Как сделать свое кабельное тв
Как подключить цифровое кабельное телевидение
Сегодня множество провайдеров предлагают абонентам подключить цифровое кабельное телевидение. Этот формат вещания дает абоненту массу полезных возможностей. Его главное преимущество — очень качественная картинка, изображение на экране. Подключить кабельное телевидение через цифровую приставку или без нее пользователь сможет самостоятельно. Речь идет о разводке проводной сети в квартире. Схема соединений при этом может быть как угодно сложной.
В чем преимущества цифрового кабельного телевидения
Цифровой формат вещания работает следующим образом:
Решить провести кабельное телевидение в квартире очень легко, если знать о его преимуществах. Набор главных заключен в цифровом формате вещания. Это означает, что помехи очень незначительно влияют на качество изображения. Данные передаются пакетами с избыточностью. Декодирующая аппаратура в квартире даже при сильных потерях способна построить качественное изображение.
Второе главное преимущество цифры — наличие служебной информации в потоке. Это субтитры для плохо слышащих людей, дополнительные звуковые дорожки для иностранцев или желающих послушать альтернативные изложения событий. Наконец, система телегида и подробнейшая программа телепередач позволит не пропустить любимое шоу или фильм.
И завершающий штрих — возможность выбрать для себя оптимальный набор каналов. Параметры провайдера позволяют сформировать для пользователя набор пакетов вещания. Или сделать доступными только часть каналов из некоторого перечня. Обычно предлагается бесплатный или недорогой пакет из нескольких программ. Другие каналы сформированы в отдельные предложения, пользователь может выбрать и оплачивать только интересные для себя.
Необходимое для подключения оборудование
Все работы в квартире происходят после того, как провайдер организовал центральное кабельное подключение. Это значит, что в жилье абонента заведен провод, с которого начинается построение всей сети передачи сигнала. Однако стоит помнить, что трансляции в цифровом формате не способны обрабатывать старые телевизоры. У пользователя может возникнуть ряд ситуаций.
Наконец, есть вариант, когда провайдер предлагает кодированный цифровой контент. Данная ситуация прямо подразумевает покупку дополнительного оборудования. Это может быть CI модуль сопряжения для цифрового телевидения или приставка с системой авторизации при помощи смарт карты.
В аналогичную ситуацию попадают пользователи, у которых старый ТВ приемник. Однако сегодня провайдеры стараются предложить абонентам возможность сразу смотреть контент на нескольких телевизорах или других гаджетах. Это услуги «Мультирум» и «Мультискрин», позволяющие сэкономить на просмотре каналов со второго и даже третьего гаджета.
Процесс и схема подключения
Процесс подключения начинается с визита к провайдеру кабельного ТВ. Там заключается договор на оказание услуг и оговаривается объем работ, перечень необходимого оборудования.
Для разводки кабеля пользователю понадобится следующее.
Общая схема подключения телевизоров может выглядеть как многолучевая звезда. От начальной точки, входа кабеля провайдера в квартиру, протягиваются линии к каждому потребителю. В этом случае понадобится простой делитель сигнала, с достаточным числом выходов.
Однако на практике схема звезды применяется редко. Причина в разном, сильно отличающемся, расстоянии до каждого телевизора. В этом случае разводку нужно делать с применением разветвителей и делителей. Общий алгоритм действий таков.
Любую масштабную сеть, в которой телевизоров больше трех, можно условно разделить на значимые зоны и спланировать распределение сигнала буквально на листе бумаги. Монтаж и коммутация кабелей на делители, разветвители производится при помощи F-коннекторов. Установить их на концы кабеля очень просто.
Сращиваний проводов допускать не стоит. Коммутация к входам устройств деления также не представляет сложности, делается завинчиванием.
Совет! Чтобы не терять уровень сигнала на паразитные потери, на одной кабельной линии не должно быть больше одной промежуточной точки с соединением двух коннекторов. Поэтому перед походом в магазин для покупки провода рекомендуется все тщательно промерить и рассчитать нужную длину на бумаге.
Настройка каналов
Настройка цифровых каналов всегда делается согласно инструкции к используемому оборудованию, телевизору или приставке. Поэтому изучать этот документ нужно внимательно и не торопясь. Общий алгоритм действий можно описать так:
Далее можно запустить автоматический поиск. При этом сканируется весь диапазон частот. Это достаточно долго, вдобавок устройство может найти лишние каналы, служебные или кодированные. Ручной поиск быстрее и точнее. Для него нужно задать параметры вещания, а именно — несущую частоту и ширину полосы пропускания. Эти данные можно узнать у своего провайдера, они также указываются в договоре на предоставление услуг.
