549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

среды и т.д. Также МАС обладают способностью к самовосстановлению и устойчивостью к сбоям, благодаря достаточному запасу компонентов и самоорганизации.

Первым этапом разработки МАС является определение характеристик среды, в которой ей предстоит функционировать. ТКС представляет собой стохастическую, частично наблюдаемую среду, в которой текущее состояние определяется комбинацией предыдущего управляющего воздействия и случайных факторов. Иначе говоря, ТКС относится к одному из самых сложных видов среды функционирования МАС.

Вбольшинстве случаев исследования МАС управления ТКС рассматривают эффективность распределения пропускной способности, при этом максимальная эффективность может быть достигнута при обработке каждого запроса отдельно, однако этот подход может оказаться неэффективным при большом количестве запросов.

Активное внедрение технологии MPLS способствовало появлению исследований, посвященных разработке кооперации между агентами при совместном использовании полосы пропускания, в т.ч. и для резервирования. При выборе количества и типов агентов МАС большинство исследователей сходится в том, что необходимо использовать минимум две различные зоны ответственности: канал передачи (link) и путь передачи (path).

При проведении экспериментальных исследований было показано, что в случае централизованного управления при быстром изменении трафика управляющий агент перестает успевать перераспределять ресурсы. Также было выявлено, что централизованный метод управления работает заметно хуже распределенного при резких скачках трафика в сети.

На основании полученных результатов был сделаны следующие выводы: децентрализованное управление при подходе, основанном на выполнении действий

только в случае изменения трафика, не имеет возможности распределять ресурсы динамически при медленных изменениях нагрузки в условиях глобальной нехватки пропускной способности;

следует комбинировать централизованное и распределенное управление сетью с учетом скорости изменения сетевого трафика,

которые могут быть использованы для дальнейших исследований с целью повышения эффективности работы многоагентной системы и разработки системы динамического управления сетью.

Вцелях решения задачи оптимизации также предлагается модель с балансировкой нагрузки по длине очереди на узлах ТКС [5].

Врамках моделей маршрутизации по коэффициенту максимальной загрузки каналов ТКС коэффициент балансировки с ростом загруженности сети растет линейно, это гарантирует отсутствие колебаний в численных значениях основных показателей качества обслуживания. Однако в результате исследования подобных моделей выявлены условия, при которых балансировка нагрузки по критерию максимального использования каналов связи не всегда позволяет максимально улучшить значения показателей качества обслуживания. В этой связи при разработке модели маршрутизации с балансировкой нагрузки в качестве критерия предлагается использовать минимум длин очередей на маршрутизаторах ТКС.

Использование модели балансировки нагрузки по длине очереди позволяет улучшить значения многопутевой задержки в среднем от 3-5 % до15-20 % по сравнению с эталонной моделью. Наибольшие выигрыши по показателям замечены, когда на узлах сети возникают очереди, что и определяет предпочтительную область и условия ее применения.

Всовременных мультисервисных телекоммуникационных сетях (ТКС) уровень качества обслуживания (Quality of Service, QoS) во многом зависит от эффективности решения ключевых задач по управлению трафиком, среди которых задачи маршрутизации, профилирования трафика и приоритетной обработки пакетов на узлах сети, т.е. распределения пропускной способности каналов связи ТКС.

Рассмотренные методы имеют как теоретическую, так и практическую ценность, т.к. могут быть использованы для дальнейших исследований с целью повышения эффективности

72

работы телекоммуникационной системы и обеспечения качества передачи данных в современных сетях.

Литература

1.Крон Г. Тензорный анализ сетей. – М.: Сов. радио, 1978. – 719 с.

2.Вегешна Ш. Качество обслуживания в сетях IP: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Ви-

льямс», 2003. – 386 с.

3.Лемешко А.В., Гаркуша С.В. Обеспечение качества обслуживания в условиях согласованного решения задач управления трафиком в телекоммуникационной сети.// Электронное научное специализированное издание – журнал «Проблемы телекоммуникаций». № 2 (14)

2014. http:// pt .journal.kh.ua.

