АТСК-М/Ч

ATSC-M/H ( Комитет по передовым телевизионным системам – мобильные/карманные устройства ) — это американский стандарт мобильного цифрового телевидения , который позволяет принимать телетрансляции мобильными устройствами .

ATSC-M/H — это расширение мобильного телевидения ранее существовавшего стандарта наземного телевещания ATSC A/53. Он соответствует европейским DVB-H и 1seg расширениям DVB-T и ISDB-T стандартов наземного цифрового телевидения соответственно. ATSC оптимизирован для фиксированного приема в типичной среде Северной Америки и использует 8VSB модуляцию . Метод передачи ATSC недостаточно устойчив к доплеровскому сдвигу и многолучевым радиопомехам в мобильных средах и предназначен для узконаправленных фиксированных антенн. Чтобы преодолеть эти проблемы, в ATSC-M/H введены дополнительные механизмы кодирования канала для защиты сигнала. По состоянию на 2021 год ATSC-M/H считается коммерческим провалом.

Эволюция стандарта мобильного телевидения

Требования

Несколько требований нового стандарта были зафиксированы с самого начала:

• Полностью обратно совместим с ATSC (A/53).
• Вещатели могут использовать имеющуюся лицензию без дополнительных ограничений.
• Доступные устаревшие приемники ATSC можно использовать для приема стандарта ATSC (A/53) без каких-либо модификаций.

Предложения

Было предложено десять систем от разных компаний, а две оставшиеся системы были представлены прототипами передатчика и приемника:

• MPH (аббревиатура от Mobile / пешеход / карманный компьютер , обозначающая мили в час) была разработана компаниями LG Electronics и Harris Broadcast . ( Zenith , дочерняя компания LG, разработала большую часть оригинальной системы ATSC.)
• A-VSB (Advanced - VSB ) был разработан компаниями Samsung и Rohde & Schwarz .

Чтобы найти лучшее решение, Комитет по передовым телевизионным системам поручил Открытой коалиции мобильного видео (OMVC) протестировать обе системы. Отчет об испытаниях был представлен 15 мая 2008 года. В результате детальной работы OMVC Комитетом по передовым телевизионным системам, специализированной группой S-4, был разработан окончательный проект стандарта. ATSC-M/H будет гибридом. В основном используются следующие компоненты предлагаемых систем:

• RF-слой из стандарта MPH
• Детерминированная структура кадра от A-VSB
• Сигнализация услуги построена на основе установленных стандартов мобильной связи.

Стандартные этапы

1 декабря 2008 года Комитет по передовым телевизионным системам повысил свою спецификацию мобильного цифрового телевидения до статуса кандидата на стандарт. В последующие шесть месяцев отрасль протестировала стандарт. Прежде чем он стал официальным стандартом, были предложены дополнительные улучшения.

• Члены ATSC утвердили бюллетень для голосования 15 октября 2009 г. в соответствии с официальным стандартом A/153.
• ATSC представила в январе 2010 года на выставке Consumer Electronics Show название и логотип «MDTV» для ATSC A/153.

Структура стандарта мобильного ЦТВ

Стандарт мобильного цифрового телевидения ATSC ATSC-M/H (A/153) имеет модульную концепцию, при этом спецификации для каждого модуля содержатся в отдельных частях. Отдельные части A/153 следующие:

• Часть 1 «Мобильная система ЦТВ ATSC» описывает всю систему мобильного ЦТВ ATSC и объясняет организацию стандарта. Он также описывает явные требования к сигнализации, которые реализуются структурами данных в других частях.
• Часть 2 «Характеристики радиочастотной системы/системы передачи» описывает, как данные обрабатываются и помещаются в кадр VSB. Основные элементы включают кадр Рида-Соломона (RS), канал параметров передачи (TPC) и быстрый информационный канал (FIC).
• Часть 3 «Характеристики мультиплексирования услуг и транспортной подсистемы» описывает подсистему мультиплексирования услуг и транспортную подсистему, которая состоит из нескольких уровней в стеке. Основные элементы включают Интернет-протокол ( IPv4 ), однонаправленный протокол (UDP), службу сигнального канала, FLUTE через асинхронное многоуровневое кодирование (ALC) / транспорт многоуровневого кодирования (LCT), службу времени сетевого протокола времени (NTP) и транспортный протокол реального времени. (RTP) / Протокол управления RTP (RTCP).
• Часть 4 «Объявление» : Часть 4 охватывает Объявление, в котором услуги могут быть дополнительно объявлены с помощью Руководства по услугам. Гид, указанный в Части 4, основан на вещании Открытого мобильного альянса (OMA) (BCAST) OMA BCAST — Электронный программный гид , с ограничениями и расширениями.
• Часть 5 «Структура приложений» определяет структуру приложений , которая позволяет вещателю аудиовизуальных услуг создавать и вставлять дополнительный контент для определения и управления различными дополнительными элементами мультимедийной среды (RME).
• Часть 6 «Защита услуг» охватывает защиту услуг, которая относится к защите контента (файлов или потоков) во время доставки получателю. Основные элементы включают объект правильной задачи и краткосрочное ключевое сообщение (STKM).
• Часть 7 «Характеристики видеосистем AVC и SVC» определяет видеосистему расширенного кодирования видео (AVC) и масштабируемого кодирования видео (SVC) в системе мобильного цифрового телевидения ATSC. Дополнительные элементы, рассматриваемые в этой части, включают субтитры (CEA 708) и описание активного формата (AFD).
• Часть 8 «Характеристики аудиосистемы AHE AAC» определяет высокоэффективную аудиосистему с улучшенным кодированием звука ( HE-AAC v2 ) в системе мобильного цифрового телевидения ATSC.
• Часть 9 «Масштабируемый полноканальный мобильный режим»

