Kommunikációs rendszerek alapjai 7. előadás Hálózatok III

Az előadások a következő témára: "Kommunikációs rendszerek alapjai 7. előadás Hálózatok III"— Előadás másolata:

1 Kommunikációs rendszerek alapjai 7. előadás Hálózatok III
Kommunikációs rendszerek alapjai 7. előadás Hálózatok III. Műsorszóró (műsortovábbító?, műsorkézbesítő?) hálózatok Broadcast (multicast, unicast) networks Takács György A 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3. anyagainak felhasználásával ( és Árki Zsolt HTE előadásának felhasználásával Komm. rendsz. 7. előadás

2 Broadcasting Networks
Program transportation networks (network to the broadcasting Transmitters) cable (or wireless) distribution Matávkábel, UPC Antenna Hungária Terrestrial broadcasting Satellite broadcasting Antenna Hungária UPC Direct Komm. rendsz. 7. előadás

3 Specific Terms Related to Frequency Management
1.16   allocation (of a frequency band): Entry in the Table of Frequency Allocations of a given frequency band for the purpose of its use by one or more terrestrial or space radiocommunication services or the radio astronomy service under specified conditions. This term shall also be applied to the frequency band concerned. 1.17    allotment (of a radio frequency or radio frequency channel): Entry of a designated frequency channel in an agreed plan, adopted by a competent conference, for use by one or more administrations for a terrestrial or space radiocommunication service in one or more identified countries or geographical areas and under specified conditions. 1.18    assignment (of a radio frequency or radio frequency channel): Authorization given by an administration for a radio station to use a radio frequency or radio frequency channel under specified conditions. Komm. rendsz. 7. előadás

4 Frequency bands for broadcasting
- Bands below 30 MHz are not suitable for multimedia services having high bandwidth VHF band is not preferred by the TV manufacturers Radio Spectrum Policy Group prefer UHF IV-V band and 1452 – 1479,5 MHZ bands for broadcasting Komm. rendsz. 7. előadás

5 At MTV analóg ellátottsági térképe
Komm. rendsz. 7. előadás

6 Komm. rendsz. 7. előadás

7 ellátottsági térképe a 100 MHz URH sávban
A Kossuth rádió ellátottsági térképe a 100 MHz URH sávban Komm. rendsz. 7. előadás

8 Mi a probléma a „bevált” műsorsugárzással?
Csak 3 országos földfelszíni TV csatorna van A műsorszóró frekvenciák elosztása az ORTT kezében van! A lakosság nagyobbik fele csak az országos csatornákat tudja nézni !!!! Közszolgálati feladatok? Technikai megoldás bőven van! DVB-T, DVB-H, DVB-S, DVB-C, IPTV……………. Komm. rendsz. 7. előadás

9 Komm. rendsz. 7. előadás

10 AM jelalakja és spektruma
Vivő carrier Oldalsáv (side band) ω=2πf ωv- ωm ωv ωv+ ωm Komm. rendsz. 7. előadás

11 FM jelalakja és spektruma
Vivő carrier Oldalsávok Side bands ωv ω=2πf Komm. rendsz. 7. előadás

12 QAM bitfolyam spektruma
Komm. rendsz. 7. előadás

13 Spectrum of a broadcast satellite
Analogue TV programs Several digital TV programs in a bit-stream Komm. rendsz. 7. előadás

14 a.) Traditional television systems transform the signals from GBR to a brightness signal (Y ) plus two color difference signals b.) MPEG-2 compression system SDI – Serial Digital Interface. Serial coaxial cable interface standard intended for production digital video signals. Komm. rendsz. 7. előadás

15 Szín tér Szín felbontás
Y (világosság, luminance), Cb, Cr (szín, chrominance) Szín felbontás Emberi szem érzékenyebb a világosság információra mint a színre 4:2:2, Komm. rendsz. 7. előadás

