DVB-S2

DVB-S2 — второе поколение цифрового спутникового вещания, стандарт на вещание цифрового телевидения, который станет преемником DVB-S. Был разработан в 2003 году группой DVB Project, международным промышленным консорциумом, и ратифицирован ETSI (EN 302307) в марте 2005 года. Стандарт предусматривает усовершенствование DVB-S и ввод электронного сбора новостей (или Digital Satellite News Gathering), используемого мобильными устройствами для посылки звуков и изображений с любой точки мира домой на телевизионную станцию[прояснить].

DVB-S2 предназначен для ТВ-вещания, включая стандартное разрешение и высокой чёткости (HD). Внедрены интерактивные сервисы, такие как Internet access и (профессиональная) передача контента. Разработка DVB-S2 совпала с появлением видеокодеков HDTV и H.264 (MPEG-4 AVC).

Добавлены два новых ключевых свойства, в сравнении с DVB-S:

Мощная схема кодирования, основанная на современном LDPC. Для упрощения LDPC коды имеют специальную структуру, известную как Irregular Repeat-Accumulate.
Режимы VCM (Variable Coding and Modulation, переменное кодирование и модуляция) и ACM (Adaptive Coding and Modulation, адаптивное кодирование и модуляция), которые позволяют оптимизировать полосу частот, используя динамично изменяющиеся параметры.

Ещё одним отличием является улучшенная модуляция 32APSK (амплитудная и фазовая манипуляция), увеличенные скорости трафика и специальный транспортный механизм для передачи IP-пакетов данных, включая потоки видео и аудио MPEG-4, при этом сохраняется обратная совместимость с базовым MPEG-2 TS.

DVB-S2 достигает гораздо лучшего использования полосы частот, нежели предшественники. Повышается максимальный битрейт на той же полосе частот спутника. Измеренная производительность DVB-S2 превышает DVB-S на 30%, при прочих равных полосе частот и мощности передаваемого сигнала. Поскольку применяется новая технология сжатия (MPEG-4 AVC), то сигнал с качеством HDTV транслируется в той же полосе частот, которую ранее занимал формат DVB-S (основанный на MPEG-2 SDTV).

В марте 2014 года группой DVB Project была опубликована спецификация DVB-S2X как расширение для DVB-S2.

Ключевые особенности

Прямой приём одного и более транспортных потоков MPEG-2 (новый формат MPEG-TS обратно совместим с прежним).
Родной формат данных для DVB-S2 называется Generic Stream (GS), и может быть использован для эффективной передачи данных по протоколу IP, включая кодеки MPEG-4, AVC/H.264.
Обратная совместимость с DVB-S, прозрачная для конечного пользователя, и DVB-DSNG, который используется для electronic news gathering (см. выше).
Переменное кодирование и модуляция (VCM) призваны оптимизировать использование полосы частот, основываясь на приоритете входных данных, так чтобы SDTV мог бы доставляться более надежно, нежели HDTV в той же полосе.
Адаптивное кодирование и модуляция (ACM) обеспечат гибкую передачу параметров, подстроенную под условия приёмного оборудования, например, переключение на более низкий битрейт в периоды передачи темного фона.
Четыре режима модуляции:
- QPSK и 8PSK предназначены для широкого вещания и могут быть использованы в нелинейных передатчиках сообразно ситуации.
- 16APSK и 32APSK используются для специальных целей, полулинейной передачи, но также могут служить и целям широкого вещания, несмотря на то, что требуют большего уровня С/Ш и применения продвинутых методов исключения искажений на передающей земной станции.
Улучшенная крутизна АЧХ: α = 0,2 и α = 0,25 в сравнении с DVB-S α = 0,35. Разработчики в свои модемы и модуляторы давно добавили Roll-off 0,15; 0,1; 0,05 (в большинстве случаев за эту опцию нужно доплачивать) .
Улучшенное кодирование: современный длинный код LDPC сдобрен кодом коррекции ошибок BCH, который допускает quasi-error-free (QEF) на приёмной стороне канала AWGN. Это новшество поможет избежать специфичных ошибок уровня и битрейта LDPC. Кадр коррекции ошибок FEC может иметь длину 64800 (нормальный) или 16200 (короткий) бит. Если используются VCM или ACM, то вещание может состоять из комбинаций нормальных и коротких кадров.
Несколько скоростей передачи кода для гибкой подстройки к передаваемым параметрам: 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 и 9/10. Скорости 1/4, 1/3 и 2/5 специально предназначены для условий плохого приёма с модуляцией QPSK. Значения 8/9 и 9/10 плохо работают там, где уровень сигнала ниже уровня шума. Как бы то ни было, в целевых диапазонах Ku и Ka эти скорости рекомендованы для пресечения несанкционированного доступа по соображениям авторского права или моральных устоев страны.
Возможность синхронизации потока для обеспечения надежного прямого соединения между точками передачи и приёма.

В зависимости от скорости модуляции система может работать на уровнях С/Ш между -2,4 дБ (QPSK, 1/4) и 16 дБ (32APSK, 9/10) с вероятностью пакетной ошибки PER=10−7 (что соответствует битовой вероятности ошибки BER=6.7*10-11 ). Дистанция до границы Шеннона колеблется в пределах от 0,7 до 1,2 дБ.

Минусы DVB-S2:

Слишком большие блоки для определенных типов трафика и режимов работы каналов связи (особенно это актуально для обратных каналов работающих в TDMA-режиме, где быстрота синхронизации важна);
Некоторые МодКоды с высокой скоростью кодирования менее эффективны чем МодКоды с более высоким индексом модуляции, но с более низкой скоростью кодирования, из-за чего в ACM-режиме не используются;
Большая разница в сигнал/шум (Es/N0) между соседними МодКодам (данную проблему частично устранил DVB-S2X).

Таблица спектральной эффективности DVB-S2 (ETSI EN 302307-1)