Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный университет туризма и сервиса»
(ФГОУВПО «РГУТиС»)
Утверждаю
Проректор по учебной работе
_____________Н.Г. Новикова
«_____»____________ 200__г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
дисциплины (модуля, курса)
«Спутниковые системы телевидения в информационных системах»
программы опережающего профессионального обучения
и повышения квалификации
«Сервис аппаратуры спутникового и кабельного телевидения»
Москва 2009 г.
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. |
Учебная рабочая программа по дисциплине (модулю, курсу) |
|
|
2. |
Рекомендации по изучению дисциплины (модуля, курса) |
|
|
3. |
Распределение объема дисциплины (модуля, курса) и видов учебной работы |
|
|
4. |
Распределение трудоемкости дисциплины (модуля, курса) и видов учебной работы |
|
|
5. |
Содержание дисциплины (модуля, курса) |
|
|
6. |
Курс лекций |
|
|
7. |
Рекомендации для проведения практических занятий и научно-исследовательской работы |
|
|
8. |
Задания для самостоятельной работы |
|
|
9. |
Методические указания по выполнению контрольной работы |
|
|
10. |
Методические указания для преподавателей по дисциплине (модулю, курсу) |
|
|
11. |
Глоссарий. |
|
|
12. |
Тесты и другие контрольно-измерительные материалы для оценки освоения материала по дисциплине (модулю, курсу) |
|
|
13. |
Перечень вопросов к промежуточной и итоговой аттестации |
|
|
14. |
Перечень основной и дополнительной литературы по дисциплине программы ОПО и ПК |
|
|
15. |
Перечень рекомендуемых отечественных и зарубежных журналов по дисциплине программ ОПО и ПК. |
1. Учебная рабочая программа по дисциплине «Спутниковые системы телевидения в информационных системах»
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.
Цель дисциплины:
Задачи дисциплины состоят в следующем:
Изучение дисциплины «Спутниковые системы связи в информационных системах» обеспечивает научно-прикладные основы профессиональной подготовки слушателя. Она формирует у обучаемого на основе системного подхода целостные профессиональные знания о спутниковых системах связи и путях их использования в информационных системах.
2. Рекомендации по изучению дисциплины «Спутниковые системы телевидения в информационных системах»
В результате изучения дисциплины слушатель должен
знать:
уметь:
иметь представление:
3. Распределение объема дисциплины «Спутниковые системы телевидения в информационных системах» и видов учебной работы
|
Виды занятий и контроля |
Очная форма обучения |
|
Всего часов |
8 |
|
Лекции |
4 |
|
Практические занятия |
4 |
|
Всего аудиторных занятий |
8 |
|
Самостоятельная работа слушателя |
- |
|
Контрольная работа |
собеседование |
|
Зачет |
По итогам обучения |
4. Распределение трудоемкости дисциплины «Спутниковые системы телевидения в информационных системах» и видов учебной работы
|
Наименование модулей и тем |
Всего часов |
Аудиторные занятия (час) |
Самостоя-тельная работа (час) |
|
|
Лекции |
Практ. занятия |
|||
|
Тема 1. Уровни, показатели и критерии спутниковой связи в информационных системах . |
2 |
2 |
||
Тема 2. Стандарты сигналов спутникового ТВ вешания |
2 |
2 |
||
|
Тема 3. Цифровые методы передачи сигналов изображения |
2 |
2 |
||
|
Тема 4. Анализ состояния и тенденций развития систем спутникового телевидения |
2 |
2 |
||
|
ИТОГО: |
8 |
4 |
4 |
5. Содержание дисциплины
Тема 1. Уровни, показатели и критерии спутниковой связи в информационных системах
Сущность и определение системы спутниковой связи. Многоуровневая структурно-функциональная модель. Топология и архитектура. Сетевая структура. Множественный доступ. Линия спутниковой связи. Классификация систем спутниковой связи.
Корпоративные сети связи VSAT. Определение класса земных станций VSAT. Типы сетей VSAT. Системотехнические основы функционирования сетей VSAT. Протокольная структура сетей VSAT.Классификация систем спутниковой связи VSAT.Классификация сетей VSAT по способу разделения спутникового ресурса. Классификация сетей VSAT по дисциплине многостанционного доступа. Классификация сетей VSAT по количеству каналов на одну несущую.Классификация сетей VSAT по топологии. Классификация сетей VSAT по совместному использованию наземных линий. Сравнительный анализ конфигураций сетей VSAT в зависимости от способа разделения ресурса. Полносвязные сети. Сравнительный анализ конфигураций сетей VSAT в зависимости от дисциплины множественного доступа. Постоянное обслуживание с FDMA (FA–FDMA). Обслуживание по запросу с FDMA (DA–FDMA).Постоянное обслуживание с TDMA (FA–TDMA). Обслуживание по запросу с TDMA (DA–TDMA). Процедура множественного доступа с обслуживанием по запросу (DAMA). Методы случайного доступа семейства ALOHA. Слотированная (синхронная) Aloha (S-Aloha).
Тема 3. Цифровые методы передачи сигналов изображения
Состав и основные характеристики систем спутниковой связи с подвижными объектами. Энергетический расчет спутниковой связи с подвижными объектами.
Распределение ресурсов спутниковых ретрансляторов. Системы спутниковой связи с подвижными объектами при использовании ИСЗ с различной высотой орбиты. Система спутниковой связи «Инмарсат». Назначение и этапы развития ССС «Инмарсат». «Инмарсат А». «Инмарсат В». « Инмарсат С». « Инмарсат М». Низкоорбитальные системы спутниковой связи. Многоспутниковая низкоорбитальная система связи «Гонец». Глобальная система спутниковой связи «Иридиум». Глобальная система спутниковой связи «Глобалстар».
Тема 4. Анализ состояния и тенденций развития систем спутникового телевидения
Анализ состояния и тенденций развития систем спутниковой связи с подвижными объектами. Анализ состояния и тенденций развития геостационарных систем спутниковой связи. Анализ состояния и тенденций развития низкоорбитальных систем.
6. Курс лекций
Тема 1. Принципы построения спутниковых систем
телевизионного вещания
В современных условиях все возрастающих объемов поступаемой информации важнейшую роль для человека играет телевидение. Обычное эфирное телевещание осуществляется местными телецентрами или ретрансляторами в пределах прямой видимости приемных антенн. Телевизионное вещание на регион связано с организацией сети ретрансляторов, соединенных между собой системами связи. Установка ретранслятора на борту искусственного спутника Земли (ИЗС) позволяет обеспечить "зону видимости" с огромной территорией и осуществить телевещание сразу для целой республики, одного или даже нескольких государств.
Первоначально, бортовые ретрансляторы ИЗС использовались для передачи программ на крупные телецентры с последующей их трансляцией по каналам эфирного телевидения. При этом для приема программ со спутникового ретранслятора использовались приемные антенны диаметром , малошумящие усилители, охлаждаемые жидким азотом, другая громоздкая и сложная аппаратура. Однако, новейшие достижения в технологии и микроэлектронике сделали возможным создать компактные приемные установки с близкими к теоретически предельным значениям собственных шумов и стоимостью, сравнимой со стоимостью телевизионных приемников. Сегодня в центре зон обслуживания прием программ непосредственного спутникового телевизионного вещания возможен на приемные антенны диаметром всего . Это позволило уже сегодня реализовать идею установки приемных систем непосредственно у пользователя и сделать возможным индивидуальный прием спутниковых программ.
Большинство спутниковых ретрансляторов ориентированы на страны Западной Европы и, тем не менее, на Европейской территории России возможен прием на антенны диаметром около шестидесяти программ с тринадцати общеевропейских спутников в Ku – диапазоне. В дальнейшем, системы телевидения с использованием спутниковых ретрансляторов, работающих в Ku, так и в Cu диапазонах, будем называть общим термином – системы спутникового телевидения (СТВ).
Системы СТВ – быстро развивающаяся область техники информационного сервиса и телекоммуникаций, недостаточно полно освещенная в литературе. Особый интерес представляют вопросы построения индивидуальных и коллективных станций приема программ СТВ, а также непосредственно приемная аппаратура (антенные системы, внешние и внутренние блоки).
Основная идея создания систем спутникового вещания проста: промежуточный ретранслятор системы вещания размещается на ИСЗ. Спутник движется по достаточ но высокой орбите длительное время без затрат энергии на это дви жение. Энергоснабжение бортового ретранслятора и других систем спутника осуществляется от солнечных батарей, работающих почти все время под лучами ничем не затемненного Солнца.
На достаточно высокой орбите ИСЗ "видит" очень большую тер риторию – около одной трети поверхности Земли, поэтому через его бортовой ретранслятор могут непосредственно связаться любые станции, находящиеся на этой территории. Трех ИСЗ может быть достаточно для создания почти глобальной системы телевещания. В то же время современные технические средства позволяют сформировать достаточно узкий луч, чтобы при необходимости сконцентрировать энергию передатчика ИСЗ на ограниченной площади, например на территории небольшого государства. Это создает возможность эф фективно использовать ИСЗ также и для обслуживания небольших зон. Следует отметить, что трасса радиолуча между ИСЗ и ЗС проходит обычно под значительными углами к земной поверхности, что уменьшает влияние затенений и шумового излуче ния Земли на прием сигналов земными станциями.
|
Рис .1 |
Спутниковая линия – линия космическая связи между земными станциями с помощью одного ИСЗ, на каждом направлении включает в себя участок Земля – спутник (рис. 1) ("линия вверх") и участок спут ник – Земля ("линия вниз").
Сигналы на ЗС "линии вверх" приходят с телецентра (ТЦ), а с ЗС "линии вниз" сигнал отправляется к абонентам (например, при помощи кабельной сети (КС)).
В зависимости от типа земных станций и назначения системы различают следующие службы радиосвязи:
Размещение спутников на орбите и наведение приемной антенны на спутник
После вывода спутника на орбиту ракетные двигатели выключаются, и спутник, как и всякое небесное тело, движется по инерции и при воздействии гравитационных сил, главная из кото рых – притяжение Земли. Орбитой называется траектория движения ИСЗ. Если принять, что Земля – идеальный шар и на спутник дей ствует только сила притяжения Земли, то движение спутника под чиняется известным из астрономии законам Кеплера.
Если ИСЗ движется с запада на восток по орбите с периодом обращения равным длительности звездных суток, круговой и экваториальной, то ИСЗ становится геостационарным а его орбита называется орбитой геостационарного спутника или проще – геостационарной орбитой (ГО). Геостационарный спутник получил свое название из-за очевидного свойства: такой спутник стационарен и неподвижен относительно поверхности Земли, он как бы висит над некоторой точкой поверхности Земли, расположенной на экваторе на высоте над поверхностью Земли (рис. 2).
Достоинства геостационарных ИСЗ для систем вещания:
Однако, положение спутника на орбите сопряжено со многими негативными сторонами. После запуска спутник не может перемещаться строго по расчетной орбите. Постоянно происходят изменения его орбиты из-за сил притяжения Солнца и Луны, возникает торможение или ускорение из-за влияния Земли, определенную роль играет давление солнечного света. Геостационарный спутник постоянно уходит с идеальной орбиты, и необходимо компенсировать этот уход посредством периодического включения корректирующих двигателей – толкателей в направлении "север-юг" и "восток-запад". При этом используется горючее на борту спутника. Срок службы и маневренность спутника, таким образом, ограничены количеством горючего на его борту и тем, как правильно рассчитано горючее на период функционирования летательного аппарата. Если бы операторы спутников вообще прекратили удерживать спутники в направлении "восток-запад", то все спутники устремились бы в две естественные природные "впадины", находящиеся на 105° з.д. и 75° в.д. Существуют также и "пики" орбитального равновесия, расположенные на 11° з.д. и 162° в.д. Спутникам, расположенным вблизи областей максимального влияния – "пиков", приходится преодолевать большую силу притяжения, чем тем, которые расположены во "впадинах" дуги. К счастью, требуется относительно немного горючего для коррекции отклонений на "восток-запад", но требуется большое его количество для корректировки "север-юг". Это связано с тем, что гравитационное притяжение Луны и Солнца главным образом воздействует на орбиту в северном и южном направлении, а радиационная сила солнечного света и "асимметрия" в гравитационном поле Земли влияет на орбиту в направлении "восток-запад".
Из-за маневров, орбита геостационарных спутников будет не круговой, а слегка эллиптической. Геометрическое расстояние спутника от центра Земли колеблется в течение суток. Он то приближается, то удаляется от Земли. При этом наинизшая точка орбиты (перигей) на ниже, а наивысшая (апогей) на выше точного радиуса геостационарной орбиты. При контроле орбиты спутника окно допуска используется полностью, чтобы минимизировать расход топлива для сохранения устойчивого состояния как можно дольше. Спутникам позволена определенная "болтанка" по долготе и широте в течение суток не более пределов допуска. Обычно этот допуск составляет не более 0.1° по долготе и широте. Этот угол соответствует приблизительно . Спутники старых разработок, или у которых закончился ресурс топлива, производят свои колебания в гораздо больших пределах.
|
Рис. 2 |
Например, на спутнике "Горизонт-26" на позиции 11° з.д., с которого идет вещание ОРТ на европейскую часть России, заданный угол составляет 2.14°. На самом деле он еще больше. Очевидно, что в этих случаях "болтанка" составляет больше угла диаграммы направленности приемной антенны. И тогда приходится применять автослежение за спутником. Спутники последних разработок уже работают с допуском менее 0.03°, и их довольно много. К ним можно отнести спутники серии Intelsat, Asiasat-2. При малом окне допуска необходимы еженедельные коррекции, при большом – можно корректировать антенну раз в месяц.
Положение спутника на геостационарной орбите относительно точки на земной поверхности определяется двумя параметрами: азимутом и углом места. Азимут – угол между направлением на север и проекцией линии, определяющей направление на геостационарный спутник, на плоскость, касательную к земной поверхности в точке приема, отсчитывающийся по часовой стрелки. Угол места (угол возвышения) – угол между направлением на спутник и линией – касательной к земной поверхности в точке приема. Расстояние между точкой приема и спутником называется наклонной дальностью.
Зная координаты ИСЗ в геоцентрической системе, можно вычи слить значения азимута А и угла места для любой точки раз мещения ЗС; при этом приходится учитывать неидеальность поверх ности Земли, высоту точки раз мещения ЗС над поверхностью идеального земно го шара. Если считать Землю идеальным шаром, возвышение станции над уровнем моря нулевым, а спутник расположенным в плоскости экватора с периодом, точно равным звездным суткам, то азимут и угол места для луча антенны ЗС можно вычислить по формулам:
, (1)
. (2)
где – долгота подспутниковой точки в относительной геоцентрической системе координат;
и – географическая долгота и широта точки размещения ЗС соответственно;
– высота орбиты над центром Земли;
– радиус Земли;
при , ;
при , ;
при .
Наклонная дальность вычисляется по формуле:
. (3)
По определенному значению угла места можно найти границу зоны видимости ИСЗ. Эта граница определяется условием . Реально во избежание затенения ИСЗ земными предметами, воз вышенностями, а также увеличения шумов из-за приема шумового из лучения Земли границу зоны радиовидимости определяют из условия для сельской местности , для городской местности .
Наведение параболической антенны на спутник осуществляется при помощи опорно-поворотного устройства, которое называется подвеской. В антеннах небольшого диаметра для работы с геостационарными ИСЗ чаще всего применяется полярная подвеска (рис. 3). Установив ось вращения антенны в направлении на Полярную звезду и закрепив зеркало так, чтобы его ось составляла с этим направлением угол , где – угол коррекции, можно поворотом в одной плоскости просматривать значительную часть ГО. Ограничение связано с тем, что в любой точке земной поверхности, кроме экватора, геостационарная орбита "видна" на небосводе в виде линии с небольшой кривизной, отличие которой от прямой тем заметнее, чем больше используемый участок ГО
|
Рис. 3 |
.
Энергетика спутниковой линии
Основная особенность спутниковых линий – наличие больших потерь сигнала, обусловленных затуханием (ослаблением и рассея нием) его энергии на трассах большой физической протяженности. Так, при высоте орбиты ИСЗ затухание сигнала на трассе может достигать . Помимо этого основного затухания в про странстве сигнал в линиях спутникового вещания подвержен влиянию большого числа других факторов, таких как поглощение в атмосфе ре, фарадеевское вращение плоскости поляризации, рефракция, де поляризация и т. д. С другой стороны, на приемное устройство спут ника и земной станции кроме собственных флуктуационных шумов воздействуют разного рода помехи в виде излучения Космоса, Солн ца и планет. В этих условиях правильный и точный учет влияния всех факторов позволяет осуществить оптимальное проектирование системы, обеспечить ее уверенную работу и в то же время исключить излишние энергетические запасы, приводящие к неоправданному уве личению сложности земной и бортовой аппаратуры.
