Современная цифровая головная станция – строим так, чтобы

Современная цифровая головная станция –
строим так, чтобы завтра не выбрасывать
30 каналов сегодня, 300 каналов завтра!
Прежде чем начать рассказывать о
современных решениях по созданию
цифровой головной станции, поясним
подробно нашу главную мысль о
необходимости изначально выбирать
такое решение, которое позволяло
бы
в
дальнейшем
легко
масштабировать станцию так,
чтобы добавление новых каналов не
было
сложной,
громоздкой
и
чрезмерно затратной операцией
А сколько каналов нужно?
Возникает вопрос: а зачем, собственно, кабельному оператору нужна станция с легко
реализуемой возможностью нарастить число каналов, скажем, с 40 до 200?
Попробуем оценить сегодняшние и завтрашние потребности кабельного оператора.
Да, действительно, сегодня российскому кабельному оператору сложно найти
достаточное количество качественного контента. Многие операторы уже сегодня
транслируют более 100–150 каналов, из которых действительно интересный контент
составляет от силы одну треть. Абоненты у нас не избалованы, и сегодня вещание в кабеле
всего 20–40 каналов с качественным контентом представляется, на первый взгляд, вполне
достаточным. Но так ли будет всегда?
На наш взгляд, предстоящий переход эфирного вещания на цифру может в корне
изменить ситуацию. Сегодня возможности аналогового эфирного вещания крайне
ограничены – ситуация, когда один частотный канал это только одна программа, в принципе
не позволяет дать в эфир, скажем, 50 или 100 каналов. Кроме того, мы должны учитывать
то, что эфирная частотная сетка, как правило, не может строиться «канал за каналом», и то,
что политика властей в отношении создания новых каналов носит скорее заградительный
характер. Получить все необходимые лицензии для создания эфирного канала сегодня
невообразимо сложно. Однако вряд ли такая ситуация сохранится всегда.
Цифровое эфирное вещание, особенно с использованием компрессии MPEG-4,
открывает огромные возможности по трансляции десятков и сотен каналов в эфире.
MPEG-4 позволяет транслировать в эфире более 100 программ SD, занимая всего 8–
10 частотных каналов.
Трудно представить, чтобы такая возможность не была бы использована. Если
построена современная ультраскоростная трасса, то на ней нет ограничения скорости в 40
км/час. Здравый смысл берет верх, время не стоит на месте – объективные потребности и
доступные технические возможности ломают чиновничьи преграды. Вспомним, что в начале
90-х годов, владельцы мобильных телефонов были обязаны носить с собой разрешение на их
использование. Сегодня невозможно представить, чтобы десятки миллионов владельцев
мобильников мучились бы с получением каких-то разрешений.
Или для примера взглянем на ситуацию с Интернетом – сегодня быстро и просто
создается гигантское число сайтов, форумов, чатов, множество людей ведут дневники в
живом журнале. Чиновники не в силах ни контролировать, ни препятствовать этому валу
информации. Конечно, контроль за новыми эфирными каналами никуда не исчезнет, но
трудно представить, чтобы процедура регистрации, получения необходимых лицензий и
прочих разрешительных документов осталась бы такой же сложной и громоздкой, когда
неизбежно начнут появляться десятки и сотни новых цифровых эфирных каналов.
Ясно, что потребности в создании новых каналов есть и потребность в них в России
совершенно не удовлетворена. Наша страна огромная, со сложным территориально–
национальным делением. Объективно потребности региональных аудиторий не могут быть
удовлетворены ограниченным набором центральных каналов и парой скучных местных
программ. Совершенно неудовлетворенны потребности аудитории в нишевых каналах.
Взглянем, к примеру, на аудиторию любителей музыки – где специализированные
каналы для любителей эйсид-джаза, фолка, кантри, кельтской музыки, православных
песнопений, симфо-джаза, фьюжн, цыганской музыки, романса, шансона, не говоря уже о
множестве разновидностей классической и рок-музыки?