16 Profil, Level definíció Legelterjedtebb
MPEG-2 : ISO/IEC (1994) Általános célú mozgókép és hang tömörítés. MPEG-1 kompatibilitás Váltott soros videó (!) 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 formátum Skálázható Profil, Level definíció Legelterjedtebb SDTV, HDTV, -T, -S, -C, DVD, HD-DVD,… Komm. rendsz. 7. előadás

17 MPEG-2. Intra-coding relies on two characteristics of typical images. First, not all spatial frequencies are simultaneously present, and second, the higher the spatial frequency, the lower the amplitude is likely to be. Intra-coding requires analysis of the spatial frequencies in an image. Inter-coding relies on finding similarities between successive pictures. The next picture can be created by sending only the picture differences. The shifting process is controlled by a pair of horizontal and vertical displacement values (collectively known as the motion vector) that is transmitted to the decoder. The motion vector transmission requires less data than sending the picture-difference data. Komm. rendsz. 7. előadás

18 MPEG Streams An elementary stream is an endless near real-time signal
MPEG Streams An elementary stream is an endless near real-time signal. Program streams have variable-length packets with headers In a transport stream the PES packets are further subdivided into short fixed-size packets and multiple programs can be carried in the same stream. Komm. rendsz. 7. előadás

19 Szerkezet – MPEG-2 Hierarchikus Szekvencia Képcsoport Kép Szelet
Makroblokk Blokk B P B B I B B P B B P B B I B B P Y0 Y1 Y3 Y2 U V Komm. rendsz. 7. előadás

20 Komm. rendsz. 7. előadás

21 Általános kódoló Transzformáció Q Entrópia kódolás Q-1 Dekóder Inverz
Mozgás kompenzáció Deblocking szűrő Mozgás becslés Komm. rendsz. 7. előadás

22 MPEG2 bit-rates High Definition TV: 14,00 Mb/s
Stúdió minőségű közvetítés: 8,064 Mb/s 16:9-es tv közvetítés: 5,760 Mb/s Sport közvetítés: 4,608 Mb/s Hír és szórakoztató műsorok: 3,456 Mb/s VHS minőségű filmek: 1,152 Mb/s Mono hang: 128 kb/s Sztereo hang: 512 kb/s egyéb adat: 9,6 kb/s Komm. rendsz. 7. előadás

23 váltottsoros (interlaced)
SDTV és HDTV videojel összehasonlítása SDTV HDTV NTSC PAL/SECAM 720p 1080i/p Teljes TV sorok száma 525 625 750 1125 Effektív (aktív) sorok száma 480 576 720 1080 Effektív pixelek száma soronként 720 (nem SQ* pixel) 1280 1440 vagy 1920 Képkiolvasás módja váltottsoros (interlaced) progresszív i / p / pfs** Képoldalarány 4:3 / 16:9 16:9 Pixelek oldalaránya 1,0667 (4:3) / 1,422 (16:9) 1:1 1:1 (1440-es mintánál: 1,33) * SQ (square) pixel: négyzet alakú pixel. Ez PAL/Secam (SD) rendszerben 4:3 képoldalarány mellett 768, 16:9-nél 1024 SQ pixel lenne, tehát a videókép vízszintesen összenyomott. ** lehet (Progressive Segmented Frame) is Komm. rendsz. 7. előadás

24 A Transport Stream felépítése
Komm. rendsz. 7. előadás

25 Komm. rendsz. 7. előadás

26 Komm. rendsz. 7. előadás

27 Komm. rendsz. 7. előadás

28 Komm. rendsz. 7. előadás

29 t-com és t-online szolgáltatás
A T-Home TV egy olyan új tévészolgáltatás, amelynek alapja az IPTV. Az IPTV technológia lényege, hogy az adás az internet protokollra épülő szélessávú hálózaton (ADSL-en) keresztül, digitális formában érkezik a tévékészülékre. A szolgáltatás tehát internet alapú, mégsem kell hozzá számítógép. A T-Home TV musora hagyományos televíziókészüléken nézhető, csak éppen az új technikai megoldásnak köszönhetően rengeteg kényelmi funkció kapcsolódik hozzá. Komm. rendsz. 7. előadás

