Bilag 13: Kodning og multiplexing af tv-signaler

Transkript

1 Bilag 13: Kodning og multiplexing af tv-signaler

2 Indholdsfortegnelse 1. Sammendrag Grænsesnit mod broadcastere Grænsesnit for video og audio, Standarddefinition (SD-TV) Grænsesnit for video og audio, højopløsnings-tv (HD-TV) Kodning af video og audio Grænsesnit for signaler kodet af broadcasteren Grænsesnit for interaktive signaler (MHP) Grænsesnit for EIT Multiplexing og scrambling Tidsdeling af båndbredde Arkitektur for de forskellige signalpakker (MUX) Regionsopdeling i portaler Specifik arkitektur for MUX 3, inklusive kommerciel regional/lokal-tv Generel arkitektur for MUX PSI/SI tabeller Network Information Table (NIT) Event Information Table (EIT) Sikkerhed Valg af underleverandører Monitorering og kontrol Overvågning af produktionsudstyr/hardware Tekniske referencer...15

3 3 1. Sammendrag Dette bilag beskriver kodning, multiplexing og signalering for det jordbaserede digitale net, som Danmarks Digital TV (DDTV) ønsker at levere til det danske DTT-net. Multiplexplatformen enkoder og multiplexer tv-tjenester og muliggør avancerede løsninger som regionalopdeling og tidsdeling af tjenester. Formålet er at beskrive multiplexplatformen detaljeret, således at muligheder og begrænsninger i forbindelse med platformen kommer klart frem. Dokumentet beskriver flytningen af signaler fra det modtages fra tv-broadcasterne (direkte eller via transportnet) og fra tjenesteplatformen (beskrevet i bilag 16) til sendenettet (beskrevet i bilag 13) inklusiv regional formatering af SI-signalering for TV2s regionale udsendelser og lokal-tv. Multiplexplatformens rolle i den samlede tekniske løsning ses afbildet nedenfor. Figur 1: Principskitse for hele platformen og multiplexing Grænsesnit til TV-broadcastere Grænsesnit til seerne TV-signaler Signalpakker (MUX) Distributionsnet Regionalportal Sendestationer Antenne, Settop-boks m. smartkort Tillægstjenester Tjenesteplatform (EPG, MHP VOD, PVR mv.) Adgangskontrol (CA) Grænsesnit til gatekeepers kundesystem Kundedatabase (SMS) Der skal i alt udbygges fem multiplex til den nye DTT-platform. Den eksisterende MUX 1, i regi af I/S DIGI-TV, indeholder de nuværende public service kanaler DR1, DR2 og TV 2, mens MUX 2, også under I/S DIGI-TV, vil indeholde øvrige FTA-tjenester fra DR samt parlaments-tv. Her vil der stadig være ledig kapacitet til flere tjenester og/eller kanaler. MUX 2 til 5 udbygges i 2009, og MUX 6 året efter (se figur 2 næste side).

