Внедрение инновационных технологий мониторинга качества цифрового ТВ-вещания

Растущая требовательность российского телезрителя к качеству телевизионных трансляций требует внедрения современных систем мониторинга качества цифрового ТВ-вещания операторами связи и вещателями. О требованиях, предъявляемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ) средств цифрового ТВ-вещания к измерительному оборудованию, а также о современных подходах к организации систем мониторинга идет речь в данной статье.

В 2016 и 2018 годах в Российской Федерации закончится строительство объектов цифрового эфирного вещания первого и второго мультиплексов соответственно. Охват населения РФ каналами первого мультиплекса составит 98,4 %, второго — 98,1 % (по данным ФГУП «РТРС»). Для поддержания корректного функционирования системы ТВ-вещания, а также обеспечения населения РФ качественным телевизионным контентом необходимо осуществлять круглосуточный мониторинг состояния сети ТВ-вещания, следить за поддержанием установленных режимов и качественных показателей работы оборудования. С учетом перехода на цифровой формат вещания в РФ для определения порядка и условий эксплуатации, использования и содержания вещательного оборудования были разработаны временные правила технической эксплуатации (ПТЭ) средств цифрового телевизионного вещания в стандарте DVB-T2.

Перед отечественными центрами телерадиовещания стоит задача организации контроля работы цифровых ТВ-передатчиков в соответствии с временными ПТЭ. Для решения данной задачи специалистами Санкт-Петербургского АО «НИИ телевидения» была разработана система дистанционного мониторинга цифровых ТВ передатчиков, позволяющая осуществлять автоматический круглосуточный мониторинг качества вещания цифровых мультиплексов в различных регионах РФ с накоплением измеренных данных до нескольких лет.

Организация системы дистанционного мониторинга. Перечень контролируемых параметров.Для того чтобы обеспечить эффективность эксплуатации системы мониторинга цифрового ТВ-вещания техническим персоналом центров телерадиовещания, сделать ее простой и интуитивно понятной в использовании и не перегружать аппаратуру и интерфейс пользователя излишними функциональными возможностями, предстояло строго определить перечень параметров, контролируемых системой. Кроме того, определяющим фактором при составлении перечня контролируемых параметров являлась необходимость соответствия функционала системы дистанционного мониторинга требованиям временных ПТЭ

Согласно временным ПТЭ, типовой комплекс измерительного оборудования для систем цифрового эфирного вещания включает в себя:

• генератор цифровых сигналов;
• измерительный демодулятор DVB-T2;
• анализатор спектра;
• анализатор транспортного потока.

Из данной группы приборов для мониторинга в процессе передачи сигналов телевещания используются два:

• измерительный демодулятор DVB-T2 — для контроля радиочастотных параметров сигнала (таких как MER, BER и др.) на выходе цифрового передатчика;
• анализатор транспортного потока — для анализа корректности структуры и синтаксиса потока T2-MI на входе передатчика и транспортного потока, полученного после демодуляции радиосигнала на выходе передатчика. Анализ цифровых потоков должен осуществляться в соответствии с руководством по измерениям в системах DVB ETSI TR 101 290 [3] и дополнением DVB Document A14-1 [4]. Стоит отметить, что документ [4] в настоящее время включен в состав руководства ETSI TR 101 290 версии 1.3.1 и более не используется.

 

Кроме измерений радиочастотных параметров сигнала на выходе передатчика и анализа цифровых потоков, во временных ПТЭ предусмотрен визуальный видео- и аудиоконтроль передаваемой информации в процессе вещания. Предполагается, что субъективная визуальная оценка качества ТВ-изображения и звука должна осуществляться эксплуатационным персоналом передающих центров. Оценка должна осуществляться по 5-балльной шкале (5 — искажения незаметны, 1 — искажения недопустимы, сильно мешают). При этом нарушением нормальной работы средств цифрового ТВ-вещания считается уменьшение субъективной оценки качества изображения или звука до 4,5 баллов.

Субъективный контроль качества вещания, осуществляемый эксплуатационным персоналом, не всегда отвечает требованиям эффективности. Налицо влияние человеческого фактора: эксплуатационный персонал, контролирующий качество вещания, подвержен усталости, невнимательности, может отсутствовать на рабочем месте во время возникновения недопустимых искажений в ТВ-программах. В связи с этим для помощи дежурной смене и повышения эффективности контроля было предложено осуществить автоматизацию оценки качества изображения и звука в цифровых телевизионных программах. Поэтому в дополнение к визуальному контролю качества было решено использовать аппаратуру, осуществляющую автоматическое определение следующих искажений в видео- и аудиосигналах цифровых ТВ-программ, транслируемых в мультиплексах:

• пропадание видеосигнала;
• пропадание аудиосигнала;
• «черный» кадр;
• замирания изображения («заморозка» видео);
• блокинг-эффект, мозаичный эффект;
• «перегрузка» звука;
• недостаточная громкость звука или тишина в эфире.

 

В результате было принято решение, что система дистанционного мониторинга должна обеспечивать: измерение основных радиочастотных параметров сигнала DVB-T2 на выходе передатчика; анализ потока T2-MI на входе передатчика; анализ транспортного потока MPEG-2 TS, полученного после демодуляции радиосигнала на выходе передатчика; автоматическое определение искажений изображения и звука в цифровых ТВ-программах.

