Способы доставки сигналов

Одной из важнейших составляющих процесса телевизионного вещания является доставка сигналов телеканалов до головного оборудования операторов связи. Если раньше спутниковое вещание было "наше все", то теперь появились достойные альтернативы, которые по своим параметрам не уступают, а даже в какой-то мере опережают и выигрывают у спутникового вещания. Конец весны и лето 2023 года в очередной раз показали нам уязвимость спутниковой технологии и открыли многим операторам возможности и перспективы наземной доставки.

Нестареющая классика

Традиционно для решения задачи по передаче телесигналов используются спутники связи, находящиеся на геостационарной орбите Земли. Преимущества этой технологии достаточно очевидны: широкий охват территории, а также относительная простота и высокая скорость развертывания вещания новых телеканалов. Впрочем, при ближайшем рассмотрении эти достоинства оказываются весьма условными и работают не для всех и не всегда. 

Любо-дорого

Во-первых, спутник — дело недешевое. Сам космический аппарат, доставка на орбиту, страхование, постройка и содержание наземной инфраструктуры — это десятки миллиардов рублей, и все это "сидит" в цене, которую в итоге платит вещатель. И хотя одним "подъемом" можно охватить значительную часть операторов, стоимость условно одного "контакта" (за один телеканал в SD-качестве) остается высокой — в среднем от 1 тыс. до 10 тыс. руб. в месяц. Это для европейской части России; для Сибири и тем более Дальнего Востока все еще хуже: операторов там намного меньше, а "подъем" требуется уже отдельный. Спутники, охватывающие запад нашей страны, тут уже не видны — и стоимость доставки растет в разы. Многие телеканалы в результате отказываются от вещания за Уралом, ведь издержки только на распространение сигнала могут превышать размер лицензионных отчислений от операторов. В этом свете не очень понятны рассуждения о "всеохватности" спутникового вещания — для многих телеканалов, а значит, и для операторов оно просто недоступно по экономическим соображениям.

Количеством взял, да качеством смял

Во-вторых, как следствие сказанного, сильно страдает качество сигнала. Дороговизна частотного ресурса провоцирует экономию на битрейте — ведь оплата подъема пропорциональна скорости потока канала (или частотной полосе, что при прочих вводных равнозначно). Но если экономить приходится на битрейте SD-каналов, то что говорить об HD и тем более 4К? А запускать надо: есть контент, студия, плэйаут — все готово! Вот и получаем на входе станции оператора "HD" с потоком 5 Мбит/с со всеми вытекающими — тройными головами, пропадающими футбольными мячами и другими артефактами. Да, с течением времени развиваются более эффективные алгоритмы сжатия, совершенствуются виды модуляции и т. д. Но все это больше напоминает латание дыр, какой-то кардинальный прорыв тут невозможен в силу физики самого процесса.

Полет нормальный?

В-третьих, надежность приема спутникового сигнала, как известно, весьма невысокая. Зависимость от осадков, солнечной интерференции, радиопомех — все это неизбежно приводит к периодическому пропаданию сигнала на входе станции. Повышение диаметра приемных антенн спасает только отчасти, ведь путь сигнала может быть прерван уже на "взлете" при передаче на спутник. А есть еще масса проблем, связанных с самими космическими аппаратами. Отклонения от орбиты, «болтанка», потеря управления да и cамого спутника — все это мы наблюдаем на протяжении многих лет. События минувшего лета, когда отечественная группировка спутников подверглась беспрецедентной хакерской атаке со стороны недружественных стран, в очередной раз пополнили список рисков спутниковой доставки.

Рис. График выдач сигналов по земле платформой "РТП-медиа". Четко виден резкий скачок количества выдач после атак на спутники

Любишь кататься — люби и саночки возить

В-четвертых, необходимость в содержании приемного антенного поста и большого парка спутниковых приемников. У операторов, которые давно на рынке, все это уже есть. Новичкам же приходится покупать, тратиться на монтаж и настройку, держать в штате специалистов. Физическое устаревание железа — вещь неизбежная, но моральное устаревание приходит еще быстрее. В погоне за повышением эффективности продаж частотного ресурса владельцы спутников применяют все более изощренные способы передачи сигнала. В результате тысячи некогда дорогостоящих модулей головных станций операторов ежегодно превращаются в металлолом из-за того, что не умеют обрабатывать MPEG-4, не могут принимать сигнал в модуляции DVB-S2X и т. д. 

