Można postawić tezę iż poprzez pryzmat jakości i wygody oglądania telewizji abonenci kompleksowo oceniają całą ofertę operatora telekomunikacyjnego: przy dobrej jakości usługi telewizyjnej łatwiej można zaakceptować ewentualne niedomagania w usłudze internetowej lub telefonicznej, lecz przy problemach z odbiorem telewizji abonenci stają się bardziej wrażliwi również na jakość funkcjonowania innych usług.
Krzysztof Sidor
Wprowadzenie usługi telewizyjnej do oferty operatora telekomunikacyjnego diametralnie zmienia sposób postrzegania przez abonentów jakości całego pakietu świadczonych usług. Żeby zrozumieć, jak istotna jest to zmiana, zastanówmy się przez chwilę, jak długie mogą przerwy w dostawie innych mediów, które są w stanie zaakceptować Państwa abonenci. Jeżeli gazownia wymienia instalację w budynku, ludzie są w stanie zaakceptować kilkudniowy brak gazu i w tym czasie np. zagotują wodę w czajniku elektrycznym. Przerwa w dostawie wody może trwać nawet cały dzień, przerwa w dostawie prądu może wynosić kilka godzin (dopóki nie rozmrozi się lodówka), brak Internetu lub telefonu jest zauważany w ciągu kilku minut natomiast już chwilowy zanik sygnału telewizyjnego powoduje, że w BOK natychmiast zaczynają masowo dzwonić telefony.
Usługę telewizyjną można obrazowo przyrównać do obserwacji przejeżdżających pociągów – jak się spóźnimy lub z jakiegoś powodu nie będziemy mogli obejrzeć danej audycji, to już nie mamy szansy jej zobaczyć. Właśnie ta ulotność, brak możliwości cofnięcia czasu sprawia, że Państwa abonenci wymagają absolutnej niezawodności w funkcjonowaniu tej usługi. Nadawcy telewizyjni oferują powtórki wybranych seriali, lecz są to jedynie wybrane pozycje z oferty programowej. Podobnie operatorzy również mogą wprowadzać pewne rozwiązania zaradcze jak np. Catch-Up TV czyli możliwość obejrzenia danej audycji w późniejszym czasie, co wymaga odpowiedniego dekodera. Niezależnie jednak od sposobu oglądania telewizji – na żywo lub w wybranym momencie czasu, Państwa abonenci zawsze będą wymagać niezawodności w dostępie do wszystkich programów. W ten sposób dochodzimy do sedna sprawy – jak można zapewnić bezprzerwowy dostęp do wszystkich kanałów TV pomimo różnorodnych awarii w ich odbiorze, które zawsze będą się zdarzać? Dobrym rozwiązaniem jest pozyskiwanie tych programów z różnych źródeł jak np. światłowodowy dosył sygnałów IPTV + własne anteny odbiorcze oraz automatyczne redundantne przełączenie się na sygnał zapasowy w przypadku awarii sygnału podstawowego.
W praktyce takie redundantne przełączanie pomiędzy sygnałem podstawowym i sygnałami zapasowymi jest realizowane przez stację czołową TV o odpowiedniej funkcjonalności. Podstawowym wymogiem jest pozyskanie wszystkich programów w technice IPTV, co pozwala na ich dalsze łatwe przełączanie i przetwarzanie. O ile programy dosyłane światłowodem już są dostępne jako strumienie IP SPTS (Single Program Transport Stream), to programy odbierane z anten naziemnych lub satelitarnych wymagają odpowiedniego przetworzenia do takich zapasowych strumieni IPTV. Pierwszą funkcją stacji czołowej TV musi być zatem możliwość konwersji wszystkich pozyskiwanych programów, niezależnie od źródła, do strumieni IP SPTS.