4 4 Figur 2: Oversigt over Multiplex og antal udbudte kanaler OPERATØR I/S Digi-TV DTT-gatekeeper Innovationsreserve" I BRUG SIDEN Mar Nov Nov Nov (?) KANALER DR1 DR2 TV 2 Tegnsprog. DR his/børn Parlament 8 SD 8 SD 8 SD Mobil-tv HD-tv Digitale tjenester KOMPRESSIONS- STANDARD MUX 1 MUX 2 MUX 3 MUX 4 MUX 5 MUX 6 MPEG 2 MPEG 4 MPEG 4 MPEG 4 MPEG 4 MPEG 4 MUX 7 MUX 8 I DDTVs udbygning af multiplex og sendenet vil det blive tilstræbt at udsendelsen af programsignalerne fra MUX 1 og 2 sker teknisk fuldt koordineret med MUX 3-6, så slutbrugerne oplever en gnidningsfri overgang til digitalt tv, hvor public service kanalerne og DDTVs betalingstjeneste opleves som ét samlet tilbud på DTT-platformen. Den valgte løsning sikrer endvidere, at alle tv-seere får mulighed for at modtage geografisk korrekte lokal-tv udsendelser, baseret på den regionale inddeling fra TV2-regionerne. I praksis vil det betyde, at der allokeres plads i DTT-nettet til lokal-tv i MUX3, svarende til én kanal for slutbrugeren, hvor kapaciteten efter nærmere aftale kan fordeles mellem lokal-tv stationer i hver af de otte regioner. I tillæg vil der være plads til et antal øvrige tjenester (bl.a. EPG og MHP). DDTV vil jf. udbudsmaterialets betingelser samarbejde om udvikling af en ny fælles EPG baseret på EIT-signalering. Denne EPG vil være tilgængelig fra start november 2009 for hele den nye DTT-platform (MUX 2-6), men vil også inkludere programinformation fra MUX 1. MUX 3-6 vil indeholde de landsdækkende betalingstjenester opereret af gatekeeper. Samtlige signalpakker sættes sammen og scrambles i den Centrale Programfødningscentral (CPC). Tilpasningen til korrekte lokal-tv udsendelser vil ske i en af de otte regionalportaler. Lokal-tv kanalen (SBS-Net) for signalpakke 3 vil også gå over kontributionsnet til CPC og derfra ud over distributionsnettets linjer til regionerne/sendere i sendenettet. Al sammensætning af signalpakke 3-6 vil ske i CPC, ligesom al scrambling af tjenester også finder sted her. Generelt vil danske kanaler komme på lejede linier. Udenlandske kanaler kan enten komme via lejede linier eller fra satellit. DDTV vil i størst mulig udstrækning anvende Telenors Multiservice Network (lukkede fiberlinier) til signalfremføring (se bilag 20 om Billedkvalitet ) for at få den bedst mulige billedkvalitet for seeren.

5 5 For at få bedst mulig udnyttelse af båndbredden, anvendes MPEG-4 Part 10/AVC/H.264 som kodestandard og kanalerne multiplexes statistisk sammen. Denne multiplexing muliggør en dynamisk udnyttelse af den samlede kapacitet i signalpakken, dette gøres for at optimere kvaliteten på et givent antal kanaler. Systemet er klar til HDTV fra start. Signalering vil foregå i henhold til åbne, internationalt anerkendte standarder, bl.a. NorDig, og være klart for MHP og PVR. 2. Grænsesnit mod broadcastere Der er en række forskellige grænsesnit til broadcasterne, alt afhængig af signaltype, som beskrives i det følgende. 2.1 Grænsesnit for video og audio, Standarddefinition (SDTV) Broadcasterne kan vælge mellem at kode sine signaler selv eller at lade Danmarks Digital TV (DDTV) sørge for denne kodning. I de tilfælde, hvor broadcaster måtte ønske det, kan DDTV enkode video- og audiosignalerne til MPEG-4. Videogrænsesnit er da SDI i henhold til ITU-R BT , og audiogrænsesnittet er SDI Embedded audio (samme reference). 2.2 Grænsesnit for video og audio, højopløsnings-tv (HDTV) Både enkoding og multiplexsystemet er forberedt til HDTV (højopløsnings-tv). I de tilfælde er grænsesnittet da HD-SDI, i henhold til SMPTE 292M 2. Både HDTV standarden 720p/50 og standarden 1080i/25 vil blive understøttet af platformen. Fremtidige udsendelser i formatet 1080p/25 vil blive understøttet, så snart der findes kodningsudstyr til dette. 2.3 Kodning af video og audio Video vil blive kodet med videokodningsstandarden MPEG-4 (MPEG-4 Layer10, også kaldet H.264 eller AVC). De forskellige kanaler vil blive kodet ved hjælp af statistisk multiplexing. Denne fremgangsmåde gælder også mellem HD og SD kanaler. Audio vil blive kodet med HE-AAC v.2 DVB Subtitling Multiplexsystemet er forberedt til undertekster af typen DVB Subtitling 3. For HDTVprogrammer er systemet forberedt til HD-DVB Subtitling. 1 ITU-R BT.656-4: Interfaces for digital component video systems in 525-line and 625-line television systems operating at the 4:2:2 level of Recommendation ITU-R BT.601 (Part A) 2 Bit-Serial Digital Interface for High-Definition Television Systems 3 ETSI EN V1.2.1: Digital Video Broadcasting (DVB);Subtitling systems