4.Руккас К.М., Мищенко М.В. Овчинников К.А. Разработка модели управления ресурсами те-

лекоммуникационной системы на основе многоагентного подхода// Электронное научное специализированное издание – журнал «Проблемы телекоммуникаций». №2(14) 2014 http:// pt .journal.kh.ua.

5.Стерин В.Л., Вавенко Т.В., Еферов Д. Маршрутизация с балансировкой нагрузки по длине очереди на узлах телекоммуникационной сети. // Вісник НТУ«ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. – Х: НТУ«ХПІ». 2013. - №1 (977). – С. 45-49.

Шедоева Светлана Васильевна

к.т.н., доцент кафедры Телекоммуникационных систем БФ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», (670031, Улан-Удэ, ул. Трубачеева, д. 152), тел. 8 (3012) 240024 доб. 0001, e-mail: svetlanashedoeva@mail.ru.

Нимаева Сойжинма Дондоковна

доцент кафедры Телекоммуникационных систем БФ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», начальник ГЦТЭТ БФ ОАО «Ростелеком», (670034, Улан-Удэ, ул. Жуковского, д. 1), тел. 8 (3012)

444799, e-mail: Sayjinma.D.Nimaeva@sibir.rt.ru.

In article the review of separate methods of the solution of a problem of optimization of routing of data flows is provided in multiservice telecommunication networks: stream model of traffic control; the approach based on the mnogoagentnykh systems, model with balancing of loading on turn length on the TKS hubs.

73

Важным преимуществом цифрового телевидения является значительно лучшее субъективное качество изображения по сравнению с аналоговым телевидением. На изображении практически отсутствуют свойственные аналоговому телевидению шумы, импульсные помехи в виде ярких «звездочек», муар на изображении, цветовые на переходах яркости.

Благодаря раздельной передаче сигналов яркости и цветности исключаются перекрестные искажения «яркость-цветность», достигается высокая разрешающая способность. Качеств воспроизводимого изображения практически не зависит от среды распространения сигнала и определяется только совершенством аппаратуры.

2.Наземное эфирное телевещание DVB-T/H/T2: технологии

С2011 года начато внедрение цифрового телевизионного вещания в стандарте DVB-T2. На текущий момент этот стандарт является передовым. По сравнению со стандартом DVB-T значительно улучшена помехозащищенность передаваемого сигнала, а также увеличена емкость по передаваемому объему информации с 8 до 15 телевизионных каналов. Уменьшение количества мощных ТВ передатчиков и существенная экономия радиочастотного спектра, дополнительное увеличение зоны уверенного приема при вещании в цифровом формате, обеспечение защиты передаваемых телевизионных программ и другой информации от несанкционированного доступа, что дает возможность создавать системы платного ТВ-вещания.

Наземное эфирное телевидение DVB-T/H/T2 способно предложить зрителю услуги, которые было неспособно предложить аналоговое телевидение. Передача видео и аудио осуществляется в компрессированном виде. Причем нет никаких ограничений на параметры этого видео. Через цифровое телевидение может передаваться изображение и телевидения высокой четкости (IID) и изображение пониженного разрешения для мобильных устройств (например, QCIF - 176x144 точек). Также и звук - может иметь различное качество

компрессии по выбору вещателя[1].

Сказанное верно также и для остальных видов цифрового телевидения. Изображения и звук различного качества могут передаваться в любых комбинациях: например, может быть несколько каналов высокой четкости и стандартной четкости в одном мультиплексе, несколько звуковых каналов со скоростью цифрового потока 128 Кбит\сек и 256 Кбит\сек и т.п.

Ваналоговом телевидении могла быть передана только одна звуковая дорожка. В цифровом телевидении такого ограничения нет. Количество звуковых дорожек, сопровождающих видео, может быть большим (вообще говоря, несколько тысяч). Вместе с цифровой аудио- и видеоинформацией передается краткая информация о составе сервисов и, например, указание языка вещания, а в случае \ использования звуковых дорожек с несколькими языками, возможно указать, какие именно языки используются. Делается это через механизм дескрипторов (описателей) транспортного потока. Передача данных по сетям цифрового телевидения с использованием технологии IPDC. В цифровом телевидении существует возможность передавать не просто данные, а приложения (программы), которые будут выполняться при помощи абонентской приставки.

