Что такое реплейсер в телевидении. Системы автоматизированной вставки региональной рекламы

08.10.2020Рубрика: Вопросы

В последнее время все чаще в обиходе телевизионных специалистов звучит термин «метки SCTE». Но далеко не все полностью знакомы с тем, что это заметки, как они действуют и для чего применяются. Чтобы внести ясность, компания SkyLark Technology обратилась к известному в отрасли специалисту Александру Перегудову, который специально подготовил для журнала Mediavision статью на эту тему. Первая часть статьи публикуется ниже.

Архитектура систем сетевого вещания с цифровой вставкой программ

Принципиальные основы и технологические решения использования меток (сообщений) SCTE-104/35 разработаны американским Обществом инженеров кабельного телевидения - SCTE (Society of Cable Television Engineers). Изначальная цель использования меток SCTE-104/35 - управление цифровой вставкой программ - DPI (Digital Program Insertion) - в сетях ТВ-вещания, ретранслирующих сигнал от центральной станции через каналы цифрового вещания транспортных потоков MPEG-2 TS. Используется также термин «Цифровая вставка рекламы» (Digital Ad Insertion).

По мере развития технологий и расширения набора функций идеология меток SCTE постоянно совершенствуется и отражается в новых стандартах и рекомендациях. Эти документы находятся в свободном доступе на сайте www.scte.org. Общество SCTE не налагает каких-либо ограничений или финансовых обязательств на сети ТВ-вещания, намеревающиеся использовать данные методы управления цифровой вставкой рекламы.

Этот фактор играет немаловажную роль в постоянном развитии ТВ-технологий и появлении новых решений, аппаратуры и систем. Спецификации SCTE-104/35 позволяют управлять не только вставкой рекламы, но и иными процедурами модификации контента в распределенных ТВ-системах, включая баннерную и целевую рекламу. Технология SCTE-104/35 используется и в каналах распространения программ «видео по запросу» по протоколу HTTP, включая Adobe Dynamic Streaming (HDS), Apple Live Streaming (HLS), Microsoft Smooth Streaming (MSS), MPEG-DASH.

Линейное сетевое вещание

Модель линейного сетевого вещания основана на региональной ретрансляции программного сигнала, формируемого центральной станцией сети (рис. 1-1).

Рисунок 1-1. Архитектура системы вещания с поддержкой DPI

Программный сигнал центральной станции формируется в центре формирования программ (ЦФП). В англоязычной литературе используется термин Broadcast Operation Center (BOC).

Для передачи программного сигнала в систему компрессии обычно используется интерфейс HD/SD-SDI. Здесь сигналы видео и аудио подвергаются компрессии и мультиплексируются в транспортный поток MPEG-2 TS одной программы (Single Program Transport Stream - SPTS). SPTS, в свою очередь, могут мультиплексироваться в многопрограммный транспортный поток Multi Program Transport Stream (MPTS). Для многопрограммных систем компрессии с расширенными функциями используется термин Network Operation Center (NOC).

Потоки SPTS или MPTS по интерфейсам DVB или IP передаются в региональные центры ретрансляции программ (ЦРП), где они подвергаются модификации путем вставки регионального контента и далее ретранслируются на свою территорию вещания в форме модифицированных потоков SPTS или MPTS. На рис. 1-1 показан путь сообщений SCTE-104/35 от источника (ЦФП) до конечного адресата - связки сплайсер-сервер в составе ЦРП.

Слоты

Вставки регионального контента должны происходить в предназначенные для этого временные интервалы в расписании вещания центральной станции. В документах SCTE эти временные интервалы называются avails. При переводе на русский язык используются термины «коммерческий интервал времени», «региональное рекламное окно», «рекламный временной слот» и другие варианты. Далее в качестве аналога термина avail будет использоваться термин «слот».

На границах слота производится переключение, или сплайсинг (Splicing), между сигналами из основного канала (сигнал центральной станции) и из канала ввода (сигнал региональной станции). Точка переключения «центр/регион» называется входной точкой сплайсинга - Splice In Point, точка переключения «регион/центр» называется выходной точкой сплайсинга - Splice Out Point.

Функции сплайсера

Переключение сигналов в ЦРП производится сплайсером (Splicer). Спецификации DPI определяют бесшовный (seamless) - незаметный для зрителя по изображению и звуку - сплайсинг с точностью до кадра.

В системах DPI интервал времени вставки (брейк) обычно рассматривается как одно событие замещения фрагмента программы в сигнале центральной станции равным или близким по хронометражу рекламным блоком из сигнала региональной станции. В состав рекламного блока включены отдельные рекламные клипы.

Сплайсер принимает по основному каналу транспортный поток от центральной станции и по каналу ввода - транспортный поток от рекламного сервера. В момент времени входной точки сплайсер переключает канал ввода от рекламного сервера на выходной канал. В момент времени выходной точки сплайсинга происходит обратное переключение.

