Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Сеть наземного цифрового телевизионного вещания НСО

1.1 Современное состояние Цифрового телевидения в Новосибирской области

1.2 Частотно-территориальный план НСО

1.3 Обеспечение вещания мультиплекса в новосибирской области

1.4 Перспективы технологий доставки контента

2. Характеристика города Тогучин

2.1 Население

2.2 Экономика, основные предприятия

2.3 Средства массовой информации

3. Назначение и состав сети ТВ-вещания

3.1 Назначение сети цифрового наземного эфирного вещания

3.2 Схема организации сети цифрового вещания

3.3 Анализ и выбор схемы доставки ТВ-контента

4. Обзор, сравнение и выбор оборудования для цифрового эфирного телевидения

4.1 Состав радиотелевизионной передающей станции

4.2 Выбор цифрового приемника

4.3 Выбор цифрового телевизионного передатчика

4.4 Выбор спутника, обеспечевающего ретрансляцию сигналя

4.5 Выбор антенно-фидерных устройств

4.6 Выбор мачты

5. Расчет радиуса зоны покрытия сети на территории г. Тогучин

5.1 Организация цифрового эфирного телевизионного вещания

5.2 Расчет требуемой напряженности поля

5.3 Определение радиуса зоны обслуживания

5.4 Условия реализации одночастотной сети

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Основные нормирующие документы

6.2 Требования к источникам ЭМИ РЧ

6.3 Требования к размещению передающих радиотехнических объектов (ПРТО)

6.4 Меры защиты работающих от воздействия ЭМИ РЧ

Заключение

Список литературы



Введение

В эпоху перехода к построению информационного общества телерадиовещание стало важнейшим средством массовой информации, влияющим на духовное развитие общества, экономический рост, социальную стабильность и становление институтов гражданского общества. Основным инструментом, обеспечивающим достижение этих целей, является реализация Федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Р ос с и й с к о й Ф е д е р а ц и и н а 2 0 0 9--2 0 1 5 г о д ы».

Для достижения целей Программы решаются следующие задачи: модернизация инфраструктуры государственных сетей телевизионного вещания; перевод государственных сетей телерадиовещания на цифровые технологии; 11 обеспечение потребностей распределения телерадиоканалов спутниковым ресурсом; обеспечение населения Российской Федерации региональным цифровым эфирным телерадиовещанием; развитие новых видов телевизионного вещания, включая телевидение высокой четкости и с элементами интерактивности. Реализация Программ ы осуществляется в 2009 - 2.0.1.8 годах в 2 этапа.

На первом этапе Программы (2.0.0.9 год) предусматривалось обеспечение условий для перехода на цифровой формат распространения программ. На этом этапе осуществлены: разработка и утверждение системных проектов для 1-й очереди строительства сетей цифрового эфирного телерадиовещания в регионах; начато строительство сетей цифрового эфирного телерадиовещания в регионах с целью отработки планируемых к реализации технологических решений; проведена подготовка к проектированию и созданию космических аппаратов в целях их своевременного вывода на орбиту и обеспечения задач трансляции частотным ресурсом.

На втором этапе Программы (2010 - 2018 годы) осуществляются реализация запланированных мероприятий по развитию телерадиовещания, повсеместный переход на цифровое эфирное телерадиовещание, создание условий для последовательного отключения аналогового вещания в стране и завершение создания единого информационного пространства в Российской Федерации, в том числе: строительство сетей цифрового эфирного телерадиовещания для распространения обязательных телерадиоканалов и иных каналов свободного доступа, включая модернизацию и расширение существующей инфраструктуры телевизионного вещания (реконструкцию, техническое перевооружение сети антенно-мачтовых сооружений, объектов инженерного обеспечения, замену аварийных сооружений и объектов); создание и запуск спутников связи и вещания; информационно-разъяснительные мероприятия по обеспечению успешного и планомерного внедрения цифрового эфирного телерадиовещания в Российской Федерации; создание системы цифровизации архивных аудио- и киноматериалов.

Новая модель ТВ-вещания предусматривает широкое внедрение цифрового телевидения в форматах высокой (ТВЧ) и сверхвысокой (ТСВЧ) четкости. При этом переход на ТВЧ и ТСВЧ должен сопровождаться развитием и внедрением систем трехмерного (3D) ТВ-вещания, а также телевизионных многофункциональных 2D/3D ВИС различного назначения. В перспективе, с учетом развития технологий сжатия изображения, в составе мультиплексированного потока DVB-T2 можно будет передавать до двух программ ТСВЧ (4К) -- в сравнении с одной программой в аналоговом канале. Но пока, мультиплексы (1-й и 2-й) Работают в формате стандартной четкости.

Задача данной выпускной квалификационной работы, это разработка вариантов организации сети цифрового ТВ-вещания второго мультиплекса в г. Тогучин, на базе инженерной инфраструктуры сети первого мультиплекса.



1. Сеть наземного цифрового телевизионного вещания НСО

1.1 Современное состояние Цифрового телевидения в Новосибирской области

Необходимость строительства цифровых сетей обусловлена ограниченностью радиочастотного спектра для дальнейшего развития услуг радиосвязи, необходимостью создания единой государственной инфраструктурной сети для обеспечения обязательными общедоступными высококачественными теле и радиопрограммами, международными обязательствами в рамках МСЭ и решений Региональной конференции радиосвязи «Женева-06» об окончании 17 июня 2015 года переходного периода, после чего аналоговый частотный план аннулируется и аналоговые частотные присвоения не защищаются.

Для решения этих задач Правительством РФ в 2009 принята Федеральная целевая программа «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации в 2009-2015 годах», в рамках реализации которой на территории Новосибирской области выполнено строительство сети эфирного цифрового наземного телевизионного вещания мультиплекса (пакета программ РТРС).

Системными проектами «Сеть цифрового наземного вещания на территории Новосибирской области (первый частотный мультиплекс)» и «Сеть цифрового наземного вещания на территории Новосибирской области (второй частотный мультиплекс)», для достижения охвата не менее 95% жителей области, определена необходимость строительства 59 объектов цифрового наземного эфирного вещания в составе 31 нового объекта цифрового вещания и использование существующей инфраструктуры 28 действующих объектов филиала РТРС «Сибирский РЦ».



