МОДУЛЬ ГОЛОВНОЙ СТАНЦИИ

Заявленное техническое решение относится к радиотехнике и может быть использовано при построении компактных многоканальных системах связи для передачи сигналов.
В современных системах кабельного телевидения (далее СКТВ) одним из наиболее сложных и важных узлов является головная телевизионная станция (далее ГТС). Задачей ГТС является прием сигналов телевизионного и радио вещания, передаваемых по разным средам, например, по кабелю, в том числе используя технологию «ethernet», через эфир, в том числе используя спутниковую трансляцию и т.д. и преобразование принятых сигналов в формат, адаптированный для дальнейшего вещания в распределительной сети. При этом могут использоваться различные стандарты передачи данных, называемые протоколами, такие как DVB (T/T2/C/C2/S/S2/S2X), ASI, SDI, VSB, IP, FM и т.д.
Одной из самых серьезных проблем построения современных цифровых ГТС является тот факт, что стандарты и форматы принимаемых и распространяемых сигналов постоянно совершенствуются и изменяются. Это требует регулярной замены оборудования, что приводит к значительным финансовым и временным затратам.
Из уровня техники известен патент RU №2266626 «КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ ИНТЕРАКТИВНОГО ЦИФРОВОГО ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ», опубликовано 20.12.2005 (Заявка РСТ: FR 01/00021 (03.01.2001), публикация РСТ: WO 01/50764 (12.07.2001). Согласно изобретению, передают цифровой сигнал, содержащий поток данных, соответствующих сжатым видеоизображениям, и поток данных, соответствующих, по меньшей мере, мультимедийному приложению, а также сервисные сигналы, предназначенные для управления указанными потоками данных. Определяют сервисный сигнал, соответствующий последовательности сигнала синхронизации, включающей последовательность, предназначенную для назначения мультимедийного приложения, присутствующего в цифровом сигнале, и последовательность сигнала, предназначенную для записи параметров исполнения указанного назначенного мультимедийного приложения. После чего загружают мультимедийное приложение и инициализируют мультимедийное приложения с указанными параметрами исполнения. Техническим результатом является предоставление возможности интерактивной работы мультимедийного приложения с пользователем. Этот способ относится к системам IPTV и не применим для систем наземной передачи сигналов цифрового телевидения.
Известна «СИСТЕМА ПРИЕМА ВЕЩАНИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ КОМПЬЮТЕР И ДЕКОДЕР», описанная в патенте на изобретение RU №2199831, опубликовано 27.02.2003 (ЕР 98/01607 (19.03.1998), WO 98/43421 (01.10.1998). В изобретении предлагается комбинированная система из компьютера и декодера для приема вещательных передач цифровых данных. Декодер содержит средства маршрутизации, и вещательные цифровые данные, принимаемые декодером и предназначающиеся для компьютера, идентифицируются и направляются в приложения компьютера с помощью этих средства маршрутизации. Недостатком предложенного решения является необходимость замены декодера в случае появления новых стандартов передачи данных, либо появления новых форматов, адаптированных для дальнейшего вещания в распределительных сетях.
Также известно «УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ПРИЕМА ТЕЛЕПРОГРАММ ЭФИРНОГО ТВ», описанное в патенте РФ на полезную модель №68828, H04N 7/01, опубликован 27.11.2007). Устройство содержит блок усиления, вход которого связан с антенной/домовой головной станцией, по меньшей мере, два активных блока преобразования, каждый из которых выполнен на базе цифрового демодулятора и аналогового модулятора. По меньшей мере, один активный блок преобразования связан своим входом с выходом блока усиления.