Функции рекламного сервера

Рекламный сервер в составе ЦРП отвечает за воспроизведение одного или нескольких файлов, составляющих региональный брейк. Вставка регионального брейка от канала ввода в основной канал происходит в рамках единой сессии, во время которой сплайсер и рекламный сервер синхронизируют свою работу через TCP/IP-соединение в локальной сети ЦРП. Спецификация SCTE 30 описывает стандартизированные протоколы взаимодействия сплайсера и рекламного сервера.

Условия бесшовного сплайсинга

Бесшовный сплайсинг с точностью до кадра между потоками MPEG-2 TS от центральной и региональной станций требует выполнения нескольких условий.

Во-первых, транспортный поток от центральной станции в точках сплайсинга при кодировании MPEG-2 должен начинаться с закрытой группы изображений GOP с I-кадром в начале группы и кадрами I- или P-типа в ее составе. При кодировании H.264/AVC или H.265/HEVC в точках сплайсинга закрытая группа должна начинаться с кадра типа IDR (Instantaneous Decoder Refresh) и заканчиваться кадрами I- или P- типа. Прием декодером кадра IDR означает, что декодирование после точки сплайсинга можно производить без использования предшествующих кадров. В случае кодирования с переменной скоростью (Variable Bit Rate - VBR) рекомендуется переход на кодирование с постоянной скоростью (Constant Bit Rate - CBR) в интервале слота. Условие обеспечивается кодером в составе системы компрессии в ответ на прием управляющего сообщения SCTE-104 от системы автоматизации.

Во-вторых, транспортный поток, воспроизводимый из файлов рекламным сервером, должен быть сформирован по тем же правилам в части формирования GOP-структуры. Параметры изображения и звука, скорость формируемого потока должны быть такими же, как у потока от центральной станции. Условие обеспечивается путем надлежащей компрессии файлов рекламного брейка.

В-третьих, сплайсер должен заблаговременно получить от системы автоматизации сообщение о точках сплайсинга, передать рекламному серверу команду на старт требуемого брейка, произвести сплайсинг во входной и выходной точках. Условие обеспечивается передачей управляющего сообщения SCTE-104/35 от системы автоматизации в адрес сплайсера.

И, в-четвертых, рекламный сервер должен начать воспроизведение файлов регионального брейка за определенное время до старта замещения, и закончить его после регионального брейка с таким условием, чтобы начальная и конечная точки брейка во время воспроизведения совпали с моментом переключения каналов в сплайсере.

Сообщения SCTE-104/35

Реализация DPI по спецификациям SCTE-104/35 основана на передаче сообщений cueing message о предстоящих слотах для вставки региональных брейков. Термин cueing message при переводе на русский язык равнозначно интерпретируется как «сообщение с меткой SCTE-104/35» или как «метка SCTE-104/35». Термин cueing message эволюционировал из предшествующих спецификаций управления аналоговой вставкой рекламы с использованием звуковых двухтональных посылок DTMF (Dual Tone Multi-Frequency signaling), называемых analog cue tone. Поэтому иногда вместо cueing message используется термин digital cue tone.

Сообщения SCTE-104/35 о предстоящем событии сплайсинга генерируются системой автоматизации, входящей в состав ЦФП. В составе сообщения, помимо прочих данных, передается время начала/окончания слота и идентификаторы слота, позволяющие ассоциировать каждый слот с требуемым региональным наполнением.

Далее эти сообщения отправляются в адрес кодера и мультиплексора в составе системы компрессии, а также в адрес сплайсера в составе ЦРП. Сплайсер ретранслирует содержание сообщения рекламному серверу, управляя его работой.

Необходимо отметить, что использование сообщений SCTE-104/35 не гарантирует бесшовного сплайсинга при всех возможных условиях, но обеспечивает кадровую точность сигнализации о планируемых событиях переключения источников сигнала в ЦРП.

Каналы передачи сообщений SCTE-104/35

Сообщение с данными сплайсинга передается по цепочке «система автоматизации - система компрессии - сплайсер», состоящей из двух сегментов.

Сегмент «система компрессии - сплайсер» использует канал передачи MPEG-2 TS. Здесь данные сплайсинга (Splice Information Table) передаются в сообщениях SCTE-35 в виде битовой последовательности Splice_info_section. Сообщения SCTE-35 формируются инжектором SCTE-35 как отдельный элементарный приватный PID-поток данных, который мультиплексируется в общий выходной поток SPTS вместе с PID-потоками видео/аудио с привязкой к единой временной шкале Presentation Time Stamps (PTS). Идентификатор PID-потока SCTE-35 объявляется в таблице Program Map Table (PMT) как неотъемлемая часть программы в составе однопрограммного (SPTS) или многопрограммного (MPTS) транспортного потока MPEG-2 TS. Для передачи сообщений SCTE-35 пропускная способность канала MPEG-2 TS должна иметь несколько кбит/с дополнительно к суммарной скорости потоков видео/аудио и других данных. Оборудование, которое изменяет состав программ или скорость составляющих ее элементарных потоков видео/аудио, не должно изменять привязку потока SCTE-35 к программе или нарушать его связь с метками времени PTS.