нормы на некоторые качественные показате ли спутниковых каналов (в том числе на отношение сигнал-шум) имеют статистический характер. Это заставляет проводить количествен ную оценку возмущающих факторов также статистически, т. е. при расчетах вводить не только количественную меру воздействия того или иного фактора, но и вероятность его появления.
Структурная схема одного участка линии связи и диаграмма уровней сигнала приведены на рис. 4.
|
Рис. 4 |
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) пе редающей станции:
, (4)
где – эффективная мощность на выходе передатчика;
– коэффициент передачи (по мощности) волноводного тракта (КПД тракта);
– коэффициент усиления передающей антенны относительно изотропного излучателя.
Затухание энергии сигнала в свободном пространстве, опреде ляемое уменьшением плотности потока мощности при удалении от излучателя:
, (5)
где – длина волны;
– наклонная дальность.
Кроме этих основных потерь, на трассе при сутствуют и другие дополнительные потери ; полное значение потерь на трассе .
В точке приема установлена антенна с коэффициентом усиле ния , связанная с приемником волноводным трактом с коэффи циентом передачи . При согласовании волновых сопротивлений антенны, элементов тракта и приемника мощность сигнала на вхо де приемника:
.
Полученное выражение пригодно для расчета любых радиоли ний прямой видимости. Когда параметры антенны заданы в виде эффективной площади ее апертуры , связанной с коэффициентом усиления соотношением:
, (6)
предыдущее выражение мо жет быть представлено в виде:
. (7)
Формула (7) позволяет определить необходимую мощность пе редатчика по заданному значению мощности сигнала на входе прием ника. Отметим, что в нее не входит длина волны . Следовательно, когда передающая антенна имеет постоянный коэффициент усиления на всех частотах, а приемная – постоянную эффективную площадь апертуры (т. е. сохраняет способность эффективно работать по мере возрастания частоты), мощность сигнала на входе приемника в пер вом приближении не зависит от частоты (в действительности некоторая зависимость от частоты имеется, так как в значительной степени определяется диапазоном частот).
При расчете линии часто оказывается заданной не мощность сигналa на входе приемника, а отношение сигнал-шум на входе приемника , тогда в (7) следует подставить , где – потная мощность шума на входе приемника.
Поскольку в диапазонах частот, где работают спутниковые системы, шумы, создаваемые различными источниками, имеют адди тивный характер, их суммарная мощность достаточно полно выра жается формулой:
(8)
где – постоянная Больцмана;
– эквивалентная шумовая температура всей приемной системы с уче том внутренних и внешних шумов;
– эквивалентная (энергети ческая) шумовая полоса приемника.
В ряде случаев при расчете энергетики спутниковых линий необ ходимо знать напряженность электромагнитного поля, создаваемого излучением ИСЗ на поверхности Земли , или плотность потока мощности излучения ИСЗ у поверхности Земли :
; (9)
, (10)
где – волновое сопротивление свободного пространства;
единицей величины является милливатт на метр ;
едини цей величины – ватт на квадратный метр .
В свою очередь, мощность сигнала ИСЗ, воспринимаемая зем ной приемной антенной с эффективной площадью апертуры , мо жет быть определена через плотность потока и напряженность по ля следующим образом:
. (11)
В диапазонах частот, выделенных для спутниковых систем, вли яние атмосферы проявляется в виде ослабления (поглощения) радио волн в тропосфере и ионосфере, искривления траектории радиолуча в результате рефракции, изменения формы и вращения плоскости по ляризации радиоволн и появления помех, обусловленных тепловым излечением атмосферы и шумами поглощения.
Поглощение радиоволн в атмосфере количественно определяет ся коэффициентом . Установлено, что в диапазонах частот выше основное поглощение определяется тропосферой, точнее, га зами тропосферы – кислородом и водяными парами, а также дождем и прочими гидрометеорами (ионосфера и остальные газы тропосфе ры, например двуокись углерода или азот, играют малую роль).
Стандартом ТВ сигнала называют совокупность определяющих его основных характеристик, таких как способ разложения изображе ния, число строк и кадров, длительность и форма синхронизирующих и гасящих импульсов, полярность сигнала, разнос между несущими частотами изображения и звукового сопровождения и метод модуля ции последней, параметры предыскажающей цепи звукового сигнала и др. Для цветного телевидения добавляется метод передачи сигна лов цветности совместно с сигналом яркости. В спутниковом веща нии традиционно используются стандарты формирования ТВ сигна ла, сложившиеся в наземном телевизионном вещании. Для черно – белого телевидения существует 10 стандартов, которые принято обо значать латинскими буквами B, D, G, H, I, K, K1, L, M, N. Важнейшие характеристики перечисленных стандартов приведены в табл. 1.
По способу передачи сигналов цветности различают три систе мы цветного телевидения: SECAM, NTSC и PAL Каждая из трех систем может применяться с любым из 10 стандартов черно – белого ТВ вещания, давая 30 возможных комбинаций. На практике применяются девять разновидностей PAL, шесть – SECAM и один стан дарт из группы NTSC.
Системы SECAM, NTSC и PAL были разработаны для наземных ТВ сетей, использующих амплитудную модуляцию (AM) несу щей изображения, и не очень пригодны для спутниковых канатов, где основной является частотная модуляция (ЧМ). При прохожде нии ЧМ сигнала через тракты с неравномерной амплитудной и не линейной фазовой характеристикой возникают перекрестные иска жения сигналов яркости и цветности, ухудшающие качество изобра жения. К тому же из-за треугольного спектра демодулированного шума при ЧМ сигналы цветности оказываются в области повышен ной спектральной плотности мощности шума, что снижает помехо устойчивость приема этих сигналов.
Во многих странах проводились поиски новых методов формирования ТВ сигнала свободных от указанных недостатков. Наилучших результатов ожидали от цифровых методов передачи. Однако для пе редачи цветного ТВ изображения с высоким качеством скорость ци фрового потока должна составлять более 200 Мбит/с, что значительно превышает пропускную способность типового ствола спутникового ретранслятора с полосой пропускания 27…36 МГц. В качестве компромисса для первого поколения европейских систем непосред ственного телевизионного вещания был разработан и принят комби нированный цифроаналоговый стандарт с поочередной передачей на периоде активной части строки сжатых во времени аналоговых сиг налов яркости и цветности, получивший название MAC (Multiplexing Analogue Components) – уплотнение аналоговых компонент. Сигналы звукового сопровождения, синхронизации, служебная и допол нительная информация передаются в цифровой форме. В зависимости от выбранного способа передачи звука и данных различают стандарты В-МАС, С-МАС; D- и D2-MAC.
В конце 80-х гг. был создан алгоритм цифрового сжатия позволявший передать высококачественное изображение со скоростью 7…9 Мбит/с, изображение вещательного качества – со скоростью 3.5…5.5 Мбит/с и кинофильм (совокупность неподвижных изобра жений) со скоростью не более 1.5 Мбит/с. На основе этого алгоритма Международная организация стандартизации приняла два стандарта обработки ТВ изображения MPEG-1 для телевидения с невысокой разрешающей способностью и прогрессивной разверткой (компакт – диски, компьютерные игры, мультимедиа) и MPEG-2 для вещательного телевидения с чересстрочной разверткой. Дальнейшим развитием MPEG-2 стал европейский стандарт цифрового ТВ вещания (DVB), содержащий нормы на параметры модуляции кодирования и передачи по каналам связи.
|
Характеристика стандартов черно-белого телевидения |
В |
D |
G |
Н |
I |
К |
К1 |
L |
М |
N |
|
Диапазон волн |
MB |
MB |
ДМВ |
ДМВ |
MB, ДМВ |
ДМВ |
MB, ДМВ |
MB, ДМВ |
MB, ДМВ |
MB, ДМВ |
|
Число строк в кадре |
625 |
625 |
625 |
625 |
625 |
625 |
625 |
625 |
525 |
625 |
|
Частота полей, Гц |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
59, 94 |
50 |
|
Частота строк, Гц |
15625 |
15625 |
15625 |
15625 |
15625 |
15625 |
15625 |
15625 |
15734 |
15625 |
|
Полоса частот видеосигнала, МГц |
5 |
6 |
5 |
5 |
5.5 |
6 |
6 |
6 |
4.2 |
4.2 |
|
Полоса частот радиоканала, МГц |
7 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
6 |
6 |
|
Разность несущих частот видео- и звукового сигналов, МГц |
5.5 |
6.5 |
5.5 |
5.5 |
6 |
6.5 |
6.5 |
6.5 |
4.5 |
4.5 |
|
Вид модуляции несущей изображения1 |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
AM ОБП П |
AM ОБП Н |
AM ОБП Н |
|
Вид модуляции несущей звука |
ЧМ |
ЧМ |
ЧМ |
ЧМ |
ЧМ |
ЧМ |
ЧМ |
AM |
ЧМ |
ЧМ |
|
Постоянная времени предыскажений звука, мкс |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
– |
75 |
75 |
|
Девиация частоты несущей звука, кГц |
± 50 |
± 50 |
± 50 |
± 50 |
± 50 |
± 50 |
± 50 |
– |
± 25 |
± 25 |
|
Отношение мощностей несущих видео- и звукового сигналов |
от 10:1 до 20:1 |
от 10:1 до 5:1 |
от 10:1 до 20:1 |
от 5:1 от 10:1 |
5:1 |
от 10:1 до 5:1 |
10:1 |
10:1 |
от 10:1 до 5:1 |
от 10:1 до 5:1 |
|
1Н – негативное изображение; П – позитивное изображение; ОБП – модуляция с одной боковой полосой. |
Аналоговые стандарты передачи сигналов цветности
Стандарт SECAM (Sequentiel Couleur a Memoire) используется на всей территории бывшего СССР, а также в странах бывшего соцлагеря и во Франции. Особенностью является то, что цветоразностные сигналы передаются в частотном спектре яркостного сигнала на вспомогательных цветовых поднесущих методом частотной модуляции. Промодулированные сигналами поднесущие передаются поочередно через строку и подвергаются коммутации фазы, при которой для уменьшения заметности помехи от поднесущих на экранах коммутируются фазы каждой из поднесущих на 180 через две строки. Также в сигнале подавляются поднесущие для повышения помехоустойчивости и для ослабления их видимости на черно – белом изображении в случае малонасыщенных цветов. Частоты поднесущих цветоразностного синего и красного имеют следующие значения , а . Полоса частот между цветоразностными сигналами равна 1.5 МГц (рис. 5).
|
Рис. 5 |
Процесс поочередной передачи строк требует опознавания их в приемном устройстве с целью синхронизации соответствующих демодуляторов. Для этого в видеосигнал вводят сигналы опознавания. Сигналы опознавания, передаваемые в кадровом гасящем промежутке, представляют собой цветовую поднесущую, модулированную по частоте трапецеидальными импульсами.
|
Рис. 6 |
В стандарте NTSC (National Television System Committee) оба цветоразностных сигнала передаются одновременно в каждой строке развертки. Это достигается применением квадратурной модуляции, при которой результирующий сигнал цветовой поднесущей изменяется по амплитуде и фазе. При этом амплитуда сигнала характеризует насыщенность цвета, а фаза – цветовой тон. Квадратурная модуляция (рис. 6) осуществляется |
двумя балансными модуляторами, выходные сигналы которых складываются, образуя геометрическую сумму исходных цветоразностных сигналов.
Квадратурная модуляция (рис. 6) осуществляется двумя балансными модуляторами, выходные сигналы которых складываются, образуя геометрическую сумму исходных цветоразностных сигналов. Использование балансных модуляторов снижает помехи от цветовой поднесущей на черно – белом изображении, так как колебания модулированной поднесущей подавляются.
(12)
(13)
(14)
(15)
Одним из существенных недостатков системы NTSC является большая чувствительность к фазовым искажениям, которые ведут к искажениям информации о цветовом тоне.
|
Рис. 7 |
Система PAL (Phase Alternation Line) представляет собой усовершенствованную систему NTSC с квадратурной модуляцией поднесущей, в которой устранена чувствительность к фазовым искажениям. Работа системы основана на том, что фаза поднесущей одного цветоразностного сигнала меняется от строки к строке на 180 и при сложении двух результирующих сигналов фазовая ошибка устраняется (рис. 7).
Частотная модуляция требует по сравнению с амплитудной мо дуляцией, используемой в наземном вещании, существенно меньшей мощности передатчика, что особенно важно для спутниковых систем. Преимуществами ЧМ являются также невысокие требования к линейности амплитудной характеристики тракта и возможность работы выходного каскада спутникового передатчика в режиме насыщения, в котором достигается высокий КПД.
При передаче ЧМ девиация частоты несущей выбирается исходя из полосы пропускания ВЧ тракта таким образом чтобы избежать искажений передаваемого сигнала, связанных с отсечением части его спектра. Упоминавшиеся выше перекрестные помехи проявляются в искажениях типа "дифференциальное усиление" и "дифференциальная фаза". Для уменьшения этих искажений применяются рекомендованная МККР линейная обработка.
Наряду с линейными предыскажениями сигнала изображения в спутниковых системах иногда применяют нелинейную обработку, заключающуюся в ограничении размаха предыскаженного сигнала за счет отсечения коротких выбросов, соответствующих крутым фрон там исходного сигнала. При сигнале SECAM допустимо ограничение на 2…3 дБ, на такое же значение можно увеличить девиацию частоты и отношение сигнал-шум на выходе канала. Искажения сигнала получаются незначительными даже при отсутствии нелинейного вос становителя на приеме .Описанный метод использован в отечествен ной системе ТВ вещания "Москва".
|
Рис. 8 |
Еще один вид обработки, нашедший применение только в спутниковых системах вещания, – введение в состав ТВ сигнала на передающей стороне дополнительного низкочастотного модулирующего сигнала обеспечивающего более равномерное рассеяние (дисперсию) энергии ТВ сигнала в полосе частот ствола с целью уменьшения помех другим системам связи, в первую очередь радиорелейным линиям. В связи с совместным использованием некоторых диапазонов частот (например, 4 и 11 ГГц) спутниковыми и радиорелейными системами в регламенте радиосвязи установлены предельные нормы спектральной плотности потока мощности спутникового сигнала на единицу полосы (обычно 4 кГц) для разных углов прихода сигнала. При неблагоприятных сюжетах изображения (равномерно освещенное поле) почти вся мощность сигнала может сосредоточиться в узкой полосе частот и привести к многократному превышению указанной нормы. Добавление сигнала пилообразной или треугольной формы частотой от единиц Гц до десятков кГц позволяет добиться эффективного рассеяния независимо от сюжета. Девиация несущей сигналом дисперсии зависит от требуемой степени рассеяния и выбирается равной от 600 кГц (рекомендация МККР для всех спутниковых ТВ систем) до 4 МГц (в системе "Москва").Исключение сигнала дисперсии на приеме достигается применением схем фиксации уровня видеосигнала; при девиации более 1 МГц дополнительно используются специальные следящие устрой ства.
Сигнал звукового сопровождения телевидения в традиционных системах с ЧМ передается обычно совместно с сигналом изображения на поднесущей частоте расположенной выше его спектра. Для достижения необходимой помехозащищенности передача осуществляется методом частотной модуляции поднесущей причем девиацию частоты поднесущей выбирают как правило большей чем в наземном телевидение, – до 100 и даже 150 кГц. Значение поднесущей также выше и составляет 7.0…7.5 МГц при полосе видеосигнала 6 MГц, 5.8…6.8 МГц при полосе 5 МГц и 5…6 МГц при полосе 4.2 MГц что позволяет уменьшить переходные помехи из канала изображения в канал звукового со провождения и облегчить требова ния к фильтрации сигналов.
Для повышения помехоустойчи вости передачи звуковых сигналов, как и в наземном телевидении, при меняют частотные предыскажения – подъем верхних частот передава емого сообщения. Коэффициент пе редачи предыскажающей цепи опи сывается выражением:
(16)
Частотные характеристики предыскажающей цепи с применяе мыми в аналоговых системах посто янными времени , равными 75 и 50 мкс, приведены на рис. 8.