1.2 Частотно-территориальный план НСО

Частотно-территориальный план (ЧТП) сети цифрового наземного эфирного вещания одночастотных сетей (ОЧС), для которых определены частотные каналы, мощность и дата включения первого и второго программного мультиплекса сети цифрового телевизионного вещания. ЧТП разработан ФГУП «ГРЧЦ» и утвержден решениями ГКРЧ. Номиналы частотных каналов, назначенные для одночастотных сетей вещания 1-го и 2- го мультиплексов Новосибирской области, представлены в таблица 1.1 и 1.2.

Табл. 1.1 - Объекты цифрового вещания пакета РТРС-1 (1-го мультиплекса)

№ п/п	Район	Пункт установки	ТВК	Центральная частота, МГц	Мощность, кВт	Дата включения/ Статус вещания
1	Баганский	Баган	49	698	5	28.10.2014
2	Барабинский	Новоярково	22	482	0,5	01.08.2014
3	Тогучинский	Завьялово	26	514	0,1	01.01.2014
4	Тогучинский	Тогучин	26	514	0,5	01.05.2014
5	Тогучинский	Юрты	26	514	0,25	01.08.2014
6	Убинский	Новоселово	44	658	0,5	01.08.2014
7	Убинский	Убинское	44	658	1	01.08.2014

Распределение частотных зон вещания первого мультиплекса, в Новосибирской области указаны на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 - Деление территории Новосибирской области на зоны частотных выделений 1-го мультиплекса

Таблица 1.2 - Объекты цифрового вещания пакета РТРС-2 (2-го мультиплекса)

№ п/п	Район	Пункт	ТВК	Центральная частота, МГц	Мощность передатчика, кВт	Дата включения/ Статус вещания
1	Баганский	Баган	50	706	5,00
2	Барабинский	Новоярково	31	554	0,50
3	Тогучинский	Завьялово	34	578	0,10
4	Тогучинский	Тогучин	34	578	0,50
5	Тогучинский	Юрты	34	578	0,25
6	Убинский	Новоселово	59	778	0,50
7	Убинский	Убинское	59	778	1,00

Распределение частотных зон вещания второго мультиплекса, в Новосибирской области указаны на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 - Деление территории Новосибирской области на зоны частотных выделений 2-го мультиплекса

В состав сети цифрового наземного эфирного вещания Новосибирской области первого частотного мультиплекса входят:

- приемные ЗССС, размещаемые на объектах цифрового ТВ.

- сеть цифровых эфирных передающих станций (РТПС) Новосибирской области, в составе:

- эфирных передатчиков;

- инженерных систем и оборудования.

- система мониторинга и управления сетью.

- региональный центр формирования мультиплексов и загружающая спутниковая станция.



1.3 Обеспечение вещания мультиплекса в Новосибирской области

Для обеспечения бесперебойного круглосуточного вещания при строительстве сети использованы следующие технические и организационные решения:

1. Резервирование формирователей цифрового сигнала по схеме 1+1 для передатчиков мощностью более 1000 Вт;

2. Конструкция антенно-фидерного устройства в областном центре выполнена из двух полукомплектов с использованием схемы автоматического резервирования передатчиков 29 ТВК (Пакет РТРС-1) и 24 ТВК (Пакет РТРС-2) одним резервным передатчиком.

3. Обеспечение обслуживаемых объектов цифрового вещания автоматическими дизель- генераторными установками.

4. Обеспечение обслуживаемых и необслуживаемых объектов цифрового вещания источниками бесперебойного питания (на объектах 250 Вт и менее оборудование подключено полностью к ИБП, на объектах 500 Вт и выше - к ИБП не подключены блоки усилителей мощности передатчика).

5. Системы мониторинга и управления объектами цифровой сети.

Основные характеристики сети цифрового наземного вещания первого мультиплекса Новосибирской области представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. - Основные характеристики сети цифрового наземного вещания

Параметр	Значение
Стандарт цифрового эфирного вещания	DVB-T2 MPLP
Тип сети	Синхронная (SFN)
Количество синхронных зон	13
Количество цифровых РТПС	59
Тип транспортной сети	Спутниковая
Значение монтируемой емкости сети	49720 Вт
Параметр	Значение
Количество ТВ программ в мультиплексе	10
Тип приема	Фиксированный (высота приемной антенны 10 м)
Охват населения НСО цифровым наземным вещанием (критерий 95% мест и 99% времени)	97,08%
Коэффициент готовности сети	0,99943

Параметры сигнала сети цифрового эфирного наземного вещания первого мультиплекса Новосибирской области представлены в Таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Параметры сигнала сети цифрового наземного вещания

Параметр	Значение
Вид модуляции	64-QAM
Скорость кодирования	4/5
Число несущих	32к (для 2-го мультиплекса - 32к ext)
Ширина спектра, МГц	7,77 МГц
Защитный интервал	1/16 (224 мкс)
Шаблон пилот-сигналов	РР4
Тип приема	Фиксированный (высота приемной антенны равна 10 м)
Режим работы сети	круглосуточный
Стандарт цифрового кодирования пакета программ	MPEG-4 (стандарт ITU-T H.264/MPEG-4 Part 10 AVC)
Стандарт кодирования звукового сигнала	Layer I (ISO/IEC 11172-3), MPEG-2 AAC (ISO/IEC 13818-7), MPEG-4 HE-AAC (ISO/IEC 14496-3), Dolby Digital (AC-3, ATSK A/52).

Транспортный поток Т2-МI Multiple PLP сформирован следующим образом:

- PLP_0 содержит телерадиоканалы «Первый канал», «Россия 2», «НТВ», «Петербург 5 канал», Россия К», «Карусель», «Общественное ТВ», «ТВЦ», «Вести ФМ», «Маяк».

- PLP_1 содержит телерадиоканалы «Россия 1» и «Радио России».

