В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
К настоящему времени, как это обычно и бывает в период конкурентной борьбы телекоммуникационных корпораций за доминирование на рынках сбыта, мировое сообщество пока не пришло к принятию единого стандарта для мобильного телевидения. Появляется информация о тестировании и построении сетей мобильного телевидения, отвечающих целому набору стандартов. При этом кажется, что за разными названиями скрываются и принципиально различные идеи, закладываемые группами разработчиков в основы стандартов. На самом деле это не так
Целью настоящей статьи является попытка системного представления разрабатываемых и внедряемых в мире форматов мобильного телевидения.
Существуют общие глубинные принципы организации систем мобильного телевидения, объединяющие практически все уже существующие и еще только разрабатываемые стандарты. Сказанное иллюстрируется блок-диаграммой (рис. 1), на которой графически отражены взаимосвязи основных стандартов наземного широкополосного вещания с их модификациями, предназначенными для целей мобильного телевидения.
Аббревиатура T-DAB (Terrestrial-Digital Audio Broadcasting), указанная на блок-диаграмме слева вверху, идентифицирует систему, созданную в начале 90-х годов прошлого века в качестве цифровой технологии, идущей на смену аналоговому FM-радиовещанию и изначально предназначавшейся для доставки радиовещательного сигнала на автомобильные приемники.
Сегодня T-DAB является, прежде всего, системой дистрибуции медиа-данных для абонентов, а реализация собственно звукового вещания есть лишь один из возможных сервисов, предоставляемых потребителям в зоне действия работающих передатчиков. Полный сигнал наземной системы T-DAB занимает полосу частот 1,5 МГц.
Для работы системы выделено два телевизионных диапазона, разнесенных в частотной области почти на порядок: 174 4- 240 и 1452 4- 1492 МГц. Первый из них практически сразу был принят в Великобритании, что и предопределило в ней широкое распространение T-DAB.
Важным положительным фактором, позволяющим с минимальными затратами охватывать вещанием как мегаполисы, так и удаленные территории с низкой и неравномерной плотностью населения, стали заложенные в стандарте возможности работы через отдельные передатчики в многочастотных сетях или с помощью совокупности синхронных передатчиков в зонах покрытия любой конфигурации и размаха в одночастотных сетях.
Стандартом T-DAB, как и стандартами других систем, отраженных в блок-диаграмме, предусматривается использование метода модуляции с ортогональным частотным разделением и мультиплексированием в сочетании с системой канального кодирования (COFDM). Используемый здесь при передаче спектр частот заполняется большим числом поднесущих, каждая из которых синхронно модули
руется цифровым потоком со скоростью около 2 кбит/с. Спектры отдельных поднесущих частично перекрывают друг друга, но благодаря ортогональному размещению их можно впоследствии разделить без взаимных помех. При такой схеме модуляции сильные замирания, возникающие в многолучевом канале, не будут воздействовать на все поднесущие одновременно.
Использование уже готовой инфраструктуры для внедрения на ее основе более совершенных технологий оказывается привлекательным для разработчиков. Об этом свидетельствует появление двух проектов систем мобильного телевидения: DAB-IP и T-DMB, которые нашли своих приверженцев в Великобритании, Республике Корея, Китае, Германии и в ряде других стран.
Проект DAB-IP сравнительно недорогой, так как может быть развернут на существующих сетях системы T-DAB, покрывающих сегодня, в частности, до 85% территории Великобритании. Именно английские фирмы одними из первых в Европе запустили совместный сервис мобильного телевидения, удачно сочетавший возможности Интернета и стандарта T-DAB. Используя платформу, базирующуюся на IP, можно соединить много различных технологий в одну, дав возможность абоненту получать качественный видеопоток на свой мобильный 
терминал. Оператор сети может включить в свое пакетное предложение (помимо мобильного телевидения) и все цифровые радиостанции Англии, вещающие в формате DAB.
Однако самым развитым рынком мобильного телевидения в мире на сегодня остается Республика Корея (Южная), в которой ведущей технологией мобильного телевидения стал формат T-DMB (Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting). Достаточно сказать, что здесь "спонсорами" выступили такие гиганты, как Samsung и LG.
Сегодня сервис доступен 95% населения страны. Притом, что следует отметить особо, для повышения надежности приема сигналов мобильного телевидения, помимо сети T-DMB, опирающейся на густую сеть трансляционных башен, в стране задействован спутниковый стандарт S-DMB, в котором для синхронной передачи медиаданных используется комбинация спутниковых и эфирных ретрансляторов.
Сущность технологии, лежащей в основе стандарта T-DMB, достаточно прозрачна. Для сжатия аудиовидеосигналов до необходимого уровня используются любые технически подходящие методы, например новейшие MPEG-4-технологии. После завершения процесса сжатия, цифровые аудио- и видеопотоки мультиплексируются в единый мультимедийный высокоскоростной MPEG-2 транспортный поток, поступающий далее для распространения в сеть DAB.