Это устройство содержит большое количество активных блоков преобразования и активных фильтров. Каждый из демодуляторов цифровых сигналов блока приемников цифровых ТВ сигналов выполнен с возможностью приема сигнала стандарта DVB-T. Аналоговый модулятор блока приемников цифровых ТВ сигналов имеет в своем составе модулирующую микросхему, выход которой выполнен с возможностью настройки на любой канал ТВ диапазона, синтезатор частоты и контроллер. Ограничениями известного устройства являются небольшое число преобразуемых каналов цифрового ТВ при значительной конструктивной сложности, а также невозможность преобразования цифровых каналов для радиовещания.
Наиболее близким является устройство, описанное в патенте на полезную модель RU№101607 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ПРИЕМА ТЕЛЕПРОГРАММ». Устройство для коллективного приема телепрограмм содержит блок усиления, вход которого связан с антенной/домовой головной станцией, и, по меньшей мере, два активных блока преобразования, каждый из которых выполнен на базе цифрового демодулятора и аналогового модулятора. Причем, по меньшей мере, один активный блок преобразования связан своим входом с выходом блока усиления. Также согласно заявленной конструкции это устройство содержит большое количество активных блоков преобразования и активных фильтров и блоков усиления. Основным недостатком предложенного в полезной модели решения является то, что использование многомодульной системы приводит к необходимости замены большого количества физических блоков в случае изменения стандартов передачи данных, либо появления новых форматов, адаптированных для дальнейшего вещания в распределительных сетях.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании компактного, унифицированного и недорогого устройства для передачи информационных сигналов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение эксплуатационных затрат системы передачи при повышении качества передачи информационных сигналов. Это достигается благодаря отсутствию необходимости физической замены оборудования при изменении стандартов передачи данных, либо появлении новых форматов, адаптированных для дальнейшего вещания в распределительных сетях.
Указанный технический результат достигается тем, что модуль головной станция включает ЭВМ, блок входных интерфейсов, САМ интерфейс, мультиплексор, скремблер, коммутационную матрицу и блок выходных интерфейсов. Выход ЭВМ соединен с входами управления блока входных интерфейсов, САМ интерфейса, мультиплексора, скремблера, коммутационной матрицы и блока выходных интерфейсов. Выходы блока входных интерфейсов соединены с входами коммутационной матрицы. Выходы коммутационной матрицы соединены с входами блока выходных интерфейсов. САМ интерфейс, мультиплексор и скремблер соединены с коммутационной матрицей.
Подключение ЭВМ к блоку входных интерфейсов, мультиплексору, скремблеру и блоку выходных интерфейсов и коммутационной матрицы дает возможность согласовать электрические параметры вышеуказанных интерфейсов программным путем в соответствии с загруженной в ЭВМ программой.
Предложенная полезная модель позволяет построить модуль головной станции на базе ЭВМ. Такой модуль головной станции может изменять свою функциональность и аппаратную архитектуру без необходимости физической замены оборудования, а простым обновлением программного обеспечения ЭВМ.
Заявленная полезная модель может передавать следующие виды сигналов DVB (T/T2/C/C2/S/S2/S2X), ASI, SDI, VSB, IP, FM.
В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее решение, примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 - изображена общая схема заявленного устройства;
фиг. 2 - изображена схема заявленного устройства при приеме спутникового сигнала DVB-S/S2, с дескремблированием его, добавлением в пакет программ дополнительной программы, получаемой по IP интерфейсу, повторным скремблированием и одновременной выдачей сигналов в виде вещательного DVB-C пакета и транспортного сигнала по ASI интерфейсу;
фиг. 3 - изображена схема заявленного устройства при приеме ASI сигнала с преобразованием в скремблированный DVB-T сигнал;
фиг. 4 - изображена схема заявленного устройства при приеме IP сигнала и преобразовании его в FM радиосигнал.
