СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В ОБЪЕДИНЕННОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ И ОБЪЕДИНЕННАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ
METHOD FOR INFORMATION TRANSFER IN INTEGRATED COMMUNICATION AND BROADCASTING SYSTEM AND INTEGRATED COMMUNICATION AND BROADCASTING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам и системам передачи информации через различные информационные сети и, в частности, к способу передачи информации в объединенной системе связи и вещания и может быть использовано в области предоставления нового вида мультимедийных услуг связи и вещания потребителям различных регионов, на территории которых развернуты современные системы сотовой связи.
Уровень техники
В связи с быстрым развитием рынка мультимедийных услуг, предоставляемых потребителю на основе высокоскоростной цифровой широкополосной информации, резко возрос интерес операторов сотовых и широковещательных сетей к возможности создания гибридных сетей с расширенным объемом трафика на основе интеграции ресурсов таких сетей.
При этом существующие сети вещания используются для передачи широкополосной высокоскоростной информации (аудио, видео высокого качества в реальном масштабе времени, большого объема данных), в то время как системы сотовой связи используются для реализации традиционных современных функций системы сотовой связи (голосовой связи, передачи сообщений службы коротких сообщений (SMS) и др.) и в качестве обратного канала при реализации телевидения по заказу.
Интерес к преобразованию систем сотовой связи в системы с расширенными функциями и ресурсом постоянно привлекает исследователей различных фирм.
Так в публикации международной заявки WO97/41704 (06.11.1997) раскрывается способ преобразования системы сотовой радиосвязи первого поколения в систему сотовой радиосвязи второго поколения, которая содержит центры коммутации мобильной связи, базовые станции и мобильные терминалы. Предложенный в заявке способ позволяет увеличить емкость трафика системы первого поколения путем введения многосотовых узлов, по меньшей мере, на одной базовой станции и введения универсального оборудования базовой станции, способного поддерживать системы обоих поколений и перенести использование радиоресурсов, когда это желательно или необходимо, из системы первого поколения в систему второго поколения путем реконфигурации универсального оборудования базовой станции.
Патентная заявка США 20060130099А (15.06.2006) раскрывает способ и систему для сети сотовой связи и интегрированной вещательной телевизионной нисходящей линии связи к мобильному терминалу с интеллектуальным контролем услуги без обратной связи, предназначенной для взаимодействия множества сетей, включающую в себя сети сотовой связи для обработки услуг сетей сотовой связи: по меньшей мере, одной услуги голосовой связи и одной услуги передачи данных мобильным терминалом и сеть вещания, предназначенную для обработки и предоставления, по меньшей мере, одной услуги в VHF/UHF диапазоне мобильным терминалом.
В качестве сетей сотовой связи при интегрировании с вещательной телевизионной нисходящей линией связи могут быть использованы известные системы сотовой связи GPRS, EDGE, UMTS, GSM (улучшенного и третьего поколений (3G)), использующие технологию пакетной коммутации в беспроводных сетях.
Данные системы сотовой связи могут быть использованы при реализации гибридных сетей для обеспечения вещательных и мультикастинговых (многоадресных) услуг, также использующих технологии IP DC (IP Datacast).
Для предоставления вещательных услуг (цифровое телевидение, передача аудиоконтента и данных) используются линии развернутых вещательных систем стандарта DTTB (цифровое вещательное наземное телевидение) и их разновидности DVB-T, DVB-H, или стандартов ATSC и ISDB-T.
Интегрирование услуг, предоставляемых сетью сотовой связи и цифровой сетью вещания, а также взаимодействие двух самостоятельных (имеющих полную инфраструктуру) сетей осуществляется с помощью обслуживающего центра управления, выполняющего функции контроля и распределения информации в интегрированной системе.
К недостаткам предложенных в данной заявке способа передачи информации и интегрированной системы следует отнести следующее:
1. Интегрированная система построена на основе двух самостоятельных сетей и предполагает обязательное наличие в каждой из сетей полной инфраструктуры, в том числе полного комплекта оборудования, линий связи и капитальных сооружений, например, для вещательной сети это дорогостоящие башни (высотой 75-120-200 метров), антенные комплексы и передатчики высокой мощности (сотни КВт) с мощными источниками питания.
