Развитие оптичечких сетей в г.Астана

Содержание

Введение

В период перехода развитых стран к построению информационного  общества телерадиовещание стало важнейшим  средством массовой информации, влияющим на духовное развитие и экономическую  активность населения, социальную стабильность и развитие институтов гражданского общества.

Создание  в Республике Казахстан единого  информационного пространства, в  первую очередь развитие телерадиовещания, направлено на обеспечение конституционных  прав и свобод человека, равного  доступа к массовой информации, эффективное  использование духовного и культурного  наследия нации, ее исторических традиций, соблюдение норм общественной жизни, защиту нравственных ценностей и воспитание патриотизма.

Одним из институтов, способствующих повышению темпов экономического развития, развитию человеческого капитала и повышению качества жизни, является государственная поддержка отрасли  телерадиовещания.

Среди задач  отрасли выделяются:

• модернизация сети телерадиовещания в Республике Казахстан, включая

переход на цифровое вещание 

• повышение адресности и увеличение разнообразия информационных услуг;
• разработка, внедрение и распространение новых информационных

продуктов и технологий в отрасли  телерадиовещания;

• обеспечение максимальной доступности для населения социально

значимого пакета телерадиопрограмм  республиканского и регионального  уровней.

Однако, практически полностью исчерпанный ресурс радиочастот

вещательного диапазона не оставляет  возможности реализации перспективных  планов развития телевидения и радиовещания и препятствует обеспечению равноправного  гарантированного доступа жителей  Казахстана к республиканским информационным ресурсам.

Развитие  сферы телерадиовещания возможно только путем перехода отрасли на

использование новейших цифровых технологий в области вещания и возможностей спутниковой связи, что позволит перевести отрасль телерадиовещания на качественно новый уровень.

Необходимость своевременного внедрения цифрового  вещания обусловлена также вопросами  соблюдения информационной безопасности, особенно в зонах приграничного  вещания. Так, с 2015 года международная  правовая защита радиочастотных присвоений для аналогового телевизионного вещания в диапазонах 174-230 МГц и 470-862 МГц будет осуществляться по остаточному принципу. В этих условиях единственным вариантом сохранения эфирного телерадиовещания является перевод национальной сети телерадиовещания на цифровые технологии.

В свете изложенного, приоритетным направлением стратегического  развития АО «Казтелерадио» на 2011-2015гг. является обеспечение перевода системы вещания Республики Казахстан на цифровые технологии.

Промедление с решением задач внедрения цифрового  эфирного вещания ведет к усугублению  следующих проблем:

• потеря частотного ресурса наземного вещания Республики

Казахстан в результате захвата сопредельными государствами частот в приграничной зоне протяженностью до 200 км. В настоящее время полным ходом идет модернизация сетей телерадиовещания всех государствах СНГ и Дальнего зарубежья

Отсутствие  Республиканской целевой программы  развития телерадиовещания в Республике Казахстан влечет за собой следующие  негативные последствия:

• разрушение единого информационного пространства страны и усиление

информационного влияния извне;

• ограничение возможности развития многоканального телерадиовещания,

ограничение конституционного права  граждан на получение информации;

• сокращение возможности оповещения населения при чрезвычайных

ситуациях, природных и техногенных катастрофах и в особый период;

• прогрессивный рост бюджетных затрат на поддержание функционирования

существующей государственной  аналоговой телерадиовещательной сети;

• рост дальнейшего технологического отставания казахстанских средств

массовых коммуникаций от мирового уровня, потеря возможности равноправного  вхождения в глобальное информационное общество.

Таким образом, эффективное решение задач развития телерадиовещания в установленные  сроки без использования централизованного  подхода с обеспечением инвестиций со стороны государства представляется невозможным.

1 Цели проектирования

Задачи создания современной материально-технической  базы телерадиовещания в местах постоянного  проживания населения страны, формирования благоприятных условий для появления новых, востребованных обществом телеканалов и радиоканалов, и формирования конкурентного рынка в этой сфере, могут быть решены только при участии государства.

