RU2652424C2 - Способ и система организации спутникового телевидения с буферизацией на наземном транспорте - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам организации спутникового телевидения на наземном транспорте. Технический результат заключается в улучшении качества телевизионного изображения на мониторе. Записывают и хранят несколько видеопотоков и его дальнейшее воспроизведение на телемониторе с задержкой по времени. В процессе приема и обработки телевизионного сигнала формируют буфер из файлов-фрагментов заданной длительности, фрагменты анализируют и отмечают кодовой меткой времени и качества, после чего их размещают в файловом хранилище-буфере. При этом одновременно на телевизионной приемной стационарной спутниковой подсистеме создают аналогичный буфер, эталонный, того же набора телевизионных программ с записью в соответствующее локальное хранилище в виде файлов-фрагментов с кодовой меткой времени, далее на подвижном объекте буфер исправляют, для чего помеченные неисправные файлы, через сеть интернет, заменяют эталонными, взятыми из соответствующего эталонного буфера стационарной приемной спутниковой подсистемы. Из исправленного буфера формируют телевизионный сигнал и подают на телемониторы с задержкой на время буферизации. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к области средств связи и может быть использовано для приема спутникового телевизионного сигнала на наземном транспорте, например на поездах во время движения.

Известна система [1] для приема цифровых телевизионных сигналов DVB-S/S2 со спутника-ретранслятора на стационарные спутниковые антенны. Недостатком системы является отсутствие возможности приема сигнала в движении.

Известна система DVB-T2 [2], для приема цифровых телевизионных сигналов как на стационарных, так и на подвижных объектах. Недостатком системы является ограниченная зона обслуживания ретрансляторов DVB-T2, которая, как правило, не превышает в радиусе 60 км. Выход из зоны обслуживания ретранслятора приводит к полной потере сигнала. Кроме, того система DVB-T2 работает неустойчиво при скорости движения объекта более 70 км/ч.

Известна система [3], распространения телевизионного сигнала в формате IP через существующие каналы беспроводной связи, такие как Wi-Fi, 3G, 4G, LTE, VSAT и др. Недостатком такой системы также является ограниченная зона обслуживания и высокая стоимость сервиса, связанная с передачей большого объема трафика.

Известно устройство [4] для приема спутникового сигнала на подвижном объекте, содержащее спутниковую следящую приемную антенну, приемник (ресивер) и устройство отображения монитор. Недостатком устройства [4] при установке на наземный транспорт, является неустойчивый прием сигнала, обусловленный помехами при кратковременном перекрытии прямой видимости спутника деревьями, мостами и другими препятствиями, что влияет на качество изображения.

Известно устройство и способ [5] управления видеобуфером содержащее спутниковую приемную антенну, приемник (ресивер), модулятор, демодулятор, процессор, буфер хранения информации и устройство отображения монитор (телевизор). [5] обеспечивает прием, запись в буфер нескольких видеопотоков, их идентификацию и воспроизведение на монитор с задержкой по времени, с целью компенсации фазовых или частотных искажений транспортных потоков. Недостатком устройства [5] является следующее: при приеме сигнала на подвижном объекте имеет место кратковременное (например, 5 минут) перекрытие прямой видимости спутника деревьями, туннелями, мостами и другими препятствиями, при этом упомянутый способ буферизации не позволяет производить устойчивый просмотр видеосигнала на мониторе.

Наиболее близким аналогом-прототипом является устройство [5].

Целью изобретения является улучшение качества телевизионного изображения на мониторе и снижение стоимости Интернет сервиса.

Сущность способа заключается в том, что на подвижном объекте с помощью следящей спутниковой телевизионной приемной подсистемы через канал связи осуществляют прием программ (телевизионного сигнала) цифрового телевизионного сигнала со спутника ретранслятора, его обработку (формирование фрагментов-файлов заданного размера) и буферизацию (хранение). Из принятого телевизионного сигнала выделяют и помечают нарушенные (полученные с ошибками) фрагменты-файлы, искаженные вследствие помех. Таким образом, в буфер подсистемы на подвижном объекте поступают как целые, так и нарушенные фрагменты-файлы с соответствующими кодовыми метками времени и качества.

Одновременно с приемом телевизионного сигнала на подвижном объекте тот же самый сигнал принимают с помощью наземной приемной стационарной подсистемы, где происходит его обработка (формирование фрагментов-файлов заданного размера) и буферизация (хранение). Так как наземная станция находится в прямой видимости спутника, то в буфер наземной стационарной подсистемы поступают только целые (эталонные) фрагменты-файлы с соответствующими кодовыми метками времени. Получаемый в результате буферизации файловый массив делают доступным через сеть Интернет.

Далее подсистемой мобильного доступа в Интернет через канал связи и телекоммуникационную среду Интернет получают с наземной стационарной спутниковой приемной телевизионной подсистемы только те эталонные фрагменты-файлы, которые по меткам времени соответствуют нарушенным фрагментам-файлам и осуществляют их замену эталонными в буфере приемной телевизионной (тв) спутниковой подсистемы на подвижном объекте. При этом доступ в Интернет на подвижном объекте реализуют любым известным способом, обеспечивающим необходимую пропускную способность.

