Отправлено: 22.07.09 20:01. Заголовок: Цифровое теле и радиовещание, статьи
Цифровое радиовещание: развитие и перспективы
Радиовещание, начавшее свое коммерческое существование в 20-х годах прошлого века, и по сей день остается самым востребованным источником информации. По статистике, 60% информации, получаемой человечеством через СМИ, приходится на долю радио.
Причем оснований ожидать снижения этой доли в обозримом будущем нет. Незаменимость радио объясняется прежде всего тем, что это практически единственная форма подачи информации, позволяющая воспринимать ее в фоновом режиме, без отрыва от основной работы.
Но, несмотря на всю важность и перспективность радиовещания, оно заметно отстает от телевидения в плане внедрения современных технологий передачи. Не беремся однозначно определить причины такого отставания, вероятно, тут играет роль комплекс факторов нетехнического характера. Тем не менее, если в секторе ЦТВ подавляющее большинство стран определилось, если не с коммерческой стратегией, то по крайней мере, с продвигаемыми стандартами, то в области цифрового радио (ЦР) пока царит неопределенность. В области же цифрового радио, в которой наблюдается большее разнообразие применяемых технологий, пока трудно выделить предпочтительные. Вероятно, одним из тормозов коммерческого внедрения ЦР является разнообразие предлагаемых технологий и соответственно возможных путей развития. Производители оборудования выжидают, какая из технологий возьмет верх над остальными.
Цифровое радио реализовано сегодня на базе шести технологий. Это Eureka-147 (DAB), IBOC DARS, DVB-C/T/ S, DRM, ISDB и IP.
Радиовещание через Интернет — отдельная большая тема, которую лучше рассматривать в контексте общих особенностей использования Интернет для целей вещания.
Что касается остальных технологий, то они реализованы в рамках традиционных аналоговых вещательных сетей.
Eureka-147
Технология Eureka-147 несмотря на свое давнее существование в изданиях "Теле-Спутника" практически не рассматривалась. Поэтому опишем ее несколько подробнее.
Стандарт цифрового аудиовещания DAB (Digital Audio Broadcasting) Eureka-147 был задуман по аналогии с DVB. Предполагалось создать несколько версий стандарта, но на практике жизнеспособной оказалась только наземная версия DAB-T. Вещание в DAB-T началось в сентябре 1995 г., то есть на три с лишний года раньше первого проекта DBV-T.
DAB-T и DVB-T построены по схожим принципам.
В них заложена одна и та же система аудиокмпрессии MPEG 1/2 уровень II MUSICAM, описание которой можно найти в литературе [1], похожий набор служебных таблиц, и РЧ-сигнал формируется с использованием одного и того же метода — COFDM. В DAB также, как и в DVB, предлагается использовать канал для передачи пакета программ. В стандарте заложена фиксированная полоса канала — 1.536 МГц, с полезной скоростью от 1.2 до 1.5 Мбит/с (в завсимости от глубины колирования). Скорость аудиопотоков может составлять от 8 до 384 кбит/с, то есть DAB предусматривает возможность выбора гибкого соотношения между количеством программ (от 5 до 20) и качеством звучания.
Для реализаци вещания в DAB-T выделено два диапазона. В некоторых странах, например, в Великобритании, DAB1 вещается в диапазоне МВ III (174-230 МГц), а в других, например, в Германии и Канаде, для этой цели используется L-диапазон (1452-1492 МГц).
За 9 лет своего существования DAB-вещание было развернуто в двух десятках государств, но основным форматом передачи радио DAB так и не стал. Как выснилось, ему трудно конкурировать с более дешевым и удобным для вещателя форматом УКВ/ЧМ.
Преимущества DAB-T — это обеспечение более устойчивого приема, простота выбора программы, настройка приемника по названию станции и возможность передачи дополнительной информации. Вещателю DAB, в принципе, позволяет удешевить передачу пакета программ и предоставляет удобную возможность включить в пакет дополнительные услуги.