Целесообразность  обеспечения финансирования из республиканского бюджета построения и развития современной  сети телерадиовещания с использованием самых современных технологий телерадиовещания в Республике Казахстан определяется следующими факторами:

• масштабность и межотраслевой характер;
• высокая ресурсоемкость;
• ограниченные сроки;
• нахождение частотного ресурса в государственной собственности;
• определение органами государственной власти условий использования

частотного ресурса;

• международные обязательства Республики Казахстан в области цифрового

телерадиовещания;

• общегосударственная значимость, определяемая актуальностью социально

экономических задач, относящихся  к компетенции различных органов  государственной власти, решение  которых прямо или косвенно связано  с эффективным развитием телерадиовещания;

• необходимость в комплексной взаимной увязке мероприятий по развитию

телерадиовещания.

Главными  целями, для достижения которых создается  Национальная Сеть цифрового телерадиовещания Республики Казахстан, являются:

• создание сети распределения и доставки до потребителя в цифровом формате

государственных телевизионных каналов  и радиоканалов (далее обязательные телерадиоканалы);

• обеспечение гарантированного распространения государственных

телерадиоканалов во всех населенных пунктах Республики Казахстан;

• поддержание аналогового телевещания на период реализации Программы;
• обеспечение повсеместного государственного радиовещания заданного

качества, то есть качества, эквивалентного или превосходящего качество стереофонического  звучания CD-аудиозаписи.

2 Общие тенденции проектирования теле и радиовещания

Общие тенденции  развития медиа - отрасли выражаются в следующих положениях:

• Акцент на цифровизацию производства, интеграции и дистрибьюции

контента, и вытекающие из этого:

• Конвергенция медиа и появление новых форматов медиа.
• Удешевление и ускорение производственных процессов во всех сегментах

медиа - рынка.

• Рост пропускной способности каналов передачи данных и как следствие – рост

объемов производства и интеграции контента.

• Усиление акцента на производство нишевого продукта, ориентированного на

более узкую, но и интересную рекламодателю  целевую аудиторию.

• Как следствие – рост медиаэффективности, что выгодно для рекламодателя

(исключение маркетинговых затрат  на нецелевую аудиторию), и рост  стоимости CPT, что выгодно вещателю (увеличение привлекаемых бюджетов).

• Рост власти потребителя контента (потребитель хочет смотреть только

интересный ему контент, причем, в то время и в том месте, где ему самому это удобно) вызывает рост популярности сервисов, аналогичных VOD, что в перспективе может привести к исчезновению из производственной цепочки интеграторов как самостоятельных участников рынка.

1. Основные технико-технологические решения

Технические требования

Соответствие  технических решений техническим  требованиям определяется исходя из характеристик, заявленных производителями  оборудования, результатам натурных испытаний, а также исходя из международного опыта внедрения данных технических  решений в действующих сетях  цифрового ТВ вещания.

Использование существующей инфраструктуры.

В целях  оптимизации расходов на строительство сети цифрового вещания особое

внимание следует уделять максимальному  использованию существующей инфраструктуры АО «Казтелерадио», соответствующей установленным техническим требованиям: центров компрессии и мультиплексирования, приемных и приемо-передающих спутниковых станций, зданий, контейнеров, и антенно-мачтовых сооружений, наземных линий связи, систем электроснабжения, систем вентиляции и кондиционирования.

Модернизация  существующей инфраструктуры.

Строительство сети цифрового эфирного ТВ вещания республики Казахстан

подразумевает использование существующей инфраструктуры АО «Казтелерадио». Однако обследование целого ряда объектов, где предполагается размещение цифрового оборудования, выявило следующие проблемы:

- Отсутствие  резервирования по спутниковому  приему

- Отсутствие  резервирования по электропитанию

- Отсутствие  свободного места в помещениях 

- Износ зданий, АМС и АФУ 

- Отсутствие  систем вентиляции и кондиционирования

- Размещение  оборудования предусматривается в помещениях и на АМС

сторонних организаций, что делает нецелесообразными работы по их ремонту  и реконструкции.