Сегмент «система автоматизации - система компрессии» может использовать каналы передачи двух видов. Первый вариант - канал с обратной связью через соединение TCP/IP, второй вариант - канал без обратной связи по интерфейсу SDI. В обоих вариантах данные Splice Information Table в этом сегменте форматируются в виде сообщений (запросов) SCTE-104. Правила приема-отправки сообщений SCTE-104, а также укладка данных в них нормируются документом SCTE 104 в виде прикладного программного интерфейса (API).

Оба типа сообщений используются для последовательной передачи данных сплайсинга от системы автоматизации до сплайсера, поэтому и используется термин «сообщения SCTE-104/35».

Канал передачи сообщений SCTE-104 с обратной связью

Двунаправленный канал связи между системой автоматизации и инжектором (рис. 1-2) дает возможность подтверждения инжектором и кодером приема и обработки сообщений SCTE-104, полученных от системы автоматизации.

Рисунок 1-2. Формирование сообщений SCTE-104 в канале с обратной связью

В этом решении есть несомненные достоинства, но есть и проблемы реализации. Сообщения SCTE-104/35 содержат данные в бинарном представлении. Текстовые данные, подобные тегам XML, в сообщениях SCTE-104/35 не передаются. Такое ограничение существенно сокращает объем передаваемых данных и требования к полосе пропускания канала передачи. С другой стороны, бинарное представление данных в сообщениях SCTE-104 выдвигает особые требования к сети TCP/IP, связывающей системы автоматизации и компрессии. Это должна быть строго приватная сеть, в которой гарантированное время задержки передачи сообщений должно быть существенно меньше длительности ТВ-кадра. Для коммуникации рекомендуется использовать стандартный номер порта (сокета) - 5167.

В большинстве вариантов реализации такого канала ЦФП и система компрессии находятся на значительном удалении друг от друга и управляются различными операторами, что вносит технические трудности создания надежного TCP/IP-соединения между ними через сети VPN (Virtual Private Network - виртуальная частная сеть).

Канал передачи сообщений SCTE-104 без обратной связи

Однонаправленный интерфейс SDI является обязательным каналом связи между ЦФП и системой компрессии, и поэтому логично использовать его для передачи сообщений SCTE-104. Принято передавать сообщения SCTE-104 как дополнительные данные в интервале VANC (Vertical ANCillary) сигнала SDI согласно стандарту SMPTE 291M. Детали укладки (mapping) данных сообщения SCTE-104 в пакеты VANC регламентируются в SMPTE RP2010. Используются пакеты ANC типа 2, где идентификатором (ID) полезной нагрузки пакета является пара Data ID (DID) и Secondary Data ID (SDID). Значения DID=41h и SDID=07h для пакетов VANC указывают на передачу в этих пакетах сообщения SCTE-104.

Пакет VANC с данными сообщения SCTE-104, в принципе, может размещаться в любой строке, находящейся вне активной части кадра. Однако рекомендуется размещать данные VANC в потоке данных канала Y во второй строке после точки переключения (Switch point), определяемой в рекомендации SMPTE RP168. В большинстве случаев используется 12-я строка первого поля для всех стандартов разложения SD/HD-SDI.

На рис. 1-3 показан однонаправленный канал передачи данных SCTE-104 от системы автоматизации к инжектору и кодеру в составе системы компрессии через дополнительное устройство, называемое инсертером SCTE-104. В документе SCTE 104 для обозначения инсертера используется термин Proxy Device, в документе SMPTE RP2010 используется термин «инсертер».

Рисунок 1-3. Формирование сообщений SCTE-104 в канале без обратной связи

Задача инсертера - инкапсуляция сообщения SCTE-104 в сигнал SDI. Инсертер управляется от системы автоматизации, имеет входы/выходы SDI, на вход подается сигнал программы вещания. В SCTE-104 определяется стандартный интерфейс API управления инсертером от системы автоматизации по сети TCP/IP в ЦФП.

Сформированные инсертером в составе сигнала SDI сообщения SCTE-104 передаются от системы автоматизации следующему внутрипотоковому устройству до конечного адресата - инжектора в составе системы компрессии. В этом режиме система автоматизации действует без сообщений обратной связи от системы компрессии, по принципу наилучшей возможной работы. Например, сообщения могут отправляться несколько раз, дублируя уведомление об одной и той же операции сплайсинга.

На стороне системы компрессии данные сплайсинга из сообщения SCTE-104 переносятся в сообщение SCTE-35 с помощью инжектора SCTE-35.