Принцип

ATSC-M/H — это услуга для приемников мобильного телевидения, частично использующая поток ATSC 8VSB со скоростью 19,39 Мбит/с . Мобильные данные передаются с идентификатором пакета, на который нет ссылки, поэтому устаревшие получатели игнорируют мобильные данные.

Блок-схема головной станции

Технология

Пропускная способность ATSC-M/H занимает фиксированные участки по 917 кбит/с от общей пропускной способности ATSC. Каждый такой фрагмент называется группой M/H. Канал данных, называемый парадом, представляет собой совокупность от одной до восьми групп M/H. Парад передает один или два ансамбля, которые представляют собой логические каналы IP-дейтаграмм. Эти дейтаграммы , в свою очередь, содержат телевизионные услуги, таблицы системной сигнализации, OMA DRM потоки ключей и руководство по электронным службам .ATSC-M/H имеет улучшенную конструкцию, основанную на подробном анализе опыта работы с другими стандартами мобильного цифрового телевидения.

Модель уровня ATSC-M/H

Стек протоколов

Стек протоколов ATSC-M/H в основном представляет собой зонтичный протокол, который использует OMA ESG, OMA DRM, MPEG-4 в дополнение ко многим RFC IETF .

Структура данных транспортного потока

Стандарт ATSC-M/H определяет фиксированную структуру транспортного потока, основанную на кадрах M/H, которая устанавливает местоположение контента M/H внутри кадров VSB и позволяет упростить обработку приемником M/H. Это противоречит устаревшему транспортному потоку ATSC, определенному в A/53, в котором нет фиксированной структуры для установления фазы данных относительно кадров VSB.

Один кадр M/H по размеру эквивалентен 20 кадрам VSB и имеет смещение в 37 пакетов транспортного потока (TS) относительно начала кадра VSB. Каждый кадр M/H, имеющий фиксированную длительность 968 мс, делится на пять подкадров M/H, а каждый подкадр дополнительно подразделяется на шестнадцать слотов M/H. Каждый слот представляет собой эквивалентное количество времени, необходимое для передачи 156 пакетов TS. Слот может переносить либо все основные данные ATSC (A/53), либо 118 пакетов данных M/H и 38 пакетов основных данных. Совокупность пакетов 118 M/H, передаваемых внутри слота, называется группой M/H. Каждый из 118 пакетов M/H внутри группы M/H инкапсулируется в специальный пакет TS, известный как пакет MHE.

Парад M/H представляет собой совокупность групп M/H и может включать в себя один или два ансамбля M/H. Эти ансамбли представляют собой логические каналы для IP-дейтаграмм. Эти дейтаграммы, в свою очередь, несут телевизионные услуги и сигнализацию мобильного контента. Группы M/H из одного парада помещаются в слоты M/H в соответствии с алгоритмом, определенным в A/153, часть 2. Число групп на подкадр M/H (NoG) для парада M/H варьируется от от 1 до 8, и, следовательно, количество групп на кадр M/H для парада варьируется от 5 до 40 с шагом 5. Данные парада кодируются по каналу и распределяются перемежителем во время кадра M/H.

Мобильные данные защищены дополнительными FEC, такими как чередующиеся и сверточные коды . Чтобы улучшить прием в приемнике, в сигнал ATSC-M/H вводятся обучающие последовательности , позволяющие оценить канал на стороне приемника.

Квантование времени — это метод, используемый ATSC-M/H для обеспечения экономии энергии на приемниках. Он основан на мультиплексированной во времени передаче различных услуг.

Защита от ошибок

ATSC-M/H сочетает в себе несколько механизмов защиты от ошибок для повышения надежности. Одним из них является внешний код коррекции ошибок Рида-Соломона , который исправляет дефектные байты после декодирования внешнего сверточного кода в приемнике. Исправление улучшается за счет дополнительной контрольной суммы CRC, поскольку байты могут быть помечены как дефектные еще до их декодирования (декодирование со стиранием).

