Телевидение и Интернет
Олег Головин, Николай Мамаев
Телевизионные системы, включающие в себя спутниковое (СТВ),
наземное (НТВ) и кабельное (КТВ) телевидение, благодаря взаимному
сближению становятся универсальными носителями разнообразной
информации. Наряду с этим процессом сближения СТВ, НТВ и КТВ
продолжается тенденция уплотнения ТВ-спектра цифровыми сигналами
различного назначения.
Так, ещё в середине 50-х годов появились совместные системы
цветного телевидения, позволившие в полосе чёрно-белого видеосигнала
передавать информацию о цветности, - это стандарты NTSC, SECAM,
несколько позднее PAL. В конце 60-х российскими специалистами,
в числе которых был профессор МТУСИ В.Н.Ульянов, предложен и
реализован метод передачи сигналов звукового сопровождения в
интервале строчного гасящего импульса.
В настоящее время идёт процесс перехода от аналоговых систем
к цифровым. Разработка и внедрение цифровых стандартов MPEG-1,
MPEG-2 позволила в 4…6 раз увеличить количество передаваемых
ТВ-программ в типовом радиоканале с полосой 27…36 МГц. Полоса
5…40 МГц, отведённая для передачи служебных сигналов, в кабельном
телевидении уплотняется сообщениями для обратной связи от абонента
к источнику информации.
Интервалы для кадровых гасящих импульсов уплотняются телетекстовой
информацией: рекламой, короткой политической и экономической
информацией, передачей титров и субтитров для определённой категории
населения, например, с ослабленным слухом. В этих же интервалах
передаётся специальный электронный гид, позволяющий ориентироваться
в огромном обилии телепрограмм.
В девяностые годы появились устройства - приставки к ЭВМ, позволяющие
принимать пользователю высокоскоростные цифровые потоки из сети
Интернет либо прямо с геостационарного спутника или через головную
станцию кабельного телевидения.
Первый опыт включения во всемирную сеть Интернет отечественными
специалистами был сделан в августе 1990 г. Молодые учёные Академии
Наук СССР Д.Бурков, Д.Володин и др. Включились в Интернет в инициативном
порядке с помощью финской группы пользователей Unix - FUUG (Finland
Unix Users Group).
К 1997 г. в России предположительно уже было около миллиона
пользователей сети Интернет. Рост числа лиц, использующих Интернет
как источник самой свежей и легко доступной информации, шёл,
главным образом, за счёт энтузиазма разработчиков, конструкторов,
провайдеров и пользователей. По мнению специалистов, инвестирование
отечественного сегмента Интернет является наиболее перспективным
направлением развития науки и экономики нашей страны.
Информация из сети Интернет может идти по существующей телефонной
сети общего пользования со скоростью 28,8 кбит/с по обычным каналам
и до 56 кбит/с по специально выделенным каналам. В статье главного
менеджера фирмы "МТУ-Информ" А.Голышко (Радио, 1999
год, №3 с.64.) отмечается ограниченная пропускная способность
Московской городской телефонной сети из-за устаревшего оборудования
на АТС и низкоскоростных линий связи между АТС и телефонными
узлами. По мнению автора статьи, из общего числа более чем 500
АТС в Москве, количество абонентов, охваченных электронными АТС,
могущими работать на скоростях до 19,2 кбит/с, не достигает 20%.
Причём и для этих 20% абонентов могут оказаться участки с небольшой
пропускной способностью, существенно меньшей 19,2 кбит/с.
В настоящее время в Москве, по грубым оценкам, насчитывается
около 100 тыс. владельцев компьютеров с перспективой увеличения
в ближайшие 2…3 года до 400…500 тыс. Поэтому нагрузка на ТСОП
даже при сравнительно небольшом количестве пользователей Интернет,
но работающих часами, может оказаться чрезмерной, что может привести
к массовым отказам, сравнимым с обрывом кабеля.
При использовании малых наземных станций типа VSAT, а также
коллективных и индивидуальных установок СТВ создаётся возможность
принимать сигналы из сети Интернет со скоростью 0,4…4 Мбит/с.
В настоящее время в России общее количество вышеперечисленных
установок исчисляется сотнями тысяч. Подтверждением тому является
тот факт, что только две фирмы - General Satellite и "Белка" установили
и реализовали более 200 тыс. коллективных и индивидуальных установок
СТВ.
Известно, что абонентские каналы связи в сети Интернет являются
резко асимметричными: запрос от абонента требует скорости 50…150
бит/с, а для получения информации из Интернета необходима скорость
от 9 кбит/с до 4 Мбит/с.