Однако на практике преимущества DAB оказывались не такими уж существенными или же просто превращались в неудобства. DAB-T действительно обеспечивает более надежный мобильный прием, но FM-трансляции тоже неплохо принимаются в автомобиле. DAB-T позволяет создавать одночастотные сети, но они актуальны только при широком распространении DAB-сетей, и требует согласованных межгосударственных усилий. Учитывая небольшие размеры европейских государств и стертость границ, создавать такие сети в одной стране особого смысла не имеет. DAB позволяет передавать в потоке дополнительную информацию, но текстовую информацию для дисплея можно передавать и в рамках FM-вещания, с помощью системы RDS (radio data system). В целом, дополнительные услуги начинают приносить реальную прибыль только после разработки набора соответствующих интерфесов и приложений, а также адаптации услуг к потребностям абонентов.
Стоимость запуска и эксплуатации DAB-канала с 20-ю программами "на борту" в пересчете на программу окажется дешевле, чем запуcк одной ЧМ-программы. Но вещателю не нужна "вечная игла для примуса", у него нет двадцати программ. Для формирования пакета вещатели, привыкшие работать поодиночке, должны собираться в группы. Кроме того, им приходится получать частотное присвоение в весьма дефицитном диапазоне, в то время, как УКВ-диапазон до недавнего времени не был перегружен.
В результате изложенного развитие DAB-сетей шло очень медленно, цены на приемники оставались неоправдано высокими, что в свою очередь, тоже не способстовало распространению DAB-вещания.
Но года полтора назад ситуация начала меняться сразу по нескольким направлениям.
Во-первых, произошел скачок развития DAB в Великобритании. Эта страна часто становиться европейским полигоном для отработки новых вещательных технологий, и DAB в этом отношении не стал исключением. Результатом скачка стал рост производства приемников в Великобритании и, соответственно, снижение их стоимости. Сейчас DAB-приемник уже можно купить там по цене около $100.
Некоторое оживление DAB-вещания произошло и на континенте. Так, в прошлом году стопроцентное покрытие DAB-передатчиками достигнуто в Дании, и о выборе DAB в качестве аудиостандарта объявило сразу несколько стран. Тем не менее покрытие Европы DAB-передатчиками остается фрагментарным, а некоторые регионы, в том числе отдельный земли в Германии, снизили субсидии на развитие DAB.
Серьезным препятствием распространению DAB по прежнему является отсутствие единой европейской стратегии развития DAB-вещания. Прорыва в этом направлении можно ожидать после завершения европейской региональной конференции радиосвязи по планированию сетей цифрового вещания. На первой сессии этой конференции, которая прошла в мае этого года, среди прочего, наконец был определен согласованный частотный диапазон для DAB-вещания — 174-230 МГц. Во время второй сессии предполагается определить конкретные частотные присвоения для территорий, рассматриваемых в рамках конференции. К ним, в частности, относится и территория России.
Когда в 1999 г. Минсвязи РФ разрабатывало стратегию 15-летнего перехода на цифровое радиовещание, она была ориентирована на DAB. Был поставлен вопрос о выделении частоты для развертывания опытной зоны DAB-вещания, а также начале разработок отечественного DAB-оборудования. Однако во время европейской стагнации DAB, РАСУ(Российское Агентство по Системам Управления) прекратило финансирование этих проектов.
Возможно, после того, как будет достигнута определенность с частотным спектром, финансирование возобновиться. Во всяком случае, в ИРПА им. Попова не теряют надежды, что к 2006 г. институт сможет организовать запланированную зону DAB-вещания под Петербургом.
За время стагнации DAB-вещания сама технология в некоторых отношениях успела устареть. Во-первых, в ней заложена не самая эффективная система аудиокомпрессии, а, во-вторых, структура потока оказалась слишком громоздкой и, по современным понятиям, недостаточно гибкой. Кроме того, за время существования DAB появились и получили развитие несколько новых коммуникационных направлений, интеграция которых с DAB может дать интересные результаты. В частности, это Интернет (IP-технологии, потоковые медиа, контроль за авторскими правами, механизмы безопасности), мобильные телекоммуникации и интерактивное вещание (MHP, TV-Anytime). В связи с этим WorldDAB Forum, заменивший консорциум Eureka-147, активно занимается сейчас модернизацией стандарта и поисками новых путей его применения. Эксперты прогнозируют, что в будущем доля радиовещания в загрузке DAB-каналов составит только 30-40 %, а большая часть их ресурсов будет использоваться для передачи других услуг.
