Мы уже неоднократно публиковали статьи, посвященные топовым продуктам компании WISI, станциям Chameleon и Tangram. Эти станции построены по самым передовым технологиям, основанным на программируемых логических матрицах (FPGA), микроконтроллерах и программных решениях.
Во многом они близки. Концептуальная разница между ними заключается в том, что в станции Chameleon сделан упор на универсальность и гибкость, а в платформе Tangram — на высокую функциональную плотность.
Что понимается под термином «высокая функциональная плотность» нагляднее всего можно показать на реальных примерах.
1. Приемное оборудование
1.1. Прием закрытых каналов.
Любая современная головная станция (ГС) начинается со стойки с тюнерами, принимающими эфирные и спутниковые каналы, декодирующими их и отправляющими на дальнейшую обработку. Традиционно такие стойки строятся на базе профессиональных приемников-декодеров (IRD). Использование платформы Tangram для приема DVB-сигналов позволяет значительно сократить требуемые объемы оборудования. На рисунке показан фрагмент стойки с приемным оборудованием для приема 12 спутниковых транспондеров.
Стойка слева выполнена на базе типовых профессиональных тюнеров. Она занимает 12U и потребляет около 500 Вт мощности.
Стойка справа выполнена на базе шасси Tangram GT01 с установленными в нем тремя платами GT31 (счетверенный универсальный приемник) и тремя платами GT42 (счетверенный CAM-дескремблер). Она занимает 1U и потребляет не более 100 Вт мощности.
При этом решение на базе Tangram, по сравнению с традиционным решением, имеет более широкие функциональные возможности:
- в приемном модуле Tangram установлены универсальные DVB‑S/S2/C/T/T2 тюнеры, позволяющие принимать DVB-сигнал любого формата;
- наличие встроенного IP-коммутатора позволяет гибко управлять CAM-модулями – каскадировать их и подключать к любым источникам;
- Tangram способен выполнять функции демультиплексора и стримера IPTV;
- поддерживается резервирование N+1.
1.2. Мульти CAM тюнеры.
В связи с переходом некоторых спутниковых операторов на концепцию «одна смарт-карта на программу» операторам пришлось увеличивать количество приемного оборудования.
Наличие IP-коммутатора и возможность произвольного конфигурирования позволяет реализовать на базе Tangram мульти CAM тюнер компактного размера.
На рисунке показаны варианты построения приемной части ГС на основе традиционных решений и на базе Tangram.
Слева показан вариант блока приемников с CAM-модулями для приема 20-ти закрытых программ. Такой блок приемников займет в стойке 20U высоты и будет потреблять около 800 Вт мощности.
Справа вариант на базе шасси Tangram GT01 с установленными в нем одной платой GT31 (счетверенный универсальный приемник) и пятью платами GT42 (счетверенный CAM-дескремблер). Он занимает 1U и потребляет не более 100 Вт мощности. Этот вариант имеет некоторые особенности эксплуатации. Так как для обеспечения высокой функциональной плотности часть CAM-модулей установлена внутри шасси, то управление ими и их перезагрузка осуществляется программными средствами через WEB-интерфейс.
2. Удаленные головные станции
Сегодня де-факто сложилась следующая концепция развития сетей крупных операторов.
На первом этапе создается центральная головная станция. Она располагается в специальном помещении, оборудованным всей необходимой инфраструктурой, имеет хорошее антенное поле, большой набор приемного оборудования, обслуживается квалифицированным персоналом. Эта станция через распределительную сеть обеспечивает качественным телевизионным сервисом центральную зону обслуживания.
На следующих этапах появляется необходимость предоставлять такой же уровень сервиса в удаленных точках – в малых населенных пунктах, коттеджных поселках, отелях, турбазах и т.д. В этих местах, как правило, нет специально оборудованных помещений, антенного поля, квалифицированного персонала.
В таких случаях сигнал, сформированный на центральной ГС, в виде IP-потока передается по оптической транспортной сети на удаленную приемную точку, где на специальной ГС преобразуется в вещательный радиосигнал, который подается в распределительную кабельную сеть и по которой доставляется до абонентов.
Функционально такая удаленная ГС довольно проста – это «черный ящик», на входе у которого транспортный IP-поток, а на выходе групповой радиосигнал вещательного телевидения. За рубежом такие устройства называют пограничными преобразователями (edge device). Такие удаленные ГС любого уровня сложности можно эффективно создавать на базе платформы Tangram. Для примера рассмотрим два крайних варианта построения такой станции – простейшую станцию для небольшого отеля и профессиональную станцию высшей категории для небольшого города.
Читайте также: Что такое цифровая головная станция?
2.1. Простейшая ГС.
Такая ГС показана на рисунке.
