priekšrocības ļoti spilgti izpaužas iepriekš minēto DTV solīto uzlabojumu otrajā un trešajā punktā. ATSC reklamētāji un adepti (piemēram, prof. S. V. Novakovskis Maskavā [1]) nedaudz pieklusuši (cerības vēl tiek lolotas uz ATSC superčipu!), bet DVB-T piekritēji joko, ka amerikāņu sistēma ir kvalitatīva... tikai tuksnesī.
   

Arvien vairāk valstu (piemēram, Austrālija, Brazīlija, Malaizija, Jaunzēlande, Dienvidāfrika, Indija u. c.) pēc rūpīgiem eksperimentiem izvēlējušās Eiropas standartu, bet citas, ieskaitot Ķīnu, Indonēziju un Meksiku, sliecas to izdarīt tuvākā nākotnē (1. zīm.). Pat Japāna, kas izmanto amerikāņu analogās TV standartu, DTV zemes apraidēm izstrādājusi savu īpato ISDB-T sistēmu, kas vairāk līdzinās modificētam DVB-T variantam.

ATSC zaudē?

FCC (Federal Communication Commission) – iestāde, kas ASV izdod arī TV licences, atteikusies iekļaut COFDM metodi amerikāņu standartā. Taču telekompāniju NBC, ABC, koncerna Sinclair Broadcast un pat Pentagona spiediens uz FCC turpinās [2]. Var saprast arī FCC, jo 8VSB sistēmā jau ieguldīti lieli līdzekļi, pārdoti simtiem tūkstošu ATSC DTV uztvērēju un papildbloku analogiem uztvērējiem. ATSC atbalsta koncerni savukārt drudžaini cenšas izstrādāt brīnumaino superčipu, kas radušās nepatikšanas novērstu. Vašingtonas rajonā ar trīs 300 kW raidītājiem paredzēts veikt skrupulozus eksperimentus ATSC un DVB-T standartu objektīvai salīdzināšanai (vai nav par vēlu?). Pētījumu rezultātus iesniegšot ASV kongresā izvērtēšanai. Skaidrs, ka visa šī jezga aizkavēs DTV ieviešanos Amerikā. Šeit gan jāpiezīmē, ka speciālisti nenoliedz ATSC standarta skaņas pavadījuma – Dolby AC-3 (Surround Sound) – izcilo atskaņojuma kvalitāti. Runa ir tikai par attēlu!

Bet kāds ir stāvoklis Eiropā?

DVB-T avangardu Eiropā veido Lielbritānija (pārraides sāktas 1998. gadā), Zviedrija (1999.) un nu jau arī Spānija, kas beidz eksperimentus un vēl šogad cer sākt oficiālās pārraides. To šogad darīs arī Norvēģija un Somija. Pēdējā gan piesardzīgi gaidījusi DTV uztvērēju cenu pazemināšanos, kaut arī pati (Nokia) sākusi ražot digitālos portatīvos aparātus. Septiņas ES valstis, to skaitā Vācija un Francija, pārraides sāks līdz 2002. gadam. TV ciparizācijas vēsmas manāmas arī Austrumeiropā – piemēram, eksperimentālās pārraides pagājušajā gadā sāka Bratislavā (Slovākija), tas pats notiek arī Čehijā, bet mūsu kaimiņi Lietuvā, Viļņā un Kauņā, šogad, tāpat kā mēs, cer iekārtot DTV tīklu.

Stāvoklis Latvijā

Skaidrs, ka ciparu TV Latvijā ir nenovēršama. Jautājums tikai, kad tā tiks ieviesta. Aprēķini rāda, ka ieviest DTV, lokālām pārraidēm izmantojot TV SAT signālu, Latvijai būtu pārāk dārga izprieca. Tāpat katrai ēkai pievilkt kabeli, šķiet, nebūs iespējams. Atliek lēnām gatavoties DVB-T pārraidēm, ņemot vērā caurmēra iedzīvotāja materiālo stāvokli (27 procenti no tā, kas pastāv ES valstīs). Tādēļ LVRTC izstrādāta pakāpeniskās gatavošanās koncepcija. Šogad iecerēts īstenot vērienīgu projektu – izveidot republikānisko digitālo signālu sadales un savākšanas tīklu, kas darbosies MPEG-2/DVB-T Eiropas standartā.
   

Projekta priekšrocības: · novecojušo radio releju līniju (RRL) atjaunošana uz ciparu tehnikas bāzes (sk. arī SP 2000/2(18), 28. lpp.); · uzlabota un pastāvīga pārraides kvalitāte visos posmos; · paralēlas datu pārraides iespēju nodrošināšana; · ja būs noteiktas valsts investīcijas analogo raidītāju rekonstrukcijai, ne tikai Rīgai, bet visai valstij iespējams pāriet uz DVB-T. Projekta realizācijai izmanto firmu NEC (Japāna) RRL un Tandberg (Norvēģija) digitālās signālu apstrādes iekārtas.