При необходимости передачи совместно с сигналом изобра жения более чем одного звукового сигнала (звуковое вещание, зву ковое сопровождение на иностранных языках, стереозвук) исполь зуется несколько поднесущих частот, расположенных выше спектра видеосигнала. Их число ограничено возникновением перекрестных помех и ухудшением качества ТВ изображения из-за уменьшения доли девиации несущей, приходящейся на видеосигнал. Практически с удовлетворительным качеством удается передать два – четыре до полнительных сигнала. Например, в спутниковых ТВ каналах, ор ганизованных через европейские ИСЗ Eutelsat II и Astra, наряду с основным каналом звукового сопровождения сформированы еще до четырех высококачественных звуковых каналов, используемых для передачи монофонических или стереофонических программ. Пере дача ведется методом ЧМ на поднесущих частотах 7.02, 7.20, 7.38, 7.56 МГц, звуковой сигнал подвергается адаптивным предыскажени ям и компандированию (система Wegener Panda 1).
Компандирование применяется для повышения помехоустойчи вости передачи звуковых сигналов. Оно подразумевает сжатие дина мического диапазона передаваемого сигнала в соответствии с измене нием огибающей звукового сигнала и восстановление исходного дина мического диапазона на приеме. Различают "управляемые" компан деры, в которых информация об исходном динамическом диапазоне передается в отдельном канале управления, и "неуправляемые", в которых – эта информация содержится в передаваемом сигнале.
Выигрыш в помехозащищенности благодаря компандированию достигает в среднем 12…13 дБ при наличии сигнала и до 20 дБ в паузе сигнала. Управляемый компандер применяется в отечествен ных системах "Экран" и "Москва", неуправляемый – в системе "Москва – Глобальная".
Более эффективным энергетически и свободным от перекрест ных помех способом передачи нескольких звуковых сигналов являет ся передача на поднесущей в дискретной форме. Сигналы отдельных каналов преобразуются в цифровую форму и объединяются (мультиплексируются) в общий цифровой поток, который модулирует по фа зе поднесущую частоту, расположенную выше спектра видеосигнала. Этот способ, например, используется в японской системе НТВ BS – 3. Поднесущая 5.73 МГц модулируется цифровым потоком со скоростью 2.048 Мбит/с, содержащим ИКМ звуковые сигналы, импульсы кор рекции ошибок, контрольные импульсы. В системе образуются либо четыре звуковых канала с полосой 15 кГц, либо два канала очень высокого (студийного) качества с полосой 20 кГц.
Давно известен и применяется способ передачи звуковых сигна лов в спектре видеосигнала с разделением их во времени – в интер вале обратного хода луча или в свободных строках. Рассматрива емый способ применялся в системе "Орбита", в которой с помощью широтно – импульсной модуляции обеспечивалось формирование одного канала с полосой 10 кГц или двух каналов с полосой 6 кГц. Со временный уровень дискретной схемотехники позволяет существенно увеличить пропускную способность метода. Эти возможности реализованы в стандарте MAC.
7. Рекомендации для проведения практических занятий
Проработав тему по учебнику, необходимо ее законспектировать, обязательно обратив внимание на метод измерения, принцип действия, структурную схему измерительного средства и его основные метрологические характеристики.
Для закрепления изучаемого самостоятельно материала следует ответить на контрольные вопросы, помещенные в конце методических указаний по каждой теме. Не следует считать, что контрольные вопросы полностью исчерпывают все возможные вопросы, имеющие отношение к данной теме, но умение ответить на приведенные вопросы для самопроверки являются критерием удовлетворительного усвоения изучаемой темы.
Тема 3 Цифровые методы передачи сигналов изображения
Наряду с аналоговыми, в СТВ применяются методы передачи с аналоговым уплотнением компонентов ТВ сигнала – МАС. Сигналы МАС (Multiplexing Analogue Components) позволяют устранить перекрестные искажения яркость-цветность и существенно улучшить качество изображения. В системе МАС производится временное сжатие сигналов яркости и цветности и их последовательная передача в активной длительности телевизионной строки. Звуковое сопровождение совместно с телетекстом и другой дискретной информацией передается в цифровой форме в интервалы, соответствующие обратному ходу луча. Коэффициенты временного сжатия сигналов яркости – 1.5, а сигналов цветности – 3.
Временное сжатие приводит к соответствующему расширению полосы частот, занимаемой компрессированным сигналом. При этом для яркостного сигнала исходной полосой принимается 5.6 МГц, а для сигналов цветности – 2.4 МГц. Эти значения превышают полосы сигнала в стандарте PAL и позволяют несколько повысить четкость изображения. Улучшение качества еще более заметно из-за раздельной передачи сигналов яркости и цветности. Полоса видеосигнала после временной компрессии составляет 8.4 МГц, а длительность сигналов яркости и цветности соответственно 34.6 мкс и 17.3 мкс, Структура строки сигнала МАС приведена на рис.11. При передаче сигналы цветности чередуются аналогично тому, как это производится в системе SECAM. Поскольку в строке МАС в интервалы строчного гасящего импульса передается дискретная информация, то для синхронизации и правильного опознавания цвета в начале каждой строки передается синхронизирующая последовательность (00 10 11) в прямом или инверсном виде в четных или нечетных строках.
Сжатие аналогового сигнала производится путем взятия из сигнала яркости с частотой и из сигналов цветности с частотой , кратных частоте строчной развертки в системах с разложением как в 625 так и 525 строк. После накопления в буфере, отсчеты считываются с тактовой частотой 20.25 МГц, превышающей в 1.5 и 3 раза исходные частоты дискретизации компонентов и с помощью ЦАП (цифро – аналогового преобразователя) возвращаются в аналоговую форму. Существует несколько разновидностей систем МАС.
|
Рис. 11 |
Система А-МАС. В ней цифровые данные и звук передаются путем манипуляции дополнительной поднесущей частоты , размещаемой за спектром видеосигнала. Поскольку при этом осуществляется частотное уплотнение, то система А-МАС лишь частично решает проблему повышения качества и после небольшого периода эксплуатации в Японской системе СТВ на базе ИСЗ BSE в настоящее время не используется.
Система В-МАС. Реализуется на базе принципа временного уплотнения как для видеосигнала так и для сигналов звука и данных. Уплотнение производится по видеочастоте, после чего общим сигналом видеоинформации и звука осуществляется частотная модуляция несущей.
Система С-МАС. Данная система, как и предыдущая, основана на принципе временного уплотнения, однако не по видео, а по радиочастоте. При этом видеосигнал передается аналоговой ЧМ, а данные и звук путем относительной фазовой манипуляции той же несущей частоты в интервалы гасящего строчного импульса.
Система D-МАС. Первоначально была основана на идее частотного уплотнения по радиочастоте. При этом предполагалось, что видеосигнал и сигналы звукового и сопровождения и данных передаются путем модуляции различных частотных несущих. Однако из-за сильного мешающего влияния друг на друга в таком виде система не получила широкое распространение. В настоящее время системами D-МАС стали называть системы с временным уплотнением аналогично В-МАС, но использующих дуобинарное кодирование. В дальнейшем под системами D-МАС будем понимать именно такие системы.
Дуобинарное кодирование позволяет сократить полосу частот сигнала данных и звука, представленных в цифровой форме в виде последовательности двоичных символов нулей и единиц. При этом двухуровневый цифровой сигнал перекодируется в трехуровневый по следующему правилу. Единичный символ исходной последовательности передается отрицательным или положительным импульсом в зависимости от четного или нечетного числа предыдущих нулевых символов. Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип дуобинарного кодирования, приведены на рис. 12. Как видно из рисунка, основная гармоника частоты манипуляции (частоты смены максимального и минимального значений) в случае дуобинарного кодирования в два раза меньше, чем в двоичной последовательности.
|
Рис. 12 |
Система S-МАС. Представляет собой студийный вариант МАС. В системе S-МАС сигналы яркости и цветности и сжимаются во времени с коэффициентами 2 и 4. Это позволяет передавать в одной строке последовательно сигнал яркости и оба цветоразностных сигнала. Более сильная степень сжатия приводит к значительному расширению полосы частот видеосигнала в стандарте S-МАС. По этой причине данная система в СТВ не применяется.
Во всех системах МАС звуковое сопровождение, телетекст, компьютерная информация и другие данные передаются в цифровой форме. При этом осуществляется дискретизация сигнала и последующее преобразование выборки в цифровой код. В системе В-МАС преобразование в цифровой код осуществляется с использованием принципа модуляции. Для этого производится взятие выборок с частотой дискретизации около 200 кГц и поскольку соседние выборки различаются незначительно, то передается только знак приращения. Однако, более широко нашел применение метод линейного кодирования с последующим цифровым компандированием и пакетной передачей. Данный метод квазимгновенного компандирования в системах СТВ получил наименование NICAM (Niear Instantaneous Companding Audio Multiplex). Этот метод обеспечивает цифровую передачу звукового канала ширины 15 кГц с качеством, соответствующим цифровой записи на компакт-диск (СD).
Для перехода к цифровому сигналу из аналогового сигнала звукового сопровождения берутся выборки с частотой дискретизации 32 кГц. Частота дискретизации в соответствии с теоремой Котельникова в два раза превышает высшую частоту полосы канала . Аналоговые выборки посредством аналого-цифрового преобразования представляются в виде 14-ти разрядного двоичного кода. Такое преобразование обеспечивает необходимую точность последующего восстановления аналогового сигнала при котором не прослушиваются шумы квантования. Общая скорость цифрового потока, необходимая для передачи стереосигнала (двух звуковых каналов), составляет .
Для уменьшения скорости передачи и соответственно повышения эффективности использования спутникового канала применяется цифровое компандирование сигнала, позволяющее без заметного для слушателя ухудшения качества, уменьшить число разрядов выборки с четырнадцати до десяти. С этой целью непрерывная последовательность выборок из звукового сигнала разбивается на блоки объемом в 32 выборки, соответствующих длительности преобразуемого сигнала равной 1 мс.
В блоке из 32 выборок ищется выборка, имеющая максимальную амплитуду и в зависимости от ее значения блоку присваивается масштабный код. При этом весь амплитудный диапазон как положительных, так и отрицательных значений разбивается на пять областей. К первой области относятся блоки, имеющие максимальную выборку со значением от максимально возможной до 1/2 максимальной, ко второй – от 1/2 до 1/4 максимально возможной, к последующим от 1/4 до 1/8, от 1/8 до 1/16, от 1/16 до 1/32 максимально возможной соответственно.
Передача в системе NICAM по каналам СТВ осуществляется пакетным способом. При этом полезная информация в 720 бит (90 байт) дополняется заголовком, состоящим из 23 бит и определяющим тип пакета словом из 8 бит. Заголовок передается двоичным совершенным кодом Голея, исправляющим ошибки тройной кратности и состоит из десяти разрядов адреса, что позволяет таким образом различать пакеты 1024 различных источников информации; двух разрядов индекса продолжения пакета и одиннадцати разрядов проверочных символов. Таким образом, общая длина пакета составляет 720 + 23 + 8 = 751 бит и, соответственно, скорость передачи 751 кбит/с.
Структура пакета приведена на рис. 13. По типу пакеты различают: содержащие блоки стереопары; содержащие блоки независимых монофонических каналов; содержащие блоки дискретной информации, комбинацию из блоков одного монофонического канала и дискретной информации. В случае, если выборка четностью, первые 16 бит информационного блока не используются. Передача блока при использовании кода Хэмминга (11,6) в одном пакете невозможна, так как объем информационных блоков превышает 720 бит. В последнем случае три последовательных блока дробятся и передаются последовательно в четырех пакетах. Это возможно, так как общий объем полезной информации трех блоков и четырех пакетов одинаков 960 3 = 720 4 = 2880 бит. Порядок следования частей пакета при восстановлении определяется индексом продолжения.
Поскольку каналы СТВ имеют пропускную способность, превышающую общую скорость цифрового потока в 751 кбит/с, то пакеты звукового сопровождения телевидения уплотняются путем временного мультиплексирования пакетами стерео или монографического радиовещания или пакетами дискретной информации типа телетекст, видеотекст и др.
|
Рис. 13 |
В настоящее время ведутся интенсивные работы по разработке полностью цифровых методов передачи телевизионных сигналов. Принята Рекомендация МККР № 601 по параметрам компонентного цифрового представления телевизионных сигналов для аппаратно-студийных комплексов (АСК) телецентров, цифровой магнитной записи и Международного обмена программами, получившая наименование стандарта 4:2:2. В данной системе цифрового представления предусматривается раздельное преобразование сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов с частотами дискретизации и и восьмиразрядным кодированием выборок. Общая скорость цифрового потока при таком представлении является слишком большой для спутникового канала с полосой 36 МГц при ограниченном энергетическом потенциале линии.
Снижение требуемой скорости цифрового потока при представлении 4:2:2, осуществляется с использованием эффективных методов кодирования. При этом используются методы рационального поэлементного кодирования (нелинейная и адаптивная импульсно – кодовая модуляция с предсказанием), кодирования с временной адаптацией (кодирование с компенсацией вектора перемещения), блочного кодирования с преобразованием распределения энергии в исходном изображении, а также различное сочетание этих методов. Использование эффективного кодирования позволяет снизить требуемую скорость передачи до 2...30 Мбит/с, что позволяет в одном стволе бортового ретранслятора ИСЗ передавать сразу несколько телевизионных каналов.
Тема 4. Анализ состояния и тенденций развития систем спутниковой связи и телевидения
В 1988 г. Объединенным Техническим Комитетом по Информационным Технологиям (JTC1), обобщающим исследования Международной Организации по Стандартизации (ISO) и международной электротехнической комиссии (IEC), была организована специальная группа MPEG (Moving Picture Expert Group), задачей которой была разработка методов сжатия и восстановления цифрового видеосигнала в рамках стандарта, позволяющего объединить потоки видео-, аудио- и другой цифровой информации. MPEG представляет собой набор стандартных средств, или точно определенных алгоритмов, которые могут комбинироваться многими способами при реализации аппаратуры цифрового сжатия.
Основные проекты группы:
Наиболее известной из проектов группы MPEG – стандарт MPEG-2 к настоящему времени насчитывающий уже 10 частей. Среди них можно выделить:
Структура элементарного потока видеоданных
Поток видеоданных представляет собой иерархическую структуру со следующими типами элементов: видеопоследовательность, группа изображений, изображение, срез, макроблок, блок.
Видеопоследовательность – элемент потока видеоданных высшего уровня. Это серия последовательных кадров ТВ изображения:
изображение в соответствии с используемыми методами дифференциального кодирования делится на типы:
группа изображений – серия изображений содержащих одно I – изображение (рис. 14), где стрелками показаны направления предсказания в пределах одной группы изображений.
С информационной точки зрения каждое изображение представляет собой три прямоугольных матрицы отсчетов изображений: яркостную и две матрицы цветности и . Соотношение между количеством отсчетов яркости и цветности определяется форматом дискретизации:
|
Рис. 14 |
|
Рис. 15 |
Каждое изображение делится на срезы, которые состоят из макроблоков (рис. 17). Макроблок складывается из блоков размером 8 8 элементов изображения (пикселов). Каждый макроблок содержит группу из четырех блоков с отсчетами яркости с размерами 16 16 пикселов и группу блоков с отсчетами цветности, взятых из той же области изображения, что отсчеты блоков яркости.
Число блоков с отсчетами цветности для различных форматов:
В изображениях типа "кадр", в которых может использоваться и кадровое, и полевое кодирование, возможны два варианта внутренней организации макроблока (рис. 19):
|
Рис. 16 |
|
Рис. 17 |
|
Рис. 18 |
Сокращение пространственной избыточности выполняется в изображениях типа I и достигается на уровне блока. Набор операций такого кодирования:
Для повышения точности предсказания и сокращения объема необходимых данных для представления изображения, используется компенсация движения.
Оценивается скорость перемещения движущихся объектов от кадра к кадру и при определении предсказания производится соответствующая коррекция в положении опорного изображения, по отношению к которому находится ошибка предсказания.
|
Рис. 19 (а и б) |
|
Рис. 20 |
|
Рис. 21 |
После устранения временной избыточности объем изображения типа P для типичных сюжетов вещательного телевидения составляет примерно 35 % объема изображения типа I, а B изображения – 25 %. Если бы не было сокращения временной избыточности, то необходимый объем данных был бы в три раза больше.