Заявленный модуль головной станции (фиг. 1) включает ЭВМ 1, блок 2 входных интерфейсов, САМ интерфейс 3, мультиплексор 4, скремблер 5, коммутационную матрицу 6 и блок 7 выходных интерфейсов. Выход ЭВМ 1 соединен с входами управления блока 2 входных интерфейсов, САМ интерфейса 3, мультиплексора 4, скремблера 5, коммутационной матрицы 6 и блока 7 выходных интерфейсов. Выходы блока 2 входных интерфейсов соединены с входами коммутационной матрицы 6. Выходы коммутационной матрицы 6 соединены с входами блока 7 выходных интерфейсов. Порты САМ интерфейса 3, мультиплексора 4 и скремблера 5 соединены с коммутационной матрицей 6.
Далее приведены несколько вариантов работы заявленного модуля головной станции.
Перед началом работы модуля головной станции (фиг. 1) в ЭВМ 1 должно быть загружено специализированное программное обеспечение. ЭВМ 1, в соответствии с этим программным обеспечением, формирует в коммутационной матрице 6 логические и вычислительные структуры, необходимые для приема, обработки и модуляции цифровых телевизионных сигналов. Также загружаются подпрограммы согласования для используемых входных сигналов в блоке 2 входных интерфейсов, в блоке 7 выходных интерфейсов и САМ-интерфейс 3.
Пример 1. (Фиг. 2) Функционирование модуля при приеме спутникового сигнала DVB-S/S2, с дескремблированием его, добавлением в пакет программ дополнительной программы, получаемой по IP интерфейсу, повторным скремблированием и одновременной выдачей сигналов в виде вещательного DVB-C пакета и транспортного сигнала по ASI интерфейсу.
В этом примере на физические коннекторы блока 2 входных интерфейсов, поступают входные сигналы формата DVB-S/S2 и сигналы IPTV. В качестве коннекторов могут использоваться, например, коннекторы F типа для сигналов DVB-S/S2 и коннекторы RJ45 для сигналов IPTV. Программа, загруженная в ЭВМ 1, настраивает входные интерфейсы в блоке 2 на преобразование входных сигналов в тюнере DVB-S/S2 и в IP интерфейсе в стандартный формат цифрового потока MPEG TS (TS).
Также ЭВМ 1, в соответствии с загруженной программой, используя коммутационную матрицу 6, соединяет выход тюнера DVB-S/S2 с входом САМ интерфейса 3, выход САМ интерфейса 3 соединяет со входом мультиплексора 4, выход мультиплексора 4 соединяет со входом скремблера 5, выход скремблера 5 соединяет со входами DVB-C модулятора и IP интерфейса блока 7 выходных интерфейсов. Также выход IP интерфейса соединяется с входом мультиплексора 4. Также ЭВМ 1 настраивает режимы работы блока 7 выходных интерфейсов, САМ интерфейса 3, мультиплексора 4 и скремблера 5.
Описание работы. Сигнал DVB-S/S2 поступает на вход тюнера, который преобразует его в стандартный формат MPEG TS (TS). Этот сигнал поступает через коммутационную матрицу 6 на вход САМ интерфейса 3 в котором он дескремблируется (преобразуется в незакодированный поток). Поток с выхода САМ интерфейса 3 поступает на вход мультиплексора 4. На тот же вход поступает поток (TS) с выхода IP интерфейса. Это может быть, например, местная телепрограмма. В мультиплексоре 4 эти сигналы суммируются. С выхода мультиплексора 4 суммарный поток поступает на вход скремблера 5, в котором он кодируется (скремблируется) системой кодирования оператора для организации платного телевидения. С выхода скремблера 5 сигнал поступает в блок 7 выходных интерфейсов - входы модулятора DVB-C и вход ASI интерфейса. С выхода модулятора DVB-C сигнал поступает в распределительную сеть к конечным абонентам, а с выхода ASI интерфейса сигнал может быть подан в транспортную сеть для передачи на другие головные станции кабельного оператора.
Пример 2. (Фиг. 3) Работа модуля при приеме ASI сигнала с преобразованием в скремблированный DVB-T сигнал.