- PLP_2 содержит телеканал «Россия 24».

- сигналы синхронизации и управления для передающего оборудования DVB-T2.

Данные о мощностях установленных цифровых передатчиков и высотах подвеса антенн приведены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Типизация решений в части высот АМС и мощности передатчиков при строительстве сети цифрового ТВ вещания

1.4 Перспективы технологий доставки контента

Как прогнозируют эксперты ФГУП НИИР, к 2018 г. ТВ-вещание полностью перейдет на цифровой формат и в любой точке страны будет доступно не менее 20 ТВ-каналов. Большинство домохозяйств на территории России получат ТВЧ, предоставляющее гораздо более высокое качество изображения в сравнении с привычным телевидением. Интернет и мобильная связь окончательно проникнут в поезда, самолеты и другие виды транспорта. В ближайшее время планируется обеспечить покрытие сотовой связью основных федеральных автодорог. Сеть будет стабильно работать в тоннелях, в переходах метро и на наземном транспорте. Интернет должен стать таким же доступным, как электричество, и 80% жителей смогут подключиться к кабельному Интернету на скорости 100 Мбит/с. Многие миллионы жителей страны получат доступ к сетям 4G. Строительство мобильных сетей 4G поможет быстрее преодолеть цифровое неравенство между регионами России. С появлением передовых стандартов мобильной связи доступ в Интернет будет осуществляться на скорости до 100 Мбит/с.



2. Характеристика города Тогучин

2.1 Население

Тогучин -- город (с 1945) в России, административный центр Тогучинского района Новосибирской области.

Город расположен на реке Иня (приток Оби), в 100 километрах от Новосибирска. Население представлено в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - население г.Тогучин с 1959 по 2016

Численность населения
1959	1967	1970	1979	1989	1992	1996	1998	2000
19 619	?21 000	?20 550	?22 632	?23 189	?23 300	?23 700	>23 700	?23 600
2001	2002	2003	2005	2006	2007	2008	2009	2010
?23 500	?22 179	?22 200	?21 800	>21 800	?21 825	?21 600	?21 609	?21 500
2011	2012	2013	2014	2015	2016
?21 900	?21 856	?21 821	?21 663	?21 530	?21 456

На 1 января 2016 года по численности населения город находился на 644 месте из 1114 городов Российской Федерации.

Карта города Тогучин с вещающим 1-ым мультиплексом указана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Карта города Тогучин

2.1. Экономика, основные предприятия

Завод насосно-аккумуляторных станций, деревоперерабатывающий комбинат, плодо- и хлебокомбинаты, заводы напитков и концентратов "Тогучинский".

Промышленность строительных материалов.

Горновский завод спецжелезобетона, Новосибирская область, Тогучинский р-н, производит: конструкции и изделия сборные железобетонные, шпалы железобетонные, опоры ЛЭП.

2.2 Средства массовой информации

Аналоговые Телевидение:

- 93 MHz - НТВ

- 182 MHz - Россия 1 Новосибирск

- 207 MHz - Первый канал

- 623 MHz - ОТС Новосибирск

- 663 MHz - Пятый канал

Цифровые Телевидение:

- 514 MHz - Первый мультиплекс, запущен 30.04.2014 г.



3. Назначение и состав сети ТВ-вещания

3.1 Назначение сети цифрового наземного эфирного вещания

Сеть цифрового наземного вещания предназначена для охвата не менее 99,8% населения области цифровым вещанием пакета телепрограмм. Для выполнения задачи по охвату населения региона вещанием цифрового пакета телевизионных программ сеть цифрового наземного вещания обеспечивает решение следующих задач:

а) Цифровое вещание пакета телерадиопрограмм в первом частотном мультиплексе с охватом не менее 98,8 % населения. Предусмотрена организация синхронных одночастотных сетей цифрового телерадиовещания в соответствии с частотно-территориальным планом и стандартом DVB-T2. В первом частотном мультиплексе должна обеспечиваться местная модификация программ двух видов:

? для четырёх телевизионных и трёх радиопрограмм замену централизованно передаваемых программ на телерадиопрограммы местного вещания;

? включение в телерадиопрограммы федерального пакета региональной рекламы.

б) Организация системы оповещения населения о мероприятиях гражданской обороны и чрезвычайных ситуациях (мероприятия особого периода).

в) Контроль и управление республиканской сетью цифрового телерадиовещания.

г) Условный доступ (закрытие программ от несанкционированного доступа) на уровне транспортного потока мультиплекса.

д) Высокую аппаратурную и структурную надежность системы регионального вещания.



3.2 Схема организации сети цифрового вещания

Сеть цифрового теле- и радиовещания Российской Федерации предусматривает распределение по всей территории страны с доведением до 99,8% ее населения пакета обязательных ТВ и РВ программ, определенных Указами Президента РФ, а также обеспечение возможности приема и бесплатного просмотра каналов свободного доступа. При этом обязательные общедоступные ТВ программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов должны быть модифицированы с учетом местных потребностей (региональные вставки в федеральные программы, местная реклама и тому подобное).

Обобщенная схема доставки пакетов цифрового ТВ к региональным передатчикам показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Блок-схема региональной синхронной одночастотной сети DVB-Т2

Сформированные в аппаратных компаний-вещателей сигналы ТВ программ в формате SDI поступают в центр формирования федерального мультиплекса, расположенный в Москве. Здесь осуществляется цифровая компрессия исходных сигналов по стандарту MPEG-4, их объединение (мультиплексирование) в единый цифровой поток, вставка служебной информации, сигналов электронного путеводителя по программам (EPG), сигналов управления сетью. Сформированный цифровой сигнал мультиплекса в формате транспортного потока DVB-S2 подается на спутниковые средства распределения. Доставка сигнала к региональным цифровым радиопередающим станциям по спутниковым сетям осуществляется государственным спутниковым оператором ФГУП «Космическая связь».