В такой схеме однонаправленный канал передачи SCTE-104/SDI действует между системой автоматизации и инжектором. В то же время, между системой автоматизации и инсертером организуется свое взаимодействие, которое также может быть двунаправленным при использовании соединения TCP/IP или RS-422, либо однонаправленным при управлении инсертером через контакты GPI. Предпочтительным является первый вариант, который реализуется достаточно просто, поскольку система автоматизации и инсертер находятся в составе одного ЦФП.

Отсутствие обратной связи между системой автоматизации и инжектором компенсируется относительной простотой построения тракта доставки сообщения SCTE-104 на основе стандартных аппаратных компонентов с интерфейсами SDI. Оборудование, не изменяющее содержания сигнала SDI (коммутаторы, распределители) практически всегда пропускает данные VANC. Устройства, изменяющие содержание сигнала SDI (задержка, микширование сигналов), должны корректно пропускать данные VANC с входа на выход. При корректном прохождении сигнала через тракты HD/SD-SDI метки SCTE-104 сохраняют привязку к тому кадру, в который они были первоначально вставлены.

Региональные программы (новости, тематические передачи) доступны в цифровом качестве на телеканалах первого мультиплекса «Первый канал», «Россия 1», «Матч ТВ», НТВ, «Пятый канал», «Россия К», «Россия 24» и «ТВ Центр», а также на радиостанции «Радио России» 99.72% жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Врезка регионального контента в цифровой сигнал производится с помощью технологии распределенной модификации программ (ТРМ). Общий принцип ТРМ состоит в том, что сигнал федерального мультиплекса разделяется на независимые транспортные потоки. В одном потоке передаются телеканалы, не требующие региональной модификации. В других - теле- и радиоканалы, подлежащие модификации. В региональном филиале РТРС производится местная врезка в нужные телерадиоканалы, и только они второй раз отправляются на спутник для доставки на ретрансляторы региона. Ретрансляторы, оборудованные специальным устройством - реплейсером, заново «сшивают» мультиплекс, включая в него телеканалы с региональным контентом.

Для удовлетворения потребности вещателей в местной рекламе РТРС разработал техническое решение бесшовной врезки рекламы в поток мультиплекса. Вставка рекламы производится в Санкт-Петербурге с помощью специального устройства - сплайсера в согласованное с вещателем время.

Обеспечение населения страны региональным цифровым эфирным телерадиовещанием - одна из задач федеральной целевой программы (ФЦП) «Развитие телерадиовещания в Российской Федерации на 2009–2018 годы».

Несколько лет назад рынок региональной телевизионный рекламы был не слишком интересен рекламодателю. Однако в последние годы ситуация изменилась к лучшему - появилась централизованная система продаж региональной телевизионной рекламы, кроме того, эфир федеральных каналов ныне забит под завязку. А вот рекламный потенциал регионов (в том числе региональных рекламных вставок в эфир федеральных каналов) выглядит весьма перспективным, особенно учитывая, что именно на развитие бизнеса в регионах направлены усилия многих серьезных компаний.

К сожалению, используемые сейчас в России технологии по вставке региональных рекламных блоков далеки от совершенства - реализация вставки ручная, в лучшем случае для включения регионального блока используется система анализа наличия логотипа телеканала. По разным причинам эти технологии не удовлетворяют современным требованиям и не устраивают тех рекламодателей, которые хотят приобрести инструмент контроля за выходом в эфир своих рекламных материалов и возможность получения отчетов от региональных операторов, а также возможность сбора статистики просмотра рекламы.

Решения, которые работают

Технологии, отвечающие всем этим требованиям, давно существуют и широко используются в Европе и США. Оборот рынка региональной вставки рекламы исчисляется миллиардами долларов. Кроме того, технологии автоматизированной вставки рекламы позволяют исключить перекрывание рекламными вставками фрагментов телефильмов, программ и новостных выпусков - практики, которая до сих пор имеет место быть в эфире многих региональных операторов. Однако переход к системам автоматизированных вставки рекламы в России затруднен в силу ряда причин, о которых будет сказано ниже.

Система реализации вставки регионального контента (региональный оператор по договоренности с каналом может вставлять не только рекламу, но и свои какие-либо программы) состоит из следующих основных компонентов:

Система формирования управляющей информации - по заданному расписанию (если разрешенные для замены интервалы времени четко заданы и неизменны) или по управляющему сигналу оператора прямого эфира (в случае, если на ТВ канале передаются ток-шоу и выход рекламного блока зависит от развивающихся в студии событий) формируются командные сигналы, которые будут обработаны оборудованием, установленным у регионального оператора. Физически может быть реализована как самим ТВ каналом, так и неким оператором рекламы, обслуживающий выход рекламы на нескольких ТВ каналах.
Канал передачи управляющей информации - в силу того, что территория России огромна, наиболее эффективным способом передачи управляющей информации одновременно всем региональным операторам является использование спутникового вещания. Использование наземных средств коммуникаций сопряжено с рядом трудностей: негарантированное время распространения управляющей информации, которая должна быть синхронизирована с основным сигналом с точностью до кадра (Интернет, VPN, модемная связь); дороговизна реализации для большого масштаба системы (выделенные каналы, радиорелейная сеть и т.п.).
Система врезки регионального контента - установленная у регионального оператора аппаратура, принимает управляющую информацию и обеспечивает врезку местного контента в основной сигнал ТВ канала. Врезка может осуществляться как в аналоговый сигнал, так и в цифровой (если у оператора развернуты DVB-C/T/H или IPTV сети). Аппаратура может обеспечивать врезку в несколько ТВ каналов.