Одно из перспективных направлений над которым работает DAB Forum — разработка шлюзов IP — DAB, позволяющая использовать DAB для доставки IP-потоков к стационарным и мобильным терминалам. По мнению экспертов DAB может рассматриваться, как более дешевая альтернатива IEEE 802.11, пригодная для передачи приложений, не требующих высоких скоростей. Транспортная структура IP/DAB может применятся для трансляции для аудио- и видеопотоков в форматах компрессии MPEG-4 и Windows Media -9. В Китае и в Корее сейчас проводятся активные эксперименты по использованию DAB-каналов для передачи видеоизображений. В стадии разработки находится также радиоверсии MHP и систем условного доступа.
Рассматриваются и различные варианты применения DAB в системах мобильной телефонии. Операторы сети могут, например, использовать DAB-каналы для многонаправленных и вещательных рассылок, информационных SMS. Ресурсами этих каналов могут также пользоваться сторонние компании и электронной коммерции. И, конечно же, интеграция с DAB-каналами создаст благоприятные условия для внедрения асимметричных услуг Интернет. Эксперименты подобного рода уже довольно давно проводятся в Германии и Скандинавии. У самих операторов мобильных сетей и производителей телефонов противоречивое отношение подобной конвергенции. С одной стороны, добавление в мобильник DAB-тюнера сильно увеличит его стоимость и потребление от аккумулятора. Кроме того, усложнится структура организационно-правового регулирования такой сети.
С другой стороны, в условиях жесткой конкуренции перспектива добавления услуг, привлекательных для абонентов, для многих операторов перевешивают технические и организационные сложности такого решения. В частности, российский оператор МТС сейчас рассматривает возможность своих инвестиций в разработку отечественного интегрированного оборудования.
DAB- поток включает три составляющих: SC (Synchronisation Channel) FIC (Fast Information Channel) и MSC (Main Information Channel). SC-канал синхронизации переносить метки времени, необходимые для синхронизации приемника.
Основная функция FIC, структура которого состоит из FIBs (Fast Information Blocks) — передача служебной информации, позволяющей приемнику правильно прочитать данные, передаваемые в MCS. Основная часть управляющей информации это MCI (Multiplex Configuration Information), определяющая структуру мультиплексированного потока и параметры кодирования составляющих потока. Помимо этого в FIC может передаваться SI (Servise Information), служебная информация для систем условного доступа (CA) и FIDC (Fast Information Data Channel). Для обеспечения быстрой и в то же время оперативной передачи информации MCI, FIC передается без временного перемежения, но с высоким уровнем помехоустойчивой защиты.
MSC переносит содержательную часть DAB-потока. Это могут быть аудиопрограммы, сопровождающая их информация, а также различная дополнительная информация, не связанная с содержанием программ. MSC разбит на подканалы, каждый их которых используется для передачи определенных потоков или услуг.
В рамках MSC данные могут передаваться в двух режимах: пакетном или потоковом. Если подканалу задан потоковый режим, то на нем обеспечивается непрерывная, фиксированная по скорости, передача одного потока.
В пакетном режиме один подканал может использоваться для передачи нескольких услуг.
В качестве помехоустойчивого кодирования данных MSC используется кодер Витерби, а также временное и частотное перемежение данных.
IBOC
IBOC — это американский вариант стандарта DAB. Основным отличием от Eureka-147 является то, что стандарт ориентирован на передачу цифровых трансляций совместно с аналоговыми. Существующий спектр радиоканалов средневолнового и УКВ-диапазонов уплотняется "цифровым " несущими, размещаемыми по бокам от "аналоговой " несущей. Между аналоговыми каналами в радиосетке США предусмотрены зазоры шириной 100 кГц, именно эти зазоры и заполняются маломощными цифровыми сигналами, каждый из которых занимает полосу 50 кГц (рис. 2). Цифровые сигналы достаточно слабы, чтобы не создавать помех аналоговым, а для исключения интерференционного воздействия аналоговых сигналов на цифровые используется специальная техника отстройки. Стандарт предусматривает использование более современной, чем в Eureka-147 системы компрессии — MPEG ААС, а в качестве системы модуляции используется COFDM /QPSK. IBOC разработан для возможности плавного перехода вещателей от аналога к цифре и должен уберечь их от финансового риска. Использовать цифровую поднесущую для передачи программ, отличных от передаваемых на аналоговой несущей, запрещено законодательством. Однако можно добавлять различную дополнительную информацию. На цифровых поднесущих иногда передаются короткие mp3 файлы или сводки новостей и погоды.