Транспортный поток в формате DVB-S2 принимается спутниковыми приемниками регионального центра кодирования и мультиплексирования, который обеспечивает:

? Осуществляет приём первичного пакета федеральных программ, осуществляет декодирование программ;

? Производит программное замещение основного федерального контента контентом, поступившим с региональной ТРК (вставка региональных программ, вставка региональной рекламы). Модификация может происходить в автоматическом и ручном режимах;

? Производит преобразование сигналов региональных телевизионных и радиоканалов, принятых из региональной ТРК;

? Формирует региональный транспортный поток в соответствии со стандартами DVB, включающий набор региональных телевизионных и радио программ с рекламными вставками во все программы, системную информацию и так далее;

? Обеспечивает адаптацию сформированного регионального потока программ для распространения в одночастотных сетях (SFN - сетях);

? Обеспечивает включение в состав мультиплексированного потока сигналов ГО и ЧС и передачу сигналов оповещения населения о мероприятиях особого периода на всех или выборочных каналах телевизионного и радиовещания. Ввод может происходить по сигналам дистанционного управления и в ручном режиме непосредственно на центре кодирования и мультиплексирования;

? Обеспечивает закрытие программ от несанкционированного доступа на уровне транспортного потока мультиплекса, передаваемого по спутниковой распределительной сети;

? Обеспечивает передачу сформированного (мультиплексированного) потока программ на каналообразующее оборудование для последующей дистрибуции;

? Подготавливает и создает региональный набор услуг: электронная программа передач (EPG), информационно-справочная система и другое.

Информация, введенная в MIP, используется для управления режимами модулятора и текущей задержкой излучаемого сигнала. Тактовые частоты отдельных модуляторов синхронизированы по опорным сигналам системы глобального позиционирования.

Сигнал, поступающий в транспортную сеть, структурирован в группы, называемые мега-фреймами. Длительность мега-фрейма не зависит от размера созвездия и скорости сверточного кода. Каждый мега-фрейм содержит инициализирующий пакет - MIP. Положение MIP в составе мега-фрейма может изменяться случайным образом. В составе MIP имеется указатель, который определяет количество пакетов, содержащихся в мега-фрейме в интервале от MIP до начала следующего мега-фрейма.

Указатель определяет количество пакетов между MIP и первым пакетом следующего мега-фрейма.

Организация мега-фрейма и введение MIP являются дополнительными элементами и используются только при работе одночастотной сети.

Задачи радиотелевизионных передающих станций:

? прием сформированного на региональном центре кодирования и мультиплексирования мультиплексированного пакета программ;

? синхронизация принятого сигнала в передатчике DVB-Т2 для распространения в одночастотной сети;

? передача регионального пакета программ в эфир сети DVB-T2;

? обеспечение передачи на региональный центр кодирования и

мультиплексирования информации об основных параметрах работающего оборудования, параметров принимаемого и передаваемого сигнала для системы удаленного контроля и управления сетью.

Для синхронной работы передатчиков в одночастотной сети установлены GPS/ГЛОНАСС приемники в составе РТПС. Глобальные системы позиционирования ГЛОНАСC и GPS обеспечивают выдачу как опорной частоты 10 МГц, так и меток времени -- 1 pps (один импульс в секунду). Метки времени 1 pps имеют длительность 100 нс и формируются делением сигнала опорной частоты 10 МГц.

В одночастотной сети все передатчики синхронно модулируются одним и тем же сигналом и формируют выходной сигнал в одном и том же телевизионном канале.

Защитный интервал необходим для обеспечения возможности работы приёмных устройств в условиях воздействия на них сигналов, пере отражённых местными препятствиями, а в одночастотных сетях, дополнительно к этому, определяет максимальное взаимное удаление передатчиков, сигналы которых находятся в зоне радиовидимости приёмного устройства. Длительность защитного интервала выбирается из ряда 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 длительности символа, которая в свою очередь определяется числом несущих частот COFDM сигнала.

К примеру, длительность символа в режиме 2К составляет 224 мкс, а в режиме 8К -- 896 мкс. Для увеличения расстояния между передатчиками необходимо увеличивать защитный интервал, что в свою очередь приводит к снижению эффективной скорости передаваемого потока. С другой стороны, уменьшение защитного интервала при прочих равных условиях (зона обслуживания, объем передаваемой информации), требует увеличения числа передатчиков.

Так как принадлежащие одночастотной сети передатчики работают на одной частоте, моменты излучения символов COFDM передатчиков, имеющих пересекающиеся зоны покрытия, должны быть синхронизированы таким образом, чтобы в любую точку пересекающихся зон покрытия сигналы приходили с временным рассогласованием, не превышающим величины защитного интервала символа COFDM.

В случае если суммарная мощность помех от удалённых передатчиков в анализируемой точке зоны покрытия превосходит некоторую величину, определяемую защитным отношением, приём телевизионных сигналов в этой точке не обеспечивается.

Величина защитного отношения (отношение мощности полезного сигнала к суммарной мощности помех в полосе частот телевизионного канала) зависит от выбранных для одночастотной сети методов модуляции и кодирования.

В соответствии с рекомендациями стандарта DVB-T2 для выбранного

метода модуляции и кодирования защитное отношение приблизительно на 3 ДБ превышает пороговое отношение сигнал/шум.

Для нормального функционирования одночастотной сети должна быть обеспечена синхронизация по частоте, времени и по передаваемой информации.

В соответствии с рекомендацией TR 101190 расхождение частот несущих COFDM сигналов, излучаемых разными передатчиками сети, не должно превышать Дf/1000, где Дf - интервал между несущими. Таким образом, для режима 2К максимальное отклонение частот несущих составляет 4 Гц, а для режима 8К -- 1 Гц.

Одним из способов реализации этого требования является использование единого источника опорного колебания для всех генераторов передатчиков, входящих в сеть.

Моменты излучения символов COFDM, излучаемых различными передатчиками одночастотной сети, должны быть синхронизированы с погрешностью, не превышающей 1 микросекунду. Для этого на всех передатчиках сети необходимо иметь единые временные метки.

Между источником программы вещания (мультиплексор) и приёмником можно выделить три участка, вносящих свой вклад во время доставки сигнала потребителю.