2. Для развития предлагаемой в этой заявке интегрированной системы, т.е. для увеличения зоны покрытия сигналами вещания и числа абонентов, пользующихся услугами вещательной сети, необходимо строительство новых капитальных сооружений, прокладка к ним новых линий связи (или установка ретрансляторов), что требует существенных финансовых затрат и дополнительного ресурса времени.
3. Предлагаемый способ передачи вещательной информации в интегрированной системе за счет использования высокорасположенных антенных систем и передающих устройств не является универсальным и не обеспечивает высокого качества приема вещательного контента абонентами сети, расположенными на местности, где прием сигналов прямой видимости невозможен. Такие условия распространения радиосигналов типичны для местности со сложным рельефом и городов с высотной застройкой и приводят к существенному (до 35-40 дБ) ослаблению уровня принимаемого сигнала и, как следствие этого, к ухудшению качества приема вещательной информации, оговоренного соответствующими стандартами.
В патентной заявке США 20060251115A1 (09.11.2006) предложено осуществление широкополосных мультиуслуг, коммутации и передачи информации, а также предложена распределенная архитектура для создания телекоммуникационных сетей с минимальными финансовыми затратами на их реализацию. Распределенная широкополосная мультисервисная сеть связи низкой стоимости включает в себя интеллектуальные гибридные узлы связи, взаимодействующие друг с другом. Гибридные узлы связи имеют мультимедийные интерфейсы и процессоры, которые позволяют узлам связи принимать вещательную информацию с использованием интерфейса одного протокола, осуществлять преобразование этой информации в протокол другого формата и распределять ее через интерфейсы с различными протоколами для передачи в других информационных средах.
К недостаткам предложенных в данной заявке способа осуществления широкополосных мультиуслуг, коммутации и передачи информации и архитектуры построения сети следует отнести следующее:
1. Ограниченность области применения в связи с малой зоной покрытия, что обусловлено ограничением мощности передающих устройств. Ограничение мощности передающих устройств обусловлено их размещением внутри герметичного отсека модуля, малыми габаритами модуля, жесткими условиями отвода тепла и, как следствие этого, жесткими требованиями обеспечения допустимых тепловых режимов передающего модуля.
Именно поэтому основным назначением системы с использованием передающих устройств малой мощности и является предоставление услуг в пригородной и сельской местности на краю зон покрытия сигналами уже существующих сетей сотовой связи, где применение таких систем экономически оправдано.
2. Ограниченное количество абонентов, обслуживаемых одним узлом (9999) и невозможность обслуживания абонентов, прибывших из других районов (отсутствие роуминга), что также связано с малым объемом базы данных и объясняется миниатюризацией комплекса оборудования и предложенной архитектурой.
3. В состав сети не входят поставщики вещательного контента.
Получение вещательного контента предлагается осуществлять путем подключения сети или к существующим наземным линиям поставщиков вещательного контента или к линиям спутниковой связи, что потребует дополнительных финансовых затрат. В случае отсутствия таких линий на территории, где предполагается развертывание такой системы, организация приема вещательного контента может привести к большим финансовым затратам.
Таким образом можно утверждать, что предлагаемый в заявке способ передачи и архитектура построения сети являются дополнением к существующим сетям сотовой связи с целью наращивания зоны покрытия за счет использования оборудования сети, размещенного в одном контейнере и выполняющим минимальный объем функций современных сетей сотовой связи.
Расширение мультимедийных развлекательных услуг для передачи на мобильные терминалы привлекает большой интерес операторов вещательных и сотовых сетей связи к передаче на мобильные терминалы телевидения высокой четкости, стимулирует поиск новых решений в организации взаимодействия существующих систем вещания и связи, и поиск новых архитектурных принципов построения гибридных сетей.
Так ALCATEL в проекте «Неограниченное мобильное телевидение для массового рынка» предлагает использовать гибридную наземно-космическую (спутниковую) архитектуру, сочетающую возможности существующих наземных сетей мобильной связи 3-го поколения (3G/UMTS) и каналов спутниковой связи S диапазона (2 ГГц). Для приема со спутников ТВ программ в вещательном стандарте DVB-H и их последующего распределения (передачи) на наземные мобильные терминалы, помимо существующего сегмента спутникового вещания, ALCATEL предлагает использовать существующие базовые станции 3-го поколения (3G/UMTS) - ALCATEL NodeB, оснащенные ретрансляторами S диапазона с интеграцией существующего сетевого оборудования наземной мобильной связи ALCATEL и других производителей.