Пакетный элементарный поток
MPEG-2 регламентирует две возможных формы единого потока данных:
Первый шаг на пути получения единого потока – формирование пакетного элементарного потока PES (Packetised Elementary Stream), представляющего собой последовательность PES – пакетов (рис. 20).
Каждый пакет состоит из:
PES – пакеты могут быть переменной длины. В начале PES пакета идет 32 – битный код старта, состоящий из стартового префикса и идентификатора потока. Идентификатор потока позволяет выделить PES – пакеты, принадлежащие одному элементарному потоку ТВ программы. Флаги 1 и 2 – биты, указывающие на наличие или отсутствие в заголовке дополнительных полей, которые не являются обязательными. Эти поля служат для переноса дополнительной информации: авторские права, скремблирование, приоритет. Особую значимость имеют биты Р и D. флага 2, указывающие на наличие полей с метками времени представления DTS (Decoding Time Stamps), обеспечивающие синхронизацию потоков данных в декодере.
|
Рис. 22 |
Программный поток
Программный поток объединяет элементарные потоки, образующие ТВ программу. При формировании программного потока образуются блоки из PES – пакетов. Блок содержит:
Программный поток объединяет элементарные потоки одной программы, имеющие общую временную базу.
Транспортный поток
Транспортный поток может объединять пакетные элементарные потоки, переносящие данные нескольких программ с независимыми временными базами. Он состоит из коротких пакетов фиксированной длины (188 байт). Элементарные потоки видео, звука и дополнительных данных (например, телетекст) разбиваются на фрагменты, равные по длине полезной нагрузке транспортного пакета (184 байта) и мультиплексируется в единый поток (рис. 23). Это процесс подчиняется ряду ограничений:
|
Рис. 23 |
|
Рис. 24 |
Структура транспортного потока оптимизирована для условий передачи данных в каналах связи с шумами. Это проявляется, прежде всего, в небольшой длине пакетов. Типичные параметры защиты от ошибок данных транспортного потока дают системы цифрового телевизионного вещания. В системах DVB и ISDB к 188 байтам каждого пакета добавляются 16 проверочных байтов кода Рида – Соломона, что позволяет исправлять в каждом пакете до 8 пораженных шумами байтов. В ATSC к каждому пакету добавляется 20 проверочных байтов, что позволяет исправить до 10 байтовых ошибок в одном пакете.
Транспортный пакет
Транспортный пакет начинается с 4 – байтного заголовка (рис. 24), первый байт которого – синхронизирующий (число 47 в шестнадцатеричном коде). Это значение не является уникальным и может появляться в других полях транспортного пакета. Определение начала пакета упрощает то, что заголовки всегда следуют с интервалом в 188 байт.
Транспортный поток может переносить несколько ТВ программ, состоящих из набора элементарных потоков. Для опознавания пакетов, принадлежащих одному элементарному потоку, используется 13 – битный идентификатор. Из возможных значений 17 зарезервировано для специальных полей, а остальные 8175 могут использоваться для присвоения в качестве номеров элементарным потокам. Таким образом, один транспортный пакет может переносить до 8175 элементарных потоков.
Важный компонент заголовка – счетчик непрерывности, который инкрементируется в последовательных транспортных пакета, принадлежащих одному и тому же элементарному потоку. Это позволяет декодеру обнаруживать потерю транспортного пакета и принимать меры к маскированию ошибок, которые могут возникнуть из-за потери.
Поле адаптации не является обязательным. Оно может использоваться не только для заполнения "пустот". Это поле также переносит важную дополнительную информацию об использовании данных пакета, например, опорное время программы PCR (Program Clock Reference).
Скремблирование видеосигналов
С развитием телевизионного вещания возникает необходимость передачи программ для ограниченного круга телезрителей и как следствие – трансляция программ с маскированием информации. Для предотвращения просмотра программ платного телевидения абонентами, их не оплачивающими, передаваемый сигнал подвергают скремблированию (перемешиванию).
Методы скремблирования относятся к маскированию связи. Для восстановления сигнала у абонента необходимы декодеры. Декодер устанавливается на приемной стороне (у телезрителя) в разрыв антенной линии или встраивается в телевизионный комплект.
Методы скремблирования
Классификация методов скремблирования представлена на рис. 25. Общие характеристики систем скремблирования приведены в табл. 2. Системы скремблирования используют методы обработки сигналов по амплитуде и во времени. Системы обработки по амплитуде основаны на инверсии полярности, наложении сигнала помехи и изменении сигналов синхронизации. Эти системы просты в реализации, однако, приводят к ухудшению качества вещания.
Такие системы не модифицируются, просты и имеют невысокую стоимость. При обработке сигналов во времени, например, в строке развертки меняется порядок следования сигналов, смещается место положения строк, изменяется порядок следования строк развертки. Эти методы реализуются, в основном, цифровыми методами. Так хорошей степенью маскирования обладают системы МАК/Packet. В них используется временное уплотнение сигналов яркости и цветности.
Инверсия полярности. Передача ведется после инверсии полярности видеосигнала. Кроме инверсии появляется нестабильность синхронизации скремблированного изображения. Для дескремблирования на вход телевизионного приемника подается высокочастотная несущая постоянной амплитуды.
Наложение сигнала помехи. Наложение сигнала помехи, например, на расстоянии от несущей изображения (рис. 26) приводит к тому, что на изображении возникают биения. При этом так же поражается сигнал звукового сопровождения и цветности:
На стороне приема для дескремблирования включается режекторный фильтр, настроенный на частоту . В этом случае скремблирование обеспечивается простыми средствами. Однако ухудшается качество изображения, при демодуляции, из-за включения режекторного фильтра.
|
Рис. 25 |
Умножение на сигнал синусоидальной формы. При этом методе маскирования исходный сигнал и сигнал синусоидальной формы, синхронизированный по строкам с исходным сигналом, преобразуется с помощью аналогового умножителя. Передача ведется в режиме подавления синхросигнала. На изображении в центральной части наблюдаются импульсы синхронизации. При дескремблировании синусоидальный сигнал выделяется фильтром и через обратную связь подавляется в принимаемом сигнале.
Умножение на сигнал прямоугольной формы. Исходный сигнал и синхронный с ним по фазе сигнал прямоугольной формы строчной частоты перемножаются. При этом изображение на экране затемняется. При дескремблировании принимаемый сигнал умножается на сигнал инверсный кодирующему.
Подавление импульсов синхронизации. При этом методе скремблирования изменяется уровень синхроимпульсов на передающей стороне. На приемной стороне нарушается синхронизация принимаемого сигнала.
Коммутация сигнала в пределах строки развертки. Суть кодирования заключается в том, что на отдельных участках, в пределах строки, правая и левая части изображения меняются местами. Моменты перестановки изменяются по случайному закону. При этом достигается высокая степень маскирования. Закон изменения сигнала может изменяться через несколько секунд. При таком методе маскирования искажается форма переставляемых импульсов. Система коммутации сигнала в пределах строки развертки имеет хорошую степень маскирования и стабильность. В случае использования в сетях кабельного телевидения, при повторном распределении скремблированного сигнала, сказывается паразитная амплитудная модуляция сигнала.
При коммутации сигналов в пределах строки развертки исходят из простоты обработки сигнала и устойчивости к снижению качества восстановленного изображения. Частоту отсчетов выбирают кратной , где – частота поднесущей сигнала цветности. Эффективное число отсчетов в пределах одной строки выбрано равным 744 (4 отсчета называются блоком, а в одной строке размещается 186 блоков (рис. 27)).
Маскирование может осуществляться с помощью восьмибитовой последовательности. Если на экране телевизора наблюдается случайно перемещающийся рисунок скремблированного изображения, то установлен режим скремблирования называемый "Free run mode" (режимом свободных колебаний). А если картина скремблированного сигнала фиксируется импульсами кадровой синхронизации – "V-lock". Для предотвращения качества восстановленного изображения из-за смещения моментов коммутации, в сигнал вводят дополнительные отсчеты, которые являются опорными по отношению к сигналу строчной синхронизации. Моментом первого дополнительного отсчета от заднего фронта импульса строчной синхронизации выбран первый отсчет. При этом дополнительные отсчеты начинаются от 116-го по 145-й и с 889-го по 902-й.
Перестановка строк изображения. При этом методе кодирования хаотически переставляются местами строки развертки. В этом случае к каналу передачи предъявляются повышенные требования. Если имеет место спад вершины импульсов кадровой синхронизации – в верхней части восстановленного изображения наблюдается шумовая помеха. Для ее устранения вводят режим, при котором порядка 4 % верхней части изображения исключают из области перестановки строк развертки. Область перестановки устанавливают:
|
Рис. 26 |
|
Рис. 27 |
При дескремблировании, как и в предыдущем случае, используется запоминающее устройство, но большей емкости. Эффективность скремблирования такая же, как и при коммутации сигнала в пределах строки развертки.
Временное преобразование. Этот вид преобразования используется при
передаче сигналов в системе МАС. В международном союзе электросвязи с 1982 г. ведутся исследования приемных систем с условным доступом (conditional access).
В Европе стандартные системы унифицированы в систему МАС. В Европейском союзе вещания в 1985 г. принята стандартная европейская система спутникового вещания.
Скремблирование сигналов звукового сопровождения. Сигнал звукового сопровождения в спутниковом телевизионном вещании передается в цифровой форме. Поэтому скремблирование цифрового сигнала не влияет на его качество при восстановлении.
Обычно скремблирование осуществляется методом непрерывного сложения с квазислучайным сигналом (псевдошумом). На приемной стороне генерируется инверсный квазислучайный сигнал и в результате сложения с принятой сигнальной последовательностью восстанавливается исходный сигнал. Параметры квазислучайного сигнала при передаче шифруются. Простыми средствами невозможно реализовать незаконное прослушивание звукового сопровождения.
Если алгоритм псевдошумового сигнала зафиксировать, то скремблированный сигнал можно восстановить. Поэтому параметры псевдошумового сигнала периодически изменяются.
Исследование сигналов скремблирования. При исследовании сигналов скремблирования, передаваемых через спутник, следует учитывать то обстоятельство, что все транслируемые каналы одного спутника синхронны. Для синхронизации "закрытых" каналов можно использовать синхросмесь нескремблированных каналов. Сопутствующая информация для декодирующих устройств спутниковых программ передается пакетами. Пакет информации, структура которого изображена на рис. 28, состоит из 16 бит заголовка и 272 бит данных.
|
Таблица 2 |
Система Z |
Кабельное ТВ |
Изображение – система SECAM, звук – аналоговый сигнал на поднесущей |
Система Didon – Antiope (уплотнение в интервале кадрового гасящего импульса) |
Перестановка линий развертки (ЗУ на 32 строки) |
Инверсия частотных полос (1 канал) |
Телефонная линия |
Стандарт шифрования данных (DES) |
20000 |
30 |
|
Система Y |
Спутниковая связь, прямое вещание (DBS) |
Изображение – система B-MAC, звук – цифровой сигнал в основной полосе |
Уплотнение пакетов по 377 бит (в интервале кадрового гасящего импульса) |
Трансформация линий развертки |
Шифрование цифрового сигнала звукового сопровождения |
Радиоволны |
––– |
––– |
4 |
|
|
Система X |
Спутниковая связь, непосредственный прием ТВ (TVRO) |
Изображение – система B-NTSC, звук – цифровой сигнал в основной полосе |
56 бит/слово (уплотнение в интервале строчного гасящего импульса) |
Подавление синхроимпульсов + инверсия полярности |
Шифрование цифрового сигнала звукового сопровождения |
Радиоволны |
Стандарт шифрования данных (DES) |
Несколько миллионов |
240 |
|
Наименование |
Служба |
Система передачи изображения и звука |
Система передачи данных (сопутствующая информация) |
Система скремблирования (изображение) |
Система скремблирования (звук) |
Средство передачи ключа |
Система шифрования |
Число абонентов |
Число вещательных станций (каналов) |
|
Рис. 28 |
Сопутствующая информация содержит:
Сопутствующая информация передается в виде сообщений, состоящих из одного или двух пакетов.
8. Задания для самостоятельной работы
1. Корпоративная система спутниковой связи .
9. Методические указания по выполнению контрольной работы
Контрольная работа по дисциплине «Спутниковые системы телевидения в информационных системах» выполняется слушателями и предназначена для проверки знаний и умений, приобретенных в процессе изучения основных тем дисциплины, регламентируемых ОПО и ПК.
Выполнение контрольной работы следует начинать с определения своего варианта исходных данных. Вариант выбирается в соответствии с последней цифрой порядкового номера слушателя в списке его группы.
Отчет о контрольной работе оформляется на одной стороне листа стандартно формата (А4). С левой стороны каждого листа оставляется поле шириной 20-25 мм для подшивки.
Графические работы вычерчиваются на стандартном листе (формат А-4). При необходимости выделения наиболее сложных участков схем или ссылок на текст допускается применение цветных карандашей или фломастеров.
Первой страницей работ является титульный лист, затем следует оглавление с указанием страниц для разделов и подразделов. Нумерация страниц должна быть сквозной.
В отчете приводится также список использованной литературы. Каждый литературный источник указывается в соответствии с наименованием на его титульном листе, т.е. необходимо указать фамилию и инициалы автора, полные названия работы и издательства, год издания.
Общие методические указания
Учебным планом подготовки слушателей по дисциплине «Спутниковые системы телевидения в информационных системах» предусмотрена самостоятельная работа по изучению ряда тем дисциплины.
Общие положения о приеме программ спутникового ТВ и построении кабельных распределительных сетей.
История развития спутникового телевизионного вещания. Общие положения и структура приема программ через спутниковый ретранслятор. Возможности вещания с применением спутникового сегмента. Необходимость создания кабельных распределительных сетей.
Орбиты и зоны обслуживания.
Расположение спутников на орбите. Понятие геостационарной орбиты. Зоны покрытия. Заявочная характеристика антенны.
Энергетика спутниковой линии.
Энергетические показатели спутникового канала связи. Построение диаграммы уровней. Поглощение сигнала в атмосфере. Потери из-за рефракции и неточности наведения антенн. Фазовые эффекты и деполяризация волн в атмосфере. Шумы атмосферы, планет и приемных систем.
Методы передачи сигналов телевидения и звукового сопровождения по спутниковым каналам вещания.
Стандарты сигналов спутникового ТВ вещания. Аналоговый метод передачи сигналов телевидения и звукового сопровождения. Цифровой метод передачи сигналов изображения (NICAM). Передача сигналов с временным уплотнением компонентов (MAC). Стандарты цветного телевидения семейства MAC. Передача ТВ сигнала в цифровой форме со сжатием (MPEG). Стандарт многопрограммного цифрового спутникового вещания (DVB-S).
Защита программ СТВ от несанкционированного доступа.
Скремблирование видеосигналов и сигналов звукового сопровождения по амплитудным и временным параметрам
Литература
10. Методические указания для преподавателей по дисциплине «Спутниковые системы телевидения в информационных системах»
На первом занятии по данной учебной дисциплине необходимо ознакомить слушателей с порядком ее изучения, раскрыть место и роль дисциплины в системе наук, ее практическое значение, довести до слушателей требования кафедры, ответить на вопросы.
При подготовке к лекционным занятиям необходимо продумать план его проведения, содержание вступительной, основной и заключительной части лекции, ознакомиться с новинками учебной и методической литературы, публикациями периодической печати по теме лекционного занятия. Найти и отобрать наиболее яркие примеры коммуникативной маркетинговой деятельности российских и зарубежных компаний с целью более глубокого и аргументированного обоснования тех или иных теоретических положений и выводов. Определить средства материально-технического обеспечения лекционного занятия и порядок их использования в ходе чтения лекции. Уточнить план проведения семинарского занятия по теме лекции.
В ходе лекционного занятия преподаватель должен назвать тему, учебные вопросы, ознакомить слушателей с перечнем основной и дополнительной литературы по теме занятия. Желательно дать слушателям краткую аннотацию основных первоисточников. Во вступительной части лекции обосновать место и роль изучаемой темы в учебной дисциплине, раскрыть ее практическое значение. Если читается не первая лекция, то необходимо увязать ее тему с предыдущей, не нарушая логики изложения учебного материала. Раскрывая содержание учебных вопросов, акцентировать внимание слушателей на основных категориях, явлениях и процессах, особенностях их протекания. Раскрывать сущность и содержание различных точек зрения и научных подходов к объяснению тех или иных явлений и процессов.