ISDB
По отдельному пути пошла и Япония, которая в качестве основного стандарта для передачи радио приняла тот же ISDB, который используется для ТВ-трансляций. Стандарт ISDB отличается большей высокой гибкостью, нежели DVB, и позволяет оптимизировать параметры транспортного потока под самые разные задачи. Едва ли он будет применяться где-нибудь еще, но Японии при ее уровне электронной промышленности такая изоляция не страшна. Характерно, что японские компании — одни из главных мировых поставшщиков приемников для Eureka-147.
DVB
Цифровое радиовещание в рамках DVB — дело достаточно перспективное. Во всяком случае, об этом говорит опыт Великобритании, где получил развитие и DAB, и все варианты цифрового ТВ — DVB-T/S/C. Анализ ситуации в этой стране показал, что подавляющее большинство англичан принимают цифровые радиотрансляции именно на телевизор, и число таких слушателей неуклонно растет. Люди чаще всего покупают цифровые телевизоры или приставки исключительно для приема телевидения, а через некоторое время обнаруживают, что это оборудование позволяет с таким же успехом принимать и радио. Если говорить о DAB, то наибольшим спросом в Великобритании пользуются как раз портативные "кухонные" приемники, вместо которых можно использовать и небольшие "кухонные" телевизоры.
DARS
Что касается мобильного цифрового радио, актуального в первую очередь в автомобилях, то оно получило наибольшее распространение в США, где сейчас развивается два проекта: XM Satellite Radio и Sirius Satellite.
История спутникового радио в Америке началалась 1992 г., когда FCC выделил для цифрового радиовещания спектр в S-диапазоне. Лицензии были куплены двумя компаниями, которые и реализовали упомянутые проекты. Оба пакета занимают полосу около 12.5 МГц, в которой с использованием временного мультиплексирования передается более 100 каналов. Простейшие приемники для обеих систем стоят меньше $100.
ХМ Radio начало вещание в сентябре 2001 г. и на сегодняшний день является более удачным маркетинговом и коммерческом отношениях. У него имеется около 2 млн подписчиков, и абонентская плата за полный пакет программ составляет около $10. Помимо сотни музыкальных и информационно развлекательных каналов, ХM-радио предлагает своим слушателям 21 специализированный канал с информацией о погоде и дорожном движении. На музыкальных каналах реклама отсутствует, а на других представлена в минимальной объеме. Музыкальные программы сопровождаются информацией о названии композиции, исполнителях и жанре, которая выводится на дисплей приемника.
XM-радио вещает с двух геостационарных спутников — Roll и Rock, а также имеет резервный спутник, который, при необходимости, может заменить любой из двух действующих. Программы, вещаемые со спутников, поступают на наземные ретрансляторы, которые покрывают участки территории, находящиеся в тени спутниковых лучей. На случай попадания автомобиля на небольшие участки, недоступные и наземным ретрансляторам, например, в тоннели, в приемном тракте предусмотрен буфер, постоянно сохраняющий небольшой объем получаемой трансляции, что позволяет не прерывать выходной аудиопоток при кратких перерывах в приеме сигнала.
Существуют и портативные версии приемников XM Radio, однако ставка сделана все-таки на прием в автомобилях. Компания заключила договор с крупнейшим американским автомобильным концерном General Motors, который инвестировал в проект около $100 млн включает и теперь комплектует свои новые модели приемниками AM/FM/XM.
Проект Sirius, запущенный в июле 2002 г. имеет на сегодняшний день около 400 тыс. подписчиков. За ежемесячную плату в размере около $13 они получают более 100 музыкальных и информационных программ, свободных от рекламы. Приемники Sirius устанавливаются в новые в машины Ford и Daimler-Chrysler.
Для вещания в используется 3 спутника с эллиптическим орбитами, и один спутник имеется у них в резерве. Строго говоря, Sirius использует смешанную спутниково-эфирную передачу. Передаваемый поток делится на три части, две из которых передаются через спутник использованием QPSK-модуляции, а третья часть — через сеть эфирных передатчиков с использованием COFDM-модуляции.
Полного описания используемых технических решений не раскрывает ни та, ни другая компания. В качестве сильной стороны своей технологии Sisrius отмечает применение статистического мультиплексирования потока, а XM Radio гордится применением системы компресиии CT-aacPlus, представляющей собой комбинацию системы компресии AAC и механизма Spectral Band Replication2 (SBR), разработанного Coding Technologies.