А что у нас с каналами для филателистов, велосипедистов, любителей подледной
рыбной ловли, вязания и вышивания крестиком? А этнические и религиозные каналы? Тех
же тематических спортивных каналов должно быть не 5, а 25! А ведь есть еще отдельная
песня – видео-контент, создаваемый самими пользователями. Список возможных каналов
может быть нескончаемым.
Читатель спросит – а зачем все это надо, кто будет это все смотреть, и, самое главное –
кто будет за это платить? Ответ здесь простой: такое множество каналов нужно, чтобы
конкретный абонент Иван Иванович, его супруга и дети выбрали бы каждый себе по пятьдесять программ, подходящих именно им, любимым, из доступных в кабельной сети 150
или 300 каналов.
А что говорит мировой опыт? А мировой опыт говорит, что сотни цифровых каналов в
кабеле это совершено обычное дело сегодня. Например, в городе-герое Нью-Йорке,
кабельный оператор Cablevision Systems предлагает сегодня более 400 каналов стандартного
разрешения и более 100 каналов HDTV, среди которых 53 премиальных фильмовых каналов
и 46 музыкальных каналов. Практика предоставления сотен цифровых кабельных каналов
является обычной в США. По данным NCTA, цифровое кабельное телевидение доступно в
США примерно 60 миллионам абонентам, число транслируемых цифровых каналов
повсеместно, включая американскую глубинку, составляет 250–350, и хорошим тоном
является предлагать не менее 100 каналов HDTV.
Ситуация в остальных частях света с цифровым телевидением не везде столь
впечатляющая, однако мы наблюдаем расцвет цифрового ТВ не только в США и
цивилизованной Европе, где кабельные операторы тоже предлагают до 150–250 каналов, но
и в Китае и странах латинской Америки. Эти страны могут быть для нас хорошим
примером, поскольку их никак нельзя отнести к регионам с высоким уровнем жизни, однако
цифровое телевидение, в том числе кабельное успешно и бурно там развивается.
В небогатом Китае на сегодняшний день около 30 миллионов абонентов цифрового
кабельного телевидения. В столице не самой богатой Мексики (средний заработок около 300
долларов США) местный оператор Cablevision предоставляет 600 тысячам абонентов 262
цифровых кабельных канала, включая множество каналов HDTV.
Итак, кабельные операторы по всему миру транслируют сотни цифровых каналов, и
нет никаких сведений, что их бизнес неприбыльный. Конечно, уровень развития цифрового
телевидения и уровень доходов населения связаны между собой, но, опираясь на мировой
опыт нельзя сказать, что российские зарплаты категорически делают бессмысленным для
операторов транслировать 200 или 300 цифровых каналов.
Оператор, который будет предлагать только 20, 30 или даже 40 каналов имеет хорошие
шансы потерять со временем своих абонентов, возможности которых получить
разнообразный контент все время расширяется – тут на выбор – и спутник и оцифрованный
в скором времени эфир, возможно IPTV, и наконец, можно просто подключится к кабелю
конкурентов.
С каналами понятно, а что же насчет головной станции?
Следует еще раз пояснить – мы не предлагаем прямо сейчас повсеместно создавать
головные станции на 300 каналов, безусловно, это будут избыточные на сегодняшний день
инвестиции. Мы предлагаем выбрать такую идеологию построения станции, чтобы, чтобы с
неизбежным ростом числа каналов в будущем избежать, насколько возможно, следующих
проблем:
– избежать роста затрат в прямой пропорции с увеличением числа каналов;
– избежать ситуации, когда будет необходимость заменить базовую платформу
как малопригодную под новые требования;
– избежать ситуации, когда с ростом числа каналов обслуживание станции
становится чрезмерно сложным;
– избежать ситуации, когда с ростом числа каналов станция вырастает до
чудовищного комплекса на множество стоек с невообразимым числом кабелей и в
конечном итоге с низкой надежностью.