6 6 Tekst-tv Enkodningssystemet kan enkode tekst-tv. Grænsesnittet er SDI, linje 7-10, 12 22, og Kodningen vil finde sted i henhold til ETSI-standarden 4 Bredformat Formatændring mellem billedformaterne 16:9 og 4:3 håndteres ved hjælp af signalering i formatet Video Index på linje 13/324 i SDI-signalet. HD signaler er kun 16:9. Dolby 5.1 lyd Systemet kan håndtere færdigkodet Dolby Digital 5.1 pass-through embedded i SDI signalet. 2.4 Grænsesnit for signaler kodet af broadcasteren I de tilfælde hvor broadcasteren selv ønsker at kode signalet, er multiplexsystemet forberedt til dette. Grænsesnittet er da DVB/ASI i henhold til SMPTE 310M. 5 Der gøres dog opmærksom på, at en sådan praksis vil forringe effekten af statistisk multiplexing. PSI for tjenester kodet af broadcasteren kan enten genereres af broadcasteren eller af DDTV. 2.5 Grænsesnit for interaktive signaler (MHP) Signalleverancer for de interaktive tjenester på MultimediaHomePlatform leveres til en tjenesteplatform i henhold til processen beskrevet i det separate bilag om tjenesteplatform. Tjenesteplatformen beskrives separat i bilag 16. Broadcasterne kan vælge mellem at benytte DDTVs tjenesteplatform eller at operere sin egen tjenesteplatform. 2.6 Grænsesnit for EIT Dette forhold er beskrevet i bilag 16 Tjenesteplatform. EIT-informationen fra signalpakke 1 og 2 (transportstrømmen ud af MUX 1 og MUX 2), skal hentes fra I/S DIGI-TVs udsendelser. 2.7 Multiplexing og scrambling I en multiplex sættes de forskellige komponenter sammen til en signalpakke, som udsendes i form af en komplet transportstrøm. Samme sted udføres scrambling af signalpakkens komponenter. 2.8 Tidsdeling af båndbredde MUX-systemet kan håndtere tidsdeling af båndbredder, således at to eller flere broadcastere kan deles om den samme båndbredde til forskellige tider. 4 ETSI EN V1.3.1: Digital Video Broadcasting (DVB);Specification for conveying ITU-R System B Teletext in DVB bitstreams 5 SMPTE 310M : Synchronous Serial Interface for MPEG-2 Digital Transport Stream