Информацию, управляющую временем врезки региональных блоков можно передавать несколькими способами. Рассмотрим два из них: с использованием стандартов SCTE-104, SCTE-35 и SCTE-30 (для краткости назовем этот вариант «цифровым ») и с использованием VBI - Vertical Blanking Interval (интервала времени обратного хода луча, для краткости назовем его «аналоговым »).

При «цифровом » способе передачи управляющей информации используются дополнительный PID (назовем его DPI PID), который передается одновременно с основным ТВ сигналом в цифровом транспортном потоке, подымаемом на спутник. Этот PID формируется специализированными MPEG кодерами , которые кодируют сам ТВ канал. Кодер формирует DPI PID на основе стандарта SCTE-35, позволяющем четко идентифицировать каждую программу; каждое событие врезки; определить точное время начала и конца врезки; каждого оператора, для которого нужно выполнять врезку, а также обеспечить конфиденциальность и безопасность от несанкционированного использования (ведь не секрет, что для разного рода пиратов автоматически вырезать рекламу из эфира - голубая мечта). Сигнал для вставки управляющего DPI PIDа передается от системы автоматизации эфира по протоколу SCTE-104 (в примере на картинке преобразование сигналов от системы автоматизации в команды SCTE-104 эфира происходит в DPI-сервере). Данные команды могут быть интегрированы DPI-сервером в SDI-сигнал (стандарт SMPTE 2010) либо передаваться по TCP/IP протоколу непосредственно на кодер. Трафик, генерируемый управляющим DPI PIDом, имеет «всплески» только перед событием врезки и занимает незначительную полосу канала передачи.

На стороне регионального оператора спутниковые ресиверы передают спутниковый поток ТВ программ, содержащий управляющую информацию, на устройство цифровой врезки (сплайсер) . Второй вход сплайсера подключен к локальному серверу врезки , содержащему местные видеоролики или программы. Сплайсер , приняв управляющий сигнал (SCTE-35), содержащий время, а точнее сказать ID фрейма, начала врезки локального контента и продолжительность врезки, начинает «общаться» с сервером врезки по протоколу, описанном в стандарте SCTE-30. Данный протокол позволяет синхронизировать время начала вещания сервером врезки местного ролика/программы и момент переключения сплайсером с программы, вещаемой со спутника на местный ролик/программу, а также момент возврата к вещанию программы со спутника. Выходной цифровой сигнал со сплайсера (по ASI или по IP), содержащий программы с врезками, а так же программы, в которых врезка не производилась, подается в головную станцию регионального оператора. Далее этот сигнал может быть доставлен абонентам как в цифровом виде (DVB-C/T/H, IPTV), так и в аналоговом. В последнем случае потребуется применение декодеров сигнала из цифрового формата в аналоговый и последующая модуляция им ВЧ сигнала (для приема обычным телевизором).

При «аналоговом » способе технология передачи управляющей информации для врезки, основана на использовании интервала времени обратного хода луча (VBI - Vertical Blanking Interval). Специальным кодером телетекста в заданные строки обратного хода луча исходного изображения вставляется кодированная управляющая информация. Номера строк, на которых передается управляющая информация, в целях безопасности могут меняться.

Далее изображение кодируется MPEG кодером и вся информация из VBI выделяется в отдельные DVB таблицы, используемые для передачи телетекста и субтитров. На приемной стороне профессиональный спутниковый приемник способен самостоятельно обработать информацию из таблиц для телетекста или субтитров и вывести управляющий сигнал на врезку в виде GPI (General Purpose Interface), а проще говоря, замыкания контактов, которые могут использоваться как сигнал к началу вещания (в аналоговом виде) местного ролика/программы и переключения с аналогового выхода приемника на аналоговый выход видеосервера. Синхронизация переключения аналогового видеосигнала на сегодняшний день является достаточно тривиальной задачей. Соответственно, если региональный оператор осуществляет вещание в цифровом виде, то ему потребуется последующее кодирование результирующего аналогового сигнала, содержащего местную врезку.

Помимо перечисленных методов передачи управляющей информации можно еще отметить потенциальную возможность использования технологии watermarks («водяные знаки»), использование выделенных на изображении пикселов для кодирования управляющей информации, а также упомянутый выше способ, основанный на анализе наличия логотипа ТВ канала на изображении.