В девяностые годы в России получили развитие наземные сети многоканального
телевизионного вещания MMDS (Multichannel Multipoint Distribution
Systems), работающие в полосе частот 2100…2700 МГц (в России
для них отведена полоса 2500…2700 МГц). Ниже рассматриваются
основные варианты структурных схем доступа в сеть Интернет:
- схема низкоскоростного доступа при использовании телефонной
сети общего пользования (ТСОП);
- схема высокоскоростного доступа в Интернет по прямому каналу
и по ТСОП по обратному (запросному) каналу при использовании
системы MMDS;
- схема высокоскоростного двустороннего доступа в Интернет для
корпоративных сетей при использовании системы MMDS;
- схема высокоскоростного двустороннего доступа по системе MMDS
без использования ТСОП;
- схемы высокоскоростного доступа в Интернет через геостационарные
спутники для прямого канала с подсистемами DirecPC и DirecPC/EE
(DirecPC Enterprise Edition) с использованием ТСОП для передачи
запросного сигнала.
Подсистема DirecPC/EE (другое название IP Advantage) включает
передачу: web-страниц, видео и звуковых сигналов в реальном масштабе
времени, а также предоставляет программное обеспечение или файлы
данных.
Схема доступа в Интернет для прямого (к абоненту) и обратного
(запросного) сигналов при использовании ТСОП, на наш взгляд,
не требует пояснений. Её преимущество в относительной дешевизне:
кроме персонального компьютера (ПК) и программного обеспечения
(ПО) абоненту нужно иметь ещё телефонный модем. Однако при получении
из сети Интернет больших объёмов информации время передачи весьма
велико (так, например, при использовании телефонного модема со
скоростью 14,4 кбит/с время передачи 10-мегабайтного файла составляет
1,5 часа). С учётом множества коммутаций в ТСОП и низкого качества
телефонных линий на ряде участков надёжность этого канала может
не удовлетворить многих пользователей.
Рис. 1. Обобщенная структурная схема высокоскоростного доступа
в Интернет по системе MMDS
Обобщённая структурная схема высокоскоростного доступа в Интернет
по системе MMDS приведена на рис.1. Её особенность состоит в
том, что скорость передачи информации по радиоканалу к индивидуальному
абоненту увеличивается почти в 30 раз (до 0,4 Мбит/с), а к коллективному
(корпоративному) пользователю - до 700 раз, и вместо 1,5 часов
время занятия радиоканала для приёма информации из сети Интернет
составляет около 13 с.
Подобный высокоскоростной доступ стал возможен благодаря организации
широкополосного канала от провайдера Интернет к пользователям
через цифровой передатчик MMDS. Известно, что в полосе 2,5…2,7
ГГц может быть организовано до 30 телевизионных каналов с полосой
8 МГц: при передаче информации из Интернета один из каналов выделяется
для этих целей.
Рис. 2. Схема доступа в Интернет для корпоративной сети по
системе MMDS
при передаче запросного сигнала по ТСОП
На рис.2 приведена структурная схема доступа корпоративных абонентов
в сеть Интернет, включающая: кабельный модем (3), сетевой концентратор
(4), интерфейс RS-232 (5) и телефонный модем V.34 (6). Приёмные
антенны таких установок имеют больший коэффициент усиления по
сравнению с индивидуальными установками на 5…10 дБ, а, значит,
и больший диаметр. Общее количество абонентов в корпоративной
сети может достигать 20 терминалов.
Рис. 3. Структурная схема высокоскоростного двустороннего
доступа в Интернет с помощью системы MMDS
Московская фирма "Телесет" предлагает для реализации
схему высокоскоростного двустороннего доступа в Интернет с помощью
системы MMDS (рис.3). В этой схеме центральная приёмо-передающая
станция выполняет роль передающей сообщения из сети Интернет
и приёмной для получения запросных сигналов от абонентов (обратный
канал). Разделение прямого и обратного сигналов осуществляется
в ферритовом циркуляторе.
Разделение сигналов абонентов между собой производят маршрутизаторы
прямого (5) и обратного (3) каналов. Учитывая, что скорости передачи
в прямом и обратном каналах отличаются на один-два порядка, соответственно
и энергетические параметры этих каналов различаются примерно
в таком же соотношении. Методы модуляции тоже различны: в прямом
канале может быть многопозиционная амплитудно-фазовая модуляция
(16…64) КАМ с применением 4…6 канального мультиплексирования,
в обратном канале (2…4) ФМ, то есть одно- или двукратная фазовая
манипуляция.
Описанная схема доступа разработана, однако пока ни одной работающей
станции фирма "Телесет" не смонтировала из-за отсутствия
заказчиков.
Схема высокоскоростного доступа в Интернет для прямого канала
через геостационарные спутники, а для обратного канала по телефонной
линии
Впервые о возможности доступа в Интернет по системе спутникового
телевизионного вещания объявила фирма Hughes Network Systems
(HNS), разработав для этой цели специальную 16-разрядную плату
ISA DirecPC, комплект программного обеспечения и руководство
для пользователя.