Затем исправленные программы (без помех) телевизионного сигнала выводят-проигрывают на телемонитор в виде, например, мультиплекса в формате DVB-C, с задержкой-сдвигом на время t (например, t=5 минут) от реального времени. Задержка проигрывания мультиплекса (связанный непосредственно с размером буфера) позволяет произвести анализ, обработку, прием эталонных файлов-фрагментов и исправление телевизионного сигнала. Время задержки-сдвига воспроизведения t определяют исходя из условий эксплуатации системы, количества принимаемых телевизионных программ и пропускной способности канала Интернет.

Изобретение иллюстрируется графически:

На фиг.1 представлена общая структурная схема системы телевидения с буферизацией.

На фиг.2 представлена блок схема приемной телевизионной (тв) спутниковой подсистемы на подвижном объекте.

На фиг.3 представлена блок схема подсистемы мобильного доступа в Интернет (например, VSAT, 4G) на подвижном объекте.

На фиг.4 представлена структурная схема наземной стационарной спутниковой приемной телевизионной подсистемы.

На фиг.5 представлена временная диаграмма работы системы.

В систему входит телевизионная следящая приемная спутниковая подсистема 1 на подвижном объекте, подсистема 2 спутникового мобильного доступа в Интернет на подвижном объекте, телевизионная стационарная приемная спутниковая подсистема 3, телевизионный спутник-ретранслятор 4, телекоммуникационная среда сети Интернет 5, каналы связи 6.

Приемная спутниковая телевизионная (тв) подсистема 1 на подвижном объекте (фиг.2) содержит спутниковую приемную следящую антенну 7, первую группу n (где n – количество принимаемых программ) приемников (ресиверов) 8, сервер (компьютер) 9, телевизор 10.

Подсистема спутникового мобильного доступа в Интернет на подвижном объекте 2 (фиг.3) содержит приемопередающую антенну 11, Интернет модем 12.

Наземная стационарная спутниковая приемная телевизионная подсистема 3 (фиг.4) содержит стационарную спутниковую приемную антенну 13, вторую группу n (где n – количество принимаемых программ) приемников (ресиверов) 14, сервер 15 с выходом в сеть Интернет.

Серверы 9 и 15 дополнены необходимыми устройствами ввода-вывода, файловым хранилищем и специальным программным обеспечением.

Приемопередающая антенна 11 может быть выполнена, например, как спутниковая следящая приемопередающая антенна.

Приемная спутниковая телевизионная подсистема 1 на подвижном объекте входом, через первый канал связи 6₁, связана с телевизионным спутником-ретранслятором 4, а входом/выходом с первым входом/выходом системы мобильного доступа в сеть Интернет 2, второй вход/выход которой через второй канал связи 6₂ связан с телекоммуникационной средой сети Интернет 5, вход/выход наземной стационарной спутниковой приемной подсистемы 3, через третий канал связи 6₃, связан с телекоммуникационной средой сети Интернет 5, а вход, через четвертый канал связи 6₄ связан с телевизионным спутником-ретранслятором 4, причем вход подсистемы 1 является входом спутниковой приемной следящей антенны 7, выход которой связан с входами n спутниковых приемников 8, входы/выходы которых соединены с соответствующими входами/выходами первого сервера 9, выход которого соединен с телевизором 10, причем сервер 9 включает в себя устройства ввода-вывода, файловое хранилище и специальное программное обеспечение, а его вход/выход является входом/выходом подсистемы 1 (Интернет), приемопередающая антенна 11 выходом связана с входом модема 12, стационарная спутниковая приемная антенна 13 выходом связана с входами n приемников 14, входы/выходы которых соединены с соответствующими входами/выходами второго сервера 15.

Система конструктивно выполнено так. На подвижном объекте, например на крыше железнодорожного вагона поезда устанавливают спутниковую приемную следящую антенну 7 и приемо-передающую Интернет антенну для работы, например, в сети 3G, 4G или VSAT - 11. Остальное оборудование, предназначенное для подвижного объекта, располагают, например, внутри вагона в техническом купе. Наземную телевизионную приемную стационарную спутниковую подсистему 3 располагают в зоне видимости спутника-ретранслятора 4, например, спутника Eutelsat 36A, для приема сигналов НТВ+. Телевизионный сигнал и доступ в сеть Интернет для пользователей осуществляется любым известным способом.

Система для реализации предложенного способа работает следующим образом.