В связи с этим перестает быть актуальной и популярная некогда схема организации цифрового вещания в КТВ-сетях, когда цифровые "кабельные" мультиплексы получались непосредственно из мультиплексов "спутниковых" на трансмодуляторах. Сегодня на рынке есть большой выбор доступного по ценам мультиплексирующего оборудования, и ставить свой частотный план в зависимость от капризов спутникового оператора не очень разумно. Кстати, у нас в "РТП-медиа" есть услуга формирования и доставки мультиплексов по заказу операторов. В этом случае оператор получает на свою головную станцию уже сформированные на наших мощностях потоки в формате IP MPTS, и все, что ему остается сделать, — это просто завести их на свой QAM-модулятор. И все, "цифра" в сети! 

Мы нисколько не хотим умалить вклад, который спутниковая доставка внесла в развитие телевещания нашей страны. Начиная с легендарной системы "Орбита", созданной более 60 лет назад, спутниковая связь решала поставленные задачи. В условиях, когда наземные линии связи имели малую пропускную способность и разветвленность, данный способ доставки сигналов практически не имел альтернативы. Вещателям приходилось мириться с высокой стоимостью доставки, а операторам — с низким качеством и надежностью. Однако за последние годы сети ВОЛС развивались бурными темпами во всех регионах нашей страны. Сейчас не осталось практически ни одного хоть сколько-нибудь крупного населенного пункта, где не имелось бы возможности подключения к внешнему миру по оптике хотя бы одного (а чаще двух и более) магистральных операторов. Такая ситуация радикально меняет и возможности доставки телесигналов.

Современные способы наземной доставки сигналов

Наземная доставка ТВ-сигналов подразумевает широкий спектр технологий и форматов. SDI, ASI да те же DVB-C мультиплексы могут рассматриваться как транспорт для телесигналов.

Но для задач массовой, а значит, недорогой, но приемлемо качественной доставки сигнала от вещателя к оператору основным решением сегодня является применение IP-протокола. Будучи универсальным с точки зрения среды распространения, максимально гибким и масштабируемым, данный протокол стал стандартом де-факто для передачи данных, в том числе и видеоданных. Вещателей, правда, часто пугает такой способ доставки, он кажется им хаотичным и плохо контролируемым (откуда-то из глубин души всплывает слово "пираты"). Решением здесь является концентрация доставок в рамках легальных платформ технической агрегации контента. Такие платформы, помимо обеспечения законности выдач сигнала и упорядочивания процесса в целом, решают еще и огромный пласт связанных с доставкой вопросов технического и организационного характера. Немаловажно и то, что источником сигналов для платформ агрегации являются аппаратные самих телеканалов, с которыми они связаны прямыми резервируемыми стыками. Это обеспечивает высокое исходное качество и надежность сигналов. Сейчас на российском рынке основную роль играют две платформы агрегации, одной из которых является "РТП-медиа".

Опасения участников рынка: "Да, но нет…" 

Еще один страх вещателей состоит в якобы недостаточной доступности услуг агрегаторов для операторов:
"Уйдем со спутника — все от нас откажутся из-за технической сложности приема канала". Тут можно выделить три составляющие.

• Стоимость услуг. К спутниковой и наземной доставкам у вещателей принципиально разный подход: за первую платят они, вторую как "необязательную" перекладывают на операторов. Для маленьких операторов даже относительно небольшой чек агрегатора может стать значительными расходами. Вместе с тем нужно понимать, что надежный и качественный сигнал на входе станции — это один из краеугольных камней ТВ-бизнеса, пренебрежение им в итоге грозит поражением в конкурентной борьбе. Кроме того, спутниковая доставка в большинстве своем не совсем бесплатна и для оператора — карточки условного доступа для приема со спутника вещатель, как правило, продает, а затем берет и ежегодную абонентскую плату.
• Отсутствие каналов связи для приема сигнала с Земли. По нашему опыту общения с операторами, как минимум 60% из них в качестве опции (а кто и, наоборот, в основном) занимаются предоставлением доступа в интернет. То есть как минимум один выделенный канал для аплинка к поставщику трафика у них есть. Что может помешать такому оператору в этот же канал добавить ТВ-сигналы в IP-формате? По большому счету, ничего. Но мы в нашей компании идем еще дальше. Преодолевая возможные возражения (канал надо расширять, а это дорого/невозможно), приводим свой сигнал непосредственно в локацию, где оператор может забрать его, используя свои собственные сетевые ресурсы. Поэтому за последние два года мы сумели расширить географию присутствия до более чем 70 городов России (см. карту на развороте).

А что же с остальными 40%? На самом деле и у них особых проблем нет. Довести оптику до точки присутствия "РТП-медиа" в городе обычно не представляет большой сложности. На крайний случай для приема сигналов через паблик достаточно просто иметь абонентское подключение к местному интернет-провайдеру.