3.Стандарты кодирования видео в DVB-T

К настоящему моменту в DVB-Т используется два стандарта видеокомпресии MPEG2 и MPEG4 part 10. Последний из них называется также AVC (Advanced Video Coding - усовершенствованное кодирование видео) или Н.264. Это множество названий возникло, поскольку этот стандарт был выпущен разными организациями, которые принимали участие в его разработке, каждый под своим названием. ISO (International Organization for 8 Standardization - Международная организация стандартизации) выпустила этот стандарт

75

подназванием MPEG4 part 10, a ITU (International Telecommunication Union -

Международный союз электросвязи) под названием Н.264[1].

Стандарты MPEG2 и Н.264 (как и остальные стандарты компрессии) имеют несколько разных «заводских настроек», предназначенных для разных типов кодируемого видео. Эти «заводские настройки» называются профилями и уровнями кодирования. Профили могут предусматривать достаточно глубоким изменения в алгоритме кодирования для разных типов видео: например, могут использоваться разные алгоритмы для видео для мобильных телефонии и для видео высокой четкости и т. п. Уровни - это варианты кодирования внутри профилей.

Таким образом, уровень - это набор настроек для каждого профиля. Например, профиль может определять вариант кодирующего алгоритма для видео стандартной четкости, а уровень - настройки этого алгоритма для стандартной четкости с передачей цвета по схеме 4:2:2. Также можно сказать, что профили соответствуют ресурсам, которыми можно располагать кодер, а уровни - целям кодирования. Профиль нужен для того чтобы «подогнать» кодирующий алгоритм под количество памяти и быстродействию устройства (компьютера), а уровень - для того, чтобы сказать устройству, что и как нужно кодировать. По набору уровней и профилей, описанных в стандартах кодирования, можно понять, для каких типов видео предназначен тот или иной кодер. Конкретные реализации стандартного алгоритма могут быть разными. Как указывалось ранее, стандарт не предусматривает описания кодера, а только декодера. Таким образом, стандарт описывает, как декомпрессировать видео, а не как его компрессировать. Таким образом, создается конкуренция для производителей кодирующих устройств. На базе стандарта MPEG2 или Н.264 можно создавать много вариантов кодирующих алгоритмов, которые будут создавать стандартное компрессированное видео. Каждый производитель кодера может определять для него свои наборы дополнительных профилей для разных ситуаций. Существует также стандарт VC-1, разработанный компанией Microsoft, который рассматривается как ближайший конкурент Н.264.

Использование различных стандартов кодирования в DVB-Т регламентируется документами ETSI TS 102 154 «Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of Video and Audio Coding in Contribution and PrimaryDistribution Applications based on the MPEG-2 Transport Stream» и ETSI TS 102 005 «Digital Video Broadcasting (DVB);

Specification for the use of Video and Audio Coding in DVB services delivered directly over IP protocols».

Первым появился стандарт видеокомпрессии MPEG2 (в 1995 г). MPEG2 использует компенсацию движения, DCT и кодирование квантовании коэффициентов DCT при помощи кодов переменной длины (VLC - Variable Length Codes). DCT выполняется на блоках размером 8x8 точек изображения. Считывание коэффициентов DCT выполняется зигзагом.

В стандарте MPEG2 определены следующие профили и уровни см. таблицу 1, которые имеют отношение к телевидению: простой профиль (SP-Simple), основной профиль (MP- main), студийный профиль (422P), высокий профиль (HP-high).

Таблица 1. Уровни MPEG2

76

4. DVB-T2 - цифровое телевидение второго поколения

2008-2009 годах консорциум DVB выпустил новую спецификацию наземного эфирного цифрового телевидения, которая называется DVB-Т2 и позволяет получить больший полезный битрейт в полосе телевизионных частот в среднем на 30-60% по сравнению с DVB- Т. Для инкапсуляции информации может использоваться не только транспортным поток MPEG2, но и транспортный поток общего назначения (generic transport stream). В транспортном потоке общего назначения используется переменный размер пакета, а не фиксированный, как в MPEG2. Это позволяет снизить объем передаваемых служебных данных и сделать адаптацию транспорта к сети более гибкой. Кроме транспортных потоков могут также передаваться любые битовые потоки. Таким образом, по сравнению с DVB-Т, привязи к какой-либо структуре данных на уровне транспорта более не существует. Введено распределение несущих COFDM между логическими потоками информации, так называемыми physical layer pipes (PLP). В DVB-T вся полоса использовалась для передачи одного транспортного потока. В DVB-T2 возможна одновременная передача нескольких транспортных потоков.