Для своей реализации, кроме самой платформы Tangram, она не требует никаких дополнительных блоков. Единственный дополнительный блок – это пассивный сумматор радиосигналов DM17. На рисунке, для наглядности, он показан рядом с шасси. Однако на практике его удобнее ставить позади шасси, так как при этом обеспечивается максимальная компактность и минимальные длины соединительных кабелей.
В шасси Tangram GT01, в дополнение к штатному коммутатору на 1+4 GbE порта, устанавливается плата GT12 (расширение на 4 SFP-гнезда). Эта плата позволяет без использования внешнего коммутатора подключить оптический кабель транспортной сети через SFP-модуль непосредственно к коммутатору станции Tangram. В это же шасси можно установить до 6 модулей-преобразователей. Установив, например, один модуль GT23 (8 DVB-C пакетов) и 5 модулей GT21 (6 аналоговых каналов каждый), получим на выходе станции 8 цифровых пакетов (~ 100 SD-телепрограмм) и 30 программ в аналоговом формате.
Такая ГС может быть установлена в необслуживаемом ящике на удаленном объекте. Благодаря возможности удаленного управления и контроля станция может обслуживаться дистанционно. При возникновении аварийных ситуаций оператор будет своевременно извещен и сможет оперативно принять меры по восстановлению нормальной работы станции.
2.2. Профессиональная станция высшей категории.
Следующий пример основан на проекте реального крупного кабельного оператора, который предъявил максимальные требования к качеству и надежности работы станции. Станция должна была обеспечивать:
- трансляцию не менее 54 аналоговых радиосигналов вещательного телевидения;
- трансляцию не менее 26 цифровых DVB-C радиосигналов вещательного телевидения;
- трансляцию 8 FM-радиосигналов;
- резервирование по входным линиям связи;
- резервирование по модулям N+1;
- резервирование по блокам питания;
- возможность приема по протоколу с коррекцией ошибок 2D IP FEC;
- удаленное управление по SNMP и WEB-интерфейсу.
По этому заданию были подготовлены и протестированы два варианта станции – одна, построенная на базе платформы Tangram, другая на базе современного оборудовании другого производителя, базирующегося на традиционной «аппаратной» концепции.
По итогам тестирования оба варианта станции отвечали требованиям задания.
Станция, построенная на базе платформы Tangram, показана на рисунке.
Станция очень компактная, она состоит из трех шасси Tangram GT01. В первые два шасси установлено по пять основных и одному резервному модулю GT21 (6 аналоговых каналов каждый). Это позволяет сформировать до 60 аналоговых программ с резервированием модулей по схеме 5+1. В третьем шасси установлены четыре основных и один резервный модуль GT23. Это позволяет сформировать до 32 цифровых пакетов с резервированием модулей по схеме 4+1. На оставшееся свободное место устанавливается модуль GT22, который формирует 8 аналоговых FM-радиосигналов.
Все модули допускают «горячую» замену. Более того, в станции можно включить режим автоматического восстановления конфигурации. В таком режиме при замене модуля-преобразователя на другой встроенный контроллер шасси автоматически загрузит в новый модуль все конфигурационные установки заменяемого модуля, и станция продолжит нормальную работу.
Во всех шасси Tangram этого проекта были установлены по два резервируемых блока питания (переменного или постоянного тока). В нормальном режиме эти блоки работают в режиме разделения мощности. Поэтому оба блока работают в облегченном режиме, что повышает их надежность. При отключении одного из блоков второй автоматически берет на себя полную нагрузку. Замена блоков питания занимает несколько секунд, не требует специального инструмента и может делаться «на горячую», без прерывания работы станции.
Резервирование по входным сигналам не требует специального оборудования и обеспечивается активацией программной опции GTRED. При этом время принятия решения станцией о потере источника и время переключения на резервный источник (от одной до нескольких десятков секунд) задается оператором для исключения ложных срабатываний.
На рисунке в составе станции показан дополнительный IP-коммутатор. Для работы самой станции он не является обязательным, так как платформа Tangram имеет собственный коммутатор GT11, который обеспечивает ее полноценное функционирование. Этот внутренний коммутатор при необходимости может быть легко заменен, как и все остальные модули, без демонтажа шасси. Однако на станциях высокого уровня, как правило, имеется еще и другое оборудование,
требующее наличия дополнительного коммутатора. Поэтому его включение в состав станции упрощает объединение всего оборудования ГС в единый комплекс.
Также в состав станции входят три блока пассивных сумматоров DM17.
Такая профессиональная станция занимает не более 7U в стойке (с учетом дополнительного оборудования). Эта величина может быть легко уменьшена до 4U при установке пассивных сумматоров DM17 позади шасси Tangram. Общее потребление станции не превышает 400 Вт.
