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РусскийDescrizione tecnica dell'ATSC 3.0
Per questa descrizione tecnica dell'ATSC 3.0, seguiremo il Modello OSI (Interconnessione di Sistemi Aperti - Open Systems Interconnection) per strutturare i diversi protocolli e segnali coinvolti nella costruzione di un segnale ATSC 3.0 da zero e dal punto di vista della trasmissione:
In questo articolo tratteremo:
Strato di Applicazione e Presentazione di ATSC 3.0
TSC 3.0 definisce l'impiego di tali standard per la codifica di video, suono, informazioni di sottotitoli/leggende e dati di segnalazione:
- Video: HEVC (ITU-R H.265), con sottocampionamento del colore 4:2:0 e risoluzione spaziale massima di 2160 x 3840 pixel (4K - 2160p).
- Audio: AC-4.
- I sottotitoli, le legende e i dati di segnalazione sono forniti tramite segmenti DASH (Emissione Adattabile Dinamica tramite HTTP - Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) su ROUTE-DASH (Consegna di Oggetti in Tempo Reale su Trasporto Unidirezionale - Real-Time Object Delivery over Unidirectional Transport) o pacchetti MPU (Unità di Elaborazione Multimediale - Media Processing Units) su MMTP (Protocollo di Trasporto Multimediale MPEG - MPEG Media Transport protocol). Vale la pena menzionare che i servizi ATSC 3.0 sono classificati in 5 categorie: Video/Audio lineare, Solo audio lineare, Applicazioni, Guida di programmazione e Allerte di emergenza. I dati di segnalazione consentono il rilevamento del servizio e la ricezione della sua identificazione, nonché della sua descrizione.
In seguito, tutti questi dati sono inviati agli strati di trasporto e di rete.
Impiegheremo l'ATLAS NG (l'analizzatore ATSC 3.0 NextGen TV di PROMAX) per visualizzare le catture di schermo relative ai vari strati dell'ATSC 3.0. Nello schermo in basso, risaltiamo i codec Video e Audio e le informazioni dettagliate sui sottotitoli del servizio attualmente selezionato nell'analizzatore ATLAS NG.
Strati di Trasporto e di Rete
Qui, il ROUTE DASH, i pacchetti MMTP e i dati di segnalazione sono incapsulati in pacchetti UDP/IP e TCP/IP per il loro trasporto.
Ricezione di due servizi MMTP e due ROUTE-DASH sulla stessa portante ATSC 3.0, come visualizzato nel misuratore di campo ATLAS NG per ATSC 3.0 NextGen TV
La fornitura di servizi a banda larga utilizzerà i pacchetti DASH sui protocolli HTTP/TCP/IP.
MAGGIORI INFORMAZIONI SULL'ATLAS NG - IL MISURATORE DI CAMPO ATSC 3.0 NEXTGEN TV
Strato di Collegamento
La funzione di questo strato è di aggregare i vari pacchetti provenienti dallo strato di rete e incanalarli in un formato pacchetto unificato, denominato ALP (Protocollo dello Strato di Collegamento ATSC - ATSC Link Layer Protocol), per la loro consegna allo strato fisico sul lato del trasmettitore e, sul lato del ricevitore, recuperarli per consegnarli allo strato di rete.
Strato di Collegamento dati: punti di vista del trasmettitore e del ricevente (cliccare per ingrandire)
Registrazione del segnale ALP tramite il misuratore di campo ATLAS NG
Strato “Gateway” (porta d'accesso)
È necessario che tali pacchetti ALP siano conformati per la loro trasmissione fisica in un PLP specifico (Canale di Strato Fisico - Physical Layer Pipe). Questo processo si realizza mediante due protocolli interposti: l'ALPTP (Protocollo di Trasporto ALP - ALP Transport Protocol) e l'STLTP (Protocollo di Trasporto del Collegamento Studio-Trasmettitore - Studio-to-Transmitter Link Transport Protocol). A questo scopo, sono incapsulati in pacchetti BBP (Pacchetti di Banda Base - Base Band Packets). Il Gestore di Sistema definisce il numero e la configurazione di ciascun PLP (la modulazione e i parametri di codifica), e il Calendarizzatore nel gateway di broadcast costruisce i BBP che saranno inoltrati a ciascun PLP. L'uso di diversi PLP aprirà la possibilità di assegnare diversi livelli di compromesso tra capacità di bitrate e robustezza a diverse parti della larghezza di banda all'interno dello stesso canale di trasmissione.
A questo punto, i PLP sono trasportati al trasmettitore in flussi IP Multicast organizzati. Ogni flusso di trasmissione, nello strato fisico (che esamineremo tra poco), è trasmesso su una portante di 6 MHz di larghezza di banda, con ciascun PLP collegato direttamente a una parte di tale larghezza di banda.
Il misuratore di campo ATLAS NG ti permette di selezionare un PLP dopo aver demodulato il segnale ATSC 3.0, così come di visualizzare i dettagli per ogni PLP incorporato nella portante ATSC 3.0
MAGGIORI INFORMAZIONI SULL'ATLAS NG - IL MISURATORE DI CAMPO ATSC 3.0 NEXTGEN TV
C'è un ultimo sistema che risulta di importanza a questo punto: il Generatore di Preambolo. Si occupa di generare i dati che permetteranno ai ricevitori ATSC 3.0 di adattarsi ai parametri di modulazione (formattazione di ingresso, modulazione di codice, struttura di trama, ecc.) utilizzati per la trasmissione.