В качестве заключения
Есть еще один формат цифрового телевидения, который ошибочно принимают за кабельное. Это IPTV вещание. Оно работает на совершенно других принципах. Это полностью интерактивное телевидение, контент по запросу, передаваемый сетевыми технологиями в компьютерном формате. Для его использования всегда нужен интернет.
Многие задают вопрос, как настроить IPTV на обычном кабельном цифровом телевидении. Ответ — никак. Если хочется пользоваться именно IPTV вещанием, получать возможность смотреть передачи из архива, пользоваться перемоткой и паузой, другими полезными опциями, нужно выбрать провайдера, предлагающего именно такой тип телевидения. Обычная кабельная цифра таких возможностей не предоставляет.
Сети кабельного телевидения для самых маленьких. Часть 1: Общая архитектура сети КТВ
Как бы просвещённое сообщество не ругало телевидение за негативное влияние на сознание, тем не менее, телевизионный сигнал присутствует практически во всех жилых (и во многих нежилых) помещениях. В больших городах это почти всегда телевидение кабельное, даже если все вокруг по привычке называют его «антенна». И если система приёма эфирного телевидения вполне очевидна (хотя тоже может отличаться от привычной рогатой антенны на подоконнике, об этом я обязательно расскажу в дальнейшем), то система кабельного телевидения может показаться неожиданно непростой в своей работе и архитектуре. Об этом представляю серию статей. Я хочу познакомить интересующихся с принципами работы сетей КТВ, а так же их эксплуатации и диагностики.
Я не претендую на написание всеобъемлющего учебника, а постараюсь остаться в рамках научпопа и не перегружать статьи формулами и описаниями технологий. Именно для этого я оставил в тексте «умные» слова без пояснений, погуглив по ним вы сможете углубиться на столько, на сколько это нужно вам. Ведь по отдельности всё хорошо описано, а я лишь расскажу как всё это складывается в систему кабельного телевидения. В первой части я поверхностно опишу структуру сети, а в дальнейшем более подробно разберу принципы работы всей системы.
Сеть кабельного телевидения имеет древовидную структуру. Сигнал формируется головной станцией, которая собирает сигналы из разных источников, формирует из них единый (по заданному частотному плану) и отдаёт в магистральную распределительную сеть в нужном виде. Сегодня магистральная сеть, конечно же, оптическая и сигнал переходит в коаксиальный кабель только в пределах конечного здания.
Головная станция
Источниками сигнала для головной станции могут быть как спутниковые антенны (коих может быть с десяток), так и цифровые потоки, отдаваемые непосредственно телеканалами или другими операторами связи. Для приёма и сборки сигнала из разных источников используются многоканальные мультисервисные декодеры/модуляторы, представляющие собой стоечное шасси с различными картами расширения, обеспечивающими подключение различных интерфейсов, а так же декодирование, модулирование и формирование нужного сигнала.
Тут, например, мы видим 6 модулей приёма сигнала спутникового вещания и два выходных модулятора DVB-C.
А это шасси занимается дескремблированием сигнала. Видно CAM модули, такие же, как вставляются в телевизоры для приёма закрытых каналов.
Итогом работы этого оборудования является выходной сигнал, содержащий в себе все каналы, которые мы будем отдавать абонентам, разложенные по частотам в соответствии с заданным частотным планом. В нашей сети это диапазон от 49 до 855Мгц, содержащий в себе как аналоговые каналы, так и цифровые в форматах DVB-C, DVB-T и DVB-T2:
Отображение спектра сигнала.
Сформированный сигнал подаётся в оптический передатчик, который по сути является медиаконвертером и переносит наши каналы в оптическую среду на традиционную для телевидения длину волны 1550нм.
Оптический передатчик.
Магистральная распределительная сеть
Полученный от головной станции оптический сигнал усиливается при помощи знакомого любому связисту оптического эрбиевого усилителя (EDFA).
Снятые с выхода усилителя пара десятков дБм уровня сигнала уже можно поделить и отправить в разные районы. Деление производится пассивными делителями, для удобства уложенными в корпуса стоечных кроссов.
Оптический делитель внутри одноюнитового оптического кросса.
