В рубрику "Регулирование и стандарты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Марк Локшин
НИИР
Главной целью перевода наземной сети России на цифровое телевизионное вещание является обеспечение всего населения страны многопрограммным вещанием. Предполагается, что практически во всех населенных пунктах страны население сможет принимать до полусотни телевизионных программ (до семи мультиплексов). Для выполнения этой задачи потребуется не только существенная модернизация действующей сети аналогового вещания, но и строительство новых радиопередающих центров, развитие сети коллективного приема телевидения и кабельного телевидения, расширение сети непосредственного спутникового приема телевидения на установки индивидуального пользования. При этом признано недопустимым, чтобы телезрители, которые сегодня смотрят программы аналогового телевидения, лишились с переходом на цифровой формат возможности смотреть телепередачи
В ряде публикаций были рассмотрены объективные причины, которые значительно усложняют выполнение задачи перевода наземной сети России на цифровое телевизионное вещание. Главная из них - то, что во многих случаях после перехода на цифру у аудитории телезрителей аналогового вещания могут возникнуть проблемы с приемом программ, если не принять надлежащие меры, которым в настоящее время пока не уделяется должного внимания. На чем основано это опасение?
1. Сегодня за счет улучшения шумовых параметров современных ТВ-приемников прием аналогового телевидения возможен при таких значениях напряженности поля, которые существенно меньше принятых при планировании отечественной передающей сети телевидения, исходя из характеристик телевизоров производства 1950-х гг. При этом жители многих населенных пунктов нашей страны регулярно смотрят телевизионные передачи при напряженности поля, соответствующей значениям, рекомендуемым Международным Союзом Электросвязи (МСЭ) для малонаселенных районов (табл. 1).
Как видно из данных этой таблицы, напряженность поля, при которой
население в настоящее время может принимать аналоговое вещание, практически равна значениям, требуемым для высококачественного приема цифрового телевидения при режиме модуляции и кодирования, позволяющим передать поток информации при чистой битовой скорости более 27 Мбит/с (не менее шести программ в одном мультиплексе). Значит, для трансляции такого мультиплекса нужно установить цифровой передатчик такой же номинальной мощности, как и передатчик аналогового вещания. Известно, что номинал мощности телевизионного передатчика при работе в режиме аналогового сигнала примерно в четыре раза больше номинала мощности при работе в режиме цифрового сигнала (для аналогового вещания нормируют пиковое значение мощности, а для цифрового - среднее). Следовательно, вместо аналогового передатчика диапазона ДМВ мощностью 20 кВт потребуется установить цифровой передатчик мощностью также 20 кВт (эквивалентно мощности 80 кВт в аналоговом режиме), что нереально.
2. Большинство передатчиков, транслирующих такие популярные среди населения каналы, как, например, "Первый канал" или "Россия", вещают в диапазоне метровых волн (на каналах 1...5) с мощностью от 5 до 40 кВт. Для примера: при замене аналогового передатчика I диапазона (метровые волны) мощностью 5 кВт на опоре высотой 180 м (усиление антенны 7,8 дБд, радиус зоны приема 81 км при напряженности поля 45 дБ/мкВ/м) для обслуживания той же зоны с вероятностью приема в 95% мест при трансляции сигнала с параметрами модуляции, которые указаны в табл. 1, потребуется цифровой передатчик IV диапазона (дециметровые волны) мощностью 200 кВт (усиление антенны 12,6 дБд). Если для цифрового вещания применять диапазон метровых волн, можно будет избежать значительных потерь аудитории телезрителей наиболее распространенных телевизионных каналов; в этом случае потребуется мощность передатчика в десять раз меньше, чем в диапазоне ДМВ.