Следует аргументировано обосновать собственную позицию по спорным теоретическим вопросам. Приводить примеры. Задавать по ходу изложения лекционного материала риторические вопросы и самому давать на них ответ. Это способствует активизации мыслительной деятельности слушателей, повышению их внимания и интереса к материалу лекции, ее содержанию. Преподаватель должен руководить работой слушателей по конспектированию лекционного материала, подчеркивать необходимость отражения в конспектах основных положений изучаемой темы, особо выделяя категорийный аппарат. В заключительной части лекции необходимо сформулировать общие выводы по теме, раскрывающие содержание всех вопросов, поставленных в лекции. Объявить план очередного семинарского занятия, дать краткие рекомендации по подготовке слушателей к семинару. Определить место и время консультации слушателям, пожелавшим выступить на семинаре с докладами и рефератами.
После каждого лекционного занятия сделать соответствующую запись в журналах учета посещаемости занятий слушателями, выяснить у старост учебных групп причины отсутствия слушателей на занятиях. Проводить групповые и индивидуальные консультации слушателей в ходе их подготовки к текущей и промежуточной аттестации по учебной дисциплине.
КОЛЛЕКТИВНЫЙ ТРЕНИНГ: ВОПРОСЫ-ОТВЕТЫ
Вопрос 1. Как регламент радиосвязи определяет "космическую систему» и «спутниковую систему»?
Ответ. Регламент радиосвязи определяет "космическую систему" как "любую группу действующих совместно земных и (или) космических станций, использующих космическую радиосвязь для определенных целей", а "спутниковую систему" как "космическую систему, использующую один или несколько ИСЗ".
Вопрос 2.Что обычно понимают под системой?
Ответ. Под системой обычно пони мается множество (совокупность) элементов со связями между ними, подчиненное достижению определенной цели, обладающее свойствами, которых не имеет ни одна ее часть и определяемое структурой и функционированием.
Вопрос 3. Как может быть определена система спутниковой связи?
Ответ. Система спутниковой связи может быть определена как создаваемая с использованием ракетно-стартовых комплексов, орбитальной группировки космических аппа ратов, вспомогательных подсистем многоуровневая совокупность линий связи, включающих земные станции, среду распространения, спутниковые и земные ретрансляторы, синтезируемая, по определен ным условиям, принципам, критериям, в виде распределенной функ циональной структуры с множеством параметров (информационно-сигнальных, электрических, пространственно-временных, спектрально-частотных, механических, экологических и др.), находящихся во взаимосвязи и определяющих показатели назначения, качества, эффек тивности системы, а также предоставляемые пользователю услуги.
Вопрос 4. Как может быть определена сеть спутниковой связи?
Ответ. Сеть спутниковой связи, определяется как "замкнутая, более самостоятельная функ циональная структура, которая обеспечивает конкретную службу (службы), предоставляющую услуги конечным пользователям, и включает собственно ССС, интерфейсы с другими взаимодействую щими элементами, а также может включать наземные средства передачи и коммутации, необходимые для выполнения задач этой службы".
Вопрос 5. Какие процедуры осуществляются на нижних и верхних уровнях эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) спутниковой связи?
Ответ. На н ижних (1, 2, 3) уровнях интерфейсов эталонной модели взаимодействия открытых систем ЭМВОС осуществляются: процедуры, связанные с обеспечением доступа к каналам и ресурсам ССС; организация передачи битового потока, объединяемого в кадры, блоки, байты, пакеты. На более высоких уровнях- синхронизация и организация обмена данными с оконечным оборудованием пользователя (ООП): преобразование кодов (последовательных в параллельные и наоборот), контроль за состоянием канала и пр..
Вопрос 6.Какие уровни ЭМВОС учитывают специфику каналов ССС и функции канадо образующей аппаратуры (КОА)?
Ответ. Верхние уровни ЭМВОС (с седьмого по пятый) не зависят от среды передачи, а четвертый (транспортный) обеспечивает эту независимость ("прозрачность"), в то время как нижние уровни учитывают специфику каналов ССС и функции КОА.
Вопрос 7. Что понимается под моделью ССС?
Ответ. Модель ССС рассматри вается как спутниковая система передачи (ССП), которая используется в качестве универсальной первичной, или канальной, основы для (динамических) телеинформационных сетей любого назначения, статуса, архитектуры.
Вопрос 8. Что является главной целью всякой ССС ?
Ответ. Главная цель всякой ССС - передача сигналов внутри некоторого конечного множества земных станций достигается благодаря функционированию всех ее элементов, но в конечном итоге - собственно связного сегмента, т.е. совокупности земных станций (ЗС)и бортовых спутниковых ретрансляторов (СР).
Вопрос 9. С какими системами и подсистемами ССС может взаимодейство вать?
Ответ. В зависимости от типа и назначения ССС может взаимодейство вать с надсистемой на уровне сетевого интерфейса и быть для нее "прозрачной", либо иметь структуру, функции и параметры, прямо связанные с сетью пользователя (как это имеет место, например, для сетей типа VSAT или персональной спутниковой связи).
Вопрос 10. Что понимается под топологией ССС?
Ответ. Под топологией понимается графическое отображение, конфигу рация требуемой структуры организации связи между пользователями, независимо от того, какие системно-технические решения (структур но-функциональные, параметрические) приняты в ССС.
Вопрос 11. Что понимается под архитектурой ССС?
Ответ. Архитектура ССС отождествляется обычно с принци пами структурного и параметрического построения линий и системы в целом. Поэтому она сильно влияет на общесистемные параметры и технические решения, т.е. считается объектом синтеза и не обязате льно должна повторять топологическую конфигурацию
Вопрос 12. Как ССС быть разделены на три больших класса по архитектурному признаку?
Ответ. По наиболее общему архитектурному признаку ССС могут быть разделены на три больших класса:
- системы распределения или вещания;
- системы сбора или мониторинга;
- системы двухстороннего или двунаправленного обмена.
Вопрос 13. Что понимается под системами распределения или вещания?
Ответ. Системы распределения или вещания соответствуют на практике сетям телевизионного (ТВ) и звукового (3В) вещания, циркулярной передаче различного рода сообщений и характеризуются преобладанием количества передавае мой информации в одном направлении - от центральной передающей земной станции ЦЗС) к оконечным приемным (периферийным) станциям (ОЗС).
Вопрос 14. Что понимается под системой сбора или мониторинга?
Ответ. Системы сбора или мониторинга ССС применяется прежде всего для получения и сбора, сосредоточения разного рода информации, передаваемой в "обратном" направлении от множества удаленных источников передающих периферийных ЗС - в центры сбора (центральные, региональные ЗС) с целью обработки и/или принятия управляющих решений
Вопрос 15. Что понимается под системой двухстороннего или двунаправленного обмена?
Ответ. Системы двунаправленного обмена представляют наиболее общий случай систем ССС. В них также может иметь место информационная асимметрия каналов того и другого направления, однако, как правило, не столь ярко выраженная.
Вопрос 16. Что такое двунаправленная М-система?
Ответ. Двунаправленная М-система, как и пользовательские сети надсистемы, может иметь различную топологию и соответствующую ей архитектуру:
- от пункта (пользователя) к пункту ("точка-точка") ;
- от одного пункта к многим пунктам и наоборот ("точка-многоточка"), т.е. радиальную или звездообразную относительно центральной, региональной станции (ЦЗС, РЗС) ;
- между многими пунктами или пользователями ("многоточка-многоточка") по принципу "каждый с каждым", или полносвязную (ячеистую).
Вопрос 17. Что называется М-системами?
Ответ. Современные ССС, и прежде всего их связные сегменты, являющиеся к тому же в большинстве многоканальными, многостанциоцными, многозоновыми (многоствольными, многолучевыми), многоспутнико выми, могут быть кратко названы М-системами
Вопрос 18. Какие функции выполняет сетевой уровень структурной модели ССС?
Ответ. В структурной модели ССС выделяется сетевой уровень, выполняющий две категории функций: внешние и внутренние функции.
Вопрос 19. Что собой представляют внешние и внутренние функции сетевого уровня ССС?
Ответ. Внешние, относятся к взаимодействию на уровне протоколов с сетью пользователя (надсистемой) и обеспечению доступа абонентов к канальным и общесистемным ресурсам;
Внутренние, обусловлены наличием собственной простран ственно распределенной радиочастотной сетевой среды, образован ной земными станциями, спутниковыми и земными ретранслятора ми, а также линиями связи между ними.
Вопрос 20. Какие функции 7-уровневой модели ВОС выполняет сеть спутниковой связиССС ?
Ответ. В целом, пользуясь терминологией 7-уровневой модели ВОС, можно заключить, что, в зависимости от назначения и предъявляе мых требований, ССС может выполнять сетевые функции вплоть до третьего (сетевого) или даже четвертого (транспортного) уровня.
Вопрос 21. Что понимается под управлением информационными потоками в ССС?
Ответ . Одной из структурно-сетевых задач является поиск и разработка принципов, алгоритмов управления информационными потоками, такими процедурами как установление и поддержание соединений "из конца в конец", передача сообщений, завершение связи, разъеди нение. Применительно к ССС это выражается в использовании стандартных или специальных протоколов, в зависимости от конкретной сетевой архитектуры, способа многостанционного доступа (МД )и программно-техниче ских решений.
Вопрос 22. В чем проявляется взаимосвязь между архитектурой, способами многостанционного доступа ( МД ) и организацией сети спутниковой связи?
Ответ. Структурно-функциональная взаимосвязь между архитектурой, способами многостанционного доступа ( МД ) и организацией сети проявляется и в зависимости от принципов предоставления каналов абонентам ЗС - на постоянной, долговременной основе или на время сеанса связи, передачи сообще ния, пакета.
Вопрос 23.?
Ответ. Орбитальная группировка спутниковых ретрансляторов (СР), сама по себе или в совокупности с земным ретранслятором (ЗР), может рассматриваться в составе структурно-функциональной модели как сеть взаимосвязанных узлов коммута ции, радиодоступ к которым осуществляется на участке ЗС-СР.
Вопрос 24. Что является стержневой общесистемной проблемой спутниковой связи?
Ответ Обеспечение множественного доступа (МД) к общему ретранслятору является стержневой общесистемной проблемой спутниковой связи.
Вопрос 25. Какие три метода многостанционного доступа применяются в спутниковом ретрасляторе ( СР)?
Ответ. В зависимости от признака разделения сигналов ЗС (каналов), передаваемых в общем тракте спутниковых ретрансляторов СР, обычно принято выделять три цепочных (базовых) метода многостанционного доступа (МД):
- с частотным разделением (МДЧР);
- с временным разделением (МДВР);
- с кодовым разделением (МДКР).
Вопрос 26 .Каковы основные характеристики эффективности многостангционного доступа (МД)?
Ответ. Характеристики эффективности МД зависят и от принципа предоставления каналов и ресурсов системы абонентам. По этим признакам различают способы МД:
Вопрос 27. Какие два типа про цедур запроса и управления их предоставлением различают в ССС?
Ответ. При отсутствии закрепления каналов различают два типа про цедур запроса и управления их предоставлением:
централизованная, т.е. обращение абонента к центральной или зоновой ЗС по каналу запроса или сигнализации, и получение разрешения на доступ к информационному каналу; при этом часто в каналах запроса используют случайный доступ, а в каналах информации - один из, или комбинацию, описанных выше методов разделения (например, ОКН с МДЧР, ВУ-МДЧР, МДВР или МДЧР-МДВР);
децентрализованная, при которой поиск и выбор доступного канала регламентируется и технически реализуется непосредственно на абонентской ЗС; при этом применяются те же методы разделения, а на центральной или координирующей станции может осуществля ться лишь контроль занятости и состояния сети.
Вопрос 28. Что представляет собой многостанционный, многозоновый и многоспутниковый доступ?
Ответ. В наиболее общей постановке многостанционный, многозоновый и многоспутниковый доступ, который может быть также назван зоновым обслуживанием, представляет собой комбинирование более традиционных сигнальных (частотно-временных) методов разделения каналов с пространственным разнесением парциальных зон, образуемых лучами многолучевых бортовых антенн (МЛА) СР, а также и зон обслуживания СР (КА), находящихся в различных точках орбиты того или иного типа.
Вопрос 29. Для каких целей вводитс понятие «кластера»?
Ответ. Для характеристики степени повторного использования частот ( ПИЧ )вводится понятие "кластера", которое характеризует количество частотных полос (К), на которое делится общая используемая в М-системе полоса для разделения смежных или близких лучей. При частотном разделении сигналов только соседних лучей кластер не может быть менее 3, а на практике обычно равен 4. Чаще частоты повторяются через два луча, а К=7. В то же время при МДКР, за счет квазиортогональности сигналов и ослабления взаимных помех, могут применяться одни и те же частоты во всех лучах, т.е. кластер равен 1.
Вопрос 30. Чем различаются синхронные и асинронные методы разделения межспутни ковых каналов?
Ответ . Известна классификация методов разделения межспутни ковых каналов на синхронные и асинхронные. К первым могут быть отнесены МДВР (МДВУ) и его модификации, в частности, с последовательным перенацеливанием МЛА СР на КА многоспутниковой ОГ. Там же описывается метод «т.н. псевдослучайного расписа ния (ПСР), состоящий в синхронном переключении лучей МЛА в пакетном полудуплексном режиме для каждой пары СР, что позволяет обойти трудности составления общесистемного синхрон ного расписания.
Среди асинхронных рассматриваются методы МДЧР и МДКР, аналогичные применяемым в сотовых системах, в частности с традиционным двухчастотным дуплексом (Frequency Division Duplex - FDD), а также произвольного пакетного доступа на общей несущей частоте в полудуплексном режиме (МДПР) с ненаправленной антен ной или МЛА с управляемыми узкими лучами.
Вопрос 31. Каковы достоинства ССС?
Ответ. Спутниковая связь является быстро развивающимся перспективным видом связи, что обусловлено такими ее достоинствами, как
– возможность обслуживания большого количества абонентов, удаленных на значительные расстояния и расположенных в любых регионах Земли;
– простота реконфигурации систем спутниковой связи (ССС) при изменении мест расположения абонентов;
– независимость затрат при организации связи от расстояния между объектами;
– незначительное влияние атмосферы и географических особенностей мест установки земных станций (ЗС) на устойчивость связи.
Вопрос 32. Каков принцип действия систем спутниковой связи (ССС)?
Ответ. Принцип действия систем спутниковой связи (ССС) основан на использовании промежуточного спутникового ретранслятора (СР), через который обеспечивается связь между ЗС
Вопрос 33. Каковы функции ретрансляции сигналов в ССС?
Ответ. В простейшем случае ретрансляция сводится к усилению мощности входных сигналов и переносу их спектров на другие несущие частоты. Однако в ряде ССС в СР производится более сложная обработка сигналов, чтобы уменьшить перекрестные помехи между сигналами от различных ССС и повысить помехоустойчивость системы.
Вопрос 34. Какова доминирующая технология организации систем спутниковой связи в настоящее время?
Ответ. В настоящее время доминирующей технологией организации систем спутниковой связи является VSAT (Very Small Aperture Terminal). Это общее название целого класса систем, использующих пользовательские терминалы с антенной относительно небольшого диаметра.
Вопрос 35. Какие станции спутниковой связи относятся к технологии VSAT (Very Small Aperture Terminal)?
Ответ. К классу земных станций VSAT (Very Small Aperture Terminal) относятся станции спутниковой связи, технические характеристики которых удовлетворяют следующим требованиям Рек. МСЭ-Р S.725 «Технические характеристики VSAT»:
в станциях VSAT используется маломощный радиопередатчик (обычно от 1 до 20 Вт) с обязательным ограничением излучаемой мощности в целях безопасност
Вопрос 36. Какова типовая структура сети VSAT?
Ответ. Типовая сеть VSAT включает: центральную земную станцию (HUB), периферийные терминалы VSAT, взаимодействующие непосредственно с оконечным абонентским оборудованием, геостационарный спутник-ретранслятор, передающий сигналы между HUB и терминалом VSAT или между этими терминалами. HUB имеет антенну большего диаметра и обеспечивает управление трафиком и работой всех компонентов сети, а также сопряжение с внешней инфраструктурой сети, в том числе с сетью Интернет.