• Невозможность приема IP SPTS на модули головной станции. Из нашей практики — крайне редкое явление. Большинство станций уже построены на IP-коммутации, в этом случае входящий сигнал просто заводится на порт центрального коммутатора, к которому уже подключены устройства, непосредственно формирующие КТВ-сигнал. Для более старых схем (с коммутацией по ASI, например) обрабатывать мультикаст могут те же самые спутниковые приемники, в большинстве случаев оснащенные IP-входом. Для самых консервативных есть услуга формирования мультиплексов на заказ в MPTS. Таким образом, подавляющее большинство операторов технически готовы к приему сигналов по земле. Чаще мы сталкиваемся с опасениями не справиться с настройкой и дальнейшей эксплуатацией ГС. В таких случаях со своей стороны мы оказываем максимальное содействие инженерам заказчика — от консультаций до дистанционной перенастройки оборудования. 

Техническое решение

Итак, и для операторов, и для вещателей получение сигналов по земле в IP-формате имеет массу неоспоримых преимуществ, причем доступна эта услуга буквально всем. Рассмотрим поподробнее, как это работает на практике.

Семейство решений по доставке видео- и аудиоданных на базе IP-протокола обобщенно называют AV over IP. Применительно к нашей задаче можно выделить два основных направления реализации. 

1. Multicast-вещание по выделенным каналам связи — многоадресное вещание по принципу "один отправитель — много получателей". Наиболее надежный способ доставки, но требующий наличия у получателя операторского стыка достаточной пропускной способности с магистральным провайдером или пиринговой площадкой (IX — Internet exchange).
2. Передача сигналов через public Internet — получателю достаточно иметь надежное присоединение требуемой скорости к местному интернет-провайдеру. Сам сигнал при этом перемещается по сети Интернет достаточно хаотично (негарантированная среда доставки). Разработан ряд специальных протоколов, которые с той или иной степенью успеха сохраняют достаточное качество сигнала в процессе доставки.

В обоих случаях источником сигнала служит стандартный транспортный поток MPEG-TS, вставляемый (инкапсулируемый) в пакеты согласно IP-протоколам. 

Этот процесс в целом общий для обоих решений. А вот дальше начинаются различия.

Multicast-вещание по выделенным сетям сочетает минимизацию задержки с высокой надежностью. За первое отвечает "быстрый" UDP/IP-протокол, второе обеспечивается организацией выделенного виртуального канала (L2 VPN) с жестко прописанными параметрами приоритезации трафика (QoS), качества и резервирования транспорта (в «РТП-медиа» мы используем каналы с расширенным гарантированным SLA). Передача трафика идет в режиме SPTS (Single-Program Transport Stream) — каждый канал имеет свой отдельный поток, что улучшает качество и управляемость процесса доставки.

Протокол протоколу рознь

Но что же делать, если выделенный канал до получателя организовать невозможно или экономически нецелесообразно? Тут на помощь приходят как раз специально разработанные протоколы «гарантированной доставки сигнала по негарантированным сетям» — SRT, RIST, Zixi и др. Сразу отметим, что многочисленные "стриминговые" протоколы типа RTMP, HLS и т. д. к ним не относятся и для наших задач не подходят абсолютно. До сих пор, к сожалению, встречаются вещатели, считающие, что, создав HLS-ссылку к себе на сервер, они решили задачу доставки до операторов. Увы, это не так, и последствия таких решений — крайне низкое качество сигнала и периодически пропадающее вещание.

По нашему мнению, наиболее перспективным протоколом является SRT (Secure Reliable Transfer Protocol). Это полностью управляемое решение для передачи видео в реальном времени. SRT использует интеллектуальный механизм для защиты от потери пакетов и колебаний пропускной способности сети. 

"РТП-медиа" достаточно широко применяет SRT-протокол для доставки телесигналов, и не только в случае затруднения с организацией выделенного канала связи. SRT хорош как резерв на случай падения основного канала (в этом случае в точке стыка размещается сервер-приемник, преобразовывающий SRT в резервный мультикаст).

Также целесообразно использовать эту технологию для «быстрых» выдач, например, с целью теста оператором телеканала по запросу вещателя.

Подводя черту

Какие же выводы можно сделать из всего написанного выше, куда идут технологии доставки сигнала и что нас ждет в будущем? Ответ очевиден — для каждой задачи будут появляться разнообразные решения, но все они в итоге будут базироваться на IP-протоколе как на единой и универсальной основе, обеспечивающей через платформы агрегации сигналов связность всего профессионального телевизионного оборудования в мире.