Однако качество сигналов ни в той ни в другой системе у абонентов нареканий не вызывает.
А огорчает их только несовместимость приемного оборудования Sirius-а и XM Radio, причем не только тюнеров, но и антенн. И хотя обе компании еще до коммерческого запуска проектов заявили о планах достижения совместимости своего приемного оборудования, ее нет и по сей день.
Единственный на сегодня спутниковый проект непосредственного радиовещания на Африку Азию и Европу также реализован в США. Его задача — создать спутниковую радиосеть для бедных государств, население которых не способно оплачивать услуги спутникового телевидения, но может себе позволить приобрести недорогую систему c малогабаритной слабо направленной антенной для приема каналов спутникового радио.
Технология формирования потоков достаточно гибкая, она позволяет в рамках выделенного частотного ресурса передавать либо большее количество более низкого качества, либо повысить качество передачи за счет снижения количества каналов. Максимально, транспондером с полосой 40 МГц может быть передано 96 моноканалов со скоростью 16 кбод каждый.
В настоящее время группировка WorldSpace включает 2 спутника, покрывающие территорию Африки и Азии, Ближнего Востока и южную части Европы. Следующий спутник предполагается разместить над Южной Америкой. Нынешние спутники имеют по три транспондера, каждый из которых передает более 40 радио- и мультимедийных каналов. Вещание ведется в L-диапазоне (полоса 1.45-1.49 ГГЦ) с использованием DQPSK-модуляции и системой компресии MPEG 2.5 уровень 3.
С каждого транспондера вещается по два пакета программ, мультиплексированых по времени. На спутник программы могут приходить как в пакетах (TDM), так и виде отдельных FDM-потоков, что позволяет объединять в пакете программы формируемые в разных географических точках.
Проект был начат в октябре 1998 г., и уже сегодня можно с определенностью сказать, что коммерчески он себя не оправдал: за время его существования к сети подключилось всего 350 000 абонентов. Ежемесячной платы за получение пакетов World Space нет, а инвестиции преполагалось вернуть за счет рекламы, что достаточно сложно при такой немногочисленной и разноплановой аудитории. Но поскольку проект преследует не столько коммерческую, но и социальную цель, он продолжает свое существование.
DRM
Консорциум DRM (Digital Radio Mondiale) был создан в 1998 г., сейчас в его состав входит более 80-ти компаний. В июне прошлого года было официально объявлено о начале регулярного вещания в DRM, и сейчас свои программы передают в этом формате уже более 60-ти радиокомпаний. Среди них — российский радиоканал "Голос России", ежедневно выходящий эфир в диапазоне коротких волн поочередно на русском, английском, немецком и французском языках. Подробности о вещании этого канала в формате DRM можно прочитать в [2].
DRM предназначен для использования в диапазонах ниже 30 МГц, в первую очередь СВ и КВ. В этих диапазоны сегодня загружены очень слабо, а качество радиосигналов, которые еще можно поймать на этих частотах, оставляет желать лучшего. В тоже время эти диапазоны по дальности распространения могут конкурировать со спутниками. Это достоинство особенно актуально для России с ее огромными пространствами и низкой плотностью населения. Сигнал DRM, в отличие от DAB, можно передавать с помощью большей части традиционных аналоговых передатчиков, в которых меняется только модулятор. С совместимость с существующими передатчиками обеспечена использованием в DRM тех же частот и стандартная полосы канала 9-10 кГц. Для перспективного развития DRM-вещания формат предусматривает также возможность использования полосы вдвое уже (4.5-5 кГц) или вдвое шире (18-20 кГц) стандартной.
В качестве метода модуляции в DRM, как и в стандартах эфирного вещания, используется метод COFDM. Так как формат разрабатывался относительно недавно, то в нем заложены возможности использования как более ранних, так и последних, наиболее эффективных систем компрессии, в том числе и MPEG -4 AAC с применением SBR, признанный оптимальным на сегодняшний день для низкоскоростного кодирования.
Подробное описание системы компрессии и методов помехоустойчивого кодирования и структуры DRM-потока можно найти в [3].
Отметим только, что стандарт предусматривает гибкие возможности помехоустойчивого кодирования, схема которого выбирается в зависимости от диапазона и условий передачи.