Поэтому оценка технических решений включает в  себя фактор необходимости модернизации существующей инфраструктуры.

3 Архитектура сети цифрового ТВ вещания.

3.1 Анализ необходимости использования наземных сетей связи для обеспечения наземного цифрового вещания.

Республиканский пакет общедоступных ТВ программ формируется республиканским центром  формирования мультиплексов в г.Алматы и может доставляться до региональных передающих станций (РТС) как спутниковыми, так и наземными линиями связи.

Республиканская транспортная сеть должна обеспечивать требуемую пропускную способность  и гарантированную доставку каналов  республиканских мультиплексов, дистанционное  управление и мониторинг.

В настоящее  сети наземных операторов связи в  республике Казахстан развита недостаточно, чтобы предоставить возможность  доставки сигнала до большинства  передающих станций АО «Казтелерадио». В связи с этим, настоящий анализ рассматривает в качестве альтернативы спутниковым линиям связи строительство собственных наземных сетей АО «Казтелерадио».

Рассмотрим  варианты построения сети передачи республиканского мультиплекса на базе спутниковой линии, ВОЛС и РРЛ. Схема организации  связи показана на рисунках.

Рис. 6.5. Схема  организации связи на базе спутниковой  линии

Рис. 6.6. Схема  организации сети связи на базе ВОЛС

Рис. 6.7. Схема организации связи  на базе РРЛ

Для сравнения  стоимости оборудования рассмотрим предполагаемый вариант со следующей  постановкой задачи:

Необходимо  доставить цифровой мультиплекс  к объектам цифрового вещания  по спутниковым и наземным линиям связи.

Исходные  данные: ИСЗ - существующий, количество объектов сети – 1076. Для простоты расчетов примем, что количество пролетов РРЛ  равно количеству РТС, а наземная линия ВОЛС до каждого РТС не превышает 10 км.

2. Структура сети

Структура сети цифрового вещания Казахтелерадио предполагает формирование и доставку 1 и 2 республиканского мультиплексов, обеспечение мониторинга сети и управления и всеми элементами сети, резервирование оборудования и оповещение населения в случаях чрезвычайных ситуаций.

Сеть цифрового  вещания Казтелерадио состоит из основного центра формирования республиканского мультиплекса г.Алматы, 14 областных центров формирования областных мультиплексов, центров формирования мультиплексов для непосредственного приема (DTH) в г. Астана и Уральск. Также в состав сети входят РТС республиканского значения г. Алматы (Кок-Тебе) и Астаны, 13 РТС областного значения и более 800 РТС для эфирной трансляции цифровых ТВ программ.

Для кодирования  всех ТВ программ в центрах формирования мультиплексов применяется стандарт MPEG-4 Н.264 (AVC) по видео, стандарт AAC по звуковому сопровождению.

1. Топология и резервирование

Основными каналами распространения 1 и 2 мультиплексов  являются спутниковые каналы планируемого к запуску ИСЗ КазСат 2, резервными – каналы ИСЗ IntelSat 904. Резервируется распространение только тех телерадиопрограмм, которые предназначены для распространения в 1-м и 2-м эфирных мультиплексах. Распространение ТВ программы, предназначенных исключительно для непосредственного приема (DTH), не резервируется. Основной и резервный ИСЗ обеспечивают 100% покрытие территории Республики Казахстан. Трансляция осуществляется в стандарте DVB-S2.

Передача  пакета из 35 республиканских программ на основной ИСЗ осуществляется основной передающей земной станцией спутниковой  связи (ЗССС) г. Алматы, передача 14-ти пакетов, каждый из которых состоит из одной региональной программы, на основной ИСЗ осуществляется 14-ю передающими областными ЗССС.

Передача  пакета из 35 республиканских программ на резервный ИСЗ осуществляется резервной передающей ЗССС г. Алматы, передача 14-ти пакетов, каждый из которых состоит из одной региональной программы, на резервный ИСЗ осуществляется 14-ю резервными передающими областными ЗССС. Для подачи трёх республиканских ТВ программ из г. Астана в техцентр г. Алматы используется VPN-канал 10 Мбит/с.