3. Уже сейчас в Москве и других крупнейших городах страны для параллельного ТВ-вещания в цифровом формате можно выделить не более одного частотного канала, причем только в дециметровом диапазоне волн и далеко не всегда с мощностью передатчиков, требуемой для охвата надлежащей территории. При этом значительная часть жителей, удаленных от передающих радиостанций населенных пунктов, будет лишена возможности приема цифрового вещания. В таких случаях для сохранения существующей зоны охвата нужно применить на первом этапе переходного периода формат цифрового сигнала, при котором возможен прием на большом удалении от радиостанции, но с пониженной чистой битовой скоростью (не с максимальным числом программ в одном пакете). Впоследствии, по мере высвобождения мощных передатчиков от вещания в аналоговом формате, их можно будет перевести на вещание пакетов социальных программ в полном объеме.
Для цифрового сигнала характерно большое разнообразие возможных значений параметров, определяющих его помехозащищенность. Соответственно различными будут: значение минимальной напряженности поля, а следовательно, и размеры зоны обслуживания; значения защитных отношений, определяющие территориальный разнос мешающих передатчиков; чистая битовая скорость (соответственно число программ), которую можно обеспечить в одном частотном канале (табл. 2). Для каждой станции можно выбрать оптимальный тип сигнала в соответствии с конкретными условиями.
Из данных табл. 2 видно, что цифровой передатчик мощностью 1 кВт при работе в режиме 64-QAM с кодовой скоростью 3/4 может обеспечить с вероятностью приема на границе зоны 95% мест охват такой же зоны, как и аналоговый передатчик мощностью 1 кВт, а с вероятностью приема в 70% мест - такую же зону, как и аналоговый передатчик мощностью 5 кВт.
4. При цифровом вещании особо важное значение приобретает культура приема. Подавляющее большинство находящихся у населения антенно-фидер-ных устройств имеют небольшое усиление, низкую помехозащищенность, большие потери в кабеле снижения. Позволяя прием аналоговых сигналов (с невысоким качеством), они непригодны для удовлетворительного приема сигналов цифрового телевидения, особенно вблизи границ зоны обслуживания. Опыт внедрения цифрового телевизионного вещания в Республике Мордовии подтверждает обоснованность такого опасения. Население не имеет информации о том, какие приемные антенны индивидуального пользования нужно устанавливать в конкретных районах. Следует уделить существенное внимание промышленному выпуску и установке у населения антенн, обеспечивающих защищенный от помех прием, особенно в одночастотных сетях.
Нужно учесть, что в настоящее время в России перестали нормировать значения коэффициента шума телевизоров и приставок, поэтому нет правовых оснований предъявлять претензии к характеристикам оборудования, поставляемого из-за рубежа или производимого в нашей стране. В табл. 3 приведена информация о характеристиках приемного оборудования, распространенного в России; видно, что характеристики этого оборудования значительно уступают значениям, рекомендуемым МСЭ для планирования наземных сетей цифрового телевидения.
Вводимые цифровые передатчики практически повсеместно будут установлены на существующих опорах, построенных для охвата территории вещанием в диапазоне метровых волн. Это нужно для существенного уменьшения капитальных затрат и сохранения аудитории телезрителей, пользующихся приемными антеннами, ориентированными на действующие передающие центры. При переходе к цифровому телевидению в ряде случаев потребуется строительство дополнительных передающих центров в новых пунктах для сохранения зон охвата ТВ-вещанием. Тогда население должно будет либо переориентировать свои приемные антенны на эти центры, либо установить дополнительные антенны для приема программ с направлений на новые центры. Нужно учитывать инертность населения при установке таких дополнительных антенн. Достаточно вспомнить опыт перехода телевизионных передатчиков в Туле и Иваново на вертикальную поляризацию излучения (1970-е гг.). Несмотря на широкое оповещение населения об этом переходе и о необходимости изменения ориентации приемных антенн индивидуального пользования, жители этих городов и близлежащих населенных пунктов в течение ряда лет не реализовали рекомендуемые меры, продолжая посылать жалобы на ухудшение качества приема телевидения. Аналогичная ситуация наблюдалась (и продолжает существовать) с приемом сигналов передатчиков дециметрового диапазона волн на антенны, предназначенные для приема сигналов в диапазоне метровых волн (вплоть до применения полуволновых диполей первого частотного диапазона волн).