Физика передачи радиотрансляций в нижних диапазонах делает их очень зависимыми от времени суток и погодных условий, в том числе от состояния ионосферы. Трансляции DRM не являются исключением в это отношении, но цифровая технология передачи сигнала в сильной мере позволяет обойти эти сложности, в первую очередь за счет оптимального подбора параметров транспортировки сигнала — ширины полосы, схемы модуляции, длительности защитного интервала и глубины помехоустойчивого кодирования. Переход на цифру облегчает также саму процедуру подбора оптимальных парметров. Если за качеством аналоговых трансляций приходилось следить специально обученным экспертам, определявшим причины некачественного приема, то с переходом на DRM этот процесс может быть практически полностью автоматизирован. За время опытного вещания было разработано ПО, позволяющее круглосуточно собирать и анализировать информацию о количестве и характере ошибок в заданные интервалы времени. Для полноты анализа информация собирается из нескольких точек.
В сетях DRM предполагается также использовать многочастотное вещание, которое позволит приемнику с функцией поиска, автоматически настраиваться на волну с оптимальным сигналом.
Складывается впечатление, что у DRM больше шансов на широкое распространение, чем у DAB. Во-первых, DRM приходит на смену практически умершему AM-вещанию, а не конкурирует с вполне успешным УКВ/ЧМ. Во-вторых, внедрение DRM не требует переделки частотной сетки и получения частот в дефицитном диапазоне. В-третьих, во многих случаях оно позволяет обойтись не очень значительной модернизацией передающего оборудования.
Основным конкурентом DRM сегодня можно считать спутниковое вещание, объективно гораздо более дорогое и, как показывает практика, способное окупиться только в такой богатой стране, как США.
Пока развитие DRM-вещания тормозится практическим отсутствием бытовых приемников, которое в свою очередь обусловлено отсутствием специализированных микросхем. На сегодняшний день для бытового приема трансляций DRM предлагается два типа приемников. Первый реализован программно на базе лап-топа или другого ПК, к которому через USB-порт подключался радиочастотный тюнер. Второй вариант — отдельные аппараты, на базе микросхем общего назначения. Рассчитывать на массовый спрос таким аппаратам не приходится из-за их цены, которая на конец прошлого года составляла около $ 700.
Предпогагается, что массовое производство DRM-приемников начнется в начале следующего года после появления специализированных микросхем. Аналитики прогнозируют, что при равертывании производства DRM-приемников до оптимальных масштабов их стоимость, в зависимости от комплектации, будет составлять $25-50.
Год назад консорциум DRM заключил договор о World DAB Forum о сотрудничестве.
DRM и DAB не столько конкурирующие, сколько дополняющие друг друга технологии. Костяк обоих организаций составляют одни и те же компании, и посему они сочли за лучшее координировать свои усилия по развитию обеих систем. Среди прочих пунктов договора есть планы выпуска совмещенных приемников DAB-DRM, которые сегодня выглядят более реалистичными, чем внедрение DAB в мобильные телефоны.
Особенности DRM-вещания делают эту технологию особенно привлекательной для России. Поэтому при ее появлении стратегия перехода России на цифровое радиовещание была переориентированная на развитие DRM. Два года назад была создана российская ассоциация DRM и запланировано создание опытных зон DRM. Хочется надеяться, что эти начинания будут иметь плодотворное продолжение.
Литература: Г. Высоцкий. Алгоритм сжатия данных звука ISO/MPEG (MUSICAM). "Теле Спутник", №8, 1998. В. Колюбакин. Мы не должны остаться немыми. "Теле-Спутник", №7, 20004. А. Бителева. Радиовещание в цифровом формате DRM. "ТелеМультиМедиа", №2, 2001.
Примечания: 1. Аббревиатуру DAB часто используют в качестве синонима Eureka-147- официального названия стандарта. 2. SBR -механизм, применяемый совмесно с системами аудиокодирования для повышения эффектиности компрессии. Он использует наличие сильной корреляци между нижней и верхней частью спектра аудиосигнала. Суть метода заключается в том, что верхняя половина спектра не передается, а восстанавливается по нижней, а так же по корректирующей информации, формируемой кодером.
А. Бителева Теле-Спутник - 9(107) Сентябрь 2004 г.
