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 2007. május 2-3. anyagainak felhasználásával (www.hte.hu) és Árki Zsolt 2009.10.14. HTE előadásának felhasználásával Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

At MTV analóg ellátottsági térképe Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

ellátottsági térképe a 100 MHz URH sávban A Kossuth rádió ellátottsági térképe a 100 MHz URH sávban Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

AM jelalakja és spektruma Vivő carrier Oldalsáv (side band) ω=2πf ωv- ωm ωv ωv+ ωm Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

FM jelalakja és spektruma Vivő carrier Oldalsávok Side bands ωv ω=2πf Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

QAM bitfolyam spektruma Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Spectrum of a broadcast satellite Analogue TV programs Several digital TV programs in a bit-stream Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Profil, Level definíció Legelterjedtebb MPEG-2 : ISO/IEC 13818 (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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 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 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Általános kódoló Transzformáció Q Entrópia kódolás Q-1 Dekóder Inverz Mozgás kompenzáció Deblocking szűrő Mozgás becslés Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

A Transport Stream felépítése Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

DVB-T kísérleti adás Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

DVB-T ellátottság 2009.10.1-től Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Szolgáltatások MPEG-4/AVC video encoding (HD 7-8 Mbps, SD 1.9-2.8 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 2009. 10. 19.

DVB-T távoli fejállomás az MTV-nél Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

DVB-T központi fejállomás Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

DVB-T regionális fejállomás SFN körzetben Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Műsorszóró szétosztó hálózat m1 regionális hálózat struktúrája Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

12 emelet, 4 irány, Kvázi körsugárzó antenna A telepítés nem érintette az analóg sugárzást Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Changing on the TV market Changing in the technologies Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Mi is az a “stream-alapú” TV? Broadcast TV 100-130 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 2009. 10. 19.

Személyre szabható TV rendszer Cable DSL Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Movies on demand (Igény szerinti filmválasztás) Film adatbankból történő választás Szünet, előre- és hátraugrás lehetősége Újraindítás Egyszer Időkorlátok között akárhányszor (2 - 24 óra) Prémium filmekért magasabb ár kérhető Az időkorlátok közötti többszöri újraindításért is kérhető magasabb díj Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Movies on demand (Igény szerinti filmválasztás) CAS Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

„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 2009. 10. 19.

Példa fájl átvitel alapú médiaátvitelre: „http streaming” Jellemző megvalósítás: Internet TCP TCP Letöltési puffer Tárolt média tartalom Média lejátszó Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

Streaming média lejátszó jellemző protokoll rétegei Audió dekóder Videó dekóder Vezérlés Adatátvitel Csomagolás, szinkronizáció RTP UDP TCP IP Hozzáférési hálózat Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 2009. 10. 19.

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 2006. június 17. után Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19. 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás 2007. május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

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 2006. június 17. után Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19. 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás 2007. május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

A GE06 digitális terv Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.   Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19. 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás 2007. május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

Magyarországi GE06 tervbejegyzések allotmentek és assignmentek Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19. 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás 2007. május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

Magyarországi GE06 tervbejegyzések allotmentek     Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19. 12. Televízió- és Hangtechnikai Konferencia és Kiállítás 2007. május 2-3 Thermal Hotel Margitsziget, Budapest

The CaTV network as a part of complete Broadcasting system Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

CATV system frequency plan Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

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 630-862MHz 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 2009. 10. 19.

Felfűzéses hálózat Tap-off hálózat Csillagpontos hálózat Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

„Tap off” CaTV network Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

„Star” CaTV network Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Internet access by CaTV network Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

One of the CATV Backbone networks in Budapest Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

CaTV Backbone network in block house area Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Principle of upstream block-conversion Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Principle of upstream host insertation Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Backbone network in family house area Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Distribution network in family house area Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.

Network structure in family house area Komm. rendsz. 7. előadás 2009. 10. 19.