Способы построения распределительной сети наземного цифрового вещания Мельник А. ГП УНИИТ

Исходные условия Задача построения распределительной сети: откуда и куда распределять: –из центра на 81 зону при условии 100 % покрытия Украины; –в места размещения зональных (региональных) и дополнительных внутризональных станций эфирного вещания (расположение неизвестно) что распределять: –программы национального вещания; –дополнительно местные программы; –объем вещания окончательно не решен –данные Предположения Место - центр зоны или близлежащий крупный населенный пункт, ориентировка на действующие станции эфирного вещания с переоснащением на цифровые форматы вещания; с учетом перспектив ориентир на распределение суммарного потока до 155 Мбит/с

Требования к сети При выборе варианта построения распределительной сети должны быть учтены следующие обязательные факторы: наличие канала связи и доступа к нему в месте расположения зональных передающих станций; обеспечение передачи информации в цифровом формате; обеспечение требуемой скорости передачи (около 155 Мбит/с); обеспечение гарантированного качества канала распределения, необходимое для передачи видеопотока, сформированного в стандарте MPEG-4 или MPEG-2. промежуток времени, необходимый для развертывания распределительной сети, ограниченный датой полного перехода на цифровое вещание (2015 г.); затраты на построение распределительной сети На данный момент наземных телекоммуникационных сетей, охватывающих все зоны вещания и удовлетворяющих приведенным выше требованиям, в Украине не существует. Имеются отдельные фрагменты наземных сетей, связывающие в основном крупные населенные пункты.

Варианты построения сетей распределения Оптимальным с позиции минимизации финансовых вложений и уменьшение затрат времени на реализацию вариант - использование существующих наземных сетей связи: кабельных линий связи (КЛС); радиорелейных линий связи (РРЛ); оптоволоконных линий связи (ВОЛС). Особое внимание следует уделять организации цифрового вещания в приграничных районах В мировой практике для построения распределительных сетей широко используются спутниковые каналы связи, в особенности для раздачи программ на сети кабельного вещания. К примеру, только двумя операторами спутниковых систем связи (ССС) Eutelsat и SES Astra таким образом программы распределяются в около 200 млн. домов (2010 г.).

Наземная сеть (вариант) Ориентировка на радиальное распределение для уменьшения длины линий из центра в зоны Длина наиболее протяженной линии до 900 км. Общая протяженность км

Наземная распределительная сеть 25 % территории Украины местность со сложным рельефом с резкими перепадами высот на незначительных длинах линии Тернопольская, Хмельницкая: от 30 м/1 км до 40 м/1 км Ивано-Франковская, Львовская: от 60 м/1 км до 120 м/1 км (не горные части) для сравнения: в Полтавской перепад в среднем до 8 м/1 км КЛС Основы для построения распределительной сети практически нет. Существующие линии связи локализованы, устаревшие и не предназначены для передачи больших потоков информации в цифровом виде. Пересеченный рельеф существенно осложняет прокладку кабельных линий и увеличивает риск их повреждений Реализация такого варианта наиболее трудоемка, необходимо создавать систему распределения с нуля В горных районах использование КЛС хотя практически возможно, но не целесообразно.

Наземная распределительная сеть Зона 44

РРЛ действующая сеть РРЛ обеспечивает доставку на большинство передатчиков, но она преимущественно аналоговая требуется полная реконструкция, т. е. строительство новых цифровых сетей необходимая протяженность магистрально сети РРЛ - более км длина пролета 40 км. Количество пролетов - около 230 в горных районах длина дополнительно 50 пролетов для внутризонального распределения дополнительные линии длиной около км общее количество РРС – около 400 Отсутствует гарантия, что серийно выпускаемое оборудование обеспечит достоверность необходимую для передачи сжатого потока Затраты Стоимость одного пролета РРЛ на 155 Мбит/с (без мачты) около 460 тыс. грн., общая стоимость до млн. грн. Увеличение затрат в районах со сложным рельефом Строительство сети не одновременное по всем объектам, растянется на десятилетие и не будет закончено к 2015 г. Строительство РРЛ до районов с малой плотностью населения не эффективно.

ВОЛС Преимущество возможность качественной передачи больших потоков информации; ВОЛС охвачены все крупные города. Недостатки необходимо вести ВОЛС к передатчикам в малых населенных пунктах; неэффективность ВОЛС в районах с малой плотностью населения; значительные затраты при прокладке в горных районах и на пересеченной местности (25 % территории); подверженность к влиянию природных факторов, потери времени на восстановление канала. При использовании имеющихся фрагментов необходимо достроить магистральные сети примерно 4,1 тыс. км ВОЛС из них 900 км в горных районах Для охвата всей территории Украины, при условии использования и для внутризонального распределения цифровых потоков на все передатчики,, общая длина распределительных линий примерно км., из них км магистральных Для распределения программ по всей территории Украины необходимо достроить км ВОЛС Строительство распределительной сети к 2015 г. не будет завершено.