Вопрос 37. Каковы основные преимущества спутниковых сетей связи на базе VSAT ?
Ответ. Основные преимущества спутниковых сетей связи на базе VSAT следующие:
Вопрос 38 Каковы основные недостатки спутниковых сетей связи на базе VSAT ?
Ответ. К недостаткам спутниковых сетей передачи данных можно отнести следующее:
высокая, на сегодняшний день, стоимость оборудования VSAT терминала;
существенные задержки при распространении сигнала в сети VSAT, которые превышают 600 мс, и наличие "эхо"-сигнала, который успешно подавляется применением специализированных процессоров цифровой обработки сигналов;
Вопрос 39. Каковы три основных варианта ор ганизации связей в сетях VSAT?
Ответ. С точки зрения трафика существуют три основных варианта ор ганизации связей в сетях VSAT:
1) сеть типа «точка-точка» — простейший случай дуплексной линии связи между двумя удаленными станциями;
2) сеть типа «звезда» — для многонаправленного радиально го трафика между центром сети и периферийными (удаленными) пунктами связи;
3) сеть типа «каждый с каждым» (сеть типа MESH в англо язычной литературе) — для прямых связей между любыми пунк тами сети связи.
Вопрос 40. Как обеспечивается многона правленный радиальный трафик между центральной земной станцией сети (ЦЗС) и удаленными периферийными станция ми (терминалами) VSAT в сетях типа «звез да» ?
Ответ. В наиболее распространенных для станций класса VSAT сетях типа «звез да» обеспечивается многона правленный радиальный трафик между центральной земной станцией сети (ЦЗС) и удаленными периферийными станция ми (терминалами) VSAT по энергетиче ски выгодной схеме: малая ЗС VSAT — большая ЦЗС, обладающая антенной большого диаметра и мощным передатчи ком.
Вопрос 41. Каковы функции контроля и управления в сети типа «звезда»?
Ответ. Функции контроля и управления в сети типа «звезда» обычно централизованы и сосредоточены на центральной управляющей стан ции (ЦУС) сети (в англоязычной литературе HUB station). ЦУС выполняет служебные функции установления соединений между або нентами сети связи и поддержания рабочего состояния всех перифе рийных терминалов VSAT данной сети.
Вопрос 42.Какова структура сети VSAT при технологии «каждый с каждым»?
Ответ. в сети «каждый с каждым» обеспечиваются прямые соединения между любыми станциями VSAT, расположенными во всех пунктах связи. Связь двух любых станций в такой сети устанавливается через спутник за один «скачок». Схема оптимальна для телефонных сетей, создаваемых в труднодоступных и удаленных районах, и для сетей передачи данных с относительно небольшим числом уда ленных терминалов VSAT.
Вопрос 43. В чем особенности децентрализованного варианта управления сетью?
Ответ. В децентрализованном варианте управления сетью ЦУС отсутствует, а элементы системы управления входят в состав каждой VSAT станции. Подобные сети с распределенной системой упра вления отличаются повышенной «живучестью» и гибкостью за счет усложнения оборудования, расширения его функциональных воз можностей и удорожания по этим причинам VSAT терминалов.
Вопрос 44. Какие функции на физическом уровне, должна обеспечить каждая земная станция ?
Ответ. На физическом уровне, каждая земная станция должна обеспечить физический интерфейс, который действительно поддерживает физическое соединение. На «земной» стороне физический интерфейс должен быть согласован с аппаратными средствами пользователя. На спутниковой стороне физический уровень должен обеспечивать защиту данных от ошибок посредством кодирования и декодирования с прямой коррекцией (FEC), а также процессы модуляции и демодуляции.
Вопрос 45. Как можно классифицировать системы спутниковой связи VSAT?
Ответ. Системы спутниковой связи VSAT можно классифицировать по четырем основным характеристикам:
Вопрос 46. Какие способы разделения спутникового ресурса находят применение в сетях VSAT?
Ответ. В сетях VSAT находят применение следующие способы разделения спутникового ресурса: временное (TD), частотное (FD), частотно-временное (FTD) и кодовое (CD).
Вопрос 47. Какие меры используют для повышения эффективности сетей VSAT?
Ответ. Часто для повышения эффективности сетей VSAT используют гибридную частотно-временную схему разделения ресурса. В этом случае потоки данных от разных источников (отдельных пользовательских программ в пределах одной станции VSAT, либо отдельных станций VSAT) объединяются в группу на основе временного мультиплексирования, которая передается на своей несущей. Различные группы передаются на основе частотного разделения.
Вопрос 48. Какие типы упорядоченного многостанционного доступа различают:?
Ответ. В зависимости от реализуемых процедур различают следующие типы упорядоченного многостанционного доступа: а) с выделением (закреплением) ресурса на постоянной основе (PAMA); б) с закреплением ресурса по требованию (DAMA); в) с принудительным опросом (директивный метод, polling).
Вопрос 49. Как можно классифицировать станции VSAT по числу каналов на одну несущую?
Ответ. Станции VSAT можно классифицировать по тому, сколько каналов разделяют одну несущую. Выделяют два типа систем: SCPC (один канал на несущую) и MCPC (множество каналов на несущую). Системы первого типа применяются в сетях FDMA для организации соединений точка-точка. Системы второго типа используются во всех сетях, где используется временное мультиплексирование каналов от разных источников
Вопрос 50. Как можно классифицировать станции VSAT по числу несущих?
Ответ. В зависимости от конфигурации сети через спутниковый транспондер могут параллельно передаваться разные типы и разное число несущих. Отсюда сети VSAT можно разделить на три основных типа: однонаправленные сети VSAT (one-way network); двунаправленные сети типа «звезда»; двунаправленные полносвязные сети (конфигурация «каждый с каждым», meshed network)
Вопрос 51.Что собой представляют однонаправленные сети (one-way network?
Ответ. В случае Однонаправленных сетей(one-way network) главная станция (hub) осуществляет широковещание данных с разделением времени на многие станции VSAT, способные только принимать информацию. При этом в транспондере используется только одна несущая
Вопрос 52. Что собой представляют двунаправленные сети?
Ответ. В случае двунаправленных сетей типа «звезда» несущие станций VSAT и главной станции разделяют доступ к спутниковому транспондеру.
Вопрос 53. Что собой представляют двунаправленные полносвязные сети?
Ответ . В случае двунаправленных полносвязных сетей ресурс транспондера разделяется только между несущими частотами станций VSAT.
Вопрос 54. Как осуществляется синхронизация между станциями VSAT?
Ответ. Синхронизация между VSAT осуществля ется сигналами, передаваемыми головной станцией (Hub) и принимаемыми на выходе линии.
Вопрос 55. Какие положения содержат рекомендации по внедрению VSAT-технологий в России?
Ответ. Рекомендации по внедрению VSAT-технологий в России содержат три основных аспекта:
- развитие космического сегмента (разработка и ввод в действие спутников связи нового поколения с характеристика ми, учитывающими особенности работы терминалов VSAT -соответствующие диапазоны частот и эффективные изотропно излучаемые мощности);
- развитие земного сегмента (производство современных терминалов VSAT);
- совершенствование нормативно-правовой базы (НПБ) для упрощения регулирования использования сетей с терминалами VSAT.
Вопрос 56. Каковы основные рекомендации по совершенствованию нормативно-правовой базы применительно к VSAT-технологиям?
Ответ. Основными рекомендациями по совершенствованию нормативно-правовой базы применительно к VSAT-технологиям являются:
- проведение подготовительных работ для постепенной реализации Решения Европейского комитета радиосвязи (ERC) об освобождении от индивидуального лицензирования малых земных станций спутниковой связи типа VSAT, рабо тающих в определенных полосах частот
Вопрос 57. Каков состав и основные характеристики систем спутниковой связи с подвижными объектами ( СС ПО)?
Ответ. В состав ССС ПО, независимо от их назначения входят такие компоненты, как :
1) космическая станция (КС), представляющая собой спутниковый ретранслятор (СР), включающая в себя приемопередающее устройство, антенны для приема и передачи радиосигналов, а также ряд систем обеспечения энергоснабжения, ориентации антенн и солнечных батарей, коррекции положения ИСЗ на орбите и т.д.;
2) абонентские ЗС, обеспечивающие дуплексный обмен информацией;
3) центральная (координирующая) ЗС (ЦЗС), обеспечивающая контроль за режимом работы СР и соблюдением ЗС важных для работы ССС параметров (излучаемой мощности, несущей частоты, вида поляризации, характеристик модулирующего сигнала и т.д.);
4) центральная ЗС системы управления и контроля ИСЗ (ЦУС), обеспечивающая управление всеми техническими средствами, размещенными на ИСЗ, и контроль за их состоянием;
5) соединительные наземные линии (СНЛ), обеспечивающие подключение ЗС к
источникам и потребителям передаваемой информации;
6) центр управления (ЦУП) ССС, представляющий орган, осуществляющий руководство эксплуатацией ССС и ее развитием
Вопрос 58. Как подразделяются по трафику ССС ПО ?
Ответ. По трафику ССС ПО делятся на три типа: «точка—точка» — простейший случай дуплексной линии связи между двумя удаленными станциями; «звезда» — для многонаправленной радиальной передачи трафика между центром сети и периферийными (удаленными) пунктами связи; «каждый с каждым»— для обеспечения прямых связей между любыми пунктами сети связи.
Вопрос 59. Какая сеть ССС наиболее эффективна при больших расстояниях ?
Ответ. Сеть типа «точка—точка» обеспечивающая дуплексную связь между двумя удаленными пунктами, наиболее эффективна при больших расстояниях между ними или при их расположении в труднодоступных регионах, а также при большой величине трафика между пунктами.
Вопрос 60.Как подразделяются по вариантам маршрутизации соединений через СР ССС ПО?
Ответ. По вариантам маршрутизации соединений через СР ССС ПО подразделяются на одно-, двух- , трехскачковые и кольцевые с использованием межспутниковых линий связи или наземных шлюзовых станций. ССС ПО с односкачковым соединением через СР используются для обеспечения связи двух ЗС в случае закрепленных каналов или запроса ЗС с ЦЗС при предоставлении каналов по требованию (ПКТ).
Вопрос 61. Где сосредотачиваются функции контроля и управления в сети типа «звезда»?
Ответ. Функции контроля и управления в сети типа «звезда» обычно сосредотачиваются в ЦУС. ЦУС выполняет служебные функции, необходимые для установления соединений между абонентами сети и поддержания рабочего состояния всех периферийных терминалов. Такая централизованная система управления экономически целесообразна для сетей с большим числом упрощенных и дешевых периферийных терминалов.
Вопрос 62. Для чего предназначены ССС ПО с двухскачковым соединением через СР?
Ответ. ССС ПО с двухскачковым соединением через СР предназначены для обеспечения связи между двумя ЗС, находящихся в составе сети обслуживаемой одной ЦЗС. При этом ЗС работают в режиме «один канал на несущую» (ОКН), а ЦЗС выполняет функции коммутации, соединяя ЗС друг с другом по требованию, а также обеспечивая выход на наземные сети связи (НСС).
Вопрос 63. Какие методы разделения каналов применяются на прямом и обратном направлениях передачи через СР?
Ответ. На прямом и обратном направлениях передачи через СР могут применяться различные методы разделения, как и на участках "вверх" и "вниз" при обработке (демодуляции) сигналов в СР.
Вопрос 64. Каковы эффективные средства повышения пропускной способности ССС?
Ответ. Эффективным средством повышения пропускной способности ССС при обеспечении телефонной связи является реализация оптимальных методов модуляции, кодирования, многостанционного доступа, а также, статистическое уплотнение, основанное на использовании естественных пауз в разговоре двух абонентов.
Вопрос 65. Как распределены частотные полосы выделяемые ССС ПО?
Ответ. Распределение частотных полос, выделяемых ССС ПО находится в стадии формирования в связи с решениями Всемирных административных конференций по радиосвязи (ВАКР 92, 95), для реализации ССС ПО выделены дополнительные полосы:
137…138 МГц; 148…149,9 МГц;
272…273 МГц; 400,15…401 МГц;
312…315 МГц; 367…390 МГц
— при использовании маломощных передатчиков и низкоскоростных
передач;
1525…1544 МГц; 1610…1626,5 МГц — в направлении Земля—Космос (З-
К);
1970…2010 МГц; 2483…2520 МГц — в направлении Космос—Земля (К-З);
5150…5250 МГц — в направлении З-К для фидерных линий ССС ПО;
5091…5150 МГц — в направлении К-З для фидерных линий ССС ПО;
7025…7075 МГц — для фидерных линий ССС ПО в обоих направлениях;
15,4…15,7 ГГц; 19,3…19,6 ГГц;
29,1…29,4 ГГц — для межспутниковых каналов связи ССС ПО.
Вопрос 66. Каковы отличительные особенности спутниковых радиолиний?
Ответ. Отличительной особенностью спутниковых радиолиний являются большие потери, обусловленные большой протяженностью трассы между ЗС и СР и неидеальностью распространения радиоволн. Так при размещении СР на геостационарном ИСЗ при трассе длиной (39…42)·103 км затухание радиосигнала в трех сантиметровом диапазоне волн может составлять более 200 дБ.
Вопрос 67. Каковы основные характеристики спутниковой радиолинии?
Ответ. К основным характеристикам радиолинии относятся :
– мощность передатчика Рп, отнесенная к одному каналу;
– коэффициент усиления передающей антенны Gn;
– коэффициент усиления приемной антенны Gпр;
– коэффициент потерь в свободном пространстве L;
– коэффициент дополнительных потерь в радиолинии .L;
– мощность принимаемого сигнала Рпр, отнесенная к одному каналу.
Мощность передачи связана с выходной мощностью передатчика Рв соотношением
Рп = Gп Рв,
где Gп — коэффициент потерь в фидере передатчика.
Коэффициент усиления направленной антенны (передающей или приемной) G
Вопрос 68. Что такое коэффициент усиления направленной антенны?
Ответ. Коэффициент усиления направленной антенны (передающей или приемной) G показывает обеспечиваемый ею выигрыш в мощности сигнала по сравнению с ненаправленной антенной.
Вопрос 69. Как оценивается максимальное значение коэффициента усиления?
Ответ. Максимальное значение коэффициента усиления Gм равно
где Sa — эффективная площадь антенны; λ — длина волны.
Вопрос 70. Что такое коэффициент потерь в свободном пространстве?
Ответ. Коэффициент потерь в свободном пространстве учитывает рассеяние электромагнитной энергии в пространстве при изотропном распространении радиоволн и определяется по формуле
где r — расстояние между ЗС и СР.
Вопрос 71. Как рассчитывается мощность сигнала на входе приемного устройства?
Ответ. Мощность сигнала на входе приемного устройства Рс связана с мощностью принимаемого сигнала Рпр соотношением
Рс = Gпр Рпр, где Gпр — коэффициент потерь в фидере приемника.
Вопрос 72.Что такое энергетический потенциал радиолинии?
Ответ. Энергетический потенциал радиолинии характеризуется отношением мощности принимаемого сигнала Рпр к спектральной плотности шумов на входе приемника N0
Вопрос 73. Как осуществляется распределение ресурсов СР (мощности и полосы) в зависимости от особенностей ССС?
Ответ. Распределение ресурсов СР (мощности и полосы) в зависимости от особенностей ССС может осуществляться несколькими способами:
1) формированием на ИСЗ нескольких стволов за счет использования нескольких СР, работающих в различных частотных диапазонах;
2) разделением каналов для обеспечения многостанционного доступа в стволе;
3) динамическим распределением и предоставлением каналов или групп каналов для их коллективного использования на основе методов распределения запросов.
Вопрос 74. Как подразделяются системы спутниковой связи с подвижными объектами при использовании ИСЗ с различной высотой орбиты ?
Ответ.
Существующие и разрабатываемые ССС ПО в зависимости от высоты орбиты используемых в них ИСЗ можно подразделить на геостационарные ССС ПО (ССС ГО), ССС ПО на эллиптических орбитах (ССС ЭО) и низкоорбитальные ССС ПО (ССС НО).
Вопрос 75.Что такое геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника?
Ответ. Геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника — это круговая (эксцентриситет эллипса е = 0), экваториальная (наклонение — это угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора — i = 0), синхронная орбита с периодом обращения 23 ч 56 мин, с движением ИСЗ в восточном направлении.
Вопрос 76. Каковы достоинства использования в ССС ПО геостационарных орбит (ГО)?