Проблемы

Российские операторы спутникового вещания негативно относятся к включению в формируемый ими цифровой поток дополнительной информации для управления региональной врезкой, несмотря на то, что дополнительный трафик минимален и имеет лишь короткие всплески. Связано это с экономией трафика и нежеланием вещателя передавать на спутник какую-либо дополнительной информацию, ведь на счету каждый байт. Получается, что формировать и обрабатывать управляющую информацию можно уже сегодня, но позиция, занятая вещателями, пока не внушает оптимизма. Это заставляет искать новые пути для передачи управляющего сигнала. Проведенные исследования перспектив передачи управляющего сигнала по наземным сетям показали, что, к сожалению, при их использовании часто возникают проблемы с синхронизацией - для аналогового вещания существуют жесткие требования к частоте смены кадров (24 кадра в секунду), в цифровом формате все еще сложнее. Кроме того - никто не даст гарантии, что эта технология будет принята участниками рынка.

Другой проблемой является то, что MPEG кодеры обычно располагаются на стороне спутникового оператора. ТВ программу он получает обычно в виде SDI-сигнала (некомпрессированный цифровой сигнал) и для того, чтобы владелец канала или рекламный оператор имели доступ к управлению кодером (на вставку управляющей информации) необходимо помимо дополнительного физического канала связи со спутниковым оператором еще и договоренность, что спутниковый оператор такой доступ предоставит (в частности, обеспечить передачу SCTE-104 на кодеры).

*** ПРИМЕЧАНИЕ : данная статья была написана когда реализаций передачи SCTE-35 в России не было. По состоянию на 2014 год, указанную сигнализацию можно найти в спутниковых потоках каналов Рен-ТВ, СТС, Перец, Домашний.

Европейцы смогли договориться

В Европе передача управляющих сигналов с использованием VBI и SCTE-35 широко используется, налажен диалог между владельцами каналов, спутниковыми и кабельными операторами, рекламораспространителями. Рынок активно развивается. К примеру, голландская компания Mediachoice, с которой «Дейта Плюс» активно сотрудничает в плане разработки технологической базы, является оператором вставки региональной рекламы на большей части территории Евросоюза, это является основным направлением ее деятельности.

В Европе работа по вставке региональной рекламы в сетку вещания каналов производится по двум схемам: либо межнациональный рекламный оператор покупает время (таймслоты) для вставки рекламы непосредственно у владельца канала или у кабельного оператора и сам вставляет рекламу, локализованную под определенную территорию, сам занимается переговорами с рекламодателем, либо региональный оператор самостоятельно производит вставку рекламы, используя выделенное каналом время. Обе схемы вполне жизнеспособны в российских условиях.

Новые возможности для участников рынка

Главное преимущество при использовании технологий автоматизированной вставки рекламы получаемое рекламодателем - возможность получения отчетов о выходе его рекламы в эфир. Также, благодаря автоматизации, сводится на нет влияние человеческого фактора - ведь в используемой сегодня схеме необходимо участие человека, который должен вовремя нажать на кнопку, чтобы запустить местный ролик/программу - а в телевещании все решают миллисекунды. Но даже это не главная проблема: человек, нажимающий кнопку, в своих отчетах может указать, что он ее нажимал, а на самом деле этого могло и не быть. Автоматизированная система же предоставит полный отчет о том, что, как долго и когда было показано, а если и не было показано, то по каким причинам - вот как раз за это рекламодатель и готов платить деньги рекламному или региональному оператору.

Владелец ТВ канала будет уверен, что его программы будут просмотрены и что региональный оператор не выйдет за рамки выделенных ему для врезки интервалов времени вещания.

Спутниковый оператор тоже в накладе может не остаться - за предоставление возможности передавать управляющую информацию он может взимать некую плату.

Есть ли компромисс, который устроит всех?

Резюмируя, можно говорить о том, что рынок вставки региональной рекламы в России имеет большой потенциал, но, увы, пока не может реализовать все возможности, предлагаемые автоматизированными системами вставки рекламы - несмотря на то, что преимущества для всех участников рынка очевидны. Рынок нуждается в организации диалога и проведении специализированных форумов, участвовать в которых должны как распространители рекламного контента, так и рекламодатели, заинтересованные в размещении своей рекламной информации в региональных сетях вещания, и федеральные вещатели, от которых зависит главное - как будет решен вопрос о передачи управляющей информации.