Станция Tangram имеет встроенную систему контроля по SNMP, которая позволяет в автоматическом режиме отслеживать состояние станции и в случае выхода каких-либо параметров станции посылает системе контроля тревожные сообщения — traps. Это отвечает современным мировым тенденциям работы системы контроля и управления.
При своей компактности станция имеет очень высокое качество выходных радиосигналов (с/ш > 60 дБ). В ней использованы модуляторы с прямым цифровым синтезом (DDS). Благодаря этому отпадает необходимость использования на выходе фильтровых сумматоров. Использование таких сумматоров требуется только для станций, имеющих недостаточно высокую степень подавления внеполосных шумов и помех. В результате значительно облегчается реализация системы резервирования.
Комплект оборудования для станции, базирующейся на традиционной аппаратной концепции, занял в стойке 11U (без учета сумматоров). При этом он потребовал обязательного использования внешних IP-коммутаторов с возможностью объединения более 100 портов. Только для соединения модулей станции с этими коммутаторами потребовалось смонтировать более 100 патчкордов!
Потребление такой станции превысило 700 Вт, что почти в два раза выше, чем при использовании платформы Tangram.
2.3. Охлаждение станции Tangram.
Так как в станции высокой плотности передние и задние панели имеют малую площадь и заняты слотами и коннекторами, то в ней реализована поперечная система вентиляции. Испытания показали, что такая система имеет некоторые особенности при установке в стойку. На рисунке показаны два варианта установки шасси в стойку.
На левом рисунке шасси установлены с промежутками в 1U, а на правом рисунке без зазоров, среди другого оборудования. По результатам тестирования оказалось, что при установке без зазоров обеспечивается и более высокая плотность монтажа и лучшее охлаждение. Это объясняется тем, что при установке с промежутками система вентиляции начинает работать в режиме «короткого замыкания», когда разогретый воздух с левой стороны шасси вдоль корпуса возвращается к воздухозаборнику с правой стороны. При установке без зазоров этот эффект отсутствует.
3. Дополнительные возможности
Приведенные выше примеры наглядно показывают прямые преимущества от использования станции «высокой плотности». Однако есть еще и ряд дополнительных возможностей платформы Tangram.
Вот некоторые из них:
3.1. Работа в системе аварийного оповещения.
Сегодня возможность оповещения населения об аварийных ситуациях через сети кабельных операторов становится все более важной. Во многих странах данное требование является обязательным по закону. В России также был выпущен указ Президента № 1522 от 13.11.12, обязывающий операторов подготовить свои сети для обеспечения возможности их использования в составе системы оповещения.
В станцию WISI Tangram уже заложена функциональность, с помощью которой при необходимости можно осуществить дистанционное переключение всех или отдельных каналов на источник сигнала аварийного оповещения. Для этого была разработана и поставляется специальная утилита Remote Headend Emergency Switcher (RHES).
3.2. IP-QAM и IP-COFDM c мультиплексором и кодированием.
Платформа Tangram позволяет не только передавать цифровые пакеты в IP-формате на удаленную ГС. Возможность активации в модулях GT23 и GT24 опций мультиплексора и скремблера, позволяет при необходимости изменить на удаленной станции состав цифровых пакетов и даже закодировать их с использованием любой SimulCrypt совместимой системы CAS.
3.3. Политика разделения программного обеспечения.
Политика разделения программного обеспечения на отдельные лицензии, реализуемая фирмой WISI, позволяет оператору оплачивать не все возможные функции оборудования, а только те, которые требуются ему для решения конкретной задачи. При этом у клиента всегда есть возможность, не заменяя оборудования, расширить его функциональные возможности или изменить функциональность при изменениях в стандартах или для расширения спектра предлагаемых услуг. Такой подход позволяет оптимизировать затраты оператора.
Также, при желании, оператор может сразу купить со скидкой весь пакет лицензий.
3.4. Дополнительная экономия.
Необходимо понимать, что экономия средств оператора не ограничивается прямой экономией на цене оборудования. Значительно большие средства при использовании оборудования «высокой плотности» оператор может сэкономить на дополнительных затратах.
Так, уменьшение энергопотребления, кроме прямой экономии на цене электроэнергии, позволяет значительно снизить затраты на системы кондиционирования и системы резервного энергопитания. Уменьшение занимаемого места в стойке позволяет снизить затраты на аренду помещения или расширить спектр услуг.
Эта косвенная экономия может значительно превысить прямую экономию на цене оборудования. К тому же, в большинстве случаев экономия средств не является разовой, а является постоянной экономией затрат на содержание станции и отражается на кошельке оператора непрерывно.
Вячеслав Чулков, технический эксперт WISI
Михаил Шишковский, региональный менеджер WISI