Тема мобильного телевидения не нова. Однако за последний год она приобрела новые очертания. В процессе внедрения этого сервиса происходит всё более тесное взаимодействие между телевещателями, операторами мобильной связи и создателями теле- и аудиопрограмм. По всему миру разворачиваться проекты внедрения услуг мобильного телевидения, причём на основе нескольких технологий. И, наконец, на начало 2006 года есть яркий пример внедрения услуг мобильного телевидения на коммерческой основе.
Статья основана на материалах секции «Мобильное телевидение», сопровождавшей седьмую международную выставку и конференцию CSTB (Cable Satelite Television Broadband) по кабельному и спутниковому телевидению, телерадиовещанию и широкополосному доступу. Выставка прошла 6-9 февраля 2006 года в Москве, в культурно-выставочном центре «Сокольники», при поддержке Министерства культуры и средств массовых коммуникаций Российской Федерации и Международной Ассоциации Производителей Вещательного оборудования (IABM). Организаторами выступила компания «Мидэкспо – выставки и ярмарки» и Ассоциация Кабельного Телевидения России, со-организатором конференции – IBC (International Broadcasting Convention), крупнейшая международная выставка в Европе. Генеральные информационные спонсоры – издательства «Телеспутник» и «625».
От DVB-T к DVB-H
Первые европейские проекты мобильного телевидения Motivate (Mobile Television and Innovative Receivers) и MCP (Multimedia Car Platform) относятся к 2000 и 2002 годам соответственно. Их целью были исследования возможностей мобильного приёма сигнала европейского стандарта цифрового телевидения DVB-T (Digital Video Bradcasting-Terristrial). Примерно в это же время в Сингапуре телевизионные приёмники для приёма сигнала стандарта DVB-T появились в общественном транспорте, а в Германии была организована сеть для приёма сигнала в автомобилях.
Россия также приняла участие во внедрении мобильного телевидения. Три года назад в Москве стартовал проект цифрового телевещания в стандарте DVB-T на телевизионные приёмники, установленные в автомобилях. Проект предшествовал распоряжению Правительства Российской Федерации от 25 мая 2004 года №706-Р: «Признать целесообразным внедрение в Российской Федерации европейского стандарта цифрового телевидения DVB-T».
Проекты мобильного телевидения на основе DVB-T ориентированы на телевизионные приемники с большим экраном и стационарным питанием. При этом надёжный приём сигнала в автомобиле осуществляется при скорости транспортного потока примерно 10 Мбит/с, и абоненту предоставляется 3-4 телевизионные программы при скорости передачи данных одной программы примерно 3 Мбит/с. Однако если экран небольшой и сравним с экранами карманных компьютеров и мобильных телефонов, то, очевидно, можно предоставить значительно больше телевизионных программ при прочих равных условиях. При этом скорость передачи для одной телевизионной программы может быть значительно уменьшена и составлять 200-500 кбит/с. В результате, при общей скорости транспортного потока 10 Мбит/с, получаем возможность трансляции 20-50 телевизионных программ. И, кроме того, почему только телевизионных? Почему в одном цифровом транспортном потоке вместе с телепрограммами не передавать аудипрограммы и данные (компьютерные файлы), упакованные в IP пакеты? Такими данными могут быть, к примеру, web-сайты.
Изложенную концепцию призван воплотить новый стандарт DVB-H (Digital Video Broadcasting-Handheld), ориентированный на мобильные терминалы с небольшим экраном и автономным питанием («наладонников»). К таким терминалам прежде всего относятся карманные компьютеры и мобильные телефоны. Этот стандарт, с одной стороны, можно считать прямым наследником стандарта DVB-T, с другой – расширением DVB-T для передачи данных IP пакетами на терминалы с небольшими экранами и автономным питанием. Поэтому одной из основных задач, решаемой стандартом, является задача снижения энергопотребления мобильных терминалов. В отличие от DVB-T, для компрессии видео и аудио- сигналов используется алгоритм MPEG 2, в DVB-H может быть использован алгоритм H.264/AVC или другой подходящий алгоритм. Этого достаточно для небольших экранов мобильных терминалов. Наконец, компрессированные данные представляются потоками IP пакетов. Это позволяет использовать алгоритм энергосбережения. Более подробно о технических деталях DVB-H и о «взаимоотношениях» стандартов DVB-H и DVB-T см. Приложение.