Таким образом, существующие способы интеграции вещательных сетей и сотовых сетей связи предлагают или разработку нового гибридного оборудования, совмещающего в себе функции обеих сетей и центров их управления, или совместное использование уже существующих отдельно друг от друга вещательных и сотовых сетей связи.
В большинстве регионов вещательная инфраструктура на обслуживаемых сетями сотовой связи территориях отсутствует и развертывание такой гибридной системы, отвечающей современным требованиям доставки пользователю мультимедийного контента требует больших финансовых затрат и значительного времени в связи с необходимостью строительства капитальных сооружений (например, вещательных антенных башен высотой 70-200 м, прокладкой линий связи или установкой ретрансляторов беспроводной линий связи), приобретения, установки и тестирования оборудования, что означает практически полное создание новой инфраструктуры вещательной сети.
Поэтому существует необходимость существенного расширения услуг, предоставляемых пользователям сотовых сетей связи за счет создания объединенных систем связи и вещания, использующих известные преимущества сетей сотовой связи, такие как:
- высокое качество предоставления услуг связи независимо от расположения абонента на обслуживаемой сетью территории и рельефа местности;
- остаточно низкие финансовые затраты на увеличение зоны покрытия и числа абонентов сети за счет размещения новых базовых станций и создания новых ячеек-сот сети;
- экономическая выгода обслуживания территорий с низкой плотностью населения и удобство обслуживания и расчетов за предоставляемые услуги.
Такие задачи полностью решаются на основе предлагаемых в данной заявке способа передачи информации и объединенной системы связи и вещания.
При этом услуги вещательной сети (аудио, видео и передача данных) могут быть предоставлены в объединенной системе связи и вещания в полном объеме также и новым фиксированным пользователям, подключаемым к сетям сотовой связи, что приведет к существенному расширению числа абонентов сетей сотовой связи и увеличит доходы операторов и поставщиков вещательного контента.
Наличие магистральных сетей с коммутацией пакетов в развернутых сетях сотовой связи и их использование в объединенной системе связи и вещания обеспечит передачу данных любого типа и позволит транспортировать в едином потоке объединенной системы связи и вещания все известные виды информации (аудио-, видеоданные) с последующим их разделением и распределением через базовые станции и вещательное оборудование, и тем самым обеспечит доступ абонентов объединенной системы связи и вещания к полному объему мультимедийных услуг связи и вещания.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа передачи информации в объединенной системе связи и вещания, содержащей сеть сотовой связи и сеть вещания со множеством поставщиков вещательного контента с возможностью подключения их к приемо-передающему оборудованию, расположенному на, по меньшей мере, одной базовой станции сети сотовой связи, причем способ заключается в том, что
формируют вещательный контент посредством поставщиков вещательного контента,
подключают поставщиков вещательного контента к внутренней IP - сети распределения программ вещания,
передают вещательный контент поставщиков вещательного контента посредством внутренней IP-сети по линиям связи и линейному оборудованию сети сотовой связи,
передают информацию сети сотовой связи по линиям связи и линейному оборудованию сети сотовой связи,
формируют суммарный поток информации вещательного контента и информации сети сотовой связи для передачи его на, по меньшей мере, одну базовую станцию сети сотовой связи,
выделяют из указанного суммарного потока информации независимые потоки: поток информации сети сотовой связи и поток информации сети вещания и
передают выделенные независимые потоки информации на упомянутое приемо-передающее оборудование для передачи их по соответствующим независимым каналам абонентам объединенной системы связи и вещания, расположенным в зоне покрытия объединенной системы.
В одном из вариантов осуществления изобретения IP-сеть распределения программ вещания выполняет функцию сети, наложенной на IP-сеть сотовой связи.
В другом из вариантов осуществления изобретения передачу упомянутых выделенных независимых потоков информации осуществляют соответственно посредством передатчиков сигналов сети сотовой связи приемо-передающего устройства упомянутой базовой станции и передатчиков сигналов сети вещания, входящих в состав упомянутого приемо-передающего оборудования.
В другом из вариантов осуществления изобретения в качестве передатчиков сигналов сети вещания используют передатчики наземного цифрового телевизионного вещания стандартов DVB-T и DVB-H.
В другом из вариантов осуществления изобретения формируют программы вещания IP-TV посредством поставщиков вещательного контента по запросам, поступающим по сети сотовой связи.