Ключевые слова

СТАНДАРТ DVB-T2 / МУЛЬТИПЛЕКС / ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА / РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОНТЕНТ / МАГИСТРАЛЬНАЯ СЕТЬ / РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ / РЕПЛЕЙСЕР / СЕТЬ SFN / СИНХРОНИЗАЦИЯ / ЗАЩИТНЫЙ ИНТЕРВАЛ / МОДУЛЯЦИЯ / КОДИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы - Карякин Владимир Леонидович, Карякин Дмитрий Владимирович, Морозова Людмила Александровна

Представлен анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN цифрового наземного вещания Российской Федерации. Отмечаются проблемы импортозамещения технологии распределенной модификации программ с использованием реплейсера , поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом на способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе. Недостатком применяемых в РФ технических решений по реализации задачи доставки региональной версии Первого мультиплекса является необходимость вещания совмещенных потоков T2-MI в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в федеральном центре мультиплексирования (ФЦФМ). Единые параметры, устанавливаемые в ФЦФМ, приводят к ряду проблем, связанных с различными условиями вещания по территориальному расположению передатчиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также благодаря различным климатическим и географическим условиям вещания на территории РФ. Стандарт вещания DVB-T2 позволяет обеспечить широкий выбор параметров создаваемых сетей SFN для их адаптации к условиям работы. Необходим выбор защитного интервала под конкретную топологию размещения передатчиков. Для обеспечения синхронной работы передатчиков одночастотной сети устанавливается метка времени исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания зависит выбор шаблона распределенных в кадре несущих, вид модуляции скорость кодирования . Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN , оцениваемых коэффициентом битовых ошибок, что может приводить к нарушению нормальной работы сетей (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей создаваемых сетей по скорости передачи информации.

Текст научной работы на тему «Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента»

МЕТОДЫ ТВ ВЕЩАНИЯ В СТАНДАРТЕ DVB-T2 СО ВСТАВКОЙ РЕГИОНАЛЬНОГО КОНТЕНТА

Карякин Владимир Леонидович,

д.т.н., профессор кафедры "Радиосвязи, радиовещания и телевидения" Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), Самара, Россия, [email protected]

Карякин Дмитрий Владимирович,

к.т.н., старший системный инженер Российского представительства Juniper Networks, Москва, Россия, [email protected]

Морозова Людмила Александровна,

к.т.н, доцент кафедры экономики и организации производства ПГУТИ, Самара, Россия, [email protected]

Ключевые слова: стандарт DVB-T2, мультиплекс, федеральная целевая программа, региональный контент, магистральная сеть, региональная сеть, реплейсер, сеть SFN, синхронизация, защитный интервал, модуляция, кодирование.

Представлен анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN цифрового наземного вещания Российской Федерации. Отмечаются проблемы импортозамещения технологии распределенной модификации программ с использованием реплейсера, поскольку компания Enensys Technologies владеет Российским патентом на способ вещания DVB-T2 со вставкой регионального контента и устройство, используемое в этом способе. Недостатком применяемых в РФ технических решений по реализации задачи доставки региональной версии Первого мультиплекса является необходимость вещания совмещенных потоков T2-MI в различных регионах с едиными параметрами, устанавливаемыми в федеральном центре мультиплексирования (ФЦФМ). Единые параметры, устанавливаемые в ФЦФМ, приводят к ряду проблем, связанных с различными условиями вещания по территориальному расположению передатчиков, по виду и интенсивности воздействия помех, а также благодаря различным климатическим и географическим условиям вещания на территории РФ. Стандарт вещания DVB-T2 позволяет обеспечить широкий выбор параметров создаваемых сетей SFN для их адаптации к условиям работы. Необходим выбор защитного интервала под конкретную топологию размещения передатчиков. Для обеспечения синхронной работы передатчиков одночастотной сети устанавливается метка времени исходя из результирующих временных задержек информационного сигнала. От вида и интенсивности помех, географических условий вещания зависит выбор шаблона распределенных в кадре несущих, вид модуляции скорость кодирования. Отсутствие возможностей выбирать оптимальные параметры в каждом из регионов приводит в совокупности к проблемам обеспечения необходимых запасов устойчивости работы сетей SFN, оцениваемых коэффициентом битовых ошибок, что может приводить к нарушению нормальной работы сетей (техническим остановкам и техническому браку) и недоиспользованию возможностей создаваемых сетей по скорости передачи информации.

Для цитирования:

Карякин В.Л., Карякин Д.В., Морозова Л.А. Методы ТВ вещания в стандарте DVB-T2 со вставкой регионального контента // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2016. - Том 10. - №4. - С. 41-46.

Karyakin V.L., Karyakin D.V., Morozova L.A. Methods of TV broadcasting in the standard DVB-T2 with inserts regional content. T-Comm. 2016. Vol. 10. No.4, рр. 41-46. (in Russian)

1 Введение

Сеть цифрового наземного телерадиовещания Российской Федерации в стандарте DVB-T2 предназначена для охвата населения Российской Федерации цифровым вешанием пакета телсради о программ первого мультиплекса в соответствии с Федеральной целевой программой .

Перечень и порядок следования телерадиопрограмм, входящих в состав первого мультиплекса определен Указом Президента Российской Федерации , При этом обязательные общедоступные ТВ программы, входящие в состав первого мультиплекса, в каждом из регионов подлежат модификации в соответствии с требованиями вещательных организаций.

