Мультисервисные сети передачи данных и телевидения:
оборудование, проектирование и монтаж.
+7(495) 221-8188
info@konturm.ru
Адрес на карте
Каталог
Решения
Акции
Новинки
Распродажа
Проектирование
Каталог
Решения
Акции
Новинки
Распродажа
Проектирование
Главная
>
Каталог
Ваша корзина
Товаров: 0 шт.
На сумму: 0,00 €
DVB-C - Digital Video Broadcasting - Cable

Стандарт DVB-C. Система цифрового ТВ вещания.

См. на странице:
Особенности передачи цифровых сигналов по СКТВ
Стандарт DVB-C
Что несет с собой стандарт DVB-C?
Примеры DVB-C модуляторов

См. также:
Технические решения трансляции цифрового ТВ в формате DVB-C
Описание стандарта DVB-T
Описание стандарта DVB-H

Стандарт DVB-C. Что такое DVB? DVB Project (Digital Video Broadcasting Project – проект цифрового видеовещания) – это международная организация, занимающаяся разработкой стандартов в области цифрового телевидения для Европы. Она создана в 1993г. и ее членами в настоящее время являются более 300 компаний, производящих оборудование для телевизионного вещания, занимающихся телевизионным вещанием и связью, научно-исследовательских организаций и т.д. Штаб-квартира DVB Project находится в Женеве (Швейцария). Напомним, что штаб-квартира европейского комитета по электротехнической стандартизации (CENELEC) также находится в Женеве. Стандарты, подготавливаемые DVB Project, затем представляются на утверждение в европейские организации по стандартизации. Принятие стандартов позволяет унифицировать средства телевизионного вещания, элементную базу телевизионных приемников и другой аппаратуры. Это является необходимым условием успешного внедрения цифрового телевидения.

В результате работы DVB Project уже в 1984г. были выработаны основные положения стандарта DVB-C (C – Cable – кабель, т.е. стандарт цифрового телевизионного вещания по кабелю), и стандарта DVB-S (S – Sattelite – спутник, т.е. стандарт спутникового цифрового телевизионного вещания). Работа над стандартом наземного (т.е. обычного, эфирного) телевизионного вещания DVB-Т (Terrestrial - наземный), была закончена позже, в 1996 году, т.к. в этом виде вещания внедрение цифрового телевидения столкнулось с наиболее серьезными сложностями. Требования для стандарта DVB-C изложены в [1].

В основе стандартов DVB (в том числе и стандарта DVB-C) лежит стандарт кодирования движущихся изображений и звукового сопровождения MPEG-2 (см. табл.1). В настоящее время используется основной профиль без масштабирования.

Таблица 1. Стандарт MPEG-2 (в основе DVB-C)
Уровень
Профиль
Простой (Simple) Основной (Main) Масшта- бирование по S/N (SNR Scalable) Пространственный (Spatially Scalable) Высокий (High)
High 1920×1152 - 80 Мбит/с - - 100 Мбит/с
High-1440 1440×1152 - 60 Мбит/с - 60 Мбит/с 80 Мбит/с
Main 720×576 15 Мбит/с 15 Мбит/с 15 Мбит/с - 20 Мбит/с
Low 352×280 - 4 Мбит/с 4 Мбит/с - -
Кодирование компонентов 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:02:00 4:2:0 или 4:02:02
В-кадры Нет Есть Есть Tcnm  
Масштабируемость Нет Нет По S/N По пространственному разрешению и по S/N По пространственному разрешению и по S/N

 

Уровень High-1440 (1440×1152 элементов) соответствует телевидению высокого разрешения (высокой четкости) с форматом экрана 4:3 (стандартный экран), а уровень High (1920×1152 элементов) - телевидению высокого разрешения (HDTV) с форматом экрана 16:9 (широкоформатное изображение). Вертикальные столбцы таблицы соответствуют новой градации (т.е. MPEG-2) цифровых телевизионных систем – профилям. С переходом на более высокие профили, т.е. при продвижении по таблице направо, увеличивается количество используемых методов кодирования, появляются новые свойства телевизионной системы, но, естественно, усложняется аппаратура и алгоритмы обработки сигналов.

Как видно из таблицы, на главном уровне (Main), соответствующем телевидению обычного разрешения, скорость передачи двоичных символов в канале связи достигает 15 Мбит/с. Сравнив эту величину с исходной величиной 216 Мбит/с, соответствующей параллельному стыку по Рекомендации 601 МККР, можно видеть, что осуществляется сжатие потока информации примерно в 15 раз. Режим “Main Profile@Main Level (MP@ML)” в настоящее время широко используется в системах DVB (Стандарт DVB-C).