ВОЛС По предварительным данным: приобретение 1 км ВОЛС – 1,5 тыс. долл. аренда 1 км ВОЛС 25 долл.-мес. техническое обслуживание 1 км ВОЛС 19 грн./мес Затраты создании независимой собственной магистральной сети распределения 13,5 млн. долл. приобретение недостающих ресурсов магистральных сетей при использование фрагментов - 6,2 млн. долл. приобретение недостающих ресурсов зональных сетей - 9,0 млн. долл. аренда имеющихся линий - 1,5 млн. долл./год обслуживание магистральных и зональных сетей- 3,5 млн. грн./год Затраты за 10 лет эксплуатации – 160 млн. грн. Задача обеспечения требуемой достоверности в канале при передаче сжатой информации может быть решена путем уменьшения длины участка линии, что приводит к удорожанию. Использование ВОЛС на территориях со сложным рельефом местности и, в особенности в горных районах не целесообразно Основной недостаток использования ВОЛС все ВОЛС принадлежат предприятиях негосударственной формы собственности за исключением Укртелеком Укртелеком будет приватизировано. Национальная распределительная сеть должна находится под управлением государства

СПУТНИКОВАЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ Преимущества: полное покрытие территории Украины; цифровые методы передачи; оперативность создания сети (сегодня на сегодня); оптимальное решение проблемы доставки программного продукта в приграничные и малонаселенные районы; работа через проектируемый национальный спутник (с 2013 г.); с 2013 г. независимая сеть, управляемая государственным предприятием Необходимые ресурсы: мультиплекс (10 ТВ программ) в стандарте MPEG Мбит/с в стандарте DVB-S2 при формате сигнал ФМ-8, код скорости 8/9 скорость передачи в канале 28,2 МБод (со служебным каналом) полоса одного транспондера МГц = 3 мультиплекса возможность увеличения количества программ при переходе на более эффективный формат (АФМ-16, АФМ-32)

СПУТНИКОВАЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ Территорию Украины покрывают около 100 спутников При выборе угла места 15° на дуге ГСО от 21 º з. д. до 62° в. д. расположено 61 КА с нагрузкой в диапазоне Ku ЭИИМ, дБ Недостаток спутниковой распределительной сети: ограниченность и значительная стоимость частотного ресурса

Частотная эффективность Переход на DVB-S2 повышение частотной эффективности минимум в 1,3 раза без снижения качественных характеристик при формате сигнал ФМ-8, код 8/9 в стволе с полосой 36 МГц можно передать транспортный поток со скоростью до 78,75 Мбит/с, при достаточной энергетике канала достижима частотная эффективность до 4,5 бит /Гц повышение частотной эффективности примерно в два раза при использовании режимов работы ПМК или АМК (в канале с фиксированными частотным ресурсом и объемом вещания использование ПМК или АМК не обеспечивает желаемого эффекта) использование для предоставления услуг доступа, главным образом в информационные сети

Услуги доступа Диаграмма эффективности

Вариант реализации Структура ПС ЗППС ПС ЦППК ПС ЗППС

Затраты Единовременные Постоянные (аренда ствола) Единовременные строительство земных станций – не менее 230 (18 – 20 тыс. долл. за станцию), всего до 5 млн. долл. (в горных районах плотность установки возможна выше) сертификация до тыс. долл. за весь комплект получение разрешительных документов Постоянные стоимость 1МГц полосы частот вещательного ствола – 4 тыс. долл./мес. аренда 1 ствола в год – около 1,7 млн. долл. эксплуатация сети Возможны скидки за счет аренды больших объемов

Выводы При недостатке времени на создание распределительной сети альтернативы спутниковым сетям распределения нет. Распределительная сеть в своем окончательном варианте должна быть комбинированной, использующей все технологии доставки: для магистральных линий фрагменты ВОЛС; в горных и предгорных районах спутниковые системы; для приграничных и малозаселенных территорий спутниковые сети; для внутризонального распределения РРЛ; для распределения в пределах городских территорий КЛС. Технологии передачи должны соответствовать в спутниковых сетях DVB-S2, в других сетях аналогичным стандартам, например DVB-С2, DVB-Т2 Наряду с вещанием программ должно производиться вещание данных Для вещания данных целесообразно использовать отдельно выделенный частотный ресурс. До 2012 года использовать арендованный ствол, а после запуска национального спутника (2012 г.) переход на НССС Возможно построение системы цифрового вещания повсеместным внедрением непосредственного спутникового вещания