30 Antenna Hungária szolgáltatás I.
Az Antenna Digital olyan digitális, "kábel nélküli" kábeltévé-szolgáltatás, amelynek mikrohullámú jeleit a Széchenyi-hegyi adótoronyból sugározzuk. A korábbi analóg szolgáltatással szemben nemcsak digitális minőséget, hanem számos más előnyt is nyújt, mint elektronikus műsorújság, Dolby Digital hang stb. Az egyéni igényekre szabott, rugalmas programcsomagoknak köszönhetően 14 programcsomagban csaknem száz, köztük 50 magyar csatorna közül választhatnak előfizetőink. Komm. rendsz. 7. előadás

31 Antenna Hungária szolgáltatás II.
Az Antenna Hungária 2004. október 12-én elindította két ingyenesen vehető multiplex üzemszerű sugárzását (további információ: Fejlesztési elképzelések), Budapesten a 43-as és 51-es UHF csatornán, illetve Kabhegyen a budapesti 1-es multiplexet a 64-es UHF csatornán. A budapesti északi régió stabilabb ellátása érdekében a 28-as csatornán üzemel egy átjátszóadó a főadóval azonos beállításban. Jelenleg mindkét multiplexben a három közszolgálati adó, az mtv, m2 és DUNA TV műsorai foghatók. Továbbá, ezekhez a csatornákhoz elérhető elektronikus programkalauz (EPG) és superteletext szolgáltatásunk is Komm. rendsz. 7. előadás

32 DVB-T kísérleti adás Komm. rendsz. 7. előadás

33 DVB-T ellátottság 2009.10.1-től
Komm. rendsz. 7. előadás

34 Komm. rendsz. 7. előadás

35 Komm. rendsz. 7. előadás

36 Szolgáltatások MPEG-4/AVC video encoding (HD 7-8 Mbps, SD Mbps) MPEG-1 Layer II or AAC audio encoding (ügyféligénytıl függeten) Statisztikus multiplexálás (jelenleg nem használt) HD csatornák esetében DD 2.0 or 5.1 audio (AC-3) Mux A: 2 HDTV + 4 SDTV + 4 rádió csatorna (jelenleg: 2HDTV+2SDTV+3rádió) Mux C: 1 HDTV + 9 SDTV csatorna (jelenleg: 1 HDTV + 4 SDTV) Többnyire FTA műsorok de 2 titkosított csatorna is van (Conax CAS7 chip-pairing nélkül) Regionális műsor beinzertálása az m1 mősorba (analóg hálózattal azonos struktúra) DVB subtitling (elıkészítés alatt) 7 napos EPG (rövid és hosszú leírók, korhatár információ, műsorfajta) Over-The-Air SW letöltés (DVB-SSU) MIP packet inzertálás Komm. rendsz. 7. előadás

37 DVB-T távoli fejállomás az MTV-nél
Komm. rendsz. 7. előadás

38 DVB-T központi fejállomás
Komm. rendsz. 7. előadás

39 DVB-T regionális fejállomás SFN körzetben
Komm. rendsz. 7. előadás

40 Műsorszóró szétosztó hálózat m1 regionális hálózat struktúrája
Komm. rendsz. 7. előadás

41 12 emelet, 4 irány, Kvázi körsugárzó antenna A telepítés nem érintette az analóg sugárzást
Komm. rendsz. 7. előadás

42 STB specifikáció A specifikáció tartalmazza az összes nélkülözhetetlen paramétert, ami garantálja a nézık számára, hogy a készülék az elvárt módon képes venni a magyar DVB-T sugárzást MPEG-4 HD és SD video tömörítés MPEG-1 Layer II és AAC audio tömörítés AC-3 audio pass-trough kimenet Több hangcsatorna Magyar karakterkészlet helyes kezelése (menüben, EPG-ben, Teletextnél) DVB-SSU lehetısége Szülıi zár AFD képesség (a korhatár információk helyes kezelése) Komm. rendsz. 7. előadás