Число символов четности RS может составлять 24, 36 или 48. Символы и дополнительная контрольная сумма образуют внешние элементы матрицы данных, которая выделяется полезной нагрузкой ансамбля M/H. Количество строк фиксировано, а количество столбцов варьируется в зависимости от того, сколько слотов занято в подкадре.

Затем кадр RS разбивается на несколько сегментов разного размера и назначается указанным регионам. Данные M/H в этих регионах защищены SCCC (последовательный каскадный сверточный код), включающий скорость кода 1/2 или 1/4 и специфичный для каждого региона в группе. PCCC (параллельный каскадный сверточный код) со скоростью 1/4 также используется в качестве внутреннего кода для канала сигнализации M/H, который включает в себя FIC (быстрый информационный канал) и TPC (канал параметров передачи). TPC передает различные режимы FEC и информацию о кадре M/H. После извлечения TPC приемник узнает используемые скорости кодирования и может декодировать каждую область с указанной скоростью.

Модифицированный решетчатый кодер также используется для обратной совместимости с устаревшими приемниками A/53.

Временное чередование ATSC-M/H составляет 1 секунду.

Сигнализация

Сигнализация и объявление ATSC M/H определяют три различных уровня сигнализации. Уровни организованы иерархически и оптимизированы в соответствии с характеристиками уровня передачи.

• Система сигнализации передачи является самым низким уровнем и использует канал параметров передачи (TPC). Он предоставляет приемнику информацию, необходимую для декодирования сигнала.
• Транспортная система сигнализации — это второй уровень, который использует быстрый информационный канал (FIC) в сочетании с служебным сигнальным каналом (SSC). Основная цель FIC — доставить важную информацию, позволяющую получателю быстро получить услугу. Канал служебной сигнализации (SSC) состоит из нескольких различных таблиц сигнализации. Информацию, содержащуюся в этих таблицах, можно сравнить с информацией PSIP ATSC. SSC предоставляет в основном базовую информацию, логическую структуру передаваемых услуг и параметры декодирования видео и аудио.
• Объявление/ электронное руководство по обслуживанию (ESG) – это самый высокий уровень сигнализации. Он использует Open Mobile Alliance (OMA) Broadcast Service Enabler Suite ( OMA BCAST Электронное руководство по услугам (ESG) ). ESG доставляется в виде сеанса передачи файловых данных по однонаправленной транспортной системе (FLUTE) и используется в качестве протокола доставки. ESG состоит из нескольких разделов XML . С помощью этой структуры можно реализовать программу передач и интерактивные услуги.

Сигнализация видео- и аудиокодирования

Каждому видео- или аудиодекодеру необходима информация об используемых параметрах кодирования, например, разрешении, частоте кадров и частоте повторения IDR (точки произвольного доступа). В системах мобильного телевидения MPEG-4/AVC приемник использует информацию из файла протокола описания сеанса (SDP-файл). SDP-файл — это формат, который описывает параметры инициализации потокового мультимедиа. В ATSC-M/H файл SDP передается в таблице SMT. Большая часть информации закодирована в двоичном формате, но некоторая часть закодирована в исходном текстовом формате ASCII. Таблица SMT объединяет информацию, которая обычно находится в разных таблицах, и снижает сложность сети и получателей. В случае сигнализации с ESG передается полный SDP-файл.

Одночастотная сеть (SFN)

В SFN два или более передатчиков с перекрывающимся покрытием передают один и тот же программный контент одновременно на одной и той же частоте . Модуляция 8VSB , используемая ATSC, позволяет осуществлять передачу SFN. Чтобы обеспечить регулярную аппроксимацию канала, ATSC-M/H предоставляет дополнительные обучающие последовательности. ATSC A/110 определяет метод синхронизации модулятора ATSC как части передатчика. Стандарт A/110 заранее настраивает кодер Trellis для всех передатчиков SFN. В такой SFN мультиплексор ATSC-M/H и передатчик ATSC-M/H синхронизируются посредством опорной точки GPS . Мультиплексор ATSC-M/H работает как сетевой адаптер и вставляет метки времени в транспортный поток MPEG . Передатчик анализирует метку времени, задерживает транспортный поток перед его модуляцией и передачей. В конце концов, все передатчики SFN генерируют синхронизированный сигнал.

Другие мобильные стандарты

До закрытия MediaFLO был доступен в некоторых частях США. Это была услуга премиум-класса, требующая подписки. ATSC-M/H будет транслироваться бесплатно , как и обычные радиовещательные сигналы. Оба стандарта были разработаны без достаточного учета продолжающегося роста Интернета и мобильных платформ, которые сегодня обеспечивают отличные мультимедийные возможности, используя только веб-ориентированные кодеки и протоколы, а не перепрофилирование существующих стандартов, подходящих для устаревшего вещания.