Ответ. Использование в ССС ПО геостационарных орбит (ГО) обеспечивает следующие достоинства :
– связь осуществляется непрерывно, круглосуточно, без переходов с одного искусственного спутника Земли на другой и без необходимости отслеживания антеннами положения спутника;
– обеспечивается постоянное значение ослабления сигнала на трассе между ЗС и СР, поскольку расстояние от ИСЗ до ЗС имеет стабильное значение;
– практически отсутствует доплеровский сдвиг частоты сигнала, излучаемого ИСЗ;
– зона видимости геостационарного спутника — около трети земной поверхности, что обуславливает возможность создания глобальной системы связи при использовании трех ИСЗ (рис. 3.6).
Вопрос 77. Каковы недостатки использования в ССС ПО геостационарных орбит (ГО)?
Ответ. Наряду с достоинствами у ССС ГО имеется ряд существенных недостатков.
В некоторых случаях значительным неудобством ГО является задержка при распространении сигнала вследствие большого удаления спутника от земли и конечной скорости света.
Вторым недостатком ГО является невозможность охватить удаленные северные и южные районы. Геостационарные спутники уже невидимы в районах, расположенных на широтах более 81 град. северной и южной широты.
Третьим недостатком ССС ГО является затенение, создаваемое высокими строениями в местах плотной застройки. Для обеспечения соответствующего качества обслуживания желательно иметь угол места антенны ЗС не менее 40 град.
Высокоорбитальные ССС (ИСЗ на геостационарных и высокоэллиптических орбитах) требуют использования громоздкого и дорогостоящего оборудования ЗС, которые часто недоступны массовому пользователю.
Вопрос 78. Каковы преимущества ССС НО по сравнению с ИСЗ на геостационарных орбитах?
Ответ. К преимуществам ССС НО по сравнению с ИСЗ на геостационарных орбитах можно отнести следующие :
– значительное уменьшение стоимости запуска ИСЗ, поскольку созвездие спутников формируется с помощью вывода на низкую орбиту контейнера, и спутники через определенные интервалы времени выбрасываются из него. При этом в качестве ракеты-носителя могут быть использованы межконтинентальные баллистические ракеты военного применения;
– увеличение пропускной способности космического сегмента за счет улучшения энергетического баланса в радиолиниях;
– повышение надежности системы за счет возможности размещения в космосе,
значительно большего количества СР, чем в ССС ГО;
– снижение требований к техническим и эксплуатационным характеристикам антенн ЗС;
– малые расстояния между ИСЗ и ЗС обеспечивают возможность использования
приемопередающих устройств с низкой энергетикой и позволяет создать миниа-
тюрные ЗС, что существенно расширяет круг потенциальных абонентов;
– лучшее покрытие полярных областей;
Вопрос 79. Как можно разбить ССС НО на три класса.?
Ответ. ССС НО можно условно разбить на три класса.
Первый класс — системы Зоновой связи. В этих системах в СР осуществляется прямая ретрансляция радиосигналов. Две ЗС могут связаться между собой, когда ИСЗ находится в пределах их видимости.
Системы второго класса — системы с запоминанием информации на ИСЗ и считыванием ее при пролете нужного корреспондента — можно отнести к системам типа электронной почтKПодобные системы применяются, если расстояние между абонентами превышает зону о1служивания одного ИСЗ. Радиосигналы от абонента принимаются на ИСЗ, где демодул8руются и запоминаются в бортовом ЗУ.
Системы третьего класса — системы глобальной связи в реальном масштабе времени с использованием межспутниковой связи или наземных шлюзовых станций относятся к глобальным и универсальным ССС ПО
Вопрос 82. Как осуществляется управление ИСЗ?
Ответ. Управление ИСЗ осуществляется из центров, оборудованных командно-измерительными комплексами (КИК), которые регулируют работу всех подсистем спутников, корректируют при необходимости местонахождение спутников на орбите, их ориентацию в пространстве
Вопрос 84. Каковы функции координирующей береговой станции (БС)?
Ответ. Если БС является координирующей, то она выполняет ряд дополнительных функций, к которым относятся: ретрансляция сообщений сигнализации, которыми обмениваются СС и БС при установлении связи; слежение за занятостью телефонных каналов сети и оперативное их распределение по запросам судовых и береговых абонентов; учет СС, ведущих связь в текущее время; измерение частот, уровней и других параметров сигналов, излучаемых ИСЗ; запись передаваемых сообщений сигнализации для целей последующего их анализа; регулировка мощности излучения ИСЗ .
Вопрос 85. Каковы функции эксплуатационного контрольного центра?
Ответ. Эксплуатационный контрольный центр (ЭКЦ) выполняет следующие функции:
контроль характеристик космического сегмента; реализацию планов ввода в эксплуа тацию новых технических средств и планов развития системы; испытания вводимых в эксплуатацию СС и БС; передачу всем СС, БС и КСС информации о состоянии системы
Вопрос 87. Для чего предназначены каналы сигнализации ?
Ответ. Каналы сигнализации предназначены для передачи коротких формализованных сообщений — запросных, посылаемых СС и вызывных, посылаемых БС и КСС. За каждой БС и КСС закреплено по одному каналу сигнализации, причем канал, закрепленный за КСС, является общим для всей системы и на нем непрерывно ведут дежурный прием все БС и СС.
Вопрос 88. Для чего предназначены служебные телеграфные и телефонные каналы?
Ответ. Служебные телеграфные и телефонные каналы служат для обмена служебной информацией между БС, КСС и ЭКЦ
Вопрос 89. Как можно вычислить значение несущей частоты в системе «Инмарсат»?
Ответ. Каждому номинальному значению f в системе «Инмарсат» присвоен номер N. Между ними установлено следующее соотношение:
где число a зависит от участка канала, для которого определяется частота.
Вопрос 90. Какой вид компандирования называют слоговым?
Ответ. Сжатие и расширение динамического диапазона посредством устройств, называемых компрессором и экспандером, осуществляется с задержкой, равной примерно длительности слога. Поэтому данный вид компандирования называют слоговым.
11. ГЛОССАРИЙ
|
№ п/п |
Новое понятие |
Содержание |
|
1 |
М-системы |
Современные системы спутниковой связи (ССС), и прежде всего их связные сегменты, являющиеся в большинстве многоканальными, многостанциоцными, многозоновыми (многоствольными, многолучевыми), многоспутнико выми. |
|
2 |
Система спутниковой связи |
Система создаваемая с использованием ракетно-стартовых комплексов, орбитальной группировки космических аппа ратов, вспомогательных подсистем многоуровневая совокупность линий связи, включающих земные станции, среду распространения, спутниковые и земные ретрансляторы, синтезируемая, по определен ным условиям, принципам, критериям, в виде распределенной функ циональной структуры с множеством параметров (информационно-сигнальных, электрических, пространственно-временных, спектрально-частотных, механических, экологических и др.), находящихся во взаимосвязи и определяющих показатели назначения, качества, эффек тивности системы, а также предоставляемые пользователю услуги. |
|
3 |
Сеть спутниковой связи |
Замкнутая, более самостоятельная функ циональная структура, которая обеспечивает конкретную службу (службы), предоставляющую услуги конечным пользователям, и включает собственно ССС, интерфейсы с другими взаимодействую щими элементами, а также может включать наземные средства передачи и коммутации, необходимые для выполнения задач этой службы". |
|
4. |
Модель ССС |
Спутниковая система передачи (ССП), которая используется в качестве универсальной первичной, или канальной, основы для (динамических) телеинформационных сетей любого назначения, статуса, архитектуры. |
|
Главная цель всякой ССС |
Передача сигналов внутри некоторого конечного множества земных станций достигается благодаря функционированию всех ее элементов |
|
|
5 |
Топология |
Графическое отображение, конфигу рация требуемой структуры организации связи между пользователями, независимо от того, какие системно-технические решения (структур но-функциональные, параметрические) приняты в ССС |
|
6. |
Архитектура ССС |
Принци пы структурного и параметрического построения линий и системы в целом. |
|
7 |
Внешние функции сетевого уровня |
Функции относящиеся к взаимодействию на уровне протоколов с сетью пользователя (надсистемой) и обеспечению доступа абонентов к канальным и общесистемным ресурсам |
|
8. |
Внутренние функции сетевого уровня |
Функции, обусловленные наличием собственной простран ственно распределенной радиочастотной сетевой среды, образован ной земными станциями, спутниковыми и земными ретранслятора ми, а также линиями связи между ними |
|
9. |
Степень использования ресурсов системы |
Функционал, зависящий от многих частных показателей эффективности, являющихся, в свою очередь, функциями параметров и структуры сигналов, трактов передачи, видов и режимов ретрансляции, т.е. характеристик физического уровня ССС. |
|
10. |
Централизованная процедура запроса |
Обращение абонента к центральной или зоновой ЗС по каналу запроса или сигнализации, и получение разрешения на доступ к информационному каналу; при этом часто в каналах запроса используют случайный доступ, а в каналах информации - один из, или комбинацию методов разделения. |
|
11. |
Децентализованная процедура запроса |
Процедура запроса при которой поиск и выбор доступного канала регламентируется и технически реализуется непосредственно на абонентской ЗС; при этом применяются те же методы разделения, а на центральной или координирующей станции может осуществля ться лишь контроль занятости и состояния сети |
|
12. |
Земной сегмент сетей VSAT |
Сегмент, который образуется из взаимодействующих посредством космического сегмента земных станций спутниковой связи, среди которых можно выделить множество абонентских земных станций, одну или несколько шлюзовых земных станций и, как правило, одну земную станцию контроля и управления. |
|
13. |
шлюзовая земная станция (ШЗС) |
Станция, которая взаимодействует с техническими средствами опорных телекоммуникационных и информационно-вычислительных сетей, то есть функционирует, как шлюз спутниковой сети доступа, поддерживая соответствующие наземные интерфейсы опорных сетей |
|
14. |
Эмуляция |
Преобразование протоколов конечных компьютеров в ВЧ-интерфейсе |
|
Эмуляция сетевого уровня |
Преобразование адресов (из виртуальных в физические), что позволяет сетевому адресу быть независимым от адреса пользователя. |
|
|
15. |
Частотное разделение ресурса |
Выделение некоторого поддиапазона транспондера каждой несущей. |
|
Верхний уровень макромодели |
АрхитектураМ-системы в заданной зоне обслуживания, которая обусловлена целевым назначением и тополо гией надсистемы |
|
|
16. |
Временное разделение ресурса |
Предоставление каждой несущей всей ёмкости транспондера в течение ограниченного отрезка времени, называемого временным слотом. |
|
17. |
Частотно-временная схема разделения ресурса |
Схема, в которой потоки данных от разных источников (отдельных пользовательских программ в пределах одной станции VSAT, либо отдельных станций VSAT) объединяются в группу на основе временного мультиплексирования, которая передается на своей несущей |
|
18... |
Случайный метод многостанционного доступа |
Метод, предусматривающий независимую работу станций сети. Т.е. каждая станция начинает передачу, не координируя свои действия с остальными станциями сети. |
|
19. |
Упорядоченный многостанционный доступ |
Метод, предусматривающий разделение ресурса на основе заранее оговоренных процедур |
|
20. |
Однонаправленные сети (one-way network |
Сети в которых главная станция (hub) осуществляет широковещание данных с разделением времени на многие станции VSAT, способные только принимать информацию. |
|
21. |
Двунаправленные сети типа «звезда» |
Сети , в которых несущие станций VSAT и главной станции разделяют доступ к спутниковому транспондер. |
|
22. |
Двунаправленные полносвязные сети |
Сети , в которых ресурс транспондера разделяется только между несущими частотами станций VSAT. |
|
23. |
Гибридные сетей связи |
Сети , использующие как спутниковые так и наземные линии связи. |
|
24. |
Полносвязная сеть |
Сеть станций VSAT, каждый терминал которой может установить связь с любым другим терминалом через спутник. |
|
25. |
Космическая станция (КС), |
Спутниковый ретранслятор (СР), включающий в себя приемопередающее устройство, антенны для приема и передачи радиосигналов, а также ряд систем обеспечения энергоснабжения, ориентации антенн и солнечных батарей, коррекции положения ИСЗ на орбите и т.д |
|
26. |
Абонентские земные станции (ЗС) |
Станции, обеспечивающие дуплексный обмен информацией |
|
27. |
Центральная (координирующая) ЗС (ЦЗС |
Станция, обеспечивающая контроль за режимом работы СР и соблюдением ЗС важных для работы ССС параметров (излучаемой мощности, несущей частоты, вида поляризации, характеристик модулирующего сигнала и т.д.); |
|
28. |
Центральная ЗС системы управления и контроля ИСЗ (ЦУС), |
Станция, обеспечивающая управление всеми техническими средствами, размещенными на ИСЗ, и контроль за их состоянием; |
|
29. |
Центр управления (ЦУП) ССС |
Орган, осуществляющий руководство эксплуатацией ССС и ее развитием. |
|
30. |
Соединительные наземные линии (СНЛ), |
Линии , обеспечивающие подключение ЗС к источникам и потребителям передаваемой информации; |
|
31. |
Коэффициент усиления направленной антенны |
Показывает обеспечиваемый ею выигрыш в мощности сигнала по сравнению с ненаправленной антенной. |
|
32. |
Коэффициент потерь в свободном пространстве |
Коэффициент, учитывающий рассеяние электромагнитной энергии в пространстве при изотропном распространении радиоволн |
|
33. |
Энергетический потенциал радиолинии |
Характеризуется отношением мощности принимаемого сигнала Рпр к спектральной плотности шумов на входе приемника N0 |
|
34. |
Метод «коммутации пакетов» (КП), |
Разделение входного информационного потока на небольшие сегменты или пакеты данных, которые перемещаются по сети связи или сети передачи данных аналогично письмам в почтовой системе, но с гораздо большей скоростью |
|
35. |
Геостационарная орбита или орбита геостационарного спутника |
Круговая (эксцентриситет эллипса е = 0), экваториальная (наклонение — это угол между плоскостью орбиты и плоскостью экватора — i = 0), синхронная орбита с периодом обращения 23 ч 56 мин, с движением ИСЗ в восточном направлении. |
|
36. |
ССС «Инмарсат» |
Система геостационарных искусственных спутников Земли, служащих в качестве ретрансляторов (СР) сообщений между судами, оборудованными специальными станциями спутниковой связи (СС) и специальными береговыми станциями (БС) и сетями телефонной и телеграфной связи |
12. Тесты и другие контрольно-измерительные материалы для оценки освоения материала по дисциплине
СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫТЕЛЕВИДЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
|
№ п/п |
Вопрос |
Варианты ответов |
|
1. орбиты и зоны обслуживания |
||
|
1 |
Какой угол наклона имеет полярная орбита? |
90 град. |
|
200 град. |