Организация системы дистанционного мониторинга. Общие принципы и структурная схема.Система дистанционного мониторинга цифрового ТВ-вещания была организована с использованием сервера базы данных для накопления и статистической обработки данных. Сервер базы данных предназначен для приема информации от измерительных точек, расположенных на различных объектах оператора связи, осуществляющего телерадиовещание. Каждая измерительная точка может состоять из следующих приборов:

• анализатор транспортного потока АТП-1 с функцией анализа T2-MI;
• измерительный демодулятор сигнала DVB-T2 ДТЦ-3И для анализа радиочастотных параметров;
• анализатор телевизионного сигнала АТС-3 для автоматического определения искажений изображения и звука в цифровых ТВ-программах.

Рис. 1. Мониторинг цифрового мультиплекса с использованием анализатора АТС-3. На ноутбуке и телевизоре, установленном на стене, — интерфейс пользователя анализатора.

Рис. 2. Внизу телекоммуникационной стойки — анализатор АТП-1 и демодулятор ДТЦ-3И (приборы серого цвета). На мониторе интерфейс пользователя анализатора АТП-1.

Основное требование, предъявляемое во временных ПТЭ к измерительным средствам для систем цифрового эфирного вещания, — наличие российского сертификата и внесение приборов в Государственный реестр средств измерений РФ. Приборы АТП-1, ДТЦ-3И и АТС-3 полностью соответствуют данному требованию. В соответствии с требованиями временных ПТЭ, анализаторы АТП-1 и АТС-3, включенные в систему дистанционного мониторинга, имеют необходимые интерфейсы для приема телевизионных сигналов: асинхронный последовательный интерфейс ASI, интерфейс Ethernet, а также интерфейс для приема радиосигналов стандартов DVB-T/T2, DVB-C (опционально DVB-S/S2). Демодулятор ДТЦ-3И имеет выходные интерфейсы ASI и Ethernet для выдачи цифрового транспортного потока, полученного после демодуляции радиосигнала DVB-T2.

На рисунке 3 представлена структурная схема системы дистанционного мониторинга качества ТВ-вещания.

Рис. 3. Структурная схема системы дистанционного мониторинга.

Доступ эксплуатационного персонала и администрации центров телерадиовещания к системе дистанционного мониторинга может быть осуществлен с любого устройства (компьютер, ноутбук, планшет, смартфон), подключенного к локальной сети, в которой находится сервер. Единственное условие — наличие логина и пароля для авторизации в системе.

Опыт разработки систем мониторинга аналогового телевизионного вещания и их многолетняя эксплуатация персоналом радиотелевизионных передающих центров помогли сформировать основное требование к автоматизированным системам оценки качества вещания — простота их эксплуатации и интуитивная ясность интерфейса пользователя. Такие же требования были предьявлены и к системе мониторинга цифрового ТВ вещания. Для одинаково простого и интуитивного восприятия информации о состоянии сети цифрового ТВ-вещания дежурной сменой, техническими специалистами, а также администрацией радиотелевизионных передающих центров. Измеренные данные и статистика могут быть отображены в графическом интерфейсе пользователя в различном виде, как в обобщенном, так и в детализированном. Обобщенный режим подходит для использования дежурной сменой: в этом случае интерфейс не «перегружен» информацией и прост для восприятия, что позволяет эксплуатационному персоналу концентрировать внимание и не пропускать случаев нарушения нормальной работы средств цифрового ТВ-вещания. Технические специалисты могут эксплуатировать систему в режиме «эксперта», когда доступна детальная информация об измерениях, представленная в виде графиков, таблиц, круговых диаграмм. Подробная детализация информации позволяет ускорить установление причины возникшего нарушения и в короткие сроки восстановить нормальное функционирование средств вещания. Благодаря возможности доступа к системе мониторинга с любого компьютера, подключенного к локальной сети, администрация передающих центров имеет возможность мгновенно получать доступ к информации о состоянии интересующего объекта вещания прямо со своего рабочего места, в упрощенном или детализированном виде.

Достоинством внедренной системы мониторинга является ее свободная расширяемость — при необходимости расширения зоны, в которой осуществляется автоматический мониторинг цифрового ТВ-вещания, число измерительных точек может быть увеличено без необходимости доработок системы. Внедренная система дистанционного мониторинга может легко конфигурироваться — в измерительных точках могут быть установлены только те приборы, необходимость в которых присутствует на данном конкретном объекте вещания.

Эффект от внедрения системы дистанционного мониторинга. Общие выводы.Внедрение системы дистанционного мониторинга цифрового ТВ-вещания на радиотелевизионных передающих центрах позволяет существенно снизить напряженность эксплуатационного персонала, осуществляющего визуальную оценку качества ТВ-изображения и звука в программах цифровых мультиплексов. Благодаря автоматизации процесса обнаружения искажений, вызывающих понижение субъективной оценки качества цифровых ТВ-программ, удалось достичь существенного прогресса в области повышения эффективности проводимых измерений, снижения влияния человеческого фактора, снижения количества незарегистрированных дежурной сменой нарушений нормальной работы средств цифрового ТВ-вещания. Система дистанционного мониторинга показала свое полное соответствие требованиям временных ПТЭ.

Применение описанных инновационных технологий и методов контроля позволит создать единую систему мониторинга качества цифрового ТВ-вещания в РФ с общим центром сбора и обработки информации. Учитывая проводимую правительством РФ политику импортозамещения, особенно важно то, что такая система может быть реализована с использованием исключительно отечественных средств измерений и технологий.

 

Источник