7 7 Eksempler på dette kan være: Børnekanal i dagtimer Filmkanal aften- og nattimer Det er også muligt at tidsdele mellem HD-udsendelser og SD-udsendelser. Som beskrevet i ansøgningstekstens kap. 1 planlægger DDTV at udsende HD på programbasis i MUX 3-6, alt efter hvilket programudbud som broadcasterne selv ønsker at udsende. I praksis betyder det at broadcasterne i samme multiplex må samarbejde om på hvilke vilkår man ønsker at dele kapaciteten DDTV vil stille de tekniske muligheder til rådighed for dette. 3. Arkitektur for de forskellige signalpakker (MUX) 3.1 Regionsopdeling i portaler DDTV vil regionsinddele nettet iht. den eksisterende regionsopdeling for TV2, som da udsendes over den aktuelle regional portal Denne regionalisering rummer den fordel, at udsendelse af nabolands-tv kan tilpasses den enkelte region alt efter seerefterspørgsel eller traditioner. Det betyder, at man fx kan sende SVT i øst-danmark, NRK eller norsk TV2 i Nordjylland og ARD i syd-danmark på én kanalplads alternativt kan de samme nabolandskanaler vises i alle regioner. Koordination med udsendelser i MUX 2 og signaleringsregioner For seerne er det centralt, at det samlede DTT-tilbud i alle MUX fremstår som ét samlet tilbud. DDTV ønsker efter nærmere aftale med I/S DIGI-TV at samkoordinere udsendelserne teknisk fra MUX2 med egne MUX ved at alle de nationale tjenester i MUX 2 samles i en pakkestrøm ved hjælp af statistisk multiplexing. Samtlige regionaliserede tjenester kodes med fast bitrate og multiplexes sammen med de nationale tjenester (i MUX 3-6) i et Supermux Specifik arkitektur for MUX 3, inklusive kommerciel regional/lokal-tv DDTV lægger op til, at MUX 3 regionaliseres efter samme inddeling som det kendes fra TV2-regionerne. Denne geografiske inddeling er let at gennemføre og svarer til den eksisterende i MUX 1. Denne løsning er valgt for at muliggøre udsendelse af kommerciel regional/lokal-tv jf. udbudstekstens afsnit 9.2. I praksis læser DDTV dette som transmission af den nuværende kanal SBS-Net. Konkret betyder det, at én af de 8 pladser til SDTV i gatekeepers MUX 3 allokeres til SBS-Net. For at opnå en effektiv distribution af lokal-tv, er det nødvendigt at inddele multiplexet i en form for regionalisering. Der kan teknisk laves en nem løsning på området, idet MUX 3 er baseret på samme regionale inddeling som de nuværende TV2- regioner. 6 IBC: Torkel Thoresen, Torstein Hole og Inge Lille-Langøy: The design of a regionalized, centralized DTT network

8 8 Den komplette transportstrøm sendes i Broadcast Service Danmark net til regionalportalerne. I regionalportalen filtreres uaktuelle regional/lokalkanaler bort, Service information(si) og Event Information Table (EIT) tilpasses den aktuelle region og transportstrømmen tilpasses SFN og sendes til sendere i regionen. Denne proces gentages i alle regionalportaler, således at vi får otte unikke regioner, alle med unik regionalsending. Pga. fordelingspunkterne for hver af TV 2-regionerne og SFN-områderne bliver det dog rent signaleringsmæssigt til 12 forskellige signaleringsregioner. 3.3 Generel arkitektur for MUX 3-6 Multiplexingen af MUX 3-6 foreslås realiseret ved at samle alle aktuelle kanaler i et Centralt ProgramfødningsCenter. Samtlige tjenester i disse signalpakker er i udgangspunktet landsdækkende, selv om det er teknisk muligt at opdele signalpakke 4 6 i regioner på samme måde som signalpakke 3. Signalpakke 3-6 kan indeholde både standardopløsningskanaler og højopløsningskanaler, såvel som SD-kanaler, der sender enkelte HD-programmer. Al generering af Service Information foregår i CPC. Eventuel scrambling sker også her. Program Specific Information kan genereres i CPC. Hvis broadcasteren selv koder sine signaler kan denne vælge mellem at generere PSI eller overlade det til DDTV. Alle tv-tjenester (dvs. videokomponenterne) i hvert multiplex samles ved hjælp af statistisk multiplexing og lægges sammen med øvrig information i den udsendte transportstrøm. Figur 3: Principskitse for MUX 3-6

