Спутниковая связь и цифровое телевидение
Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.
Спутниковые ретрансляторы могут быть нерегенеративными и регенеративными. Нерегенеративный спутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции. Спутник может использовать несколько независимых каналов, осуществляющих эти операции, каждый из которых работает с определенной частью спектра (эти каналы обработки называются транспондерами).
Регенеративный спутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции.
Орбиты, на которых размещаются спутниковые ретрансляторы, подразделяют на три класса:
- экваториальные,
- наклонные,
- полярные.
Важной разновидностью экваториальной орбиты является геостационарная орбита, на которой спутник вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, в направлении, совпадающем с направлением вращения Земли. Очевидным преимуществом геостационарной орбиты является то, что приемник в зоне обслуживания «видит» спутник постоянно.
Наклонная орбита позволяет решить эти проблемы, однако, из-за перемещения спутника относительно наземного наблюдателя необходимо запускать не меньше трех спутников на одну орбиту, чтобы обеспечить круглосуточный доступ к связи.
Полярная орбита — предельный случай наклонной (с наклонением 90º).
При использовании наклонных орбит земные станции оборудуются системами слежения, осуществляющими наведение антенны на спутник. Станции, работающие со спутниками, находящимися на геостационарной орбите, как правило, также оборудуются такими системами, чтобы компенсировать отклонение от идеальной геостационарной орбиты. Исключение составляют небольшие антенны, используемые для приема спутникового телевидения: их диаграмма направленности достаточно широкая, поэтому они не чувствуют колебаний спутника возле идеальной точки.
Для передачи цифровых данных по спутниковому каналу связи они должны быть сначала преобразованы в радиосигнал, занимающий определенный частотный диапазон. Для этого применяется модуляция (цифровая модуляция называется также манипуляцией). Наиболее распространенными видами цифровой модуляции для приложений спутниковой связи являются фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция. Из-за низкой мощности сигнала возникает необходимость в системах исправления ошибок. Для этого применяются различные схемы помехоустойчивого кодирования, чаще всего различные варианты сверточных кодов (иногда в сочетании с кодами Рида-Соломона), а также турбо-коды.
Для надежного функционирования канала спутниковой связи необходимо правильно подобрать технические характеристики ЗССС. С этой целью производится энергетический расчет радиолинии, в котором учитываются характеристики транспондера, координаты ЗССС, объем предполагаемого трафика.
В зависимости от стоящих перед ЗССС задачами, их можно условно разделить на несколько типов:
- Центральные ЗССС. Применяются на узловых центрах космической связи (ЦКС) и служат для формирования сети спутниковой связи с использованием транспондеров спутника, находящегося в определенной орбитальной позиции.
- Абонентские ЗССС. Служат для формирования дуплексного канала связи в интересах конечного пользователя (индивидуального или корпоративного).
- VSAT терминал. Должен обеспечить один канал связи через один транспондер под управлением центральной станции сети.
- Приемная станция спутникового телевидения. Должна обеспечить прием ТВ программ с одного или нескольких спутников.
- Передвижная станция. Должна обеспечить дуплексный канал связи с ЦЗССС или абонентской ЗССС на заданной территории, которая может быть ограничена зоной покрытия конкретного спутника. А также, способна работать с любым спутником в заданном частотном диапазоне.
Основными компонентами ЗССС являются:
- антенная система, формирующая узконаправленный луч в сторону спутника и принимающая сигнал со спутника;
- усилитель мощности;
- преобразователь частоты в диапазон спутниковых частот (преобразование вверх, up-converter);
- малошумящий усилитель (преобразователь частоты вниз, down-converter);
- канальное оборудование (модулятор, демодулятор, модем).
Оборудование для спутниковой связи
Цифровое телевидение
Цифровое телевидение (от англ. Digital Television, DTV) — технология передачи телевизионного изображения и звука при помощи кодирования видеосигнала и сигнала звука с использованием цифровых каналов. Основой современного цифрового телевидения является стандарт сжатия данных MPEG.
Первый этап истории цифрового телевидения характеризуется использованием цифровой техники в отдельных частях ТВ систем при сохранении аналоговых каналов связи. На данном этапе всё студийное оборудование переводится на цифровой сигнал, обработку и хранение которого, в пределах телецентра, осуществляют цифровыми средствами. На выходе из телецентра телевизионный сигнал преобразуется в аналоговую форму и передаётся по обычным каналам связи.