С помощью T-DMB возможна передача различных сервисов, в частности дистрибуция видео, звука, файловых данных, HTML-страниц и т.д., с выделением в реальном масштабе времени любых требуемых компонентов муль-типлекса и с одновременной записью в память других, интересующих потребителя компонентов.
Завершая обзор верхнего "этажа" блок-диаграммы, необходимо еще раз подчеркнуть, что декларируемый успех рассмотренных систем мобильного вещания и их эффективность в значительной степени определяются сиюминутными соображениями. Это, прежде всего, возможность использования существующей инфраструктуры.
В то же время недостаточная ширина полосы частот, занимаемой в соответствии со стандартом полным сигналом наземной системы T-DAB, значительно ограничивает потенциальное число а передаваемых программ мобильного телевидения. Поэтому в долговременной перспективе, по крайней мере в Европе, форматы мобильного телевидения, базирующиеся на системе T-DAB, которые сейчас кажутся идеальным выбором для небольших операторов, должны будут уступить место альтернативным системам, свободным от этого недостатка.
Обратимся теперь к нижнему "этажу" блок-диаграммы. В отличие от рассмотренного ранее стандарта T-DAB, в соответствии с которым полный сигнал наземной системы занимает полосу частот 1,5 МГц и не предусматривает "привязку" к параметрам аналоговых телевизионных сигналов, стандарт DVB-T базируется на европейских телевизионных стандартах с чересстрочной разверткой. При этом в соответствии со стандартом допускаются варианты ширины полосы частот для полного сигнала наземной системы: 6, 7 или 8 МГц (5 МГц - для США), что в любом случае обеспечивает более чем четырехкратный выигрыш при "упаковке" мультиплекса по сравнению с T-DAB.
Если вновь возвратиться к идее взаимоувязанности всех рассматриваемых стандартов, то необходимо отметить применение в DVB-T в качестве системы модуляции, использованной ранее в стандарте T-DAB, метода COFDM. Он продолжает оставаться мощным средством борьбы с помехами, к тому же предоставляет гибкие возможности регулирования уровня помехозащищенности в зависимости от скорости передачи данных.
Первые опыты мобильного приема сигнала DVB-T проводились в рамках европейских проектов в 2000 и 2002 годах. Проекты были ориентированы, в частности, на надежный прием автомобильными телевизионными приемниками с большим экраном и стационарным питанием при скорости транспортного потока около 10 Мбит/с.
В то же время глобальное развитие инфокоммуникационного рынка требовало расширения стандарта DVB-T, с тем чтобы создать универсальную систему мобильного телевидения, обеспечивающую передачу целого ряда сервисов мультимедиа на носимые (Handheld - ручной, карманный, нала-донный, портативный) и подвижные терминалы с малым экраном и автономным питанием. Примерами таких сервисов являются теле- и радиопрограммы, статические и динамические изображения, звуковая информация, текстовые данные, компьютерные файлы, упакованные в IP-пакеты.
Оснащение носимых терминалов небольшими дисплеями с пониженным разрешением позволяет, за счет значительного уменьшения скорости передачи каждого из сервисов (в частности, телевизионных программ) до 250-450 кбит/с, значительно увеличить (в рамках одного мультиплекса и при сохранении субъективно нормального качества просмотра) число предоставляемых сервисов. Например, при общей скорости транспортного потока 10 Мбит/с оказывается возможной трансляция 20-40 телевизионных программ.
Основными особенностями системы DVB-H являются:
Концептуальная структура DVB-H-приемника изображена на рис. 2. В его состав входят DVB-H-демодулятор и DVB-H-терминал. В свою очередь, DVB-H-демодулятор включает в себя DVB-T-демодулятор, восстанавливающий пакеты транспортного потока MPEG-2 из принимаемого DVB-T-радиосигнала. Пример использования стандарта DVB-H для передачи IP-сервисов приведен на рис. 3, где как традиционные MPEG-2, так и временно-секционированные DVB-H-сервисы принадлежат одному и тому же мультиплексу. При этом носимый терминал декодирует только IP-сервис.
Рассмотрим теперь корпоративный стандарт MediaFLO, разработанный специально для распространения в США и Канаде.
Главным преимуществом этой технологии является то, что она изначально создавалась применительно к носимым мобильным терминалам и была оптимизирована за счет снятия требования совместимости с DVB-T и T-DAB. Именно это, по мнению авторов стандарта, обусловило улучшенный мобильный прием и пониженное энергопотребление, в то время как технологии DVB-H и T-DMB были расширениями существующих стандартов цифрового наземного вещания, обладающих рядом недостатков, особенно в плане интерфейсов, мобильности и энергетики.
Вещание в соответствии со стандартом MediaFLO осуществляется с телевизионных башен в режиме Multicast на частотах около 700 МГц по такой же схеме, как и у многих из вышеописанных стандартов.
Для экономии заряда батареи временно-секционированные сервисы посылаются пакетами, а обратная связь обеспечивается посредством сотовых сетей. Помимо поддержки трансляции потокового видео в Media-FLO добавлена функция фоновой передачи видеофрагментов, пересылаемых в периоды времени, когда трафик загружен минимально.