В другом из вариантов осуществления изобретения осуществляют разнос диапазона рабочих частот, выделенного передатчикам сигналов сети сотовой связи, и диапазона рабочих частот, выделенного передатчикам сигналов сети вещания.
В другом из вариантов осуществления изобретения передачу упомянутых выделенных независимых потоков информации осуществляют соответственно через приемо-передающие антенны сигналов сети сотовой связи и передающие антенны сигналов сети вещания.
В другом из вариантов осуществления изобретения приемо-передающие антенны сигналов сети сотовой связи и передающие антенны сигналов сети вещания размещают на одной антенной мачте антенного комплекса упомянутой базовой станции.
В другом из вариантов осуществления изобретения осуществляют пространственный разнос по вертикали приемо-передающих антенн сигналов сети сотовой связи и передающих антенн сигналов сети вещания.
В другом из вариантов осуществления изобретения количество поставщиков вещательного контента неограниченно для каждой базовой станции.
В другом из вариантов осуществления изобретения формирование суммарного потока информации вещательного контента и информации сети сотовой связи осуществляют посредством мультиплексирования.
В другом из вариантов осуществления изобретения выделение из указанного суммарного потока информации независимых потоков: потока информации сети сотовой связи и потока информации сети вещания осуществляют посредством демультиплексирования.
Другой задачей настоящего изобретения является создание объединенной системы связи и вещания, содержащей
сеть сотовой связи, содержащую, по меньшей мере, одну базовую станцию, и коммутатор, причем упомянутая базовая станция содержит, по меньшей мере, стандартное оборудование, приемо-передающее оборудование, включающее в себя, по меньшей мере, приемо-передающее устройство сигналов сети сотовой связи, приемо-передающие антенны сигналов сети сотовой связи, оборудование формирования сигналов сети вещания, передатчики сигналов сети вещания и передающие антенны сигналов сети вещания, и демультиплексор, и
сеть вещания со множеством поставщиков вещательного контента, обеспечивающую доставку упомянутого вещательного контента абонентам объединенной системы путем подключения поставщиков вещательного контента через внутреннюю IP-сеть распределения программ вещания к упомянутому приемо-передающему оборудованию,
причем сеть вещания дополнительно содержит
устройство управления, подключенное к упомянутой внутренней IP-сети, для формирования и распределения программ вещательного контента, и к упомянутому коммутатору, и
мультиплексор, формирующий суммарный поток информации сети вещания и информации сети сотовой связи для передачи его на, по меньшей мере, одну базовую станцию, причем мультиплексор соединен с упомянутым коммутатором и с упомянутым демультиплексором, выделяющим из указанного суммарного потока информации независимые потоки: поток информации сети сотовой связи и поток информации сети вещания,
причем демультиплексор подключен к упомянутому стандартному оборудованию и передатчикам сигналов сети сотовой связи упомянутого приемо-передающего устройства базовой станции для передачи упомянутого потока информации сети сотовой связи к упомянутым приемо-передающим антеннам сигналов сотовой связи для его последующей передачи по независимым каналам абонентам объединенной системы связи и вещания, расположенным в зоне покрытия объединенной системы, кроме того, демультиплексор подключен к упомянутому оборудованию формирования сигналов сети вещания, которое подключено к упомянутым передатчикам сигналов сети вещания, для передачи упомянутого потока информации сети вещания к упомянутым передающим антеннам сигналов сети вещания для его последующей передачи по независимым каналам абонентам объединенной системы связи и вещания, расположенным в зоне покрытия объединенной системы.
В одном из вариантов осуществления изобретения в качестве сети сотовой связи использованы существующие развернутые сети сотовой связи.
В другом из вариантов осуществления изобретения IP-сеть распределения программ вещания выполняет функцию сети, наложенной на IP-сеть сотовой связи.
В другом из вариантов осуществления изобретения в качестве передатчиков сигналов сети вещания использованы передатчики наземного цифрового телевизионного вещания стандартов DVB-T и DVB-H.
В другом из вариантов осуществления изобретения поставщики вещательного контента формируют программы вещания IP-TV по запросам, поступающим по сети сотовой связи.
В другом из вариантов осуществления изобретения диапазон рабочих частот, выделенный передатчикам сигналов сети сотовой связи, и диапазон рабочих частот, выделенный передатчикам сигналов сети вещания, разнесены.