Второй этап развития цифрового телевидения — создание гибридных аналого-цифровых ТВ систем с параметрами, отличающимися от принятых в обычных стандартах телевидения. Можно выделить два основных направления изменения телевизионного стандарта: переход от одновременной передачи яркостного и цветоразностных сигналов к последовательной их передаче и увеличение количества строк в кадре и элементов изображения в строке. Реализация второго направления связана с необходимостью сжатия спектра ТВ сигналов для обеспечения возможности их передачи по каналам связи с приемлемой полосой частот.
Третий этап развития цифрового телевидения — создание полностью цифровых телевизионных систем.
В Европе в 1993 году, когда стало ясно, что за цифровыми телевизионными системами будущее, был принят проект DVB (Digital Video Broadcasting — Цифровое Видео Вещание), основанный на MPEG-2. В настоящее время системы цифрового телевидения быстро развиваются во многих странах. При этом в первую очередь решается задача значительного увеличения количества передаваемых программ телевидения обычного разрешения, так как это даёт быстрый коммерческий эффект.
Международные стандарты цифрового телевидения принимаются в первую очередь Международной организацией по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization), объединяющей национальные комитеты по стандартизации более 100 стран мира. В составе этой организации формируются группы, занимающиеся проблемами и стандартизацией отдельных отраслей техники. Одной из групп, занимающейся стандартами цифрового вещания, является группа — MPEG (Motion Picture Expert Group).
В настоящее время существуют следующие основные стандарты:
- DVB — европейский стандарт цифрового телевидения.
- ATSC — американский стандарт цифрового телевидения.
- ISDB — японский стандарт цифрового телевидения.
По способам передачи и доставки сигнала до абонента различают:
- Эфирное наземное телевидение
- Спутниковое телевидение
- Кабельное телевидение
Цифровое телевидение по сравнению с аналоговым телевидением имеет следующие преимущества:
- Повышение помехоустойчивости трактов передачи и записи телевизионных сигналов.
- Уменьшение мощности передатчиков.
- Существенное увеличение числа ТВ-программ, передаваемых в том же частотном диапазоне.
- Повышение качества изображения и звука в ТВ-приёмниках.
- Создание ТВ-систем с новыми стандартами разложения изображения (телевидение высокой чёткости).
- Создание интерактивных ТВ-систем, при пользовании которыми зритель получает возможность воздействовать на передаваемую программу (например, видео по запросу).
- Функция «В начало передачи».
- Архив ТВ-передач и запись ТВ-передач.
- Передача в ТВ-сигнале различной дополнительной информации.
- Выбор языка (более обычных двух) и субтитров.
- Расширение функциональных возможностей студийной аппаратуры.
3 декабря 2009 года постановлением Правительства Российской Федерации №985 утверждена федеральная целевая программа (ФЦП) «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009 -2015 годы». Программа направлена на формирование единого информационно пространства на территории Российской Федерации. Это значит, что жители даже самых отдаленных и малонаселенных уголков нашей Родины смогут бесплатно смотреть до 20 телеканалов в хорошем «цифровом» качестве.
C 2012 года во всех вновь создаваемых эфирных наземных сетях цифровое телевизионное вещание будет осуществляться только в стандарте DVB-T2. Для регионов, в которых сети уже построены и осуществляется вещание в стандарте DVB-T, будет разработан план перевода построенных сетей на стандарт DVB-T2.
DVB-T2 (англ. Digital Video Broadcasting — Second Generation Terrestrial) — второе поколение стандарта DVB-T, европейского стандарта эфирного наземного цифрового телевидения. DVB-T2 призван увеличить на 30—50% ёмкость сетей эфирного наземного цифрового телевидения по сравнению с DVB-T при той же инфраструктуре сети и частотных ресурсах.
DVB-T2 является последним в семействе стандартов DVB эфирного наземного цифрового телевидения, так как физически невозможно реализовать более высокую скорость передачи информации в единице спектра.
Цифровое спутниковое телевидение транслируется в стандартах DVB-S, DVB-S2.
В цифровом спутниковом телевидении используются стандарты сжатия видео MPEG-2 и MPEG-4.
Компания Трилайн Системс предлагает полный спектр оборудования для строительства головных станций цифрового телевидения, студийных аппаратных комплексов, а также комплекс работ любой сложности: от разработки схемных решений, разработки проекта до полной сдачи объекта в эксплуатацию.