Телевизионная следящая приемная спутниковая подсистема 1 на подвижном объекте, например, на железнодорожном вагоне поезда, с помощью спутниковой приемной следящей антенны 7 принимает несколько программ цифрового телевизионного сигнала, например, из пакета НТВ+, со спутника, например, Eutelsat 36A. Причем прием осуществляется как на стоянке, так и в движении. Сигнал с антенны 7 поступает на спутниковые приемники (ресиверы) 8, количество которых соответствует количеству принимаемых программ. На первом сервере 9 эти цифровые телевизионные программы (сигналы) обрабатываются, и из них формируются фрагменты-файлы заданной длительности, например, по 5 секунд, которые записываются в файловое хранилище первого сервера с кодовыми метками времени и качества. Так как работа системы происходит в движении, то сигнал со спутника имеет прерывания из-за встречающихся препятствий: деревьев, мостов, домов и др. При этом получаемый телевизионный сигнал обрабатывается и в буфер сервера 9 записываются как целые, так и нарушенные фрагменты-файлы с соответствующими кодовыми метками времени и качества. Сервер помечает нарушенные файлы-фрагменты и через сеть Интернет получает соответствующие эталонные файлы-фрагменты для замены.

Одновременно (синхронно) с приемной телевизионной антенной на подвижном объекте осуществляется прием с помощью приемной стационарной спутниковой подсистемы 3 этих же программ телевизионного сигнала, их обработка и формирование эталонных файлов-фрагментов в файловом хранилище на втором сервере к которому обеспечивается доступ из сети Интернет.Подсистема 3 располагается стационарно на земле в зоне прямой видимости спутника-ретранслятора, поэтому прием и формирование файлов-фрагментов осуществляется без ошибок.

Таким образом “исправленные” программы в виде пакета, например, формата DVB-C с выхода сервера 9 выводятся на телевизор 10. Причем телевизионный сигнал на телевизор выводится с задержкой t, например, 5 минут от реального времени, вследствие чего обеспечивается качественное изображение без помех на телевизоре даже в случае полного отсутствия сигнала со спутника-ретранслятора на время t<5 минут.

Изобретение соответствует критерию “изобретательский шаг”, так как включает совокупность существенных признаков с соответствующими связями, а именно: телевизионная следящая приемная спутниковая подсистема на подвижном объекте, подсистема мобильного доступа в сеть Интернет, телевизионная приемная стационарная спутниковая подсистема, телевизионный спутник ретранслятор, сеть Интернет.

Техническое решение является “новым“ и “промышленно применимым”, так как указанная совокупность существенных признаков позволяют принимать спутниковый телевизионный сигнал на подвижном объекте, а способ формирования телевизионного сигнала с буферизаций позволяет воспроизводить телевизионные программы на мониторах (телевизорах) без подрывов и помех.

1. Данилин А.А. Спутниковое телевидение. Установка, подключение, ремонт. Солон-Пресс, 2009 г.

2. Корякин В.Л. Цифровое телевидение. Солон-Пресс, 2012 г.

3. Патент США US 20120151083 A1, H04L29/06, H04L12/56, H04N5/00, H04N7/24.

4. Патент США US 20090224988 A1, G01R 29/08, H01Q3/00, H01Q1/3275, H01Q1/1257 H01Q1/08.

5. Патент США US 20140059620 A1 H04H20/74, H04H40/90, H04N7/20 (прототип).

Claims (2)

1. Способ управления буфером, формируемым из телевизионного сигнала на подвижном объекте, оснащенном следящей спутниковой антенной, заключающийся в записи и хранении нескольких видеопотоков и его дальнейшем воспроизведении на телемониторе с задержкой по времени, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния кратковременных помех на качество изображения, в процессе приема и обработки телевизионного сигнала формируют буфер из файлов-фрагментов заданной длительности, фрагменты анализируют и отмечают кодовой меткой времени и качества, после чего их размещают в файловом хранилище-буфере, при этом одновременно на телевизионной приемной стационарной спутниковой подсистеме создают аналогичный буфер, эталонный, того же набора телевизионных программ с записью в соответствующее локальное хранилище в виде файлов-фрагментов с кодовой меткой времени, далее на подвижном объекте буфер исправляют, для чего помеченные неисправные файлы, через сеть интернет, заменяют эталонными, взятыми из соответствующего эталонного буфера стационарной приемной спутниковой подсистемы, затем из исправленного буфера формируют телевизионный сигнал и подают на телемониторы с задержкой на время буферизации.

2. Система приема телевизионного сигнала со спутника на подвижном объекте, содержащая спутниковую следящую приемную антенну, приемник и устройство отображения телемонитор, отличающееся тем, что в нее введены несколько дополнительных спутниковых приемников, количество которых соответствует количеству принимаемых телепрограмм, входы которых подключены к выходу спутниковой следящей приемной антенны, а выходы связаны с первым сервером-компьютером, включающим в себя первое файловое хранилище и модулятор выходного телевизионного сигнала, выход которого соединен с телемонитором, также первый сервер на подвижном объекте связан с системой мобильного доступа в сеть интернет, через которую получает необходимые для работы файлы-фрагменты от телевизионной приемной стационарной спутниковой подсистемы, содержащей, стационарную приемную спутниковую антенну, входом связанную со спутником-ретранслятором, а выходом с входами нескольких спутниковых приемников, количество которых соответствует количеству принимаемых телепрограмм, выходы которых соединены со вторым сервером, в состав которого входит второе файловое хранилище для эталонных файлов-фрагментов, причем второй сервер также имеет доступ в сеть интернет.

Images