9 9 4. PSI/SI tabeller Program Specific Information kombineret med SI (PSI/SI) skal signaleres i henhold til NorDig 7 for terrestrielle systemer. Alle tjenester skal signaleres (både regionale og lokale kanaler). PSI/SI tabellerne genereres centralt i CPC og distribueres ud til regionerne herfra. Figur 4: SI-fordeling til regionerne Centralt MUX Center (CPC) Regionalportal MUX 3 Regional SI Regenerator Til region SI Udspilningssystem MUX 4 Regional SI Regenerator Til region MUX 5 Regional SI Regenerator Til region MUX 6 Regional SI Regenerator Til region Både EIT og anden SI vil genereres centralt fra et SI udspilningssystem, som genererer al SI information for alle MUX. Disse transportstrømme vil transporteres rundt i landet til de otte regionalportaler. Her vil de nødvendige tilpasninger af signaleringen ske for den enkelte region. Transportstrømsidentifikatorer og netværksparametre som frekvens og lignende er eksempler på signaleringsinformation, som er unik for hver region og derfor må tilpasses i de enkelte regionalportaler. Det er alligevel vigtigt at påpege, at dette er relativ statisk information, som sjældent ændres. Dette er vigtigt, da det er et centralt punkt i DDTVs løsning, at behovet for dynamik og opdateringer i regionalportalerne skal holdes på et minimum. DDTVs samarbejdspartnere i Telenor har erfaring med, at enkle og effektive løsninger har langt større sandsynlighed for at give stabilitet og god driftsikkerhed. 4.1 Network Information Table (NIT) NIT-tabellen adskiller sig noget fra de andre tabeller i DVB-SI ved at den vil være forskellig i de forskellige regioner. Centralt vil der genereres en NIT, som signalerer 7 NorDig Unified Requirements for profiles Basic TV, Enhanced, Interactive and Internet for Digital Integrated Receiver Decoders for use in cable, satellite, terrestrial and IP-based network

10 10 satellitnetværket, og som benyttes for redundant transmissionsvej for signalet. Denne NIT-tabel vil erstattes i hver enkelt region med den korrekte NIT for den enkelte region. Brug af NIT på denne måde vil føre til, at kanalsøgning og opdatering i STB vil foregå på en effektiv og brugervenlig måde. 4.2 Event Information Table (EIT) Event information table er datagrundlaget for EPG en; data som løber gennem tjenesteplatformen og giver seeren programinformation via den digitale dekoder. EIT skal signaleres i henhold til NorDig 8 og DVB-SI 9. DDTV vil udvikle en central database med programdata, som vil kunne tilgås via et Web services grænsesnit baseret på åbne standarder. Dette grænsesnit vil muliggøre, at den enkelte broadcaster vil kunne uploade programdata for sine tjenester selv (alternativ 1 i figuren nedenfor). Hvis broadcasteren ønsker det, kan dette også gøres via en programdata-aggregator, som sørger for, at de rigtige programdata bliver lagt ind i systemet (alternativ 2 i figuren over). Det vil også være muligt for broadcastere at levere data direkte på andre formater efter nærmere aftale. Uafhængig af hvilket alternativ som benyttes for at sende programdata til DDTV, vil systemet til slut overføres til EIT udspilningssystemet. EIT udspilningssystemet vil generere korrekte EIT data for alle kanaler (se figur næste side). Den digitale dekoder vil sørge for kun at formidle EIT for kanaler, som er tilgængelige i den aktuelle region. 8 NorDig Unified ver NorDig Unified Requirements for profiles Basic TV, Enhanced, Interactive and Internet for Digital Integrated Receiver Decoders for use in cable, satellite, terrestrial and IP-based networks 9 ETSI EN v : Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for Service Information (SI) in DVB systems

11 11 Figur 5: Udspilning af EIT-data Broadcaster DVB ASI EIT Udspilningssystem DVB EIT Ukendt format XML1 Programdataaggregator XML2 Programdata database Grænsesnit XML Programdata Database Privat signalering Systemet giver også mulighed for privat signalering. Som eksempel på dette er der her beskrevet en løsning for PVR signalering, men flere andre muligheder for dette kan tænkes. PVR er en dekoder med mulighed for lokal lagring af indhold på harddisk (se i øvrig bilag 15 om Digital dekoder/stb). For at få fuldt udbytte af PVR funktionaliteten, vil EIT data suppleres med tillægsinformation, som kan benyttes af dekodere, som har implementeret PVR funktionalitet. Denne informationen muliggør bl.a. bedre søgemuligheder og mulighed for at købe adgang til indhold, som automatisk lagres i den digitale dekoder. Pt. er signalering for PVR ikke standardiseret, men PVR-signalering vil være i henhold til gældende DVB-standard, så hurtigt det er praktisk muligt fra at denne eventuelt er ratificeret af ETSI. 5. Sikkerhed Redundans i MUX-systemerne Hvert enkelt multiplexsystem vil have indbygget redundans med mindst én reserveenhed for både enkoder og multiplex. Netværkssikkerhed Kommunikation mellem CPC og regionalportalerne vil foregå på et lukket, redundant og sikkert net. I øvrigt om hele DTT-platformens sikkerhed og infrastruktur henvises til bilag 18 Platformens infrastruktur.