5. Представители вещательных компаний предлагают, чтобы за ними сохранили частотные каналы, на которых они вещают в настоящее время в аналоговом формате сигнала. Эти каналы они будут использовать для трансляции пакетов своих программ (мультиплексов) в цифровом формате. Но при внедрении цифрового телевидения общее число эфирных каналов в каждом крупном городе должно уменьшиться, так как, во-первых, каналы 1-5 должны высвободиться для развития подвижных служб и ОВЧ ЧМ-звукового радиовещания. Тогда, например, "Первый канал", транслирующий свою программу на частотах 1-5 каналов в подавляющем числе городов, останется вообще без частот.
Во-вторых, для реализации принципа ликвидации "цифрового разрыва", то есть предоставления жителям всех населенных пунктов страны возможности приема равного числа программ, часть частотного ресурса должна быть перераспределена за счет уменьшения числа частотных эфирных каналов в крупных городах. План частотных выделений, принятый в Женеве в 2006 г., предусматривает использование в каждой территориальной ячейке планирования 7-9 частот (сейчас их вдвое больше). Тогда половина вещательных компаний может лишиться возможности эфирного вещания своих программ в цифровом формате.
Поскольку на переходном периоде для цифрового вещания в наиболее населенных зонах страны можно выделить не более одного частотного канала, на первом этапе реализуем лишь вариант передачи одного мультиплекса из наиболее популярных программ.
6. Сегодня обсуждается вопрос о выпуске приставок для приема цифрового телевидения и в кабельных системах. Стандарт DVB-C, разработанный для систем кабельного телевидения, по сравнению со стандартом DVB-T позволяет передавать пакеты цифровых сигналов несколько большего объема (примерно на 20%, то есть в одном мультиплексе можно будет передать семь программ вместо шести по стандарту DVB-T). Однако большинство кабельных сетей в России являются системами коллективного приема (СКПТ), предназначенными для приема сигналов эфирных передатчиков. В таких системах потребуется на каждои головной станции установить преобразователь стандарта DVB-T /DVB-C, что сопряжено с существенными дополнительными затратами.
Другой аспект: если на головных станциях после преобразования стандарта реализовать преимущества стандарта DVB-C, уплотнив радиочастотный канал еще одной программой, то возникает вопрос правового характера: какой именно. Очевидно, это будет программа из другого мультиплекса, а его правообладатель вправе запретить изменение пакета. Это может быть какая-то новая программа - тогда оператор становится вещателем нового пакета программ со всеми вытекающими новыми обязанностями. Кроме того, многие широко распространенные головные станции систем коллективного приема (например, типа "антенна на подъезд") являются необслуживаемыми; устанавливать на них программируемые автоматические устройства переформирования мультиплексов нерентабельно. Поэтому представляется целесообразным и в сетях СКПТ распределять сигнал по стандарту DVB-T. Тогда не потребуется распространение среди населения приемных приставок двух стандартов. Кстати, работа по стандарту DVB-T систем MMDS, которые в России еще долгое время будут составлять существенный сектор средств подачи программ в сети СКТ, также целесообразнее, чем по стандарту DVB-C, учитывая энергетику и помехозащищенность.
С учетом изложенного выше представляется целесообразным выбрать следующую стратегию перевода наземной сети телевизионного вещания нашей страны на цифровой стандарт:
1. Определить и утвердить перечень программ социального пакета (мультиплекса), который в первую очередь должен быть распределен повсеместно по всей обитаемой территории России. При этом установить, какое минимальное число программ должно включаться в этот мультиплекс.
2. Собрать сведения о параметрах мощных аналоговых передающих станций, транслирующих программы из этого мультиплекса в каждом населенном пункте.
3. Для этих станций определить зоны, на границах которых население принимает телевизионные программы в аналоговом формате на установки индивидуального пользования.