На более высоких уровнях главного профиля, соответствующих HDTV, скорость передачи в канале связи возрастает до 60 или 80 Мбит/с. Следует подчеркнуть, что для всех уровней разрешения данного профиля используется один и тот же набор методов кодирования. В этом заключается совместимость разных уровней. На более высоких уровнях кодеры и декодеры должны иметь большее быстродействие и больший объем ЗУ. Аппаратура более высоких уровней разрешения может работать на более низких уровнях разрешения.

Высшие профили стандарта MPEG-2 характеризуются наличием масштабируемости, которая была упомянута выше. Кроме того, на высших профилях возможно применение компонентного кодирования сигналов не только через строку (4:2:0), но и в каждой строке (4:2:2). Предусмотрен также специальный профиль (4:2:2, в табл.1 не показан), предназначенный для студийного оборудования, в частности для видеомонтажа.

 

Особенности передачи цифровых сигналов по сетям кабельного телевидения

Ожидаемое внедрение цифрового телевидения в системы кабельного телевидения (СКТ) ставят вопрос об их пригодности для этой цели и об оценке необходимых усовершенствований и доработок. В силу того, что в правильно спроектированной СКТ довольно высокое отношение сигнал/шум – S/N (по ГОСТ Р 52023-2003 не менее 43 dB), но в то же время значительно уже полоса канала в сравнении со спутниковой системой, в связи с чем наиболее оптимальным является использование многопозиционной модуляции QAM (Quadrature Amplitude Modulation – квадратурная амплитудная модуляция). Хорошее S/N согласно теоремы Шеннона снижает вероятность ошибок BER (Bit Error Rate – частота ошибочных бит) и позволяет обойтись одной ступенью помехоустойчивого кодирования. Однако пакетные ошибки не исключены, поэтому перемежение остается составной частью помехоустойчивого кодирования.

Анализ помех и искажений, типичных для линейного тракта, позволяет предположить, что цифровые сигналы окажутся менее чувствительными к интермодуляционным искажениям (CSO и СТВ), чем аналоговые, благодаря значительно меньшему требуемому защитному отношению S/D (цифровой сигнал/цифровая помеха) в совпадающем и соседних каналах и более гладкому спектру. В то же время цифровые QAM сигналы более чувствительны к амплитудным и особенно фазовым искажениям в тракте, поэтому вопросы согласования, коррекции характеристик остаются достаточно острыми [2].

В литературе еще не достаточно данных о взаимном влиянии большого числа цифровых потоков в кабельной сети, т.к. благодаря эффективному сжатию, в одном частотном канале удается передать до 4-6 ТВ программ, и после перевода на цифровой формат даже очень загруженная сеть с 25-35 транслируемыми программами переходит в категорию сетей с 5-7 реально занятыми физическими каналами, в которых проблемы взаимных помех не столь актуальны.

В построении головных станций (ГС) переход на цифровой формат предъявляет новые требования к аппаратуре обработки и формирования сигналов. Появляется возможность формировать многопрограммные цифровые потоки, не декодируя принятые MPEG-2 сигналы, а выделяя на них нужные компоненты на уровне транспортного потока и ремультиплексируя эти компоненты в новый транспортный поток. Также на уровне транспортного потока при этом могут решаться вопросы скремблирования, смены системы условного доступа. Принятый в стандартах DVB единый подход к канальному кодированию существенно облегчает обработку и преобразование сигналов DVB, т.к. число дополнительных операций при преобразованиях оказывается минимальным. В этом смысле стандарт DVB-C достаточно близок к спутниковому стандарту DVB-S.

 

Стандарт DVB-C

Структура системы DVB-C (Стандарт DVB-C) максимально гармонизирована со структурой спутниковой системы DVB-S, но в качестве типа модуляции в ней используется не QPSK, а M - QAM с числом позиций М от 16 до 256 (т.е. от 16 QAM до 256 QAM). На рис.1 показана структура как оборудования головной станции кабельной линии, так и абонентского приемника-декодера для такой линии.

Стандарт DVB-C. Структурная схема

Входными сигналами на головной станции являются транспортные пакеты MPEG-2 и такты, получаемые через интерфейс в основной полосе от: спутниковой линии, технологических линий, локальных программных источников и т.п. Методы инверсии каждого восьмого байта для цикловой синхронизации, рандомизации, перемежения и кодирования RS-кодом не имеют отличий от аналогичных методов и устройств в системах DVB-S и DVB-Т. Преобразователь байтов и кортежи (короткие последовательности битов, равные значности моделирующего кода) осуществляет формирование битовых структур, удовлетворяющих условию последующего получения символов QAM.