В другом из вариантов осуществления изобретения приемо-передающие антенны сигналов сети сотовой связи и передающие антенны сигналов сети вещания размещены на одной антенной мачте антенного комплекса упомянутой базовой станции.
В другом из вариантов осуществления изобретения приемо-передающие антенны сигналов сети сотовой связи и передающие антенны сигналов сети вещания пространственно разнесены по вертикали.
В другом из вариантов осуществления изобретения количество поставщиков вещательного контента неограниченно для каждой базовой станции.
Краткое описание чертежей
Описанные выше и другие аспекты данного изобретения будут более понятны из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления изобретения, который следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг.1 иллюстрирует предложенный способ передачи информации в объединенной системе связи и вещания.
Фиг.2 иллюстрирует состав и взаимодействие основных компонентов объединенной системы связи и вещания.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Структура объединенной системы связи и вещания и способ передачи информации в объединенной системе связи и вещания
Ниже изобретение поясняется конкретным вариантом его осуществления со ссылкой на указанные чертежи.
Объединенная система (103) связи и вещания (Фиг.1) включает в себя полную инфраструктуру системы сотовой связи и дополнительное оборудование, реализующее функции вещания.
В состав сети (101) сотовой связи, обеспечивающей зону покрытия, формируемую радиосигналами этой сети, входит, по меньшей мере, одна базовая станция (113), содержащая, по меньшей мере, стандартное оборудование (105), приемо-передающее оборудование, включающее в себя, по меньшей мере, приемо-передающее устройство (119) сигналов сети сотовой связи, приемо-передающие антенны (104) сигналов сети сотовой связи, оборудование (110) формирования сигналов сети вещания, передатчики (111) сигналов сети вещания и передающие антенны (112) сигналов сети вещания и демультиплексор (109); коммутатор (114) и оборудование и линии связи (116А,В), используемые для вещания и сотовой связи. Коммутатор (114) обеспечивает выполнение стандартных функций сотового коммутатора в процессе взаимодействия с абонентами сети сотовой связи.
Функции вещания в объединенной системе (103) связи и вещания и зона покрытия вещательным сигналом обеспечиваются установкой на базовой станции сети сотовой связи дополнительных передающих антенн (112), передатчика (111) соответствующего диапазона частот, оборудования (110) формирования сигналов вещания и демультиплексора (109) - двунаправленного устройства выделения и передачи информации.
Сеть (102) вещания дополнительно содержит устройство (115) управления, подключенное к внутренней IP-сети, для формирования и распределения программ вещательного контента, и к коммутатору (114) и мультиплексор (108).
Подключение местных поставщиков (106А, 106В, 106С) вещательного контента к вещательному оборудованию, расположенному на базовой станции, производится посредством внутренней IP-сети (107), подключаемой к линиям связи и линейному оборудованию (116В) сети сотовой связи, через двухстороннюю линию связи (123) и мультиплексор (108). Мультиплексор (108) формирует суммарный поток информации вещания и информации сети сотовой связи для передачи его в, по меньшей мере, одну базовую станцию объединенной системы связи и вещания.
Демультиплексор (109) выделяет из суммарного потока независимые потоки: поток информации сети сотовой связи и поток информации сети вещания для передачи их по соответствующим независимым каналам абонентам объединенной системы связи и вещания, расположенным в зоне покрытия объединенной системы.
Устройство (115) управления сетью вещания выполняет стандартные функции администрирования сети с целью обеспечения ее нормального функционирования.
Предложенная согласно изобретению структура объединенной системы связи и вещания позволяет дополнительно реализовать IP-телевидение с функциями доставки программ по заявке (IP-TV-on-demand), где в качестве обратного канала используются запросы, поступающие от абонентов сети сотовой связи и обрабатываемые коммутатором (114) сети сотовой связи и устройством (115) управления сети вещания. Обмен информацией между коммутатором (114) и устройством (115) управления сети вещания осуществляется с помощью линии связи (118).
Таким образом, объединенная система связи и вещания включает в себя полную инфраструктуру сети сотовой связи и дополнительную вещательную часть. Оборудование и линии связи (116А,В) сети сотовой связи, коммутатор (114) сети сотовой связи, базовые станции (113) и антенные сооружения, входящие в их состав, используются составными частями объединенной системы связи и вещания совместно.
