Временной слайсинг (цифровое вещание)

Квантование времени — это метод, используемый технологиями DVB-H и ATSC-M/H для достижения экономии энергии на мобильных терминальных устройствах. Он основан на мультиплексированной по времени передаче различных услуг.

DVB-H и ATSC-M/H передают большие объемы данных в пакетах, что позволяет отключать приемник в неактивные периоды. Результатом является экономия энергии до 90% - и тот же неактивный приемник может использоваться для мониторинга соседних ячеек для бесшовных хэндоверов .

Особой проблемой для мобильных терминалов является ограниченная емкость аккумулятора. В некотором смысле, совместимость с широкополосной наземной службой налагает нагрузку на мобильный терминал, поскольку демодуляция и декодирование потока данных с высокой скоростью влечет за собой определенное рассеивание мощности в тюнере и демодуляторе. Исследование в начале разработки DVB-H показало, что общая потребляемая мощность входного конца DVB-T составляла более 1 Вт на момент исследования и, как ожидалось, не снизится ниже 600 мВт до 2006 года; между тем, несколько меньшее значение кажется возможным, но предполагаемая цель в 100 мВт в качестве максимального порога для всего входного конца, встроенного в терминал DVB-H, все еще недостижима для приемника DVB-T.

Значительным недостатком для терминалов с батарейным питанием является тот факт, что в DVB-T или ATSC весь поток данных должен быть декодирован до того, как любая из услуг (телевизионных программ) мультиплекса станет доступной. Экономия энергии, которая становится возможной благодаря временному сегментированию, обусловлена ​​тем, что по сути должны обрабатываться только те части потока, которые несут данные выбранной в данный момент услуги. Однако для этого поток данных необходимо реорганизовать соответствующим образом. В DVB-H и ATSC-M/H мультиплексирование услуг выполняется в чистом мультиплексе с временным разделением . Таким образом, данные одной конкретной услуги передаются не непрерывно, а компактными периодическими пакетами с перерывами между ними. Мультиплексирование нескольких услуг снова приводит к непрерывному, бесперебойному передаваемому потоку с постоянной скоростью передачи данных.

Этот тип сигнала может быть получен выборочно по времени: терминал синхронизируется с пакетами желаемой услуги, но переключается в режим энергосбережения в промежуточное время, когда передаются другие услуги. Время энергосбережения между пакетами относительно времени, необходимого для приема отдельной услуги, является прямой мерой экономии энергии, обеспечиваемой временным слайсингом. Пакеты, поступающие в приемник, должны буферизироваться и считываться из буфера со скоростью передачи данных услуги. Объем данных, содержащихся в одном пакете, должен быть достаточным для преодоления периода энергосбережения внешнего интерфейса. Для настройки на поток пакет должен нести видеокадр, который позволяет декодеру мгновенно отображать видео, в противном случае необходимо ждать следующего пакета.

Положение пакетов передается в виде относительной разницы во времени между двумя последовательными пакетами одной и той же услуги. Эта информация называется «дельта t». Она передается несколько раз в одном пакете, чтобы обеспечить избыточность ошибок.

На практике длительность одного импульса составляет несколько сотен миллисекунд, тогда как время энергосбережения может составлять несколько секунд. Необходимо учитывать время на включение внешнего интерфейса, повторную синхронизацию и т. д.; предполагается, что этот период времени составляет менее 250 мс в соответствии с техническим стандартом DVB-H. В зависимости от соотношения времени включения/времени энергосбережения итоговая экономия энергии может превышать 90%.

В качестве примера на рисунке справа показана часть потока данных, содержащего временные сегменты услуг. Четверть предполагаемой общей емкости канала DVB-T в 13,27 Мбит/с отводится службам DVB-H, тогда как оставшаяся емкость распределяется между обычными службами DVB-T. Этот пример показывает, что возможно передавать как DVB-T, так и DVB-H в одной сети.

Длина пакета может быть рассчитана через размер пакета и битрейт пакета . Дополнительный коэффициент 0,96 вводится для компенсации заголовков базового транспортного потока MPEG , поскольку они создаются после применения Time Slicing.${\displaystyle T_{B}}$${\displaystyle B_{B}}$${\displaystyle R_{B}}$

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

Фактическое время включения пакета, обозначаемое как , включает в себя указанное выше время синхронизации (250 мс).${\displaystyle T_{ON}}$

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

Постоянный битрейт потока можно рассчитать из пакетного битрейта и длительностей ON и OFF:${\displaystyle R_{C}}$

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

И наоборот, время OFF, которое должно использоваться, можно рассчитать из фактического постоянного битрейта видеопотока. Это более интуитивно понятно, поскольку постоянный (или средний) битрейт видео известен до применения временного слайсинга.

${\displaystyle T_{ВЫКЛ}={\frac {R_{B}}{R_{C}}}-T_{ВКЛ}}$

Процент экономии энергии можно окончательно выразить как${\displaystyle P}$

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

Для квантования времени требуется достаточно большое количество мультиплексированных сервисов и определенная минимальная скорость передачи данных, чтобы гарантировать эффективное энергосбережение. В принципе, потребление энергии front end коррелирует со скоростью передачи данных сервиса, выбранного в данный момент.

Квантование времени предлагает еще одно преимущество для архитектуры терминала. Довольно длительные периоды энергосбережения могут использоваться для поиска каналов в соседних радиоячейках, предлагающих выбранную услугу. Таким образом, передача каналов может быть выполнена на границе между двумя ячейками, что остается незаметным для пользователя. Как мониторинг услуг в соседних ячейках, так и прием данных выбранной услуги могут осуществляться с помощью одного и того же интерфейса.

• Цифровое видеовещание (DVB); Система передачи для портативных терминалов (DVB-H), ETSI EN 302 304 V1.1.1.
• Кандидат на стандарт: Стандарт ATSC-M/H, Часть 2 – Характеристики радиочастотной/передающей системы (A/153, Часть 2:2009), S4-131r14.
• М. Резаи, И. Буазизи, В. Вадакитал и М. Габбудж, «Оптимальная задержка смены канала для мобильного телевидения через DVB-H», май 2007 г., Международная конференция IEEE по портативным информационным устройствам