Поделенный сигнал попадает на объекты, где может быть при необходимости усилен при помощи таких же усилителей, либо поделен между другим оборудованием.
Так может выглядеть узел жилого квартала. Он включает в себя оптический усилитель, делитель сигнала в корпусе стоечного кросса и распределительный оптический кросс, от которого волокна расходятся к оптическим приёмникам.
Абонентская распределительная сеть
Оптические приёмники так же, как и передатчик, представляют из себя конвертеры среды: они переносят полученный оптический сигнал в коаксиальный кабель. ОП бывают разные и разных производителей, но функционал их как правило одинаков: мониторинг уровней и базовые регулировки сигнала, о которых подробно расскажу в следующих статьях.
Оптические приёмники, применяемые в нашей сети.
В зависимости от архитектуры домов (этажность, количество корпусов и парадных и т.д.) оптический приёмник может стоять в начале каждого стояка, а может быть один на несколько (иногда даже между зданиями бывает проложен не оптический, а коаксиальный кабель), в таком случае неизбежные затухания на делителях и магистралях компенсируются усилителями. Такими, как этот, например:
Усилитель сигнала КТВ Teleste CXE180RF
Абонентская распределительная сеть строится на разного вида коаксиальном кабеле и различных делителях, которые вы можете увидеть в слаботочном щитке на своей лестничной клетке
К выходам абонентских разветвителей подключаются кабели, заходящие в квартиру.
Конечно же в большинстве случаев в каждой квартире телевизоров несколько и подключены они через дополнительные разветвители, которые так же вносят затухания. Поэтому в отдельных случаях (когда в большой квартире много телевизоров) приходится уже в квартире устанавливать дополнительные усилители сигнала, которые для этих целей бывают поменьше и послабее магистральных.
Делаем свой телеканал
Вы, возможно, удивитесь, но телевидение всё ещё живо. Да, аудитория поредела и «состарилась», а технологии приумножились и помолодели (IPTV, SmartTV, различные приставки), но всё-таки жизнь есть не только в YouTube и TikTok. Мало того, сейчас сделать свой телеканал можно при достаточно небольших инвестициях времени и финансов. В 2017 году мой брат (Ruler-ufa) попросил меня о помощи с технической реализацией нового музыкального телеканала на башкирском и татарском языках. О том, что у нас получилось, и пойдёт речь в этой статье. Сразу оговорюсь, что нюансов подбора контента, оформления эфира и подобных тем здесь не будет, т.к. я занимался исключительно технической частью. Кроме того, задача была сделать все максимально просто и дёшево, т.к. бюджет был ограничен, поэтому некоторые вещи можно было сделать по-другому — правильнее, но гораздо дороже.
DISCLAIMER! Все упомянутые решения, компании, партнеры и операторы — лишь отражение нашего личного опыта, а не реклама.
Создание картинки и генерация видеопотока
Что такое телеканал? По сути, это бесконечный аудиовидеопоток. И его необходимо как-то генерировать.
Сначала пара слов о том, как это происходит на «больших» телеканалах. Их сердцем можно назвать ЦА — центральную аппаратную (в телецентрах поменьше она называется КРА — коммутационно-распределительная аппаратная) — помещение с коммутатором, большим микшерным пультом и кучей мониторов. На коммутатор приходят сигналы с головной станции (если это региональный филиал), со всех аппаратно-студийных блоков (АСБ), с различных видеосерверов и с другого ПО — например, титровального.
Что такое АСБ? В общем случае — это другая аппаратная и студия, ответственные за производство конкретной программы в прямом эфире — например, новостей. Центральная аппаратная связывает воедино все АСБ и иные входы и решает, что пойдёт в эфир в конкретный момент времени. Ну а видеосерверы создают линейный эфир, т.е. эфир по расписанию — всё то, что не является «прямым эфиром». Кроме того, они могут генерировать, например, настроечную таблицу, сигнал часов и т.п. На выходе центральной аппаратной — аудиовидеопоток, который отправляется на передающее оборудование, спутник, сети распространения и т.д. Пример работы АСБ программы «Время» на Первом канале:
А теперь спустимся с небес на землю и сделаем всё чуть проще! Поскольку необходимости в прямых эфирах на нашем телеканале нет, всю аппаратную мы можем реализовать в качестве одного-единственного сервера. Так как кодирование видео — процесс затратный, а делать это нам придётся круглосуточно, железо должно соответствовать:
Сам сервер мы расположили в одном из дата-центров Уфы. Его выбор был не случаен — именно там располагается инфраструктура самых крупных в Уфе провайдеров телевидения и интернета. Благодаря такому размещению, доставка сигнала до этих операторов стала достаточно тривиальной задачей.