Первый участок: от источника программы вещания до входов модуляторов передатчиков. Для доставки сигнала на этом участке могут использоваться различные каналы (кабельные, спутниковые, радиорелейные) с разным временем задержки для отдельных передатчиков. Разброс времен задержки может быть скомпенсировано практически до нуля введением принудительной задержки сигнала в буферной памяти передатчиков (модуляторов). Величина принудительной задержки должна превосходить максимальное время доставки сигнала от источника программы вещания до входов модуляторов.

Второй участок: от входа модулятора до передающей антенны. Расхождение по времени излучения сигнала передающими антеннами, за счет этого участка, для разных передатчиков сети в соответствии с рекомендацией TR 101190 не должно превышать 1 мкс.

Третий участок: передающие антенны сети -- приёмник. Именно на этом участке определяющей является длительность защитного интервала.

Стандартом предусмотрена возможность оперативного изменения времени излучения сигналов отдельных передатчиков. Это позволяет при заданной топологии сети максимизировать площадь зоны покрытия, для которой задержка времени прихода сигналов не превышает защитного интервала.

Сигналы всех передатчиков одночастотной сети должны быть с точностью до бита передаваемой информации идентичны друг другу. Это накладывает дополнительные требования на реализацию транспортной сети:

? не должен быть нарушен порядок следования пакетов потока и положения синхробайта в пакете (транспортный поток на входе модулятора складывается со стандартизованной псевдослучайной последовательностью

(процесс рандомизации), которая переустанавливается через каждые 8 пакетов). Для того чтобы не нарушалась структура сигналов, механизм реализации этих процессов во всех модуляторах сети должен быть одинаков;

? нестабильности тактовых частот транспортного тракта и используемые в транспортном тракте алгоритмы асинхронного сопряжения (стаффинга) должны обеспечивать идентичность тактовых частот между выходом формирователя транспортного потока (входом транспортной сети) и входом эфирного модулятора (выходом транспортной сети) с погрешностью не более тысячных долей герц;

? не должен нарушаться цикл передачи сигналов кадровой синхронизации (меток PCR).

Одночастотная сеть обеспечивает вещание на существенно большей площади, нежели одиночный передатчик. Укрупнение зон обслуживания на одном радиоканале приводит к упрощению частотного планирования и в конечном итоге к более рациональному использованию частотного ресурса.

3.3 Анализ и выбор схемы доставки ТВ-контента

Жители Тогучинского района уже могут принимать 10 телеканалов первого мультиплекса в цифровом качестве без абонентской платы. В пакет цифровых телеканалов РТРС-1 входят: «Первый Канал», «Россия 1», «Россия 2», «НТВ», «Петербург - Пятый канал», «Россия Культура», «Россия 24», «Карусель», «Общественное телевидение России», «ТВ Центр» и три радиостанции: «Радио России», «Радио Маяк», Радио «Вести FM».

А в состав второго мультиплекса, будет вхотить пакет каналов РТРС-2: «Рен-ТВ», «СТС», «Домашний», «Спас», «НТВ Плюс Спорт», «Звезда», «Мир», «ТНТ», «Муз ТВ», «ТВ-3».

Для приема цифрового эфирного телевидения абоненту необходимы доступ к системе коллективного приёма телевидения (или комнатная антенна

дециметрового (ДМВ) диапазона) и цифровой телевизор с тюнером DVB-T2, поддержкой стандарта сжатия видеосигнала MPEG 4 и режима Multiple PLP (либо специальная цифровая приставка к телевизору, с аналогичными характеристиками).

Рассмотрим два способа доставки ТВ - контента. Первый способ заключается в повторном использовании спутника - ретранслятора. Структурная схема данного способа доставки ТВ - контента в Тогучине изображена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Структурная схема доставки ТВ - контента с помощью спутникового канала связи

Сформированный цифровой сигнал мультиплекса в формате транспортного потока DVB-S2 подается на спутниковые средства распределения. Далее сигнал передается к региональным цифровым радиопередающим станциям по спутниковым сетям.

Транспортный поток в формате DVB-S2 принимается спутниковыми приемниками регионального центра кодирования и мультиплексирования г. Новосибирск. Здесь происходит модификация некоторых каналов путем вставки сигналов ГО и ЧС, а также местных телепередач и рекламы. Сформированный поток преобразуется в формат DVB-Т2 и отправляется на РТПС г. Новосибирска, обеспечивая цифровым ТВ - вещанием его жителей. А также этот поток, но преобразованный в формат DVB-S2, передается через спутник - ретранслятор в центры ТВ-вещания Новосибирской области (в нашем случае - в г. Тогучин).

В г. Тогучин этот поток принимается и преобразуется в формат DVB-Т2. Далее он поступает на местную РТПС, которая обеспечивает жителей прилегающих территорий непосредственным ТВ - вещанием, а именно первого и второго мультиплекса.

Основными недостатками использования приведенной схемы (рисунок 3.2) для спутниковых распределительных трактов являются:

- Повторное использование ресурса пропускной способности спутника для передачи программ.

- Полное прекращение не только регионального, но и федерального вещания при отказе каналообразующей региональной платформы или при срыве на борту спутника ретранслятора, через который осуществляется региональное вещание.

Основными преимуществами спутниковой связи по сравнению с другими видами связи являются:

- Значительное расширение территории, в пределах которой возможна связь между абонентами, и одновременное использование ими спутников- ретрансляторов;

- Высокая пропускная способность радиоканалов спутниковой связи и возможность передачи по ним больших объемов информации;

- Возможность обеспечения связью труднодоступных и удаленных районов;

Суть второго способа заключается в том, что вместо спутникового канала используется Цифровая радиорелейная линия, как среда передачи.

Упрощенная структурная схема данного способа доставки изображена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Структурная схема доставки ТВ - контента с помощью ЦРРЛ

Так как наша страна обладает большой территорией, а, следовательно, и большой удаленностью передающих станций друг относительно друга, то использование РРЛ является нецелесообразным. А использование спутника- ретранслятора, несмотря на недостатки спутниковой связи и учитывая территориальные особенности Российской Федерации, является более предпочтительным вариантом доставки ТВ- контента в регионы.