В этом примере на физические коннекторы, установленные в блоке 2 входных интерфейсов на интерфейс ASI поступают входные сигналы формата ASI. В качестве коннекторов могут использоваться, например, BNC коннекторы в соответствии со стандартом ASI. Программа, загруженная в ЭВМ 1, настраивает входной интерфейс в блоке 2 на преобразование входного сигнала формата ASI в стандартный формат цифрового потока MPEG TS (TS).
Также ЭВМ 1, в соответствии с загруженной программой, используя коммутационную матрицу 6, соединяет выход ASI интерфейса со входом скремблера 5, а выход скремблера 5 соединяет со входом DVB-T модулятора в блоке 7 выходных интерфейсов. Также ЭВМ 1 настраивает режимы работы блока 7 выходных интерфейсов и САМ интерфейса 3, мультиплексора 4 и скремблера 5.
Описание работы. Сигнал формата ASI поступает на вход ASI интерфейса, который преобразует его в стандартный формат MPEGTS (TS). Этот сигнал поступает через коммутационную матрицу 6 на вход скремблера 5, в котором он кодируется (скремблируется) системой кодирования оператора для организации платного телевидения. С выхода скремблера 5 сигнал поступает в блок 7 на выходной интерфейс - вход модулятора DVB-T. С выхода модулятора DVB-T сигнал поступает в распределительную сеть к конечным абонентам.
Пример 3. (Фиг. 4) Работа модуля при приеме IP сигнала и преобразовании его в FM радиосигнал.
В этом примере на физические коннекторы, установленные в блоке 2 входных интерфейсов, поступают входные сигналы формата IP. В качестве коннекторов может использоваться, например, RJ45 коннектор. Программа, загруженная в ЭВМ 1, настраивает входной интерфейс в блоке 2 входных интерфейсов на преобразование входного сигнала формата IP в стандартный формат цифрового потока MPEG TS (TS). Также ЭВМ настраивает режимы работы выходного интерфейса 5 и САМ интерфейса 3, мультиплексора 4 и скремблера 5.
Также ЭВМ 1 в соответствии с загруженной программой, используя коммутационную матрицу 6, соединяет выход IP интерфейса со входом FM модулятора в блоке 7 выходных интерфейсов.
Описание работы. Сигнал формата IP поступает на вход IP интерфейса, который преобразует его в стандартный формат MPEGTS (TS). Этот сигнал поступает через коммутационную матрицу 6 на вход FM модулятора блока 7 выходных интерфейсов. С выхода модулятора FM сигнал поступает в распределительную сеть к конечным абонентам.
Все вышеперечисленные примеры реализуются на одном и том же оборудовании благодаря программному обеспечению в управляющей ЭВМ 1.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет создать модуль головной станции, который в процессе работы, в зависимости от нагрузки и выполняемых задач может изменять свой функционал и внутреннюю логическую структуру.
Телевизионная головная станция не привязывает кабельного ТВ-оператора или оператора широкополосной сети передачи данных к имеющемуся функционалу, а предоставляет возможность постепенно по мере возникновения потребностей обновлять программное обеспечение имеющихся модулей, совершенствуя конфигурацию до требуемого уровня.
Например, при переходе от аналоговой модуляции на цифровую, организации IPTV-вещания или внедрении системы условного доступа при использовании головной станции не потребуется дополнительно приобретать цифровые модуляторы, мультиплексоры, стримеры и скремблеры, достаточно обновить программное обеспечение на уже имеющихся модулях.
Таким образом, предложенная полезная модель - это актуальное решение для всех, чей бизнес основывается на ретрансляции телевизионных каналов и предложении дополнительных видеосервисов, так как является мощной универсальной ТВ-платформой, технический потенциал которой способен обеспечить долгосрочную "живучесть", обусловленную возможностями приспосабливаться к меняющимся условиям приема, обработки и распределения видеоконтента в любой предназначенной для этого среде, будь то коаксиальный кабель, витая пара или эфир сохраняя высокое качество передачи сигнала.