Также для  целей непосредственного приема осуществляется передача на основной ИСЗ пакета из 35 ТВ программ передающей ЗССС в г. Астана и пакета, состоящего из 21 ТВ программ стандартного разрешения и 3-х Т В программ высокой четкости передающей ЗССС в г. Уральск.

Распределенная  спутниковая сеть ЗС позволяет принимать  сигнал на каждой из региональных РТС.

Региональные  РТС различаются по типам мощности и имеют несколько вариантов  исполнения (стационарные, размещаемые  в существующих и арендуемых капитальных  сооружениях и размещаемые во всепогодных контейнерах). Функционально  они идентичны. Прием обеспечивается на основную и резервную приемные спутниковые антенны офсетного  типа (соответственно по каналам ИСЗ  КазСат 2 и IntelSat 904), далее сигналы поступают на входы приемников-декодеров и ремультиплексоров, находящихся в горячем 100%-м резерве. При помощи ремультиплексора из программ, входящих в состав пакета из 35 республиканских ТВ программ, сформированных в г. Алматы, а также одной областной программы, сформированной в регионе вещания, формируются 1-й и 2-й региональные эфирные мультиплексы и передаются на цифровые передатчики DVB-T2. (см. Приложение 7). Первый эфирный мультиплекс транслируется всеми РТС сети, второй – только РТС областного и республиканского значения. В РТС областного значения, где производится врезка региональных рекламных блоков, для этих целей применяется автоматизированное решение на базе технологии ANSI/SCTE 35, описанное в соответствующем разделе. Также в РТС областного и республиканского значения предусмотрена техническая возможность добавления в эфирный мультиплекс телеканалов областного вещания.

3. Требования к порядку и объему резервирования

Основные требования по резервированию транспортной сети

Должно быть обеспечено резервирование космического сегмента в случае полного выхода из строя основного спутника:

• путем перевода спутниковой трансляции пакета программ мультиплексов на резервный спутник (при наличии свободного частотного ресурса на резервном спутнике),

Для обеспечения  возможности без длительных перерывов  переключения сети приемных спутниковых  станций на прием пакета мультиплексов  с резервного спутника (при возникновении  отказов основного спутника) необходимо:

• на каждой РТС установить две спутниковые приемные станции, обеспечивающие возможность приема программ мультиплексов с основного и резервного спутников,
• организовать спутниковую трансляцию резервного дубля программ мультиплексов через резервный спутник;

Резервирование  спутниковых линий связи

Для обеспечения  высокой надежности спутниковых  каналов доставки вещательных программ применяется резервирование:

• отдельных аппаратных комплексов;
• приемо-передающих станций в целом;
• межобъектовое резервирование .

Повышение надежности трансляции программ обеспечивается:

• резервной передающей станцией телепортов в городе Астана, настроенной для работы на резервный ИСЗ.

Указанное резервирование обеспечивает оперативное восстановление подачи республиканских мультиплексов  в случае выхода из строя любого сегмента сети.

Резервирование  волоконно-оптических линий связи

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) нуждаются в  надежном резервировании. ВОЛС подвержены авариям природного характера, которые  происходят в основном в зимнее время  и связаны с промерзанием оборудования или грунта, что влечет за собой  внутренние повреждения волокон  или выход из строя линейной аппаратуры ВОЛС.

В оборудовании СЦИ с резервированием предусматривается  автоматическое сетевое резервирование и автоматическое резервирование блоков оборудования.

A. Автоматическое сетевое резервирование оборудования осуществляется следующими способами:

• резервирование мультиплексных секций (MSP);
• резервирование соединений подсети (SNCP);
• посекционное кольцевое резервирование (MSSP Ring) для двух (однокабельное кольцо) или четырех (двухкабельное кольцо) оптических волокон;
• резервирование в структурах: в связанных кольцах, ячеистых структурах;
• резервирование на уровне сигналов пакетных технологий.