Формирование и передача потоков цифровой информации
Вещательный контент формируется местными поставщиками (106А, 106В, 106С) вещательного контента в IP-формате и через внутреннюю IP-сеть и двухстороннюю линию связи (123) поступает на мультиплексор (108).
Мультиплексор (108) объединяет информацию от коммутатора (114) с вещательным контентом и формирует суммарный поток, который посредством линий связи и линейного оборудования (116А,В) передается к демультиплексору (109), расположенному на базовой станции (113).
Демультиплексор (109) выделяет из суммарного потока поток информации сети вещания (вещательный контент) и поток информации сети сотовой связи и передает их, соответственно, на соответствующее оборудование базовой станции: поток информации сети вещания - на оборудование (110) формирования сигналов сети вещания и передатчики (111) соответствующего диапазона частот и далее через фидерные линии (117) к передающим антеннам (112) с последующим излучением радиосигналов для охвата зоны покрытия объединенной системы связи и вещания, а поток информации сети сотовой связи - на стандартное оборудование (105) базовой станции, приемо-передающее устройство (119) сигналов сети сотовой связи и далее через фидерные линии (116C) к приемо-передающим антеннам (104) сигналов сети сотовой связи с последующим излучением и передачей радиосигналов через сформированные независимые радиоканалы (121С1,С2 и 122В1, В2) для охвата зон покрытия сети (101) сотовой связи и объединенной системы (103) связи и вещания.
При реализации IP-телевидения с функциями доставки программ по заявке (IP-TV-on-demand) информация о запросе конкретного контента поступает от мобильного терминала по каналам сети сотовой связи и далее через антенны (104), приемо-передающее устройство (119) базовой станции, стандартное оборудование (105) базовой станции сети сотовой связи, двухстороннюю линию связи (127), демультиплексор (109), линии связи и линейное оборудование (116), коммутатор (114) и линии связи (118) запрос передается в устройство (115) управления для управления сетью вещания.
Устройство (115) управления сетью вещания через внутреннюю IP-сеть формирует требуемый набор программ из программ местных поставщиков (106А, 106В, 106С) вещательного контента. Сформированный по запросу вещательный контент поступает на базовую станцию сети сотовой связи от источника контента (по описанному ранее пути доставки вещательного контента), обрабатывается вещательной частью оборудования базовой станции и поставляется абонентам объединенной системы связи и вещания.
В процессе работы сети сотовой связи происходит двусторонний обмен информацией по линиям сотовой связи: мобильный абонент - базовая станция - мобильный абонент и по внутренним линиям связи сети: базовая станция - коммутатор - базовая станция.
Передача информация в сети сотовой связи от коммутатора (114) к стандартному оборудованию (105) базовой станции сети сотовой связи осуществляется через совместно используемые линии связи и линейное оборудование (116А) и мультиплексор (108) и далее, в виде суммарного потока информации через совместно используемые линии связи и линейное оборудование (116В) к демультиплексору (109). Демультиплексор (109) выделяет из суммарного потока поток информации сети сотовой связи, выполняя при этом стандартные функции разделения потоков информации, и передает его через двухстороннюю линию связи (127) на соответствующее стандартное оборудование (105) базовой станции сети сотовой связи и далее через приемо-передающее устройство (119) базовой станции и фидерные линии (116C) - к приемо-передающим антеннам (104) с последующей передачей информации сети сотовой связи по радиоканалам к абонентам сети сотовой связи.
Информация от абонентов сети сотовой связи, принятая приемными антеннами (104), через фидерные линии (116С) поступает на приемные устройства (119) и стандартное оборудование (105) базовой станции сети сотовой связи и передается от базовой станции к коммутатору (114) сети сотовой связи в обратном направлении через двухстороннюю линию связи (127), демультиплексор (109), выполняющий в этом режиме функции двунаправленного (первое направление - от коммутатора к базовой станции и второе направление - от базовой станции к коммутатору) устройства передачи информации, принятой от абонентов сети сотовой связи и, далее, с использованием линии связи и оборудования (116В) через мультиплексор (108) и линии связи и оборудование (116А) сети сотовой связи к коммутатору (114).
Блок-схема объединенной системы связи и вещания
Блок-схема объединенной системы связи и вещания приведена на Фиг.2.
Функции, выполняемые каждым из блоков, входящих в состав объединенной системы связи и вещания и их взаимосвязь заключаются в следующем.