Реальная схема доставки ТВ - контента, которая используется в настоящее время, приведена на рисунке 3.4.



Рисунок 3.4 - Структурная схема доставки ТВ - контента

Для обеспечения вещания региональной версии первого мультиплекса рассматривается возможность использования технологии распределенной модификации программ (ТРМ).

Основная идея ТРМ состоит в том, что в региональном комплексе программного замещения (г. Новосибирск) производится выделение программ, содержащихся в PLP1 и PLP2 федеральной версии мультиплекса, их модификация в аппаратно-студийном комплексе (АСК) ГТРК «Новосибирск», формирование регионального потока и его доставка по спутниковому каналу до всех пунктов вещания, оборудованных ремультиплексорами, поддерживающими функцию реплейсинга, выполняющих замену федеральной версии мультиплекса, региональными версиями каналов, путем подмены PLP1 и PLP2 в транспортном потоке Т2-МI Multiple.

Структурная схема с использованием ТРМ приведена на рисунке 3.5.



Рисунок 3.5 - Структурная схема сети с использованием ТМР

Использование данной технологии позволяет значительно сократить затраты на аренду спутниковой емкости, так как вместо полосы частот 24 МГц, необходимой для передачи полной регионального версии мультиплекса, будет использоваться 4,3 МГц спутниковой емкости для передачи регионального потока, состоящего из телеканалов «Россия 1», Радио России» и «Россия 24».

На локальном уровне (объект вещания) при использовании ТМР обеспечивается:

- Прием федерального мультиплекса (T2-MI 1);

- Замещение требуемого для конкретного региона количества PLP

(формирование регионального мультиплекса T2-MI 3);

- Излучение регионального мультиплекса в эфир;

- Трансляция федерального мультиплекса без изменений на выход реплейсера в случае пропадания регионального потока либо выхода из

строя оборудования.

Преимущества и недостатки системы ТРМ указаны в Таблице 3.1.



Таблица. 3.1 - Преимущества и недостатки системы ТРМ

Преимущества системы ТРМ	Недостатки системы ТРМ
Гибкость разворачиваемых сетей в части регионализации контента. -Резервирование регионального мультиплекса федеральным мультиплексом. -Существенная экономия спутникового ресурса.	- Необходимость дооснащения всех объектов дополнительным оборудованием в составе спутникового приемника, реплейсера и спутниковой антенны (в случае распространения федеральной версии мультиплекса и региональных программ с использованием спутниковой емкости различных космических аппаратов). -Внесение задержки на время равное однократному «скачку» через КА и проведение региональной модификации между не -Увеличение объема передаваемой информации EPG.



4. Обзор, сравнение и выбор оборудования для цифрового эфирного телевидения

4.1 Состав радиотелевизионной передающей станции

Радиотелевизионная передающая станция (РТПС) предназначена для приема со спутника и дальнейшей трансляции цифрового пакета телерадиопрограмм с круглосуточным режимом работы без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Структурная схема представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Структурная схема РТПС

В состав РТПС входит следующее оборудование цифрового телерадиовещания:

- Антенно-мачтовое сооружение.

- Цифровой телевизионный DVB-T2 передатчик ДМВ-диапазона

- Широкополосная антенная система ДМВ-диапазона.

- Фидер снижения в комплекте с соединителями, элементами

крепления и другими необходимыми аксессуарами.

- Спутниковая приемная система С-диапазона с офсетной антенной, конвертором и профессиональным цифровым спутниковым приемником.

- Земная станция спутниковой связи стандарта VSAT с офсетной антенной диаметром 0,9 м Ku-диапазона.

- Источник бесперебойного питания.

Антенно-фидерное устройство (АФУ) состоит из антенны типа OMNI и фидера снижения (ФС).

В состав поставки антенны типа OMNI входит:

- антенна;

- стойка (подставка) высотой Н=1 м;

- комплект эксплуатационной документации (паспорт, декларация о

соответствии).

В состав поставки ФС входит:

- коаксиальный кабель в комплекте с разъемами, креплениями, заземляющими устройствами, монтажными чулками для подъема на антенную опору;

- джамперы;

- комплект эксплуатационной документации (паспорт, декларация о соответствии).

Телевизионный передатчик предназначен для формирования и усиления цифрового телерадиосигнала ДМВ диапазона в стандарте DVB-T/Т2. цифровое телевизионное вещание

Все характеристики передатчика должны соответствовать международным стандартам на цифровое эфирное вещание ETSI EN 302 755 V1.3.1 (2012-04) и государственному стандарту «Радиопередатчики телевизионные цифровые» и документам «ПРАВИЛА применения оборудования систем телевизионного вещания. Часть I. Правила применения передатчиков эфирного телевидения».

В состав приемной земной станции ЗССС входит:

- антенная система диаметром 2,4 м с облучателем C-диапазона СУПРАЛ СТВ-2,4-1.1-АУМ

- малошумящий усилитель-конвертор типа «Norsat 8520»

- спутниковый приемник-декодер Cisco D9854

- комплект кабелей.

Основные характеристики приемной ЗССС приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Основные характеристики приемной ЗССС

Наименование параметра	Значение
Диапазон рабочих частот	3400 - 4200 МГц
Поляризация	Круговая правая/ левая
Вид модуляции	QPSK/8PSK
Метод модуляции	DVB-S/S2
Коэффициент эллиптичности, не менее	0,82
Кроссполяризационная развязка в диапазоне рабочих частот, не менее	28 (Кэ>0,92) дБ
Добротность на прием, не менее	14,6 дБ/К
Уровень боковых лепестков диаграммы направленности	29-25log и (и<200) дБ
Пределы наведения антенны, градусов:
-по азимуту	0...360
-по углу места	8...60
Коэффициент усиления антенны	38 дБ
Коэффициент усиления конвертора LNB, не менее	60 дБ
Частота преобразования конвертора LNB	5150 МГц
Потребляемая мощность	200 Вт

4.2 Выбор цифрового приемника

Cisco IRD серии D9854 является универсальным спутниковым приемником DVB-S/S2 с поддержкой форматов сжатия MPEG-2 и MPEG-4, разрешения SD и HD, с возможность IP-выхода (функционал определяется при заказе). Имеет 4 переключаемых входа L-диапазона. Возможность цифровой вставки (DPI). Поддержка многоканального дескремблирования. Имеет версии для работы с системой условного доступа PowerVu.