43 Changing on the TV market
Changing in the technologies Komm. rendsz. 7. előadás

44 Customized TV Unicast Multicast Broadcast ”Tailored”
Customized content for individual users VoD Start-over Time-shifting Advanced advertising Multicast ”Series of sizes” The bandwidth is consumed according to the actual usage. SDV IPTV Broadcast ”The same size for everybody”ret The broadcasing must use the full bandwidth even in case of no user.. Komm. rendsz. 7. előadás

45 Radio based digital multimedia systems
Cellular systems (GSM, UMTS) Terrestrial broadcasting systems (DVB-T, DVB-H) Hybrid systems (satellite and terrestrial) Komm. rendsz. 7. előadás

46 a sáv újratervezése nélkül fokozatosan bevezethető
DVB-T: high power transmitters, large coverige area, lower minimum received signal level due to the fixed antennas DVB-H: dense transmitter network, higher signal level requirements, interferences from the neighbour channels megfelelő tervezési technikák alkalmazásával a multimédia hálózatok megvalósíthatók a DVB-T pozíciók felhasználásával a IV/V. sávban a sáv újratervezése nélkül fokozatosan bevezethető Komm. rendsz. 7. előadás

47 Az IPTV több szolgáltatási felületet tud integrálni
A multi-platform IP szolgáltatások rohamosan terjednek, egyre népszerűbbek és egy új trendet figyelhető meg abból a szempontból, hogy az emberek miként ”fogyasztanak” tartalmat. TV Anywhere TV Rövid videók Video beszélgetés Chat ... Google videos The “iPod generation”: Watch anything, anywhere Skype Windows Live Messenger Yahoo! Messenger Komm. rendsz. 7. előadás

48 Mi is az a “stream-alapú” TV?
Broadcast TV analóg program Sávszélesség: 6-8 MHz x a programok számával (27-36 Mbps adatfolyam) A tévénézők számától függetlenül All channels All the time IRD Modulators Stream-alapú TV Korlátlan számú program Sávszélesség: 3.8Mbps x a bekapcsolt készülékek száma Local switching Only requested channels IRD Multicast IP transport Komm. rendsz. 7. előadás

49 Személyre szabható TV rendszer
Cable DSL Komm. rendsz. 7. előadás

50 Program time shifting (Programok időfüggetlen megtekintése)
A digitális adás a broadcast műsortovábbítással egyidőben a Stream Cache eszközön is áthalad Amit a néző megnyomja a szünet (vagy a vissza) gombot, egy új, egyedi stream jön létre CAS Komm. rendsz. 7. előadás

51 Program time shifting Az éppen adásban lévő műsor újra, az elejétől megnézhető Amennyiben a szolgáltató engedélyezi Az adást követő időkorláton belül Bizonyos (prémium) programokhoz akár hosszabb időablak is rendelhető Szünet (pld. egy telefonhívás miatt) Azonnali visszajátszás (pld. 5 mp-es visszatekerés) Visszaugrás (pld. 30 mp) Időben előre ugrás (amennyiben a szolgáltató engedélyezi) Egyik TV készüléken le lehet állítani az adást, és a másikon tovább folytatni a televíziónézést Komm. rendsz. 7. előadás

52 Movies on demand (Igény szerinti filmválasztás)
Film adatbankból történő választás Szünet, előre- és hátraugrás lehetősége Újraindítás Egyszer Időkorlátok között akárhányszor ( óra) Prémium filmekért magasabb ár kérhető Az időkorlátok közötti többszöri újraindításért is kérhető magasabb díj Komm. rendsz. 7. előadás