Вопрос выбора архитектуры распределительной сети цифрового вещания имеет особо важное значение, так как от выбора варианта этой архитектуры напрямую зависит и схема построения одночастотных сетей SFN (Single Frequency Network) цифрового вещания в каждом из регионов, качество и стоимость услуг связи, оказываемых ФГУ11 «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС) вещателям.

Одним из важных критериев качества услуг связи является вероятность технического брака и технических остановок, т.е. вероятность нарушений нормальной работы сети цифрового телевизионного вещания. Необходимым условием высокого качества услуг цифрового радиотелевизионного вешания является обеспечение определённого запаса устойчивости сетей SFN по числу битовых ошибок при приеме программ Первого мультиплекса в зоне обслуживания .

В отличие от DVB-T стандарт вещания DVB-T2 обладает большей гибкостью создаваемых одночастотных сетей SFN и имеет в своем составе ряд особенностей, позволяющих более эффективно осуществлять региональную модификацию телерадиопрограмм, особенно при использовании спутниковой доставки сигналов до передающих станций.

Целью настоящей работы является анализ методов организации вещания Первого мультиплекса в стандарте DVB-T2 си вставкой регионального контента в различных вариантах построения сети цифрового наземного вещания Российской Федерации.

Сеть цифрового наземного вешания Российской Федерации состоит из 82 региональных сетей, в центре каждой из которых расположен региональный центр формирования мультиплексов (РЦФМ).

Федеральная версия первого мультиплекса и ее временные дубли для обеспечения вещания в 5 вещательных зонах Российской Федерации Л, Б, В, Г и М должна доставляться до всех РЦФМ по спутниковым линиям связи. Передача сигнала Первого мультиплекса по спутниковым линиям связи производится в зашифрованном виде.

Для сравнения различных вариантов построения сети принято, что в каждом регионе, за исключением Москвы, Московской области, Сапкг-Петербурга и Ленинградской области, будут модифицироваться три телерадиоканала: «Россия 1», «Радио России» и «Россия 24» ,

2. Состав системы программного замещения сети

цифрового эфирного телерадиовещания Российской

Федерации стандарта DVB-T2

Система программного замещения сети цифрового эфирного телерадиовещания стандарта DVB-T2 имеет структуру.

состоящую из федерального комплекса программного замещения (ФКПЗ) и регионального комплекса программного замещения (РКПЗ).

В состав ФКПЗ (рис. 1) входит не только оборудование федерального центра формирования мультиплексов (ФЦФМ), но и часть оборудования федеральных вещательных компаний, в частности, оборудование аппаратно-студийного комплекса (АСК), в котором осуществляется генерации управляющих ейгнапов для системы замещения.

дек ■ у л-* ФЦФМ

; f Каналы \ доставки)

Федеральный вещатель 1 i Федеральный вещатель 2 \ Федеральный вещатель N:

Рис. I. Схема федерального комплекса ирограммного замещения

В состав регионального комплекса программного замещения входит оборудование регионального цен-фа формирования мультиплекса РЦФМ и оборудование АСК региональных вещательных компаний. Кроме того, в состав РКПЗ может входить дополнительное оборудование , размещенное непосредственно на радиотелевизионных передающих станциях (РТПС) данного региона, в частности, оборудование вставки регионального контента - реплейсер (рис. 2).

АСК ц РЦФМ

Г Каналы \

Региональный вещатель i | fc-нИ дмтввки)

: Региональный вешатепь 2

| Репин «альный вещатель NÎ

Рис. 2. Схема регионального комплекса программного замещения

3. Схемы построения сети цифрового наземного эфирного вещания

Обобщенная схема сети распространения первого мультиплекса приведена на рис. 3.

Здесь введены следующие сокращения: ФЦФМ - федеральный центр формирования мультиплекса; РЦФМ - региональный ценгр формирования мультиплекса; ФАСК -федеральный аппаратно-студийпый комплекс; PACK -региональный аппаратно-студийный комплекс; ФНМС -федеральная наземная магистральная сеть; РНРС - региональная наземная распределительная сеть; ПЗССС - периферийная земная станция спутниковой связи; ПдУ DVB-S2 -передающее устройство стандарта DVB-S2; ПдУ DVB-T2 -передающее устройство стандарта DVB-T2; ПрУ - приемное устройство стандарта DVB-T2.

Ниже рассмотрены различные варианты формирования региональной версии Первого мультиплекса телерадиовещания и проведен сравнительный анализ этих вариантов с точки зрения технических и финансовых ресурсов, которые потребует реализация каждого из них.

T-Comm Том 10. #4-2016

Т-Сотт Том 10. #4-2016

Использование данного варианта не было предусмотрено системными проектами на сеть цифрового наземного вещания a peí ионах Российской Федерации, однако, в настоящее время рекомендовано }