Стандарты: MPEG-2 и DVB совместимый EN 300 421, EN 300 468.

Демодуляция: DVB-S QPSK, DVB-S2 QPSK и 8PSK.

Количество входов RF 4 (1 активен одновременно).

Входной уровень : от -25 до -65 дБм на несущую.

Частотный диапазон: от 950 до 2150 МГц.

4.3 Выбор цифрового телевизионного передатчика

На сегодняшний день существует большое количество различных фирм предлагающих цифровое оборудование стандарта DVВ-Т2. Например отечественной фирма ОАО «МАРТ». Это одно из ведущих предприятий в России, основными направлениями деятельности которого являются разработка и производство передающего оборудования для цифрового и аналогового телевидения и радиовещания, а также аппаратуры для радиосвязи. Также является активным членом Ассоциации разработчиков и производителей аппаратуры телерадиовещания (АРПАТ). Предприятие - участник реализации Федеральной целевой программы «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009-2018 гг.» и «Государственной программы внедрения цифрового телевизионного радиовещания в Республике Беларусь до 2015 г.».

В ОАО «МАРТ» постоянно ведутся исследования и разработки новой техники, позволяющие совершенствовать параметры и показатели выпускаемой аппаратуры, внедрять новые функциональные возможности и разрабатывать принципиально новые технические решения. Одна из новых разработок это цифровые передатчики серии «НЕВА-Ц», единственные в Российской Федерации имеют статус телекоммуникационного оборудования российского происхождения. Оборудование, производимое ОАО «МАРТ», сертифицировано Министерством связи и массовых коммуникаций РФ. Система менеджмента качества предприятия сертифицирована на соответствие ГОСТ ISO 9001-2011.

DVB-T/T2 ПЕРЕДАТЧИК «НЕВА Ц-0,5»

· Передатчик для профессионального телевещания

· Поддерживаемые DVB-T/T2 стандарты: EN 302 755, TS 102 831, EN 102 773 (T2-MI), EN 300 744

· Работа в одночастотных или многочастотных сетях

· ТВ передатчик предназначен для цифрового телевизионного вещания в IV и V ТВ диапазонах по системе DVB-T/H с номинальной выходной мощностью 500 Вт.

- выходная мощность 0,5 кВт

- потребляемая мощность 2,0 кВт

- модуляция QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM (normal and rotated)

- частотный диапазон470 - 862 МГц

Таблица 4.2 Технические характеристики передатчика «НЕВА Ц-0,5»

Выходная мощность	0,5 кВт
Модуляция	QPSK, 16 QAM, 64 QAM
Скорость внутреннего кода	1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8
Защитный интервал	1/4, 1/8, 1/16, 1/32
Количество несущих	2K, 4K, 8K
Коэффициент ошибок модуляции MER	? 35 дБ
Габаритные размеры (ШхГхВ)	4 U (483x610x199 мм)
Масса	35 кг
Потребляемая мощность	3,6 кВт

4.4 Выбор спутника, обеспечевающего ретрансляцию сигналя для г.Тогучин

В соотдетствии с системным проектом «Сеть цифрового телевизионного вещания на территории Забайкальского края (первый частотный мультиплекс)» в качестве транспортной сети доставки федерального пакета программ 2- мультиплекса до обьектов цифрового вещания предусматривается строительство приемных земных станций спутниковой связи с использованием спутниковой доставки сигнала.

Схема транспортной сети доставки пакета программ второго мультиплекса предстадлена рисунок 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема доставки программ 2-го мультиплекса до регионального центра в г.Тогучин

В соответствии с системным проектом, схема организации доставки телерадиопрограмм на территорию Забайкальского края реализована через космический аппарат «Ямал-401К» с точкой стояния 90 градусов восточной долготы.

Зона обслуживания спутника «Ямал-401К» представлена рисунке 4.3.



Рисунок 4.3 - Зона обслуживания спутника «Ямал-401К»

Для обеспечения бесперебойной работы сети, возможности централизованного управления и настройки технических параметров в составе проектируемой сети организуется система управления и контроля.

Каждый передающий центр оснащен блоком дистанционного контроля СДК-5, к которому непосредственно подключается оборудование, установленное на передающем центре. Этот блок представляет собой промышленный компьютер, программное обеспечение которого включает приложения сбора данных от подключенных устройств, SNMP агент, WEB сервер. Через Ethernet интерфейс блок дистанционного контроля подключен к компьютерной сети TCP/IP, к которой также подключены компьютеры пользователей системы и центральный сервер. С помощью обычного WEB браузера пользователи системы могут устанавливать соединение с блоком дистанционного контроля и получать информацию о текущем состоянии устройств на передающем центре, управлять работой этих устройств. Также доступно получение данных и управление через SNMP протокол.



4.5 Выбор антенно-фидерных устройств

Антенна СТВ-0,9-1.1 АУМ

Антенна предназначена для приема сигналов с геостационарных спутников в Ku-диапазоне (10.7-12.75ГГц). Облучатель в комплекте не поставляется. Обеспечение заданных параметров рефлектора обеспечивается контролем геометрических параметров при изготовлении.

Антенна СТВ-0,9-1.1 АУМ

Технические характеристики представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Технические характеристики СТВ-0,9-1.1 АУМ

Размеры рефлектора	900х1000
Материал рефлектора	сталь
Толщина материала, мм	0,8
Тип системы	offset
Фокусное расстояние, мм	450 (f/d=0.5)
Диапазон частот, ГГц	10.7…12.75
Ширина луча, град	2.0
Коэффициент усиления на частоте 11,3 ГГц, дБ	39.1
Уровень боковых лепестков, не более, дБ	-25
Уровень кроссполяризации, не более, дБ	-30
Тип подвески	азимутально-угломестная
Угол места, град	10…70
Угол азимутальный, град	0…360
Растягивающая нагрузка на 1 болт штатного настенного кронштейна (V=45м/сек) ,Н	4000

Антенна СТВ-2,4-11 АУМ.