53 Movies on demand (Igény szerinti filmválasztás)
CAS Komm. rendsz. 7. előadás

54 Personal “play lists” (Személyes programterv)
A néző az elektronikus műsorújságból – adott időkorlátok között – programokat választ A néző határozza meg a programok megtekintésének sorrendjét A RetroVue adott időben bekapcsolja a kiválasztott egyedi adásokat, streameket Értéknövelt szolgáltatások itt is érvényesek -- pld. a reklám átugrása Current time: 6 pm Cooking show News Daytime serial Aired at 1pm, Ch 30 Aired at 3pm, Ch 30 Aired at 1pm, Ch 10 broadcast programming Komm. rendsz. 7. előadás

55 Personal “play lists” (Személyes programterv)
Személyes programterv állítható össze Amennyiben a tartalom tulajdonosa engedélyezi az időbeli ugrást A rendelkezésre álló adás és a filmadatbank bármely kombinációja összeállítható Napi vagy akár heti programterv Programtervek menthetők vagy módosíthatók “Anya kedvencei”, “Lajoska programja”, stb. Egyéb alkalmazási lehetőségek: A gyerek tévézésének kontrollálása Bizonyos programok időben történő blokkolása (pld délután, amikor a szülők nincsenek otthon) Komm. rendsz. 7. előadás

56 Multimedia program distribution
3 kind of basic transport networks Traditional broadcasting network (analogue or digital) Dedicated data network for multimedia transport (IP TV, t-home) Multimedia content on general networks like : Internet based multimedia Multimedia over GPRS/UMTS Komm. rendsz. 7. előadás

57 1. Application: file transfer
Starting the player: After complete download Starting after downloading in the moment when content enough to avoid the risk of empty buffer. The target is the safety download of the content and the delay has secondary importance. Komm. rendsz. 7. előadás

58 „http streaming” Feladat: mostantól számítva T idő hosszú M bitnyi anyagot kell letölteni rbecsült bitsebességen: Akkor játszhatunk le, ha M < T·rbecsült Azaz: hátralévő fájlméret < hátralévő idő alatt letölthető adatmennyiség Megoldandó problémák a fenti képlettel: Teljesülni kell keretenként (pl. képenként) is rbecsült meghatározandó, sőt időben változhat Komm. rendsz. 7. előadás

59 Példa fájl átvitel alapú médiaátvitelre: „http streaming”
Jellemző megvalósítás: Internet TCP TCP Letöltési puffer Tárolt média tartalom Média lejátszó Komm. rendsz. 7. előadás

60 2. Alkalmazás: media streaming
Nem csak egyedül a tartalom célba juttatása, hanem az időbeli hűség is fontos: Néhány másodperces késleltetést elviselünk az indulásig Ha már elegendő mennyiség megérkezett ahhoz, hogy a lejátszást el tudjuk kezdeni, akkor folyamatos lejátszást kell biztosítani. Komm. rendsz. 7. előadás

61 Valósidejű átvitelre alkalmas formátumok a jelenlegi hálózatokon
Hálózati kapcsolat Teljes bitsebesség Videó bitsebesség Képméret Képvált. Frekv. GPRS 32 kbit/s 24 kbit/s 160 x 120 6¼ Hz EDGE 50 kbit/s 48 kbit/s 8⅓ Hz UMTS 128 kbit/s 112 kbit/s 12½ Hz UMTS, WLAN 192 kbit/s 176 kbit/s 320 x 240 HSDPA, WLAN 256 kbit/s 224 kbit/s WLAN, DSL 320 kbit/s 288 kbit/s DSL, LAN 512 kbit/s 448 kbit/s 352 x 288 25 Hz 1800 kbit/s 1500 kbit/s 704 x 576 50 Hz i Komm. rendsz. 7. előadás