Формат разрабатывался специально для мобильных телефонов, поэтому разрешение ограничено параметрами QVGA. Стандарт обеспечивает передачу 20 каналов со стереозвуком в одном мультиплексе (в полосе 5 МГц). При работе в полосе 6 МГц число каналов может быть увеличено еще на 20%.
Полезным свойством MediaFLO, как и DVB-T, является способность объединения в одном мультиплексе сервисов, предполагающих разные зоны покрытия, т.е. сервисов с заложенными разными уровнями помехозащиты и схемами модуляции. Это в сочетании с одно-частотным режимом работы передатчиков позволяет объединять в одном канале индивидуальные или местные услуги, актуальные в небольшой зоне покрытия, и общенациональные программы, которые предназначены для вещания на большие территории.
Обзор путей развития мирового мобильного телевидения показывает, что внешнее разнообразие форматов не может скрыть факта существования основополагающих принципов, лежащих в основе всех рассмотренных стандартов. В основном, схожими являются способы формирования IP-дейтаграмм, методы модуляции, распространения транспортных потоков и их приема носимыми мобильными устройствами.
Поэтому главной проблемой остается присутствие на рынке большого числа конкурирующих технологий, среди которых выделяются DAB-IP, T-DMB, DVB-H и MediaFLO. Однако на сегодняшний день фаворитом "гонки" представляется DVB-H. Именно этот стандарт "продвигают" Европейская комиссия и крупнейший мировой производитель мобильных телефонов компания Nokia. Начинает развиваться он и в России.
Одной из основных проблем мобильного телевидения, в частности формата DVB-H, является проблема распространения его цифровых потоков. Рассмотрим ее на конкретном примере.
Соответствующие расчеты специалистов НИИР (применительно к Санкт-Петербургу) показывают, что если средний радиус зоны покрытия в стандарте DVB-T при фиксированном приеме со стационарной антенной достигает примерно 40 км, то мобильный прием вне помещения сигналов этого же стандарта при прочих равных условиях (высота подвеса антенны, излучаемая мощность передатчика, метод модуляции) сужается до величины радиуса 14 км. Если же рассматривается портативный прием внутри помещения, то радиус зоны покрытия сужается еще больше, до величины 8 км. Положение еще более усугубляется при работе в формате DVB-H. При тех же исходных данных зона распространения вне помещений ограничивается окружностью со средним радиусом 12,8 км, а внутри помещения и вовсе достигает мизерной величины - средний радиус оказывается равным 1,4 км. Все расчеты проведены при условии, что используется QPSK-модуляция с кодовой скоростью 1/2, работа ведется в 25-м телевизионном канале, излучаемая мощность равна 1 кВт, а высота антенной опоры достигает 150 м.
Разрешить указанную проблему оказывается возможным путем построения достаточно плотных много- или одночастотных сетей репитеров. Другой метод - внедрение стандарта DVB-SH, новой технологии для работы в S-диапазоне, позволяющей использовать гибридные спутниковые и наземные мобильные сети (по аналогии с T-DMB) для доставки мобильного контента на носимые мобильные устройства.
Демонстрация системы DVB-SH, проведенная компанией Alcatel-Lucent в начале марта 2007 г., подтвердила возможность беспрепятственного доступа к услугам мобильного телевидения с помощью единого устройства, работающего в сетях 3G и широковещательных телевизионных сетях. Открылась возможность создания по-настоящему интерактивного персонализированного мобильного телевидения для массового рынка с доставкой дополнительных услуг, которые,
помимо телевизионных передач, могут включать услуги голосования,загрузки контента и мобильной торговли.
Перспективная технология для работы в S-диапазоне на частотах от 2,17 до 2,20 ГГц обеспечивает универсальный охват путем одновременного приема спутникового и наземного сигналов с помощью единого терминала. В этой комбинации спутниковая составляющая (спутниковый сигнал) г
арантирует географический глобальный охват, в то время как наземная составляющая сети обеспечивает охват сотового типа.
Типичная система DVB-SH показана на рис. 9. Она основана на гибридной архитектуре, комбинирующей архитектуру спутникового компонента сети и архитектуру наземного компонента, состоящего из земных ретрансляторов, питаемых сетью распределения программ различных видов.
Показанные на слайде ретрансляторы сети подразделяются на:
Основные характеристики системы, особенно касающиеся ее наземного компонента, схожи с вышеописанными форматами, в частности с форматом DVB-H. Среди них методы модуляции, распространения транспортных потоков и их приема носимыми мобильными устройствами. Как и ранее, используется модуляция COFDM (Coded Orthogonal Division Multiplexing), построенная на частотном мультиплексировании ортогональных несущих в сочетании с помехоустойчивым кодированием. Это естественный выбор модуляции для наземных систем стандартов DVB-T/H на протяжении последних нескольких лет.
Очевидная перспективность стандарта DVB-SH применительно к российским условиям позволяет рекомендовать его для дальнейших исследований и возможного внедрения в будущем.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #3, 2008
Посещений: 13112
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