12 12 6. Valg af underleverandører Som hovedleverandør af tekniske løsninger til multiplexing mv. vil DDTV benytte sig af ekspertisen i Telenor. Efter en evt. tildeling af koncessionen vil DDTV undersøge markedet og vælge de bedste underleverandører, som er tilgængelige for det danske DTT-net. Valg af underleverandører vil basere sig på følgende kriterier (ikke-prioriteret rækkefølge): Kommercielle betingelser (pris og levering) Billedmæssig kvalitet Tekniske løsninger 7. Monitorering og kontrol For at være sikker på, at seeren får en så god tjeneste som muligt, må alle billeder og lydkomponenter overvåges hele vejen gennem produktionen. Overvågning og kvalitetssikring udføres på 5 måder: Kontinuerlig overvågning af produktionsudstyr/hardware Kontinuerlig overvågning af datastrømme Kontinuerlig verifikation af at indhold (billede og lyd) er til stede Menneskeligt tjek af kvalitet på lyd og billede efter behov Indgående manuel analyse af transportstrømmen ved behov Det er generelt erfaringen, at en tilstrækkelig kvalitet ikke alene kan sikres ved hjælp af tekniske systemer og maskinel overvågning, men skal understøttes af en kompetent processuel forståelse hos det tekniske driftspersonale. Denne human-kompetence skal ikke undervurderes i det samlede billede. Bl.a. eksisterer der en omfattende proceduresamling for kvalitetssikring af broadcast-udsendelser. 7.1 Overvågning af produktionsudstyr/hardware Ved at overvåge kritiske parametre i udstyr, som indgår i produktionskæden, vil man opdage potentielle problemer, før dette påvirker lyd og billede for tv-seeren. Alle alarmer og kritiske måleværdier vil blive sendt til et overvågningssystem, som vil give operatørerne i sendecentralen besked, hvis noget skulle ske. Alle led i produktionskæden bliver overvåget og alarmer videresendt til et centralt overvågningssystem. På denne måde kan fejl opdages tidligt, og målrettet fejlsøgning iværksættes. Figuren på næste side viser, hvordan tjenesterne overvåges fra de modtages på

13 13 sendecentralen til de forlader regionalportalen. Figur 6: Monitoreringsoversigt

14 14 8. Tekniske referencer # Dokumentreferencer Titel [1] ITU-R BT Interfaces for digital component video systems in 525-line and 625-line television systems operating at the 4:2:2 level of Recommendation ITU-R BT.601 (Part A) [2] SMPTE 292M Bit-Serial Digital Interface for High-Definition Television Systems [3] ETSI EN V1.2.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Subtitling systems [4] ETSI EN V1.3.1 Digital Video Broadcasting (DVB);Specification for conveying ITU-R System B Teletext in DVB bitstreams [5] SMPTE 310M Synchronous Serial Interface for MPEG-2 Digital Transport Stream [6] NorDig Unified ver NorDig Unified Requirements for profiles Basic TV, Enhanced, Interactive and Internet for Digital Integrated Receiver Decoders for use in cable, satellite, terrestrial and IP-based networks [7] ETSI EN v1.5.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for Service Information (SI) in DVB systems [8] IBC Torkel Thoresen, Torstein Hole og Inge Lille-Langøy: The design of a regionalized, centralized DTT network