Časový segment (digitální vysílání) - Time slicing (digital broadcasting)

Příklad časově omezeného přenosu

Časové krájení je technika používaná DVB-H a ATSC-M / H technologie pro dosažení úspor energie na mobilních koncových zařízeních. Je založen na časověmultiplexovaný přenos různých služeb.

DVB-H a ATSC-M / H přenášejí velké množství dat v dávkách, což umožňuje vypnout přijímač v neaktivních obdobích. Výsledkem je úspora energie až 90% - a stejný neaktivní přijímač lze použít k bezproblémovému monitorování sousedních buněk předání.

Detailní popis

Motivace

Zvláštní problém pro mobilní terminály je omezená kapacita baterie. Svým způsobem by kompatibilita se širokopásmovou pozemní službou představovala zátěž pro mobilní terminál, protože demodulace a dekódování proudu s vysokou datovou rychlostí zahrnuje určité rozptýlení energie v tuneru a demodulátoru. Šetření na začátku vývoje DVB-H ukázalo, že celková spotřeba energie v přední části DVB-T byla v době zkoumání více než 1 Watt a předpokládalo se, že do roku 2006 neklesne pod 600 mW; mezitím se zdá být možná o něco nižší hodnota, ale předpokládaný cíl 100 mW jako maximální prahová hodnota pro celý přední konec zabudovaný v terminálu DVB-H je pro přijímač DVB-T stále nedosažitelný.

Značnou nevýhodou pro terminály napájené z baterie je skutečnost, že u DVB-T nebo ATSC musí být dekódován celý datový tok, než bude možné přistupovat k některé ze služeb (TV programů) multiplexu. Úspora energie umožněná časovým segmentem je odvozena od skutečnosti, že v zásadě musí být zpracovány pouze ty části proudu, které nesou data aktuálně vybrané služby. Pro tento účel je však nutné datový tok reorganizovat vhodným způsobem. V DVB-H a ATSC-M / H se multiplexování služeb provádí čistě multiplex s časovým dělením. Data jedné konkrétní služby se proto nepřenášejí nepřetržitě, ale v kompaktních periodických dávkách s přerušením mezi nimi. Multiplexování několika služeb vede opět k nepřetržitému nepřetržitému přenášenému proudu s konstantní rychlostí dat.

Sériový přenos

Tento druh signálu lze přijímat časově selektivně: terminál se synchronizuje s dávkami požadované služby, ale během mezičasu, kdy jsou přenášeny další služby, se přepne do režimu úspory energie. Čas úspory energie mezi dávkami, ve srovnání s dobou potřebnou pro příjem jednotlivé služby, je přímým měřítkem úspory energie poskytované časovým rozdělením. Série vstupující do přijímače musí být ukládána do vyrovnávací paměti a načtena z vyrovnávací paměti při rychlosti dat služby. Množství dat obsažených v jedné dávce musí být dostatečné pro překlenutí období úspory energie rozhraní front-end. Pro naladění do proudu musí shluk nést video snímek, který umožňuje dekodéru okamžité zobrazení videa, jinak je třeba čekat na další shluk.

Poloha dávek je signalizována z hlediska relativního časového rozdílu mezi dvěma po sobě následujícími dávkami stejné služby. Tato informace se nazývá „delta t“. Přenáší se několikrát v rámci jedné série, aby se zajistila redundance chyb.

V praxi se doba trvání jedné dávky pohybuje v rozmezí několika stovek milisekund, zatímco doba úspory energie může činit několik sekund. Je třeba vzít v úvahu dodací lhůtu pro zapnutí frontendu, pro resynchronizaci atd .; předpokládá se, že toto časové období je podle technické normy DVB-H kratší než 250 ms. V závislosti na poměru doby zapnutí / úspory energie může být výsledná úspora energie více než 90%.

Na obrázku vpravo je například ukázka části datového proudu obsahujícího časově omezené služby. Jedna čtvrtina předpokládané celkové kapacity kanálu DVB-T 13,27 Mbit / s je přidělena službám DVB-H, zatímco zbývající kapacita je sdílena mezi běžnými službami DVB-T. Tento příklad ukazuje, že je možné přenášet DVB-T i DVB-H ve stejné síti.

Výpočet parametrů série

Délka výbuchu ${displaystyle T_ {B}}$ lze vypočítat z velikosti dávky ${displaystyle B_ {B}}$ a datový tok výbuchu ${displaystyle R_ {B}}$. K vyrovnání záhlaví podkladu je zaveden další faktor 0,96 MPEG transportní proud, protože jsou vytvořeny po použití Time Slicing.

${displaystyle T_ {B} = {frac {B_ {B}} {R_ {B} cdot 0,96}}}$

Skutečný čas výbuchu, označovaný jako ${displaystyle T_ {ON}}$, zahrnuje výše uvedenou dobu synchronizace (250 ms).

${displaystyle T_ {ON} = T_ {B} + T_ {Sync}}$

Konstantní datový tok proudu ${displaystyle R_ {C}}$ lze vypočítat z bitrate a délek ON a OFF:

${displaystyle R_ {C} = {frac {R_ {B}} {T_ {ON} + T_ {OFF}}}}$

Naopak dobu vypnutí, která má být použita, lze vypočítat ze skutečné konstantní bitové rychlosti video streamu. To je intuitivnější, protože konstantní (nebo průměrný) datový tok videa je známý před použitím časového řezu.

${displaystyle T_ {OFF} = {frac {R_ {B}} {R_ {C}}} - T_ {ON}}$

Procento úspory energie ${displaystyle P}$ lze konečně vyjádřit pomocí

${displaystyle P = (1-R_ {C} cdot ({frac {1} {R_ {B} cdot 0,96}} + {frac {T_ {Sync}} {B_ {B}}})) cdot 100 \%}$

Výhody a nevýhody

Časový segment vyžaduje dostatečně vysoký počet multiplexovaných služeb a určitou minimální rychlost přenosu dat, aby byla zaručena efektivní úspora energie. Spotřeba energie frontendu v zásadě koreluje s datovým tokem služby aktuálně vybrané služby.

Time slicing nabízí další výhodu pro architekturu terminálu. Poměrně dlouhé doby úspory energie lze použít k hledání kanálů v sousedních rádiových buňkách nabízejících vybranou službu. Tímto způsobem lze předání kanálu provést na hranici mezi dvěma buňkami, která pro uživatele zůstává nepostřehnutelná. Monitorování služeb v sousedních buňkách i příjem vybraných dat služeb lze provádět se stejným frontendem.

Reference

• Digitální video vysílání (DVB); Přenosový systém pro ruční terminály (DVB-H), ETSI EN 302 304 V1.1.1.
• Kandidátský standard: Standard ATSC-M / H, část 2 - Charakteristiky RF / přenosového systému (A / 153, část 2: 2009), S4-131r14.
• M. Rezaei, I. Bouazizi, V. Vadakital a M. Gabbouj, „Optimální zpoždění při změně kanálu pro mobilní televizi přes DVB-H“, květen 2007, Mezinárodní konference IEEE o přenosných informačních zařízeních