62 Media streaming jellemző megvalósítása
Most csak az átvitelre koncentrálva: Internet Letöltési puffer, jitter kiegyenlítés UDP UDP Küldés Ismétlés Majdnem minden keret ACK NACK puffer állapot CTRL CTRL Média lejátszó (Tárolt) média tartalom Komm. rendsz. 7. előadás

63 Streaming média lejátszó jellemző protokoll rétegei
Audió dekóder Videó dekóder Vezérlés Adatátvitel Csomagolás, szinkronizáció RTP UDP TCP IP Hozzáférési hálózat Komm. rendsz. 7. előadás

64 3. Alkalmazás: interaktív átvitel
Az időbeli hűség az elsődleges szempont: Azonnali indulás fogadható csak el Körbefordulási idő: 200 ms jó, max. 400 msec A megbízhatóság csak másodlagos szempont: legyen a lehető legjobb a minőség, de ez semmiképpen sem ronthat az időbeliségen. Komm. rendsz. 7. előadás

65 Frekvenciagazdálkodó 2006. június 17. után
Így képzeltük Vége az RRC-nek Van allotmentünk… Van assignmentünk….. Van 8+3 hálózathoz frekvenciánk….. Sugározhatunk DVB-T-t, T-DAB-t, DVB-H-t.. Van 3 hálózathoz induló frekvenciakészlet koordinálva…. Frekvenciagazdálkodó június 17. után Komm. rendsz. 7. előadás 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

66 A valóság Frekvenciagazdálkodó 2006. június 17. után
Hogyan lehetne az induló multiplexeket bővíteni, kell-e azokat módosítani… Mire figyeljünk a csatornák-multiplexek össze- rendelésekor… Hogyan érinthet bennünket az EU sávharmonizációs törekvése a TV sávban… Hogyan érinthet bennünket az EU mobil multimédia alkalmazási törekvése a TV sávban… Frekvenciák helyi televíziózáshoz… T-DAB implementálása…. Frekvenciagazdálkodó június 17. után Komm. rendsz. 7. előadás 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

67 A GE06 digitális terv Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.
Komm. rendsz. 7. előadás 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

68 Magyarországi GE06 tervbejegyzések allotmentek és assignmentek
Komm. rendsz. 7. előadás 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

69 Magyarországi GE06 tervbejegyzések allotmentek
Komm. rendsz. 7. előadás 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

70 The CaTV network as a part of complete Broadcasting system
Komm. rendsz. 7. előadás

71 CATV system frequency plan
Komm. rendsz. 7. előadás

72 Komm. rendsz. 7. előadás

73 Main characteristics of CaTV systems
Traditional AM VSB TV sets, Set top boxes for receiving DVB programs (including demodulator, MPEG decoder and some sort of descramblers) Internal frequency plan with 8 MHz raster (free assignment of programs to 8 MHz channels) Low split system: from 5 MHz up to 55 (50, 68) MHz for the uplink path, from 70 (87) MHz up to 630 MHz for the analogue downlink path and MHz for digital downlink path, 8 TV and 8 radio channel in one 8 MHz channel (in the digital channels) the nominal impedance at all connection points of CATV system is 75 ohms Komm. rendsz. 7. előadás

74 Felfűzéses hálózat Tap-off hálózat Csillagpontos hálózat Komm. rendsz. 7. előadás

75 „Tap off” CaTV network Komm. rendsz. 7. előadás

76 „Star” CaTV network Komm. rendsz. 7. előadás

77 Internet access by CaTV network
Komm. rendsz. 7. előadás

78 One of the CATV Backbone networks in Budapest
Komm. rendsz. 7. előadás

79 CaTV Backbone network in block house area
Komm. rendsz. 7. előadás

80 Principle of upstream block-conversion
Komm. rendsz. 7. előadás

81 Principle of upstream host insertation
Komm. rendsz. 7. előadás

82 Backbone network in family house area
Komm. rendsz. 7. előadás

83 Distribution network in family house area
Komm. rendsz. 7. előadás

84 Network structure in family house area
Komm. rendsz. 7. előadás