Koderi

Šo pārveidošanu veic septiņi koderi E5611 (viens atrodas rezervē), kas kodē videosignālus MPEG-2 (ISO/IEC 13818-2) standarta 4:2:0 MP@ML vai 4:2:2 P@ML formātā, bet audiosignālus MPEG-1 (ISO/IEC 11172-3 Audio) – II slāņa standartā. Katra kodera izejas bitu plūsmas ātrumu var mainīt no kodera priekšpaneļa vai no MEM (sk. 2. zīm.). Iespējamās plūsmas ātrumi pirmajā formātā ir 1,5÷15 Mbit/s, otrajā – 0,5÷50 Mbit/s. Katrs koders var kodēt vienu analogo video PAL vai arī PCM impulsu plūsmā jau pārveidotu digitālo videoprogrammu, kā arī divus analogās vai digitālās (AES/EBU) audiosignālu skaņas pavadījumus no atsevišķām ieejām. Tas dod iespēju katru TV programmu pavadīt ar diviem stereoskaņas traktiem, aizņemot divus stereokanālus (vai izveidot četrus mono kanālus). Koders E5611 dod arī iespēju digitālos audiosignālus iestrādāt (embed) digitālo videosignālu plūsmā. Tāpat koders attēla vertikālo dzēsējimpulsa laiku (Vertical Blanking Interval) lietderīgi izmanto dažādas papildinformācijas nosūtīšanai: teleteksts, informācija par programmas saturu (VPS – Video Programming System) u. c. Teleteksta informāciju var izvietot videopakešu identifikatorā (PID – Packet Identifier) vai izdalīt kā atsevišķu PID signālu.

Multipleksors (MUX)

ASI bitu transporta plūsmu pievada MUX MX 5620, viens no tiem drošuma labad atrodas rezervē (2. zīm.). Bitu plūsmas no dažādiem koderiem šai mezglā tiek multipleksētas vienā secīgā plūsmā, tajā iekļaujot arī PSI/SI (Program Specific Information/Service Information) programmas vai pakalpojumu informācijas tabulas. Abus MUX var darbināt ar MEM programmatūru, jo to izejas raksturlielumi ir identiski. Ja darbībā esošais MUX ģenerē trauksmes signālu, MEM savienojumu ķēdes automātiski pārslēdz uz rezerves MUX. Maksimālais bitu plūsmas ātrums MX 5620 MUX izejā ir 100 Mbit/s. Taču tīkla G703 līniju caurlaidība ir limitēta ar 34 Mbit/s, tādēļ MEM kontrolē kopējo plūsmas ātrumu, lai tā nepārsniegtu šo limitu.

Interfeiss (IF) un bitu transporta plūsmas monitors (TSM)

MUX izejā signāli ir ASI formātā, tālab ar interfeisu TT6010 to konvertē uz G703 protokolu. Bitu plūsmas šai ķēdes daļā var pārbaudīt ar TSM (Transport Stream Monitor) transporta plūsmas monitoru TT4030. Tas izmanto TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) protokolu, lai nepārtraukti kontrolētu un ierakstītu datus par transporta plūsmām ar nolūku pārbaudīt pakalpojumu kvalitāti operācijsistēmās.

Sistēmas pārvaldība (MEM) un iekārtu kontrole (DC)

MEM (Multiplex Element Manager) un DC (Device Controller) uzrauga un kontrolē visas programmu sadales sistēmas darbību. Signālu apmaiņa starp MEM, DC un visas sistēmas aparatūru notiek, izmantojot Ethernet tipa tīklu. Tomēr MEM galvenais uzdevums ir realizēt t. s. statistisko multipleksēšanu. Sistēma darbojas ar mainīgiem bitu plūsmas ātrumiem. Ja pārraidāmais attēls ir pie galdiņa sēdošs diktors, kas lasa ziņas, nepieciešamais bitu plūsmas ātrums var būt tikai apmēram 1,5 Mbit/s; ja jāpārraida sarežģītākas struktūras mainīgas scēnas, – apmēram 2÷4 Mbit/s, bet sporta pārraidēs ar ātri kustīgiem objektiem un sarežģītu scēnas fonu nepieciešamais bitu plūsmas ātrums var pat pārsniegt 4÷6 Mbit/s. MEM piešķir koderiem katrā brīdī nepieciešamās bitu plūsmas, tādējādi vienlaikus atrisinot konfliktējošās prasības: uzturēt augstu attēla kvalitāti un taupīgi izmantot RRL caurlaides spējas. Prakse rāda, ka ar statistisko multipleksēšanu izdodas ietaupīt līdz apmēram 35 procentiem no bitu plūsmas (salīdzinājumā ar nemainīga ātruma režīmu).

Dekoderi (IRD)

Daudzkanālu IRD (Integral Receiver Decoder) dekoders TT1100 spēj atkodēt līdz pat sešas no RRL tīkla saņemtās MPEG-2/DVB-T videoplūsmas, katru ar divām MPEG-1 II slāņa audio stereoplūsmām. Katrā reģionālā centrā tiks uzstādītas divas TT1100 iekārtas. IRD ir analogās un digitālās video/audio signālu izejas, bet tas nozīmē, ka, rekonstruējot pašreizējos reģionālos analogos raidītājus, Latvijas teritorija nosedzama ar DTV signāliem! PAL videosignālu josla ir 0÷5,0 MHz (±1,5 dB nevienmērība), bet audiosignālu – 20÷20000 Hz (±0,5 dB nevienmērība), ja nelineāro kropļojumu koeficients (THD+N) ir zem -75 dB.

Savākšanas tīkls

Tīklu (3. zīm.) veido no attāluma vadāmas sešu reģionālo TV studijās (Kuldīga, Ventspils, Liepāja – rietumu virzienā un Valmiera, Rēzekne, Daugavpils – austrumu virzienā) izvietotās aparatūras, kas varēs pārraidīt uz Rīgu vienu videoprogrammu (analogo vai digitālo) un divus analogos vai digitālos stereo audio (vai četrus mono) skaņas pavadījumus. Paredzētas iespējas vienlaikus saņemt vienu programmu no austrumiem un otru – no rietumiem. Tīklu paplašinot, būs iespējas vienlaikus saņemt video/audio signālus no visām sešām pilsētām. Raidot uz Rīgu, koderi E5411 veiks tādas pašas funkcijas, kā jau aplūkotie koderi E5611 sadales tīklā.
   

Māris PAUDERS
   

Arnolds VĪTOLS
 
Design and programming by Anton Alexandrov - 2001