B. Автоматическое резервирование блоков аппаратуры осуществляется следующими способами:

• резервирование по схеме 1+1;
• резервирование по схеме 1:1;
• резервирование по схеме 1:N (N блоков, один – резервный);
• параллельное включение (для блоков питания).

C. Средства автоматизированного управления, включающие программное обеспечение (ПО), должны обеспечивать выполнение следующих функций:

• обслуживание аварийных событий;
• конфигурирование;
• измерение качественных показателей;
• управление безопасностью (пароли, категории пользователей).

Процесс контроля (мониторинга) не должен влиять на процесс  передачи цифровой информации.

В соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.841 время  переключения на резерв для ВОЛС составляет не более 50 мсек.

Резервирование  оборудования цифровых РТС

В соответствии с Техническим заданием к ТЭО, надежность сегментов сети цифрового  телевизионного вещания должна соответствовать  следующим значениям:

• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами мощных и средней мощности передатчиков (94 объекта), без учёта воздействия метеоусловий (техническая надежность оборудования) не менее 99,995% часов за год;
• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами передатчиков малой мощности (все остальные объекты), без учёта воздействия метеоусловий (техническая надежность оборудования) – не менее 99,17% часов за год;
• надежность работы приемных спутниковых станций для обеспечения сигналами передатчиков малой мощности (все остальные объекты), с учётом воздействия метеоусловий – не менее 99,17% часов;
• надежность работы эфирных цифровых мощных и средней мощности передатчиков (94 объекта) – не менее 99,995%;
• надежность работы эфирных цифровых передатчиков (все остальные объекты) – не менее 99,17% часов.

С точки зрения надежности сеть представляет собой  последовательную схему, т.е. отказ  любого блока (группы автоматически  резервированных блоков) приводит к  перерыву в вещании. Согласно теории надежности, средняя наработка на отказ для последовательной схемы  из n блоков рассчитывается по формулам:

- интенсивность отказов i-го блока;

- интенсивность отказов цепи  в целом;

где  n - количество последовательно включенных блоков

Ti -средняя наработка на отказ i-го блока

В случае использования  автоматически резервированных  идентичных модулей интенсивность  отказов определяется как  ,

При резервировании 1+1, получим 

Коэффициент готовности рассчитывается по формуле:

Где   - средняя наработка на отказ цепи в целом;

Tвос  - среднее время восстановления.

Примем, что  средняя наработка на отказ современного оборудования составляет не менее 100 000 часов, средняя наработка на отказ  цифровых передатчиков 12 000 ч. Согласно ГОСТ Р 51138-98, время наработки на отказ АФУ станций телевизионного и радиовещания диапазонов ОВЧ и УВЧ.составляет 30000 часов.

В соответствии с типовой схемой РТС рассмотрим только те системы и подсистемы, отказ которых повлечет за собой  сбои в сети наземного вещания.

При отказе оборудования приема по основной линии или самой  линии, сигналы будут поступать  к передатчику по резервной линии. Получим, что Тс = 1,5хТр=1,5хТо=150 000ч.

 В Таблицах 6.9 и 6.10 приведены значения среднего  времени работы на отказ, а  также средняя интенсивность  отказов (с учетом резервного  оборудования) и коэффициент готовности  РТС.

Анализ возможностей использования  существующей инфраструктуры

Требования к размещению оборудования

Общестроительные требования

Оборудование  передающих цифровых ТВ станций может  размещаться в существующих технологических  помещениях АО «Казтелерадио», в существующем контейнере, в проектируемом контейнере.

Габариты  оборудования с разбивкой по мощностям  станций, приведены ниже:

Масса стойки составляет до 470 кг с учетом устройств бесперебойного электропитания.

Помимо  указанного оборудования, в состав станций мощностью 3700 Вт входит два насоса системы жидкостного охлаждения габаритами 920х770х635 массой 200 кг, два теплообменника для размещения на улице габаритами 1140х1560х750 массой 120 кг и устройство бесперебойного питания габаритами 1310х780х660 массой до 533 кг.