Następnym etapem jest określenie, ile zapasowych sygnałów jest niezbędne do zapewnienia odpowiedniego poziomu redundancji. Dla większości programów o mniejszej oglądalności wystarczy jeden sygnał zapasowy, ale dla tych najbardziej popularnych warto jest zapewnić dwa sygnały zapasowe – np. dla podstawowego dosyłu IPTV po światłowodzie zostanie zapewniony pierwszy sygnał zapasowy z nadajnika naziemnego DVB-T oraz drugi sygnał zapasowy z odbioru satelitarnego. Należy również zauważyć iż rzadko, ale jednak zdarzają się awarie po stronie nadawcy programu – np. spalone kable światłowodowe, krytyczna awaria zasilania itp. Wtedy żadne zapasowe źródło programu TV się nie sprawdzi i w efekcie stacja czołowa TV będzie w nieskończonej pętli przełączać się pomiędzy poszczególnymi źródłami sygnałów, a na ekranach telewizorów będzie tylko czarne tło z komunikatem, że dany program nie jest obecnie nadawany. Aby uniknąć takiej „karuzeli” w przełączaniu się stacji czołowej TV w poszukiwaniu dobrego źródła sygnału, dobrym rozwiązaniem może być przygotowanie specjalnego sygnału IP w postaci planszy informacyjnej z komunikatem np. „przepraszamy za usterki”. Jest to bardzo ważne, bo wiele odbiorników TV przy braku danego programu podpowiada abonentom, aby usunęli go z pamięci. Nieopatrzne kliknięcie przycisku „OK” powoduje niepotrzebne zamieszanie na liście programów TV w pamięci takiego odbiornika TV, zatem lepiej jest uniknąć takich problemów. Jeżeli zatem stacja czołowa TV ma zapewniać skuteczne mechanizmy redundancji, to jej funkcjonalność powinna umożliwiać przełączanie się na 3 różne sygnały: zapasowy dosył IPTV lub antena DVB-T (1), zapasowy sygnał satelitarny (2) oraz plansza informacyjna (3). Rysunek nr 1 schematycznie przedstawia taki zestaw różnych sygnałów źródłowych dla potrzeb uruchomienia funkcji redundancji.
Rys. 1. Źródła redundantnych sygnałów telewizyjnych
Kolejnym aspektem technicznym jest automatyczne wykrycie awarii lub nieprawidłowości w sygnale podstawowym, które wyzwoli przełączenie się stacji czołowej TV na sygnał zapasowy. W tym celu należy określić czas trwania zaniku lub degradacji sygnału podstawowego (np. 7 sekund), podczas którego ten program będzie miał przepływność poniżej wartości minimalnej (np. 200kbit/s – np. brak sygnałów wideo i audio, nadawane są tylko tablice sygnalizacyjne) lub kiedy zniknie z wejścia (brak serwisu). Czynniki te spowodują automatyczne uruchomienie redundantnego przełączenia programu. Podobnie należy zdefiniować czasy przełączeń na kolejne sygnały zapasowe (np. 6 sekund), aż do uzyskania przez stację czołową TV odbioru stabilnego sygnału. Ostatnim sygnałem zapasowym powinna być plansza kontrolna, na którą stacja czołowa przełączy się dopiero wtedy, gdy nie będzie sygnału ani ze źródła podstawowego, ani z jednego lub dwóch źródeł zapasowych. Parametry redundantnego przełączania sygnałów należy zdefiniować indywidualnie dla każdego z programów telewizyjnych. Rysunek nr 2 przedstawia przykładową konfigurację panelu GT 41W stacji Tangram dla sygnału podstawowego IPTV oraz 3 sygnałów zapasowych.
Rys. 2. Konfiguracja parametrów redundancji dla programu TV.