Ключевые принципы построения цифровой головной станции
Типовые блок схемы современной цифровой головной станции показаны на рисунках 1
и 2.
Как мы видим, головная станция DVB-C, содержит спутниковые ресиверы (IRD) с CI
интерфейсами для установки модулей условного доступа (CAM), DVB-мультиплексеры,
DVB SimulCrypt скремблеры и QAM-модуляторы. Казалось бы, ничего здесь нового нет,
конфигурация цифровой головной станции 10-ти летней давности содержала устройства
такого же функционального назначения.
Однако, среди прочих особенностей, современная конфигурация использует один, но
исключительно выжный базовый принцип, принципиально отличающий её от станций
начала этого века, а именно: Cовременная цифровая головная станция, удовлетворяющая
требованию масштабирования (наращиванию числа каналов) по мере роста потребностей и
возможностей кабельного оператора должна непременно обеспечивать групповую
обработку MPEG/DVB потоков.
На практике это означает, что ВСЕ ключевые процессинговые платформы
головной станции - мультиплексеры, DVB-скремблеры и QAM-модуляторы
должны обеспечивать групповую обработку многопрограммных транспортных
потоков.
Взглянем на базовые компоненты головной станции. Что, например, представлял из
себя классический DVB мультиплексер, когда он впервые появился на рынке?
Конструктивно это был 1RU прибор, оснащенный 4-8 ASI входами и обеспечивающий
демультиплексирование входных, как однопрограммных, так и многопрограммных потоков
и создание собственного, уникального многопрограммного потока DVB/MPTS. Разве что-то
существенное изменилось за последнее время?
Мы сейчас не будем говорить о современных функциях мультиплексеров - о
статистическом мультиплексировании, трансрейтинге, о наложенной цифровой графике, о
вставке цифровой рекламы и других. Мы также сейчас не будем обсуждать современные
возможности де-джитеринга, PCR-коррекции и т.п.
Обратим внимание только на одну характеристику такого классического прибора – на
его
производительность
и
мы
увидим
предельно
скромный
результат:
один прибор создает всего лишь один мультипрограммный транспортный поток
(MPTS).
Такие приборы стали широко доступны 5-7 лет
назад, производятся они и поныне и привлекают
операторов низкой ценой. Операторы по прежнему
используют такие архаичные изделия, даже при
новом (!) проектировании головной станции.
Легко представить как «замечательно» будет
выглядеть головная станция на базе таких недорогих
изделий когда число каналов приблизится, скажем, к
200-м стандартного разрешения и 20-ти HDTV…
При использовании самой распространенной
модуляции QAM64 (38 Мб/сек), с учетом
необходимости резервирования полосы под EPG, CAS, служебную DVB-информацию, а
также учитывая переменный бит-рейт спутниковых каналов, которые спутниковый
провайдер для своего удобства кодировал в MPEG с использованием статистического
мультиплексирования, кабельный оператор может разместить в среднем всего 7 каналов
MPEG-2/SD в одном мультиплексе. Каналов HDTV/MPEG-2 поместится только 2.
Расчет показывает, что потребуется порядка 40 классических, “недорогих”
мультиплексеров, которые, с учетом промежутков для вентиляции займут ДВЕ
полноценные 19” стойки. Расчет количества соединительных кабелей, потребляемой
энергии, отвода тепла мы приводить не будем - очевидно, что мы получим весьма
впечатляющие результаты! Интересно также было бы прикинуть как организовать
управление и
резервирование такого “недорогого компактного” комплекса
мультиплексирования.
Современный мультиплексер отличается от таких архаичных устройств, прежде всего
тем, что это многопотоковый прибор. Он не только принимает и обрабатывает множество
входных потоков (несоизмеримо больше, чем 4-8 потока как в устройствах, описанных
ранее), но и создает множество выходных MPTS.
Для примера, можно привести DM6400 (Terayon/Motorola), MX8400 и iPlex (Tandberg),
Broadcast Network Processor (RGB Networks) и многое других подобных продуктов.
Продолжение следует.