Объединенная система (103) связи и вещания, включающая в себя сеть (101) сотовой связи, сеть (102) вещания со множеством поставщиков вещательного контента (106А,В,С), обеспечивает доставку упомянутого вещательного контента абонентам объединенной системы путем подключения упомянутых поставщиков вещательного контента посредством двухсторонних линий связи (125А,В,С) через внутреннюю IP-сеть (107) и двухстороннюю линию связи (123) к мультиплексору (108) и далее к приемо-передающему оборудованию, расположенному на базовой станции (113) сети сотовой связи и содержит устройство (115) управления сети вещания, подключенное к внутренней IP-сети через двухстороннюю линию связи (124) с целью формирования и распределения программ вещательного контента. Устройство (115) управления сети вещания через двухстороннюю линию связи (118) подключено к коммутатору (114) сети сотовой связи, который, в свою очередь, соединен через двухстороннюю линию связи и линейное оборудование (116А) сети сотовой связи с мультиплексором (108), соединенным с внутренней IP-сетью (107) через двухстороннюю линию связи (123) и формирующим суммарный поток информации сети вещания (вещательного контента) и информации сети сотовой связи. Мультиплексор (108) посредством двухсторонней линии связи и линейного оборудования (116В) сети сотовой связи подключен к демультиплексору (109), расположенному на базовой станции (113) сети сотовой связи и имеющему одну линию связи для приема суммарного потока информации и две линии связи для раздельной передачи выделенных из суммарного потока двух независимых потоков информации. Демультиплексор (109) выделяет из указанного суммарного потока информации поток информации сети сотовой связи и поток информации сети вещания и через двухстороннюю линию связи (127) подключается к стандартному оборудованию (105) базовой станции сети сотовой связи и далее к приемо-передающему устройству (119) базовой станции сети сотовой связи. Передача выделенного из суммарного потока независимого потока информации сети сотовой связи осуществляется через фидерные линии (116С) передачи сигналов сети сотовой связи, подключенные к приемо-передающим антеннам (104) базовой станции сети сотовой связи с последующей передачей упомянутой информации по независимым каналам (121С1,С2) абонентам объединенной сети, расположенным в зоне покрытия объединенной системы (103) связи и вещания. Другим выходом демультиплексор (109) подключен посредством линии связи (126) для передачи независимого потока информации сети вещания к расположенным на базовой станции сети сотовой связи оборудованию (110) формирования сигналов сети вещания и далее к передатчикам (111) сигналов сети вещания. Передатчики (111) сигналов сети вещания соединены посредством фидерной линии (117) передачи сигналов сети вещания с передающими антеннами (112) сигналов сети вещания для передачи информации сети вещания по независимым каналам (122В1,В2) абонентам (120А,В) объединенной системы (103), расположенным в зоне покрытия объединенной системы (103) связи и вещания.
Физическая реализация и промышленная применимость
Физическая реализация предложенных в изобретении способа и системы передачи информации в объединенной системе связи и вещания подтверждается результатами исследований и полевых испытаний совместимости сотовых и вещательных систем и совместимости цифровых вещательных систем стандартов DVB-T и DVB-H, развернутых в одной географической области.
Результаты полевых испытаний, проведенных в Англии, Германии, Франции, полностью подтвердили теоретические выводы о возможности совместной работы указанных систем без взаимного влияния друг на друга и без ухудшения качества услуг, поставляемых абонентам каждой из систем.
Предложенная в настоящем изобретении объединенная система связи и вещания при размещении передающего оборудования сети вещания на базовой станции сети сотовой связи и передающих антенн сети вещания рядом с приемо-передающими антеннами сети сотовой связи (на одной мачте) обеспечивает нормальное функционирование оборудования объединенной системы без взаимного влияния оборудования составных частей друг на друга.
Это обеспечивается, во-первых, за счет разноса диапазона рабочих частот, выделенного для передатчиков сигналов сети вещания и диапазона рабочих частот, выделенного для передатчиков сигналов сети сотовой связи и соответствующего частотного планирования в объединенной сети, и, во-вторых, за счет пространственного разноса по вертикали передающих антенн сигналов сети вещания и приемо-передающих антенн сигналов сети сотовой связи, расположенных на одной антенной мачте антенного комплекса базовой станции.