||
|
0 град. |
||
|
45 град. |
||
|
180 град. |
||
|
2 |
Как называется точка 1, изображенная на рисунке? |
Апогей. |
|
Перигей. |
||
|
Точка прицеливания. |
||
|
Полярная точка. |
||
|
Подспутниковая точка. |
||
|
3 |
Какой радиус имеет геостационарная орбита? |
42170 км. |
|
2565 км. |
||
|
35800 км. |
||
|
6371 км. |
||
|
58875 км. |
||
|
4 |
Чему равен период обращения геостационарного ИСЗ вокруг Земли? |
24 часа. |
|
48 часов. |
||
|
6 часов. |
||
|
12 часов. |
||
|
54 часа. |
||
|
5 |
Как называется точка пересечения с поверхностью Земли прямой, проведенной в точку размещения ИСЗ на орбите из центра Земли? |
Подспутниковой точкой. |
|
Точкой прицеливания. |
||
|
Точкой стояния. |
||
|
Апогеем. |
||
|
Перигеем. |
||
|
6 |
Как называется расстояние между точкой прицеливания и точкой стояния ИСЗ? |
Наклонной дальностью. |
|
Радиусом орбиты. |
||
|
Углом места. |
||
|
Азимутом. |
||
|
Высотой орбиты. |
||
|
7 |
Как называется поверхность Земли, с которой ИСЗ виден под углом места больше некоторого минимально допустимого значения? |
Зоной видимости. |
|
Заявочной характеристикой антенны. |
||
|
Зоной обслуживания. |
||
|
Зоной покрытия. |
||
|
Зоной шумов. |
||
|
8 |
Как называется набор замкнутых контуров, соответствующих постоянному усилению передающей антенны ИСЗ, изображенных на географической карте? |
Заявочной характеристикой антенны. |
|
Вектором анализа. |
||
|
Зоной покрытия. |
||
|
Зоной обслуживания. |
||
|
Зоной видимости. |
||
|
9 |
Как называется часть зоны видимости, в которой обеспечиваются необходимые энергетические соотношения на линии связи при определенных параметрах земной станции? |
Зоной покрытия. |
|
Зоной видимости. |
||
|
Зоной обслуживания. |
||
|
Заявочной характеристикой антенны. |
||
|
Вектором анализа. |
||
|
10 |
Чему соответствует минимальное значение наклонной дальности? |
Высоте орбиты. |
|
Радиусу орбиты. |
||
|
Радиусу Земли. |
||
|
Углу места. |
||
|
Азимуту. |
||
|
2. Энергетика спутниковой линии |
||
|
1 |
Как называется затухание энергии сигнала в свободном пространстве, определяемое уменьшением плотности потока мощности при удалении от излучателя? |
Основные потери. |
|
Поляризационные потери. |
||
|
Дополнительные потери. |
||
|
Рефракционные потери. |
||
|
Потери из-за неточности наведения антенны. |
||
|
2 |
Как называется энергетическая характеристика уровня сигнала в пределах зоны обслуживания? |
Плотность потока мощности. |
|
Мощность на входе приемника. |
||
|
Эквивалентная изотропно-излучаемая мощность. |
||
|
Мощность шумов. |
||
|
Энергетическая добротность приемной установки. |
||
|
3 |
Что является логарифмической единицей измерения ЭИИМ? |
дБВт. |
|
дБВт/кв2. |
||
|
дБВт/м. |
||
|
Вт. |
||
|
Вт/м. |
||
|
4 |
Чем обусловлена большая часть потерь сигнала в атмосфере? |
Потерями в дожде. |
|
Потерями в тумане. |
||
|
Потерями в снеге. |
||
|
Потерями в кислороде. |
||
|
Потерями в водяных парах. |
||
|
5 |
Как называется искривление траектории сигнала при прохождении через атмосферу? |
Рефракция. |
|
Интерференция. |
||
|
Дисперсия. |
||
|
Дифракция. |
||
|
Реверберация. |
||
|
6 |
С чем связаны фазовые эффекты в атмосфере? |
С эффектом Фарадея. |
|
С эффектом Доплера. |
||
|
С эффектом Фишера. |
||
|
С эффектом Холла. |
||
|
С эффектом Шоттки. |
||
|
7 |
Какое значение является наиболее вероятным для величины дополнительных потерь? |
2 дБ. |
|
200 дБВт. |
||
|
2 дБВт/м. |
||
|
2 дБВт. |
||
|
200 дБ. |
||
|
8 |
Какую зависимость имеет величина основных потерь от наклонной дальности? |
Прямую квадратичную. |
|
Прямо пропорциональную. |
||
|
Обратно пропорциональную. |
||
|
Обратную квадратичную. |
||
|
Эти величины независимы. |
||
|
9 |
Какой величине соответствует максимальное значение энергетической диаграммы? |
Эквивалентной изотропно-излучаемой мощности. |
|
Плотности потока мощности. |
||
|
Энергетической добротности. |
||
|
Коэффициента усиления приемной антенны. |
||
|
КПД волноводного тракта. |
||
|
10 |
Какому типу рефракции соответствуют пунктирные линии на графике? |
Ионосферной. |
|
Тропосферной. |
||
|
Атмосферной. |
||
|
Биосферной. |
||
|
Стратосферной. |
||
|
3. Стандарт MPEG |
||
|
1 |
Какой стандарт применяется для компрессии сигнала в цифровых каналах СТВ? |
MPEG-2. |
|
MPEG-1. |
||
|
MPEG-3. |
||
|
MPEG-4. |
||
|
MPEG-7. |
||
|
2 |
В каком типе изображения устраняется только пространственная избыточность? |
I. |
|
B. |
||
|
P. |
||
|
P и B. |
||
|
I и P. |
||
|
3 |
Какой тип компрессии подразумевает наибольшее сжатие сигнала изображения? |
4:2:0. |
|
4:2:2. |
||
|
Все типы одинаковы. |
||
|
4:4:2. |
||
|
4:4:4. |
||
|
4 |
О каком типе сигналов несет информацию один пакетный элементарный? |
Либо Video, либо Audio, либо Data. |
|
И Video, и Audio, и Data. |
||
|
Audio и Data. |
||
|
Video и Audio. |
||
|
Либо Video и Audio, либо Video и Data. |
||
|
5 |
Какую информацию переносит заголовок PES-пакета? |
Служебную информацию о пакете. |
|
Транспортную информацию о пакете. |
||
|
Информацию о программном потоке. |
||
|
Информацию о транспортном потоке. |
||
|
Информацию об элементарном потоке. |
||
|
6 |
С какого места элементарного потока должен начинаться заголовок PES-пакета при мультиплексировании его в пакетный элементарный поток? |
С произвольного. |
|
С начала блока доступа. |
||
|
С конца блока доступа. |
||
|
С блока изображения типа I. |
||
|
С блока изображения типа P или B. |
||
|
7 |
Какой элемент заголовка PES-пакета позволяет выделить PES-пакеты, принадлежащие одному пакетному элементарному потоку? |
Идентификатор потока. |
|
Стартовый префикс. |
||
|
Флаг 1. |
||
|
Флаг 2. |
||
|
Идентификатор пакета (PID). |
||
|
8 |
Какую длину имеет транспортный пакет? |
188 байт. |
|
180 байт. |
||
|
186 байт. |
||
|
Произвольную. |
||
|
178 байт. |
||
|
9 |
В каком месте транспортного пакета должен находиться заголовок PES-пакета? |
В начале полезной нагрузки транспортного пакета. |
|
В конце полезной нагрузки транспортного пакета. |
||
|
В произвольном месте полезной нагрузки транспортного пакета. |
||
|
В заголовке транспортного пакета. |
||
|
В поле адаптации. |
||
|
10 |
Какую длину имеет заголовок транспортного пакета? |
4 байта. |
|
188 байт. |
||
|
184 байта. |
||
|
Произвольную. |
||
|
10 байт. |
||
|
4. стандарт DVB |
||
|
1 |
Что регламентирует стандарт DVB? |
Согласование параметров транспортного потока MPEG-2 с энергетическими и физическими возможностями линий связи. |
|
Процесс устранения пространственной и временной избыточности изображений. |
||
|
Преобразование цифрового потока MPEG-2 в аналоговый вещательный сигнал. |
||
|
Аспекты защиты ТВ программ от несанкционированного доступа. |
||
|
Процесс мультиплексирования элементарных потоков видеоданных в транспортный поток. |
||
|
2 |
Что входит в состав основных процедур стандарта DVB-S? |
Скремблирование, перемежение, помехоустойчивое кодирование, сверточное кодирование, модуляция. |
|
Перемежение, скремблирование, дуобинарное кодирование, сверточное кодирование, помехоустойчивое кодирование. |
||
|
ИКМ, скремблирование, модуляция, помехоустойчивое кодирование. |
||
|
Скремблирование, модуляция, помехоустойчивое кодирование, сверточное кодирование, мультиплексирование. |
||
|
Канальное кодирование, модуляция, демодуляция, скремблирование. |
||
|
3 |
Как называется первый байт транспортного пакета? |
Стартовой синхрогруппой. |
|
Заголовком транспортного пакета. |
||
|
Идентификатором пакета (PID). |
||
|
Кодом Рида-Соломона. |
||
|
Полем адаптации. |
||
|
4 |
С какой целью производится скремблирование информационных частей транспортных пакетов в стандарте DVB-S? |
С целью получения равномерного спектра передаваемого сигнала. |
|
С целью компрессии цифрового сигнала. |
||
|
С целью повышения помехоустойчивости сигнала при пакетировании ошибок. |
||
|
С целью мультиплексирования элементарного потока видеоданных в транспортный поток. |
||
|
С целью повышения помехоустойчивости заголовка транспортного пакета. |
||
|
5 |
Какой тип укороченного кода Рида-Соломона применяется в стандарте DVB-S? |
(204, 188, 8). |
|
(204, 180, 8). |
||
|
(255, 239, 8). |
||
|
(255, 188, 8). |
||
|
(205, 239, 8). |
||
|
6 |
Какую максимально допустимую вероятность ошибки на бит должен изначально иметь цифровой сигнал для работы кода Рида-Соломона? |
210-4. |
|
1. |
||
|
210-10. |
||
|
10. |
||
|
110-14. |
||
|
7 |
Какой тип модема используется для проведения процесса модуляции в стандарте DVB-S? |
4-позиционный когерентный фазовый модем с манипуляцией в коде Грея. |
|
4-позиционный когерентный фазовый модем с манипуляцией в коде Голея. |
||
|
8-позиционный когерентный фазовый модем с манипуляцией в коде Рида-Соломона. |
||
|
16-позиционный когерентный фазовый модем с манипуляцией в коде Рида-Соломона. |
||
|
8-позиционный когерентный фазовый модем с манипуляцией в коде Грея. |
||
|
8 |
Какая фаза несущей соответствует комбинации двоичных символов "01" на синфазном и квадратурном входах модема? |
315 град. |
|
45 град. |
||
|
225 град. |
||
|
135 град. |
||
|
90 град. |
||
|
9 |
Какой процесс применяется для защиты от пакетных ошибок большой длительности в стандарте DVB-S? |
Перемежение. |
|
Кодирование Рида-Соломона. |
||
|
Скремблирование. |
||
|
Сверточное кодирование. |
||
|
Четырехпозиционная фазовая манипуляция. |
||
|
10 |
Какой стандарт используется для передачи сигнала MPEG-2 по сетям кабельного телевидения? |
DVB-C. |
|
DVB-S. |
||
|
DVB-T. |
||
|
MPEG-2. |
||
|
NICAM. |
||
|
5. антенны систем ств |
||
|
1 |
Как называется параметр приемной антенны СТВ, являющийся отношением эффективной площади ее поверхности к геометрической? |
Коэффициент использования поверхности. |
|
Коэффициент передачи. |
||
|
Коэффициент направленного действия. |
||
|
Диаметр антенны. |
||
|
Фокусное расстояние. |
||
|
2 |
При каком отношении ширины диаграммы направленности в Е- и Н-плоскостях, параболическая антенна называется осесимметричной? |
При отношении равном единице. |
|
При отношении равном нулю. |
||
|
При отношении равном двум. |
||
|
При отношении равном половине диаметра антенны. |
||
|
При отношении равном диаметру антенны. |
||
|
3 |
При каком типе амплитудного распределения полей в ракрыве антенны КИП имеет максимальное значение? |
Пьедестальном. |
|
Косинусоидальном. |
||
|
"Косинус в квадрате". |
||
|
Равномерном. |
||
|
Все типы одинаковы. |
||
|
4 |
Какой тип облучателей применяется в системах СТВ? |
Рупорные облучатели. |
|
Конические облучатели. |
||
|
Вибраторные облучатели. |
||
|
Турникетные облучатели. |
||
|
Логопериодические облучатели. |
||
|
5 |
Какой тип поляризатора приведен на рисунке? |
Электромагнитный. |
|
Диэлектрический. |
||
|
Электромеханический. |
||
|
Ортогональный. |
||
|
Прямоугольный волновод. |
||
|
6 |
К какому типу антенн СТВ относится антенна Кассегрена? |
Двухзеркальная с гиперболическим вспомогательным зеркалом. |
|
Двухзеркальная с эллиптическим вспомогательным зеркалом. |
||
|
Однозеркальная офсетная. |
||
|
Однозеркальная прямофокусная. |
||
|
Фазированная антенная решетка. |
||
|
7 |
Как называется параметр параболической антенны, показывающий, во сколько раз можно уменьшить мощность излучения данной антенны по сравнению с мощностью изотропного излучателя, чтобы получить в точке приема туже самую напряженность поля? |
Коэффициент направленного действия. |
|
Коэффициент передачи. |
||
|
Коэффициент использования поверхности. |
||
|
Коэффициент полезного действия. |
||
|
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность. |
||
|
8 |
Какая ширина диаграммы направленности по половинной мощности параболической антенны наиболее характерна для приемных систем СТВ? |
2 град. |
|
20 град. |
||
|
90 град. |
||
|
180 град. |
||
|
0 град. |
||
|
9 |
Какой должна быть ширина диаграммы направленности облучателя антенны СТВ. |
Равной углу раскрыва антенны. |
|
Равной ширине ДН антенны. |
||
|
Минимально возможной. |
||
|
Равной 90 град. |
||
|
Равной 180 град. |
||
|
10 |
Какой параметр должен присутствовать в формуле, приведенной на рисунке, вместо знака вопроса? |
Коэффициент полезного действия. |
|
Коэффициент передачи. |
||
|
Коэффициент использования поверхности. |
||
|
Уровень боковых лепестков. |
||
|
Ширина диаграммы направленности. |
||
|
6. конвертер СТВ |
||
|
1 |
Какое из перечисленных устройств не входит в состав конвертера СТВ? |
Частотный детектор. |
|
Смеситель. |
||
|
Гетеродин. |
||
|
Полосовой фильтр. |
||
|
Усилитель промежуточной частоты. |
||
|
2 |
Какой узел конвертера обеспечивает его шумовые характеристики? |
МШУ. |
|
ПУПЧ. |
||
|
Полосовой фильтр. |
||
|
Смеситель. |
||
|
Гетеродин. |
||
|
3 |
Какова полоса пропускания полосового фильтра конвертера СТВ? |
800 МГц. |
|
27 МГц. |
||
|
10 МГц. |
||
|
11.9 ГГц |
||
|
6.5 МГц |
||
|
4 |
Какой активный элемент применяется в гетеродинах современных конвертеров СТВ? |
ПТШ. |
|
Диод Ганна. |
||
|
ЛПД. |
||
|
Клистрон. |
||
|
Биполярный транзистор. |
||
|
5 |
За счет чего обеспечивается генерация в гетеродинах современных конвертеров СТВ? |
За счет ПОС с выхода на вход транзисторного СВЧ-усилителя через ДР. |
|
За счет ООС с выхода на вход транзисторного СВЧ-усилителя через ДР. |
||
|
За счет резонансных свойств ДР. |
||
|
За счет шумовых характеристик активного элемента. |
||
|
За счет применения подстроечного аттенюатора. |
||
|
6 |
Какой блок конвертера СВЧ обеспечивает избирательность по зеркальному каналу? |
Полосовой фильтр. |
|
ДР гетеродина. |
||
|
Волноводно-полосковый переход. |
||
|
МШУ. |
||
|
ПУПЧ. |
||
|
7 |
Какой функциональный узел конвертера СТВ является перестраиваемым в диапазоне принимаемых частот? |
Никакой. |
|
МШУ. |
||
|
Полосовой фильтр. |
||
|
Гетеродин. |
||
|
ПУПЧ. |
||
|
8 |
Каким образом производится управление выходной мощностью гетеродина современного конвертера СТВ? |
Изменением напряжения питания. |
|
Применением диода Ганна. |
||
|
Использованием резонансных свойств ДР. |
||
|
Изменением частоты генерации. |
||
|
Использованием элементов согласования. |
||
|
9 |
Какая точка на рисунке соответствует работе преобразователя частоты конвертера СТВ в режиме ослабления влияния паразитных каналов? |
Точка 5. |
|
Точка 4. |
||
|
Точка 3. |
||
|
Точка 2. |
||
|
Точка 1. |
||
|
10 |
Какая величина неравномерности АЧХ наиболее характерна для ПУПЧ конвертера СТВ? |
не более 2 дБ. |
|
не более 0.2 дБ. |
||
|
не более 20 дБ. |
||
|
не более 200 дБ. |
||
|
не более 0.02 дБ. |
13. Примерный перечень контрольных вопросов к промежуточной и итоговой аттестации по дисциплине
СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
14. Перечень основной и дополнительной литературы по дисциплине
СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Литература
Основная
Дополнительная
15. Перечень рекомендуемых отечественных и зарубежных журналов по дисциплине «СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ»
1. Научно-технический журнал «Электротехнические и информационные комплексы и системы».
2. Научно-технический журнал «Наукоемкие технологии».
3. Научно-технический журнал «Радиотехника»