Антенна предназначена для приема сигналов с геостационарных спутников как в Ku-диапазоне (10.95-12.75ГГц), так и в C-диапазоне (3.6-4.2ГГц) в зависимости от применяемого облучателя. Облучатель в комплекте не поставляется. Обеспечение заданных параметров рефлектора обеспечивается контролем геометрических параметров при изготовлении. Антенна не предназначена для передачи сигналов на спутник и требует для этого специальной доработки в заводских условиях.

Антенна СТВ-2,4-11 АУМ

Технические характеристики представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Технические характеристики СТВ-2,4-11 АУМ

Размеры рефлектора	2400 х 2670мм
Тип зеркальной системы	Offset
Офсетный угол	26°
Фокусное расстояние	1380мм (f/d=0,575)
Диапазон частот	10,95ч12,75 ГГ
Ширина луча	0,7°
Коэффициент усиления	47,6 ДБ
Уровень боковых лепестков не более	25 ДБ
Тип подвески	Азимутально-угломестная
Диапазон установки угла места	8ч60°
Диапазон перемещения по азимуту	0ч360°
Масса антенны со стойкой	106 кг
Допустимая масса конвертера с облучателем	1,150 кг

В данном проекте предполагается использование спутниковых антенн СТВ-0.9 и СТВ-2.4, поставляемых компанией SUPRAL за счет преимущественных показателей приведенных в таблице.

Широкополосная антенна с круговой диаграммой направленности "ОМНИ" для работы с цифровыми и аналоговыми передатчиками дециметрового диапазона.

Характеристики антенны:

- частотный диапазон470-862 MГц

- высота1,41 м

- макс. мощность на входе1,5; 2 кВт

- tv диапазонIV-V

Диаграмма направленности антенны "ОМНИ".



Рисунок 4.6 - Диаграммы направленности антенны "ОМНИ"

4.6 Выбор мачты

В Тогучине уже были проведены работы для обеспечения вещания первого мультиплекса, следовательно экономически выгоднее будет воспользоваться уже существующей башней. Высота этой башни состовляе 75 метров, охват населения цифровым эфирным телевещанием состовляет 1.12 процента населения облости. В нее входят:

- Село Гутово

- Село Янченково

- Село Кудрино

Сама башня находится на рассоянии в 3 километра от центра города, на самой возвышенной точки района.

Фото самой башни показано на рисунке 4.7.



Рисунок 4.7 - Башня в г. Тогучин



5. Расчет радиуса зоны покрытия сети на территории г. Тогучин

5.1 Организация цифрового эфирного телевизионного вещания

Приступая к планированию сети, необходимо ответить на вопрос: какова должна быть аудитория (зона обслуживания) его телецентра. Зоной покрытия (обслуживания) принято называть территорию вокруг передающего центра, на границе которой обеспечивается прием с заданным качеством.

Для расчета зоны обслуживания передатчиков нам потребуются следующие исходные данные:

- Диапазон частот, в котором работает передатчик;

- Минимальная напряженность поля для рассматриваемого

частотного диапазона волн;

- Усиление передающей антенны = 10дБ;

- КПД передающего фидера , дБ;

- Высота подвеса передающей антенны над уровнем земли , м;

- Высота подвеса приемной антенны над уровнем земли, = 10м;

- Кривые МСЭ-Р для определения напряженности поля сигнала,

Е(50,50);

- Информация о рельефе местности;

- Информация о плотности застройки;

- Мощность передатчика , Вт.

5.2 Расчет требуемой напряженности поля

Для начала нам необходимо рассчитать минимальную напряженность поля: .

Минимальная напряженность поля зависит от частотного диапазона и типа местности, что учитывает наличие фоновых и индустриальных помех в районе планирования. Если в точке расположения приемной антенны обеспечивается , то для типового приемника будет выполняться требования на отношения сигнал/шум.

Для расчёта нам необходимо знать рабочую частоту приема. Зная номер ТВК (34-й для 2-го мультиплекса в г. Тогучин), частота для дециметрового канала рассчитывается по следующей формуле:

, (5.1)

где - номер ТВК.

зависит от требуемого отношения сигнал/шум ( ) типового ТВ-приемника.

Дальнейший расчет будем проводить для модуляции 64-QAM 4\5, для которой отношения сигнал/шум ( ) составляет 20дБ.

Итак, рассчитывается по следующей формуле:

, (5.2)

где - коэффициент шума приёмника;

-требуемое отношение сигнал/шум;

- коэффициент усиления приёмной антенны;

- потери в фидере приемной антенны.

Согласно рекомендациям по внедрению DVB эфирного вещания, значение , , примем равным 7, 10 и 5 дБ соответственно.

Полученные результаты сведём в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Результаты расчетов

ТВК	Населенный пункт	, МГц	, дБ
34	Тогучин	578	49,2



5.3 Определение радиуса зоны обслуживания

Радиус зоны покрытия, т.е. расстояние от передающего телецентра до приемной установки, на которой можно обеспечить приведенные выше значения напряженности поля, определяют по так называемым кривым распространения, приведенным в Рекомендации Международного Союза Электросвязи (Recommendation ITU-R P.1546-1).

Расстояние, на котором является максимальным радиусом зоны обслуживания ТВ передатчика, , км.

Значение является основой для расчета , который находится по формуле:

, (5.3)

где - напряженность поля сигнала, дБ/мкВ/м, на расстоянии R от передающей станции для 50% мест приема, 50% времени приема;

- напряжённость поля, определяемая по кривым, полученным экспериментальным путём, рисунок 5.4;

- эффективная излучаемая мощность, которая находится по формуле:

(5.4)

- поправочный коэфф...