С железом разобрались, переходим к софту. В качестве ПО для генерации картинки мы выбрали Форвард ТС компании «СофтЛаб-НСК», поскольку уже имели опыт работы с ним. Этот комплекс предоставляет широкий спектр возможностей для организации цифрового вещания и используется большим количеством телеканалов стран бывшего СНГ и не только. Список фич, которые используем мы:
Сам комплекс состоит из большого количества различных Windows-служб и программ для их настройки.
Составление расписания эфира происходит в программе FDOnAir. Большую часть времени инженер эфира проводит именно в ней. Кроме того, здесь же происходит управление заранее подготовленными титрами при помощи команд в расписании и группы кнопок в верхней части интерфейса.
Настройка pipeline’а (по-русски это обычно называют «тракт») происходит в другой программе — SLStreamerPro.
Тут следует уточнить, что кроме Форвард ТС, Софтлаб имеет и более старую версию системы, которая работала, используя плату-расширение PCI. Итоговая картинка забиралась с платы при помощи физического соединения этой платы с остальным трактом, который преимущественно представлял из себя различные аппаратные компоненты. Сейчас большинство каналов вещает в цифре, но плата никуда не делась, просто теперь она — виртуальная.
На графе видно, что эта самая плата является источником сигнала, с неё в граф попадает несжатый аудиовидеопоток (RAW). Затем он кодируется в определённый формат, в нашем случае — H.264/MP3. Да, именно MP3, а не AAC, поскольку не все телевизоры могут воспроизвести AAC, а поток доходит до конечных телевизоров в неизменном виде — операторы просто доставляют его от телеканалов до зрителей, никак не изменяя.
Заключительная группа компонентов графа — получатели потока. Мы используем UDP Multicast и HLS segmenter. Первый нарезает MPEG-TS на UDP-дейтаграммы и отправляет на сетевую карту, а второй — на HLS-манифест и сегменты и складывает их на диск, чтобы мы могли опубликовать их с помощью IIS. Кстати, ffmpeg забирает сигнал тоже с помощью UDP Multicast, но не через реальную сетевую карту, а через loopback (об этом совсем скоро).
Доставка до кабельных операторов и медиасервисов
Теперь, зная, каким образом картинка рождается, остановимся чуть подробнее на том, как она попадает в конечные устройства зрителей. А происходит это, как правило, через посредников.
Начнём с кабельных операторов. На сегодняшний день все они работают в цифре, поэтому ничего, кроме сетевого соединения между телеканалом и оператором, не требуется. Казалось бы, всё просто?
Но и тут возникают проблемы. Сам сервер расположен в каком-то определённом месте — да хоть на кухне, это не так важно (шутки шутками, но именно там он и стоял первые пару месяцев). Вещательный сервер один, а операторов много, и у каждого свои точки присутствия. Что же делать в таком случае? Как отдать картинку всем?
Тут есть два наиболее распространённых подхода. Первый — поднять сигнал на спутник. Практически все операторы имеют техническую возможность забрать его оттуда и распространить на своих абонентов. Минус один — это очень дорого. Примерная стоимость — сотни тысяч рублей в месяц.
Второй — доставлять сигнал по земле через специализированных посредников. Самый популярный — компания Медиалогистика, филиал MSK-IX. Что она делает: по локальной сети дата-центра (как правило, Останкино или M9) забирает ваш сигнал и по своей наземной инфраструктуре оптоволоконных сетей доставляет его до операторов по всей стране. Краткий ролик о том, как всё это работает:
Цена кусается уже не так сильно (десятки тысяч рублей в месяц), но всё ещё дорого для нашего случая. В этом смысле нам повезло — канал у нас на национальном языке, поэтому и большая часть аудитории расположена на вполне конкретной территории. Мы нашли дата-центр в Уфе с максимальным присутствием самых крупных кабельных операторов и разместили сервер там. Всё остальное — дело техники: с помощью выхода UDP Multicast отдать поток на сетевую карту и попросить сетевых инженеров направить этот поток по локальной сети на приёмный сервер оператора. Таким образом мы покрыли трёх самых крупных в Уфе операторов. Ещё один регион с большой аудиторией — Татарстан. Там мы сотрудничаем с другим крупным кабельным оператором; сигнал для них мы отправляем через магистральную сеть компании «ТрансТелеком».