Przykład przedstawiony na rysunku nr 2 dotyczy programu TVP INFO dostarczonego po łączu IPTV na adresie multicast 230.1.0.1 jako sygnał podstawowy, co zostało oznaczone kolorem niebieskim. W lokalnej stacji czołowej TV ten sam program jest odbierany również z anteny naziemnej i przetwarzany do pierwszego zapasowego strumienia IPTV na adresie multicast 230.1.1.1 (kolor pomarańczowy) oraz równolegle jest odbierany z anteny satelitarnej i przetwarzany do drugiego zapasowego strumienia IPTV na adresie multicast 230.1.2.1 (kolor zielony). W przypadku wystąpienia jakiegokolwiek problemu z dosyłem sygnału podstawowego, stacja automatycznie wykona przełączenie na pierwszy sygnał zapasowy i taka konfiguracja jest przedstawiona na rysunku nr 2. Jako ostatni sygnał zapasowy jest podany strumień IP SPTS z planszą kontrolną lub innym sygnałem studyjnym. Stacja czołowa TV przełączy się na ten sygnał wyłącznie przy awarii po stronie nadawcy sygnału telewizyjnego, gdy żaden dosył podstawowy ani zapasowy nie będzie działał prawidłowo.
Przełączanie się pomiędzy różnymi sygnałami wejściowymi stawia kolejne wymaganie techniczne, aby na wyjściu ze stacji czołowej TV zawsze utrzymywać takie same parametry programu. Niezbędne jest zatem tzw. remapowanie parametrów sygnalizacyjnych PID (Packet ID) i SID (Service ID) w taki sposób, iż pomimo różnych sygnałów wejściowych z różnymi wartościami PID i SID, na wyjściu zawsze będą utrzymane takie same wartości PID i SID. Jeżeli ten warunek nie zostanie spełniony, wówczas po redundantnym przełączeniu na program zapasowy, na wyjściu stacji czołowej TV pojawi się sygnał o innych parametrach sygnalizacyjnych niż dla programu podstawowego, co w efekcie może spowodować brak odbioru tego programu u Państwa abonentów, brak wyświetlenia przewodnika programowego EPG lub inne podobne problemy.
Stacja czołowa TV powinna również zapewniać mechanizmy informujące o wykonaniu redundantnego przełączenia programu – np. jako alarm zapisany w dzienniku zdarzeń, aby obsługa techniczna w odpowiedni sposób została poinformowana o zaistnieniu takiej sytuacji. Ważnym aspektem jest również odpowiednio zrealizowany powrót na podstawowe źródło sygnału, po przywróceniu właściwej jakości programu na wejściu stacji czołowej TV. Jeżeli stacja czołowa TV wykryje przywrócenie odpowiedniej jakości sygnału podstawowego, wówczas może wykonać automatyczne przełączenie na ten sygnał, ale w przypadku niestabilnie działającego łącza transmisyjnego może zdarzyć się i tak, że sygnał podstawowy będzie co jakiś czas zdegradowany i wówczas stacja będzie wielokrotnie wykonywać redundantne przełączenie na sygnał zapasowy. Z tego względu, jeżeli sygnał podstawowy i sygnał zapasowy są tej samej jakości, lepszym rozwiązaniem jest wykonanie manualnego przełączenia na sygnał podstawowy, zrealizowane przez obsługę techniczną stacji czołowej TV w odpowiednio wybranym momencie czasu – np. na końcu przerwy reklamowej lub jakiejś audycji. Ma to szczególne znaczenie wtedy, gdy wyjściowy sygnał IPTV jest wykorzystywany np. w systemie Catch-Up TV. Również na rysunku nr 2 jest przedstawiony sposób takiego manualnego powrotu na sygnał podstawowy. Po rozwinięciu zakładki dotyczącej parametrów sygnału wejściowego od razu można zauważyć, iż aktywnym źródłem programu TV jest pierwszy sygnał zapasowy (Alt. config 1). Aktywne źródło można również rozpoznać poprzez adres IP wyświetlony obok nazwy wejścia sygnału, co zostało zaznaczone pomarańczowym podkreśleniem. Przełączenie na sygnał podstawowy następuje w okienku wyboru aktywnej konfiguracji, gdzie należy wybrać strumień IP „Primary” i zatwierdzić przyciskiem ”P”.