Использование такого механизма может, в частности, позволить уменьшить энергопотребление абонентского устройства. Для одночастотных сетей введен режим MISO (Multiple Input Single Output «много входов, один выход»), который позволяет достичь до 70% выигрыши в возможном битрейте. Опыт, эксплуатации одночастотных сетей показал, что даже при сложении синхронизированных сигналов, результирующий спектр COFDM претерпевает искажения (в форме «провалов» огибающей несущих COFDM). В результате, для компенсации этих «провалов», т. е. сохранении требуемого отношения сигнал/шум, необходима более высокая мощность передатчиков. Режим MISO позволяет избежать этой неприятности. Основная идея здесь состоит в том, что передатчики в одночастотной сети в режим MISO излучают не в точности один и тот же сигнал. В результате, при сложении сигналов с разных передатчиков, «провалов» огибающей не возникает и умощнения передатчиков не требуется.

Введены изменения в систему пилот-сигналов, т. е. специально выделенный несущих в спектре COFDM, предназначенных для определения параметров канала передачи. В DVB-Т использовалась одна и та же схема размещении несущих в спектре для всех видов модуляции.

Введены режимы FFT с количеством несущих 16к и 32к в дополнение имеющимся в DVB-T 2к, 4к, 8к и новые значения защитных интервалов позволяет увеличить емкость канала связи. Поскольку количество несущих возрастает в той же самой полосе частот, то возрастает вероятность межсимвольной интерференции. Для того чтобы эта вероятность не была слишком большой, необходимо соответственно увеличить длительность символа модуляции. Казалось бы, это не позволит увеличить скорость передачи данных: мы увеличиваем количество несущих, но и одновременно увеличиваем время их передачи. Однако требования на абсолютную длительность защитного интервала при этом не меняются, т. к. время прихода отраженного сигнала от длительности символа никак не зависит. Поэтому для использования с режимами 16к и 32к в DVB-T2 предусмотрены старые значения защитных интервалов и несколько новых, которые существенно не меняют продолжительность защитного интервала: 1/128, 19/128, 19/256.

В стандарте DVII I ETSI EN 300744 была приведена таблица, показывающая производительность для разных режимов модуляции. Факторы, которые влияют на допустимый битрейт: тип модуляции, количество несущих, параметры LDPC и ВСН кодов, схема пилот сигналов, режим интерливинга, 11 расширенный режим модуляции используется или обычный, какой тип FEC-блока используется и некоторые другие факторы.

77

5. Сравнение качества аналогового и цифрового изображения

Аналоговое телевидение обладает также многими искажениями, среди которых наиболее заметны:

-множественные контуры («двоение», «троение» и т. п.);

-тянущиеся продолжения ярких объектов («факелы»);

-яркие или темные узкие горизонтальные полосы («выпадения строк» и искровые помехи);

-разнообразные наклонные, горизонтальные или вертикальные полосы, вызванные помехами в канале связи;

-небольшие «искорки», хаотически появляющиеся по всему экрану, возникающие при недостаточном уровне сигнала («снег»);

-кратковременное пропадание цвета при недостаточном уровне сигнала.

Если субъективно проанализировать качество компрессированного цифрового и аналогового изображений, то качество цифрового изображения окажется выше для небольших степеней компрессии (для D1 скорость потока не ниже 2 Мбит/сек по состоянию развития технологий кодирования на 2009 год). Основное принципиальное отличие искажений цифрового сигнала от аналогового заключаются в том, что аналоговые искажения охватывают обширные области экрана, а цифровые небольшие.