Есть и такие операторы (на самом деле, их у нас большинство), которые готовы принять сигнал через «дикий» интернет. Как правило, забирают они его в формате HLS, для этого они получают ссылку вида streaming.matur-tv.ru/hls/h264_aac/stream.m3u8. В очень редких случаях партнёр (например, Яндекс.Эфир) не имеет технической возможности принять HLS, тогда мы можем отдать картинку по RTMP (pull) либо через HTTP-TS. Последний представляет собой HTTP-ссылку, которая, в отличие от сегментов HLS, является бесконечным виртуальным файлом с потоком MPEG-TS.
Поскольку операторов становится уже слишком много, ПО «Форвард» не поддерживает протокол RTMP и является недостаточно гибким, а также нам нужно иметь публичный HLS-поток для сайта и мобильного приложения (в случае DDoS-атаки на сервер не хотелось бы, чтобы умер весь эфир), мы решили развернуть ещё два виртуальных сервера — только для ретрансляции потока. Один —для операторов и сервисов, второй — для публичного стриминга.
Основные инструменты, с помощью которых мы реализовали ретрансляцию — это ffmpeg и nginx rtmp module. Об ffmpeg, думаю, слышал хоть раз практически каждый. Это «швейцарский нож» в деле обработки и конвертирования аудио-видео. С помощью этой мощной утилиты мы вытаскиваем поток из pipeline’а «Форвард» и по RTMP отправляем на первый сервер ретрансляции. Там сигнал принимает nginx, который нарезает его на HLS и раздаёт всем операторам, у кого есть ссылка, а также отправляет его в YouTube, ВКонтакте и на второй сервер ретрансляции. Второй сервер практически ничем не отличается, только он не отправляет сигнал в YouTube и ВКонтакте и предназначен для раздачи потока для пользователей сайта и мобильного приложения.
Мониторинг
Отлично! Теперь у нас всё работает, и зрители могут наслаждаться музыкой! Но всегда есть «но». Чем сложнее система, тем чаще она ломается. А когда она частично или полностью является набором из бесплатных open-source-решений, соединённых воедино — это происходит ещё чаще. Не хотелось бы расстраивать зрителей отсутствием сигнала, и тут нам поможет мониторинг.
Велосипедов изобретать мы не стали, а развернули еще один сервер с Zabbix на борту и мониторингом всех трёх (четырёх вместе с Zabbix) серверов. Для удобства настроили оповещения в два чата в Telegram: один для незначительных проблем технического характера, второй для серьёзных аварий с полным или частичным отсутствием изображения. Теперь у нас есть мониторинг базовых метрик серверов. Но, как правило, с самими ОС всё хорошо, а нам ещё нужен мониторинг непосредственно медиапотока.
К сожалению, никаких готовых plugin‘ов «под ключ» мы не нашли. Взяв за основу этот template (спасибо, Diversantos!) и немного доработав, мы получили следующие метрики для каждого из наших HLS-потоков:
Заключение
Как видите, усилиями нескольких человек, имея пару серверов и небольшой бюджет, можно создать настоящий телеканал. Конечно, SLA будет далеко не «пять девяток», но это всё равно будет настоящее телевидение! Наш канал проработал уже 3 года и не собирается на этом останавливаться.
Зачем нужны эти знания? Есть много примеров региональных, отраслевых, тематических телеканалов, а также телеканалов, принадлежащих отдельным информационным агентствам. А что мешает организовать корпоративный телеканал? В компании, где работает несколько сотен человек, внутренние коммуникации очень важны.
Например, в Аркадии во всех офисах работает ArcadiaTV: зайдя на кофе-пойнт или в столовую, сотрудники могут узнать, у кого сегодня-завтра день рождения, прочитать последние новости, получить важные напоминания, посмотреть фотографии с последних мероприятий. ArcadiaTV востребовано, и мы будем развивать его дальше.
Конечно, в одной статье сложно уместить все нюансы и детали и при этом не дать ей разрастись до небольшой книги. Поэтому я постарался в общих чертах описать принципы, по которым мы построили всю систему, а на любые вопросы о деталях я с удовольствием отвечу в комментариях. Ну и, конечно же, жду конструктивной критики от более опытных коллег. Возможно, мы что-то упустили или сделали вообще неправильно. Спасибо!