Omówione dotychczas mechanizmy redundantnego przełączania sygnałów TV były zilustrowane dla pojedynczego programu telewizyjnego, aby w maksymalnie prosty sposób przedstawić ideę tej funkcjonalności stacji czołowej TV. W rozwiązaniach komercyjnych takich programów jest jednak zdecydowanie więcej. Na rysunku nr 3 jest przedstawiona przykładowa konfiguracja stacji Tangram, pozwalająca na redundantne przetwarzanie ponad 100 programów TV wraz z równoległymi wyjściami sygnałów IPTV oraz z modulacją utworzonych strumieni IP MPTS do sygnałów TV cyfrowej w technice DVB-C lub DVB-T. Jedna obudowa stacji Tangram pozwala na instalację do 6 paneli roboczych w dowolnej konfiguracji.
Rys. 3. Przykładowa praktyczna konfiguracja stacji czołowej TV
W tej przykładowej konfiguracji stacji czołowej TV, wejściowe strumienie IP SPTS są odbierane przez zestaw 2 paneli roboczych GT 41W pełniących funkcję procesorów IP. Podstawową funkcją tych paneli jest multipleksacja programów do strumieni IP MPTS (Multiple Program Transport Stream) i jednocześnie na tych panelach jest zapewnione redundantne przełączanie się pomiędzy różnymi sygnałami wejściowymi. W efekcie wewnątrz stacji tworzy się zestaw wewnętrznych strumieni IP MPTS z redundantnym zabezpieczeniem treści programów, które następnie mogą zostać skierowane na panele modulatorów cyfrowych QAM (DVB-C) lub COFDM (DVB-T). Zestaw takich paneli modulatorów tworzy łącznie odpowiednią ofertę programową dostępną po kablu współosiowym (telewizja kablowa). Utworzony w ten sposób sygnał RF może być również wprowadzony na nadajniki optyczne i rozprowadzany w sieciach GPON / FTTx / HFC itp.
Równolegle cała oferta programów telewizyjnych może być wyprowadzona w technice IPTV do sieci LAN oraz zostać wykorzystana jako pewne źródło sygnałów np. dla własnego systemu Catch-Up TV. Dzięki takiemu rozwiązaniu tworzenie biblioteki nagrań nie będzie już obarczone ryzykiem utraty części programów w przypadku wystąpienia jakiejkolwiek awarii lub innych problemów technicznych. W przedstawionym powyżej przykładzie konwersja wewnętrznych strumieni IP MPTS z redundantnym zabezpieczeniem treści programów do pojedynczych strumieni IP SPTS jest realizowana również przez dwa panele procesorów IP typu GT 41W. Oczywiście rzeczywista konfiguracja stacji czołowej TV może być zupełnie inna, aby dopasować ją do potrzeb technicznych danego Operatora telekomunikacyjnego.
Bazując na przedstawionym powyżej redundantnym przełączaniu programów TV, można wdrożyć również zupełnie nowe funkcjonalności. Jeżeli wyobrazimy sobie, iż zamiast omawianego wcześniej sygnału z planszą kontrolną, w razie wystąpienia klęski żywiołowej (np. nadchodząca powódź) można wygenerować odpowiednie ostrzeżenie dla mieszkańców, wówczas proste odłączenie sygnałów podstawowych i zapasowych spowoduje, iż stacja czołowa TV dokona automatycznego przełączenia na wszystkich wyjściowych programach TV na ten komunikat z ostrzeżeniem i w efekcie pozwoli to Państwu na szybkie i skuteczne ostrzeżenie abonentów przed zbliżającym się niebezpieczeństwem. Podsumowując: nowoczesne stacje czołowe TV bazujące na komunikacji IPTV i oferujące mechanizmy redundantnego przełączania sygnałów TV pozwalają na świadczenie usługi telewizyjnej w sposób niezawodny. Jednocześnie przetwarzanie programów TV w technice IP umożliwia wdrożenie wielu dodatkowych funkcjonalności jak np. Catch-Up TV, OTT, powiadamianie alarmowe itp.
Krzysztof Sidor
Autor zawodowo zajmuje się integracją systemów stacji czołowych IPTV w sieciach operatorów TV kablowej oraz operatorów ISP.