Как известно, при размещении на одной мачте широкополосных антенн с широкой диаграммой направленности и их разносе по вертикали на 30 сантиметров и более, даже при работе систем на одной частоте, в УКВ диапазоне, обеспечивается развязка между антеннами более 50 дБ, что практически исключает какое-либо влияние передатчиков вещательной части системы на приемо-передающие устройства сети сотовой связи. Более того, достигнутые значения развязки антенн не зависят от ширины диаграммы направленности антенн в вертикальной плоскости и от их наклона относительно горизонта и друг друга, что позволяет использовать в качестве антенн базовых станций объединенной системы связи и вещания типовые антенны базовых станций сетей сотовой связи, например секториальные антенны, фазированные антенные решетки, адаптивные антенны без каких либо ограничений на их характеристики.
При значительном разносе рабочего диапазона частот сетей (например, 800 МГц и 1900 МГц) уровень развязки между антеннами, расположенными на расстоянии 30 сантиметров и более, достигает 60-70 дБ.
Согласно предлагаемому изобретению для передачи цифрового телевидения высокого качества на мобильные и фиксированные терминалы объединенной системы связи и вещания предлагается использовать стандарты наземного цифрового телевизионного вещания DVB-H и DVB-T.
Использование в вещательной сети формата IP Datacast-over-DVB-H позволяет обеспечить доставку любого типа цифрового контента от источника к потребителю, использующему базовый механизм IP, и позволяет оптимизировать обслуживание и обработку контента мобильным терминалом, имеющим ограниченную вычислительную емкость и ограниченный ресурс источника питания.
Объединенная система связи и вещания реализуется на основе комплектно поставляемого серийного оборудования современных сетей сотовой связи или на базе уже развернутых сетей сотовой связи, с установкой дополнительного стандартного оборудования управления сетью вещания и передающего оборудования наземного цифрового телевизионного вещания стандартов DVB-H и DVB-T на существующие базовые станции.
Например, в объединенной сети связи и вещания может быть использовано следующее оборудование:
-
Transmitters Audemat - Aztec
-
Transmitters DVB-T/H Harris
-
DVB-H IPE-10 Encapsulator UDcast (Harris)
-
DVB-H IPE Manager UDcast (Harris)
-
PT 5781 Single board OEM DVB-T/H Modulator ProTelevision Technologies
Для обеспечения требуемой зоны покрытия сети вещания в объединенной системе связи и вещания, совпадающей с зоной покрытия сети сотовой связи, уровень мощности передатчика сети вещания должен находиться в пределах 10-50 Вт. Конкретная величина мощности передатчика определяется радиусом соты (размером зоны покрытия), условиями размещения антенн базовой станции сети сотовой связи, характеристиками территории, на которой развернута сеть сотовой связи (город, пригород, сельская местность), что гарантирует 100% вероятность покрытия территории вещательным сигналом требуемого уровня напряженности поля, оговоренного соответствующими стандартами.
Обеспечение требуемого уровня сигнала при использовании передатчиков указанной мощности подтверждается многочисленными публикациями по тестированию вещательных систем и измерениями уровней вещательного сигнала в точках приема сигналов стандартов DVB-H и DVB-T.
Сотовая структура предложенной в данном изобретении объединенной системы связи и вещания позволяет формировать программы вещания как для конкретной отдельной соты, так и для системы в целом.
Кроме того, предложенная структура позволяет привлекать локальных поставщиков вещательного контента для создания программ вещания в конкретной выделенной зоне и обеспечивает дополнительную возможность формирования программ вещания для конкретной группы пользователей.
Все это позволяет построить гибкую систему доставки вещательного контента абонентам объединенной системы связи и вещания, на территории которых развернуты и функционируют сети сотовой связи, а сети вещания или отсутствуют, или качество вещания не соответствует современным требованиям.
В качестве терминалов для приема вещательного контента могут использоваться мобильные терминалы с функцией приема сигналов в стандарте DVB-H, фиксированные терминалы с функцией приема сигналов в стандарте DVB-Т и телевизионные приемники аналогового телевидения, модернизированные путем подключения к ним приставок для приема цифрового телевидения в стандарте DVB-Т.
В то время как настоящее изобретение показано и описано со ссылкой на конкретный предпочтительный вариант его осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение не ограничивается конкретным вариантом осуществления, показанным и описанным в материалах данной заявки. Специалисты в данной области техники могут сделать различные модификации описанного изобретения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.