С целью получения созвездия, не зависящего от вращения несущей, к двум старшим разрядам каждого символа QAM применяется дифференциальное кодирование. На этом формирование кортежей заканчивается и осуществляется найквистовская согласованная фильтрация для формирования спектра в квадратурных каналах I и О. Затем сигналами I и О моделируются квадратурные несущие, и сигнал QAM переносится по спектру в полосу рабочего кабельного канала, для сопряжения с которым служит физический интерфейс. На приеме в соответствующем порядке выполняются обратные операции по демодуляции и декодированию сигнала в цифровой приставке Set - Top - Box (STB).

Характерной особенностью рассмотренного тракта адаптации является отсутствие внутреннего сверточного кодека и наличие формирования спектра в основной полосе. Защита от пакетированных ошибок производится исключительно за счет перемежения на выходе кодера Рида-Соломона [3].

После сверточного перемежения непрерывную последовательность байтов необходимо разделить на короткие последовательности битов, каждая из которых соответствует символу QAM, т.е. определенной точке на квадратурной диаграмме модулированного сигнала. Такие последовательности двоичных символов называются кортежами. Длина кортежа m = log2(M), где М – число позиций сигнала M - QAM (т.е. 2 m×QAM ).

Циклическая задача отображения байтов в кортежи для одного цикла может быть выражена формулой:

8k = n×m,

где: k – число преобразуемых байтов по 8 бит;

n – число кортежей длиной m бит.

Различным вариантам модуляции M - QAM соответствуют значения коэффициентов, показанные в табл.2.

Таблица 2
Модуляция m n k 8k = n·m
16QAM 4 2 1 8
32QAM 5 8 5 40
64QAM 6 4 3 24
128QAM 7 8 7 56
256QAM 8 11 1 8

 

Минимальный цикл преобразования в 1 байт соответствует видам модуляции 16QAM и 256 QAM При 256 QAM байты и кортежи совпадают.

В табл.3 приведены примеры расчетных значений символьной и информационной скоростей при разных кратностях модуляции в канале с полосой 8 МГц. Максимальная скорость достигает 38,1 Мбит/с, что соответствует пропускной способности ствола спутникового ретранслятора с полосой 33 МГц в типовом режиме Fсимв = 27,5 Мсимв/с, CR = 3/4.

Таблица 3
Полезная информационная скорость (транспортный уровень MPEG-2), Мбит/с Общая скорость, включая RS (204, 188),Мбит/с Кабельная символьная скорость, Мбод/с Занимаемая полоса частот, МГц Вид модуляции
38,1 41,34 6,89 7,92 64QAM
31,9 34,61 6,92 7,96 32QAM
25,3 27,34 6,84 7,86 16QAM
18,9 20,52 3,42 3,93 64QAM
16 17,4 3,48 4 32QAM
12,8 13,92 3,48 4 16QAM
9,6 10,44 1,74 2 64QAM
8 8,7 1,74 2 32QAM
6,4 6,96 1,74 2 16QAM

 

Что несет с собой стандарт DVB-C?

Такой вопрос наиболее часто задают кабельные операторы при переходе на цифровые технологии. При внедрении стандарта DVB-C реализуются следующие преимущества:

Ø  Существенная экономия частотного ресурса. Действительно, если в одном физическом канале размещаются 4-8 ТВ программ, то это означает, что для передачи 60-ти программ (где взять такой контент?) потребуется всего около 10-ти каналов. Такой частотный выигрыш особенно ощутим при внедрении стандарта DVB-C на устаревших сетях с пропускной способностью до 240…300 МГц. В таких сетях легко размещаются свыше 100 цифровых каналов, а при активизации реверсного канала – и услуги интерактивного сервиса.

Ø  Существенно повышается качество транслируемых программ. Действительно, трансляция аналоговых сигналов неизбежно влечет за собой снижение их качества в части неизбежного накопления искажений (шумы, интермодуляционные искажения, фоновая помеха, наводимые сигналы, кросс-модуляция и т.д.). Цифровые же сигналы (DVB-C) сохраняют свое качество вне зависимости от протяженности магистрали. Для них достаточно превышения требуемого уровня сигнала (что всегда выполняется на практике в силу более высокой чувствительности STB в сравнении с телевизором) и порогового значения C/N, которое много ниже регламентируемых 43 dB согласно ГОСТ Р 52023-2003.