Рис. 4. Структурная схема доступа в Интернет с помощью
изделия DirecPC компании Hughes Network Systems (HNS)
Упрощённая структурная схема такого доступа показана на рис.
4. Для функционирования схемы арендуется один или несколько телевизионных
стволов геостационарных спутников. Пользователь через компьютер,
подключённый через свой телефонный модем к провайдеру Интернет,
запрашивает интересующий его файл компьютера Интернет. Далее
этот файл через операционный центр DirecPC посылается на спутник.
Приёмная антенна пользователя, подключённая к индивидуальному
адаптеру, принимает сигналы, которые далее записываются в память
компьютера.
Впервые эта схема доступа в Интернет была реализована в США
фирмой HNS при работе через спутник Hughes Galaxy 4. Впоследствии
объединённая фирма Hughes и Olivetti Telecom внедрила систему
DirecPC в Европе при работе через спутник Eutelsat 2-F3 (16°
в.д.). Трансляция ведётся через транспондер 34А на частоте 11638
МГц в горизонтальной поляризации. На территории России сигнал
Eutelsat 2-F3 уверенно принимается на антенны диаметром 1,2…1,5
м.
У пользователя необходимо иметь следующее оборудование: компьютер
с процессором не ниже Pentium II, оперативной памятью 16 МБ и
свободным пространством на винчестере не меньше 20 МБ; телефонный
модем со скоростью 9,6…28,8 кбит/с, подключённый к Интернет.
В 1997 году компания HNS объявила о выпуске системы DirecPC
Enterprise Edition (IP Advantage). В ней объединена технология
Direct Broadcast Satellite (DBS) с приёмо-передающей станцией
типа VSAT для увеличения полосы частот для доставки дополнительных
сообщений на удалённые пункты.
Выделенный исходящий канал IP Advantage обеспечивает пропускную
способность до 24 Мбит/с. При этом скорость приёма у пользователя
достигает до 2,5 Мбит/с вместо 400 кбит/с в DirecPC. Приём видеосигнала
обеспечивается с помощью декодера MPEG, который встраивается
в материнскую плату приёмного блока удалённой станции и может
декодировать видеосигналы MPEG-1 и MPEG-2.
Европейское космическое агентство в рамках проекта ISIDE рассматривает
интерактивную систему спутникового ТВ, в которой обратные сигналы
от пользователя передаются в диапазоне Ка на частотах 28…30 ГГц.
Для этого у абонента предусмотрен радиопередатчик мощностью 1
Вт, излучающий сигналы через его приёмную антенну. Для передачи
отведена полоса 500 МГц, в пределах которой расположены 625 несущих
с разносом на 0,8 МГц. Каждая несущая модулируется сигналом 16-позиционной
частотной манипуляции (16-FSK) и обеспечивает мультиплексированный
цифровой канал передачи данных со скоростью 64 кбит/с. За счёт
использования помехоустойчивых кодов Рида-Соломона и свёрточного
кода обеспечивается приём с вероятностью ошибки не более 10-10.
Технология DSL. Продолжают совершенствоваться и традиционные
сети доступа в Интернет, использующие обычные телефонные линии
по технологии DSL (Digital Subscriber Line), позволяющей одновременно
иметь двусторонний доступ в Интернет восьми пользователям с суммарной
скоростью 768 кбит/с (по 384 кбит/с в каждом направлении). Система
представляет особый интерес для проведения видеоконференций.
Стандарт G.Lite, разработанный для внедрения технологии DSL,
базируется на дискретной многоканальной модуляции (DMT). Устанавливаются
следующие скорости: от абонента 384 кбит/с; от узла к абоненту
1,5 Мбит/с для несимметричного канала; 256 кбит/с в обоих направлениях
для симметричного канала. Для высококачественной видеоконференц-связи
достаточно иметь симметричное соединение со скоростью 384 кбит/с.
Для включения в Интернет по системе DSL необходимо иметь одну
специализированную плату в мультиплексоре, устанавливаемом в
доме, и соответствующие абонентские устройства. Цена на услуги
и оборудование DSL примерно в пять раз ниже, чем услуги и оборудование
в канале Т1.
Следует отметить, что пропускная способность системы DSL зависит
от длины линии связи: до 600 м скорость составляет 8…9 Мбит/с;
от 1,8 до 2,4 км - 5 Мбит/с; при 6 км - 800 кбит/с.
В таблице приведены данные по пропускной способности существующих
ТСОП с диаметром провода 0,4… 0,5 мм при использовании технологии
DSL и её модификаций - HDSL, SDSL, ADSL, VDSL.
«625»
«Звукорежиссер»
«ТТК»