Как показывает многолетний опыт внедрения цифровых технологий - это мнение объясняется непривычным характером артефактов компресии, что делает их более заметными (и по началу - непривычными). Аналоговое телевидение существует очень давно, и к перечисленным дефектам аналоговой картинки привыкли. При просмотре головной мозг частично маскирует эти факты, выделяя содержательную часть изображения, которая и воспринимается. На практике всегда можно подобрать параметры кодера, соответствующие характеру изображения, которые позволяют свести количество артефактов до минимума.

Зона покрытия аналоговое ТВ охватывает 199 населѐнных пунктов, цифровое ТВ - 207 населѐнных пунктов.

Основные качественные показатели внедрения ЦТВ;

-увеличение зоны покрытия телевизионным вещанием;

-увеличение числа принимаемых программ до 15 каналов и выше;

-возможность приема радиопрограмм вместе с телевизионным пакетом;

-возможность приема ЦТВ в движении.

6.Заключение

Перспективная система цифрового телевидения должна обеспечить максимальный спрос пользователей и поэтому при общих равных условиях удовлетворять требованию минимизации затрат пользователей на один телевизионный канал. Сформирована критериальная база принятия решений при выборе конкретной системы цифрового телевидения. Она представляет собой комплекс параметров к основным из которых могут быть отнесены следующие: отношение пиковой к средней мощности модулированного сигнала; порог чувствительности по отношению сигнал-шум; искажения при многолучевом распространении; возможность приема в движении и внутри помещения; эффективность использования спектра; возможность передачи ТВЧ сигналов; помехи существующим службам аналогового вещания; восприимчивость к импульсным и гармоническим помехам; восприимчивость к помехам со стороны аналоговых и цифровых ТВ сигналов в совпадающем канале; гибкость в отношении выбора скоростей передачи и параметров кодирования, совместимость с иерархической модуляцией, возможность передачи дополнительных потоков данных с произвольным распределением емкости между телевидением и данными

78

Список литературы

1.А.В. Серов – Эфирное цифровое телевидение DVB-T/H – Санкт-Петербург, 2010 г.

2.Крис Нокс DVB-T2: Новый стандарт вещания для телевидения высокой четкости // Теле- Спутник : журнал. — 2008. — № 11(157Ник Уэллс,).

3.Аль - Матари Яхья, Никитин О.Р. Критерии и способы оценки технических показателей ТВ изображения. Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч.тр. - Вып.4./ Под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина. - СПб.: Санкт- Петербург Гидрометеоиздат,

2004.- С. 249-255.

4.Афанасьев А., Еременко Д. SECAM, PAL, NTSC // Stereo & Video. - 2000. - Т. VII.- №6. 5.Берсон В. Цифровой ресивер NOKIA MEDIA MASTER. - Телеспутник, №7, 1997. 6.Брайс Р. Справочник по цифровому телевидению. - М.: Изд-во «Эра», 1998.

7.Быков Р. Е., Гуревич С. Б. Анализ и обработка цветных и объемных изображений. -М.: Радио и связь, 1984. - 248 е.: ил.

8.Валентин Тихонов. Цифровые игры в Австралии// Журнал «625», №6,1999.

9.Варгаузин В.А. Принципы цифрового телевидения стандарта ATSC// Телеспутник, 1999, №9, с. 53-58.

10.Варгаузин В.А., Артамонов А. Сравнительная характеристика европейского и американского стандартов цифрового наземного телевидения // Телеспутник, 1999, №11,с.52- 56.

Зильгараева Алия Кылышбаевна

аспирант СибГУТИ, магистр физики, старший преподаватель кафедры «Радиотехника, электроника и телекоммуникации», Учреждение Университет «Туран» (050013, г. Алматы,

ул. Сатпаева, 16-18-18а), тел. (727) 3858783, e-mail: alya_zk@ mail.ru.

The review of standards of coding of digital radio telecasting is provided in article, by the present moment in DVB-T two standards of a videokompresiya of MPEG2 and MPEG4 part 10 are used. The land radio television of DVB-T/H/T2 is considered technologies.

Keywords: Technologies land radio television of DVB-T/H/T2, standards of coding of video in DVB-T.

79