Ø  При использовании стандарта DVB-C появляется возможность значительно увеличить зону обслуживания СКТ за счет более низкого шумового порога (не более 36 dB). Расчеты показывают, что при использовании стадарта DVB-C возможно увеличение зоны обслуживания в 10 и более раз. Причем, такое увеличение зоны охвата наиболее эффективно именно на устаревших сетях с верхней частотой 240…300 МГц. На таких частотах погонные потери коаксиального кабеля почти в 2 раза меньше, чем на частоте 862 МГц, с которой проектируются современные СКТ. При меньших погонных потерях требуется меньшее число усилителей, что и гарантирует поддержание высокого значения S/N.

Более того, снижение числа физических каналов снижает энергетическую нагрузку самой СКТ, что эквивалентно значительному улучшению S/N, CTB и CSO.

Ø  Появляется возможность эффективного кодирования пакетов программ формированным по тем или иным экономическим соображениям, что позволяет операторам СКТ получать дополнительные прибыли за счет формирования платных каналов. При использовании DVB-C так же облегчается и возможность использования фильтров пакетирования за счет снижения физических каналов и появления частотных пробелов, которые и необходимы при использовании фильтров пакетирования.

 

Примеры DVB-C модуляторов

Примером DVB-C модулятора (см. фото) может служить модуль DVQ 90 × c DVB - ASI входом (Teleste, Финляндия). Такой модуль устанавливается в составе головной станции DVX. Этот DVB-C модуль работает в полном диапазоне входных/выходных ASI скоростей (0…213,7 Мбит/с) со стандартными размерами пакетов (188/204 байт). Собственно DVB-C модулятор обладает следующими основными параметрами:

dvb-c модулятор Констелляция

16,32,64,128,256 QAM

Символьная скорость 2…7 Мсимв/с (шаг 0,001 Мсимв/с)
Модуляционная ошибка (MER) ≥ 40 dB
Фактор свертки (Roll-off)

12%, 15%, 18%

Амплитудная разбалансировка 0%
Фазовая ошибка
Фазовый джиттер

≤ 0,5°

Подавление несущей ≥ 55 dB
Отношение несущая/шум (SNR) ≥ 43 dB

Уровень любых ложных несущих (включая синусоидальную волну)

-65 dBc

Диапазон выходных частот

47…862 МГц

Стабильность выходного уровня ≤ 1 dB
Точность установки выходного уровня ±1 dB
Пульсации АЧХ

≤ 0,4 dB

 

Другим примером могут служить модули DVQ91x, для которых входным сигналом являются спутниковые каналы с цифровой QPSK модуляцией согласно стандарта DVB-S в диапазоне частот 950 – 2150 МГц и уровнями 44…84 dBμV (75 Ом). Модуль также содержит и DVB - ASI вход и выход, т.е. является идентичным к выше рассмотренным модулям DVQ90x.

 

Если у Вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь по E-mail: или по тел.: (495) 221-81-88. Наши специалисты дадут Вам полную исчерпывающую информацию по любому из интересующих Вас вопросов.

 

Литература

  1. European Standard EN 300 429 v.1.2.1 (1998-04). Digital Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for cable systems.
  2. Локшин Б.А. Цифровое вещание: от студии к телезрителю. М., “Сайрус Системс”, 2001г., 446с.
  3. Зубарев Д.Б., Кривошеев М.И., Красносельский И.Н. Цифровое телевизионное вещание. Основы, методы, системы. М., НИИР, 2001г., 568с.

 

У вас есть вопросы?
По любым вопросам звоните нам по телефону:
+7(495) 221-8188
8-495-221-8188
пн-пт: с 9-00 до 18-00
info@konturm.ru
г. Москва ул. Искры д.9 корп.2
ПРОЧЕЕ
О компании
Лицензии
Семинары
Вакансии
Контакты
Форма связи
Новости
ОПЕРАТОРУ
КАТАЛОГ
English version|Webmaster|Карта сайта
Основная специализация группы компаний «Контур-М» - системная интеграция в сфере мультисервисных сетей передачи данных и телевидения, построенных на базе различных архитектур и технологий, таких как: HFC (FTTC/FTTB/FTTH), MetroEthernet, DVB-(S,C,T), IPTV, DOCSIS, xDSL и т.п. Группа компаний «Контур-М» решает полный комплекс вопросов по построению мультисервисных сетей от поставки оборудования, проектирования и сопровождения проектов в государственных экспертных организациях до пуско-наладочных работ и технической поддержки.
Компания Контур-М © 1994-2018
Мультисервисные сети передачи данных и телевидения:
проектирование, поставка оборудования, пуско-наладка и монтаж.