4. Выбрать для этих передатчиков частотные присвоения (желательно из набора плановых частотных выделений) для вещания в цифровой форме программ социального пакета с наибольшей возможной мощностью. Нужно учесть, что частотные выделения, определенные международным Планом "Женева-2006", зачастую не совпадают с частотными присвоениями каналов, на которых ныне работают передатчики аналогового вещания конкретных РПС. В большинстве случаев на переходный период для трансляции социального мультиплекса временно придется использовать частотные присвоения, не обеспечивающие оптимальный охват населения.
5. На основании уточненных данных о размерах зон приема населением аналогового телевидения выбрать параметры модуляции/кодирования цифрового сигнала COFDM и необходимую номинальную мощность цифровых передатчиков, которые позволят обеспечить (по возможности в тех же зонах) стационарный прием такого цифрового сигнала. При составлении частотного плана переходного периода вещания нужно в каждом конкретном случае определить оптимальные значения параметров цифрового сигнала, позволяющие расширить зоны обслуживания, и число (и перечень) ТВ-программ, которые возможно передать при этом. В условиях дефицита частотных каналов представляется целесообразным вариант организации на переходный период параллельного вещания сначала одного пакета (мультиплекса) ТВ-программ.
6. В случаях, когда зоны обслуживания передатчиков цифрового телевидения окажутся существенно меньше зон, в пределах которых сегодня принимают аналоговые сигналы, оценить процент сокращения числа телезрителей и рассмотреть экономически целесообразные меры по обеспечению цифровым телевидением населения районов, лишенных эфирного приема, путем строительства новых радиопередающих центров, организацией кабельных сетей коллективного приема (СКПТ) или индивидуального спутникового непосредственного приема ТВ-вещания (СНТВ) населением. Ясно, что для охвата практически всего населения страны цифровым ТВ-вещанием недостаточно только существующих станций наземной сети эфирного вещания; в ряде случаев потребуется строительство дополнительных телевизионных радиопередающих станции в новых пунктах. Важное значение приобретает развитие сетей коллективного приема и кабельного телевидения, ориентированных на прием сигналов со спутниковых ретрансляторов (там, где прием сигналов эфирных передатчиков не будет возможен); в ряде случаев единственным средством будет непосредственный прием спутникового телевидения на установки индивидуального пользования.
7. Если не будет строго стандартизован состав социального мультиплекса (см. п. 1), определить программы, которые будут транслировать цифровые передатчики на переходный период (в объеме меньше полного объема социального мультиплекса). Эти программы следует выбрать так, чтобы можно было как можно быстрее высвободить от аналогового вещания наиболее мощные передатчики (желательно III МВ-диапазона волн) на данной станции.
8. Высвобождающиеся передатчики переводить на цифровое вещание социального мультиплекса в полном объеме, а цифровой передатчик, вещавший до этого программы цифрового телевидения, переводить на трансляцию нового мультиплекса.
9. Получить от представителей промышленности России сведения о номенклатуре мощностей передатчиков цифрового телевидения и антенно-фидерных устройств, которые могут быть поставлены в сеть ТВ-вещания ФГУП "РТРС". При этом обратить внимание на так называемые гибридные передатчики. Важно, чтобы национальная сеть телевизионного вещания была построена на оборудовании отечественного производства. Это позволит стране не зависеть от зарубежных поставок, которые могут иногда прерываться из-за политической конъюнктуры. Не всегда потребность страны в поставках (объемы и сроки) будет совпадать с интересами зарубежных фирм. Кроме того, важно обеспечить работой отечественную промышленность.
10. Разработать требования к параметрам приемных установок индивидуального пользования (усиление приемной антенны, направленные свойства (форма ДН), тип и параметры (потери, согласование) фидера снижения для применения в разных зонах: на границе зоны обслуживания, за ее пределами (с усилителями), в зонах с большим уровнем сигнала. Стандартизовать и внести в перечень параметров телевизоров и приставок (STB), измеряемых при их сертификации, чувствительность телевизоров (или коэффициента шума).
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #5, 2007
Посещений: 17554
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Регулирование и стандарты" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