I suddetti dati di segnalazione sono trasmessi nel Preambolo e sotto forma di segnali di Avvio (Bootstrap). Quest'ultimo è un segnale robusto che consente al ricevitore di stimare il canale RF, scoprire e decodificare il segnale ricevuto, compilare un elenco di servizi e accompagnarli con avvisi secondo il sistema EAS (Sistema di Allerta di Emergenza - Emergency Alert System); ma la sua funzione principale è di permettere al ricevitore di agganciare il segnale ATSC 3.0 ricevuto.
Analisi dei dati di avvio e del preambolo
MAGGIORI INFORMAZIONI SULL'ATLAS NG - IL MISURATORE DI CAMPO ATSC 3.0 NEXTGEN TV
Strato fisico
Nello strato fisico, la portante di 6 MHz è suddivisa in migliaia di sottoportanti che non interferiscono tra loro utilizzando COFDM (Multiplexing a Divisione di Frequenza Ortogonale Codificata - Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex), allo stesso modo di quanto già facevano altri standard precedenti come DVB-T/T2.
Lo strumento di analisi MER PER PORTANTE ci permette di visualizzare il MER per ciascuna delle portanti COFDM
Tre modalità fondamentali di multiplexing a divisione sono impiegate: temporale, di strato e di frequenza. Al fine di proteggere i dati, si adoperano i codici BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem) e LDPC (Verifica di Parità a Bassa Densità - Low-Density Parity Check) FEC (Correzione degli Errori in Avanzamento - Forward Error Correction). Si considerano tre configurazioni di antenna: SISO, MISO e MIMO, che rispettivamente significano Ingresso Singolo/Uscita Singola, Ingressi Multipli/Uscita Singola e Ingressi Multipli/Uscite Multiple (dall'inglese Single Input/Single Output, Multiple Input Single Output, Multiple Input Multiple Output).
Si può effettuare un'ispezione della configurazione dell'antenna impiegata nella trasmissione, e anche la misura del Bit Error Ratio (BER - Tasso di Errore di Bit) pre e post correzione FEC
Sotto, un diagramma completo dei blocchi di elaborazione di questo strato:
I dati di ciascun PLP sono forniti a un percorso BICM (Modulazione Codificata a Intreccio di Bit - Bit-Interleaved Coded Modulation) separato, dove viene aggiunto il FEC corrispondente. Il blocco BIL (Intrecciatore di Bit - Bit Interleaver) prende un Frame FEC e vi aggiunge un processo extra per fornirgli robustezza contro i picchi di rumore interferenti. Quindi, questi bit vengono mappati in simboli OFDM e organizzati in celle separate per ciascun PLP.
L'LDM abilita la trasmissione dello stesso contenuto dati attraverso due livelli di resilienza, implementando uno strato RF potenziato al di sopra di uno strato base più solido. Se il ricevitore dovesse gestire un segnale con qualità di ricezione inadeguata, può fare affidamento sullo strato base, che offre una maggiore resilienza.
Il livello LDM ING ci segnala quale strato LDM è attualmente in uso dal PLP
LI simboli OFDM dal Router sono inoltrati ai blocchi di interlacciamento temporale e di frequenza per incrementare la protezione del segnale. Infine, segue l'inserimento di segnali pilota di dispersione, continuità, margine e preambolo (per la valutazione del rumore del canale, la sua sincronizzazione, ecc.) e poi convertiti in un simbolo OFDM nel dominio del tempo tramite una IFFT (Trasformata di Fourier Veloce Inversa - Inverse Fast Fourier Transform), viene applicata una diminuzione PAPR (Rapporto Potenza di Picco-Valore Medio - Peak-to-Average Power Ratio) per ottimizzare l'efficienza di potenza e viene inserito un GI (Intervallo di Guardia - Guard Interval) per fornire protezione contro le riflessioni.
Il diagramma di costellazione mostra la qualità di ricezione dei simboli OFDM. È possibile ingrandire uno dei quadranti.
Conclusione
ATSC 3.0 è uno standard di trasmissione radio molto efficiente e flessibile. Come per il DVB-T2, una conoscenza completa delle sue funzionalità, dei dettagli tecnici e delle possibilità richiede uno studio dettagliato dello standard. In pratica, però, tutto si concentra su alcuni concetti fondamentali.
Nell'implementazione delle reti ATSC 3.0, è essenziale impiegare gli strumenti di test adeguati. ATLaS NG è un analizzatore di NextGen TV che semplifica il compito degli ingegneri di broadcast nell'implementazione di reti ATSC 3.0, eseguendo tutte le misurazioni pertinenti automaticamente, focalizzandosi sulla qualità della ricezione e presentando le informazioni in maniera dettagliata.
ATLaS NG può effettuare le seguenti misurazioni dei seguenti strati:
Strati analizzati dall'ATLaS NG
PROMAX è un produttore leader di sistemi di test e misura, impianti di distribuzione di segnale broadcast e TV. Le nostre linee di prodotto includono strumenti di misura per TV via cavo, TV satellitare, reti ottiche broadcast, wireless e fibra, gli analizzatori di FTTH e GPON. Modulatori DVB-T, stelle filanti IP o IP convertitori (ASI, DVB-T) sono tra i più recenti sviluppi della società.