Квант времени (цифровое вещание) - Time slicing (digital broadcasting)

Пример передачи с квантованием времени

Нарезка времени это техника, используемая DVB-H и ATSC-M / H технологии для экономии энергии на мобильных оконечных устройствах. Он основан на времени-мультиплексированный передача различных услуг.

DVB-H и ATSC-M / H передают большие объемы данных пакетами, что позволяет отключать приемник в периоды бездействия. В результате достигается экономия энергии до 90% - и тот же неактивный приемник может использоваться для мониторинга соседних ячеек на предмет бесперебойной работы. передача.

Подробное описание

Мотивация

Особой проблемой мобильных терминалов является ограниченная емкость аккумулятора. В некотором смысле, совместимость с широкополосной наземной службой возлагает бремя на мобильный терминал, потому что демодуляция и декодирование потока с высокой скоростью передачи данных требует определенного рассеяния мощности в тюнере и демодуляторе. Исследование, проведенное в начале разработки DVB-H, показало, что общая потребляемая мощность внешнего интерфейса DVB-T составляла более 1 Вт на момент исследования и, как ожидается, не снизится ниже 600 мВт до 2006 года; между тем, несколько более низкое значение кажется возможным, но предполагаемая цель 100 мВт в качестве максимального порога для всего внешнего интерфейса, встроенного в терминал DVB-H, все еще недостижима для приемника DVB-T.

Существенным недостатком терминалов с батарейным питанием является тот факт, что с DVB-T или ATSC весь поток данных должен быть декодирован, прежде чем можно будет получить доступ к какой-либо одной из услуг (телевизионных программ) мультиплекса. Экономия энергии, ставшая возможной благодаря квантованию времени, проистекает из того факта, что по существу должны обрабатываться только те части потока, которые несут данные выбранной в данный момент услуги. Однако для этой цели необходимо реорганизовать поток данных подходящим образом. В DVB-H и ATSC-M / H мультиплексирование услуг выполняется в чистом виде. мультиплексирование с временным разделением. Таким образом, данные одной конкретной услуги передаются не непрерывно, а компактными периодическими пакетами с перерывами между ними. Мультиплексирование нескольких сервисов снова приводит к непрерывному, непрерывному передаваемому потоку с постоянной скоростью передачи данных.

Пакетная передача

Этот вид сигнала может приниматься избирательно 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 прямым показателем экономии энергии, обеспечиваемой квантованием времени. Пакеты, поступающие в приемник, должны буферизоваться и считываться из буфера на служебной скорости передачи данных. 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 отображать видео мгновенно, в противном случае необходимо ожидать следующего пакета.

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

Практически продолжительность одного пакета составляет несколько сотен миллисекунд, тогда как время энергосбережения может составлять несколько секунд. Необходимо учитывать время выполнения заказа для включения внешнего интерфейса, повторной синхронизации 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 и времени энергосбережения итоговая экономия энергии может составлять более 90%.

В качестве примера на рисунке справа показана часть потока данных, содержащая службы с временным интервалом. Четверть предполагаемой общей пропускной способности канала DVB-T, равной 13,27 Мбит / с, предназначена для услуг DVB-H, тогда как оставшаяся емкость распределяется между обычными услугами DVB-T. Этот пример показывает, что можно передавать как DVB-T, так и DVB-H в одной сети.

Расчет параметров пакета

Длина взрыва ${displaystyle T_ {B}}$ можно рассчитать по размеру пакета ${displaystyle B_ {B}}$ и битрейт пакета ${displaystyle R_ {B}}$ . Дополнительный коэффициент 0,96 вводится для компенсации заголовков базового Транспортный поток MPEG, потому что они создаются после применения Time Slicing.

${displaystyle T_ {B} = {frac {B_ {B}} {R_ {B} cdot 0.96}}}$

Фактическое время взрыва, называемое ${displaystyle T_ {ON}}$ , включает время синхронизации, указанное выше (250 мс).

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

Постоянный битрейт потока ${displaystyle R_ {C}}$ можно рассчитать из битрейта пакета и длительности включения и выключения:

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

И наоборот, время выключения, которое необходимо использовать, можно рассчитать на основе фактического постоянного битрейта видеопотока. Это более интуитивно понятно, поскольку постоянный (или средний) битрейт видео известен до применения квантования времени.

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

Процент экономии энергии ${displaystyle P}$ можно, наконец, выразить

${displaystyle P = (1-R_ {C} cdot ({frac {1} {R_ {B} cdot 0.96}} + {frac {T_ {Sync}} {B_ {B}}})) cdot 100 \%}$

Преимущества и недостатки

Для квантования времени требуется достаточно большое количество мультиплексированных услуг и определенная минимальная скорость передачи пакетов данных, чтобы гарантировать эффективное энергосбережение. В основном, энергопотребление внешнего интерфейса коррелирует со скоростью передачи данных услуги, выбранной в данный момент.

Квантование времени дает еще одно преимущество для архитектуры терминала. Довольно продолжительные периоды энергосбережения могут использоваться для поиска каналов в соседних радиоячейках, предлагающих выбранную услугу. Таким образом, передача обслуживания канала может выполняться на границе между двумя сотами, что остается незаметным для пользователя. Как мониторинг услуг в соседних сотах, так и прием выбранных данных об услугах могут выполняться с помощью одного и того же внешнего интерфейса.