Кроме отмеченных отличий DVB-H от DVB-T, в стандарте регламентирована идеология «бесшовного» перехода мобильного абонента из зоны покрытия одного передатчика в зону покрытия другого передатчика в одночастотной сети передатчиков. Этот напоминает «рукопожатие» «Handover» между мобильным телефоном и базовой станцией в мобильной связи. Более того, идеология предоставления сервисов на основе пакетной передачи данных в DVB-H (IP DataCasting, IPDC) находится в русле идеологии пакетной передачи данных (General Packet Radio Service, GPRS) в сетях мобильной связи. Более того, документами DVB рассматриваются сервисы совместно с сетями GSM (DVB-H+GSM). Однако IPDC использует телевизионный канал и сложность реального внедрения технологии DVB-H на терминалы операторов мобильной связи состоит в том, что телевизионные каналы выделяются в метровом и дециметровом диапазоне волн. Отсюда вытекают организационные сложности совместного использования оператором, по сути, двух сетей в разных частных диапазонах: DVB-H и GSM (или CDMA). Поэтому неудивительно, что собрать за один стол телевизионных вещателей и операторов мобильной связи оказывается сложной задачей. Этот факт отмечался на прошедшей в августе 2005 года в Таллине конференции по мобильному телевидению (см. материал «Мобильное телевидение – модель будущего» в журнале ТелеМультиМедиа), подтвердила его и конференция CSTB-2006. Впрочем, возможно, и потому, что к настоящему времени технология DVB-H хотя и прошла большой путь, всё же находится в фазе тестирования.
К началу 2006 года в мире закончено и/или находится в стадии выполнения несколько пилотных проектов по тестированию стандарта DVB-H. Выделим проекты в Германии (Берлин), Финляндия (Хельсинки и Турку), США (Питсбург), Англии (Окфорд). О результатах испытаний на конференции CSTB-2006 рассказал исполнительный директор компании TeamCast Жерар Фариа (G. Faria). В отличие от DVB-T, при планировании сетей DVB-H необходимо учитывать те же явления, что и в сетях мобильной связи. Во-первых, приём сигнала осуществляется антенной с небольшим коэффициентом усиления на уровне 1.5 метра от земли. Во-вторых, существуют трудности приёма сигнала внутри автомобилей и помещений. Поэтому, при прочих равных условиях, радиус уверенного приёма сигнала в сети DVB-H в несколько раз меньше радиуса приёма сигнала в сети DVB-T. Результаты исследований показали, что разница в требуемых уровнях сигнала уверенного приёма может достигать 20 дБ. В этой связи, стандарт DVB-H, использует дополнительный в сравнении с DVB-T, алгоритм помехоустойчивого кодирования на уровне IP пакетов. Использование этого алгоритм позволяет снизить требуемый уровень сигнала на 5-6 дБ в движущемся автомобиле. Дополнительно о результатах испытаний можно прочитать в статье, опубликованной в январском номере 2006 года журнала Proc. IEEE (DVB-H: Digital Broadcast Services to Handheld Devices, G. Faria, J. A. Henriksson, E. Stare, and P. Talmola, Proc. IEEE, vol.94, no. 1, pp.194-209, Jan. 2006). Эта статья свободно доступна по адресу http://www.dvb-h-online.org/technology.htm.
О проекте в Англии на конференции CSTB-2006 рассказал вице-президент компании R+D, O2 pls и председатель Mobile Data Association Майк Шот (Mike Short). С сентября 2005 года по февраль 2006-го пилотный проект с использованием терминалов DVB-H+GSM был реализован компанией Oxford Mobile TV. В эксперименте приняли участие 400 абонентов. В качестве услуги им предоставлялась возможность приёма 16 телеканалов известных «брендов». При этом специальной адаптации программ этих телеканалов для мобильных терминалов не производилось. В результате эксперимента был сделан следующий вывод: разумной ценой за такую услугу абоненты считают 20 евро.
В России испытаний стандарта DVB-H не проводится. Позиция отечественной промышленности по внедрению стандарта DVB-H на конференции CSTB-2006 была озвучена вице-президентом ОАО «Телеком» Калью Кукком. Сегодня имеется документ под названием «Разработка оборудования для многофункциональных интерактивных сетей с целью передачи мультимедийной информации на основе новейшей технологии для мобильных терминалов по стандарту DVB-H». Срок исполнения – 2008 год. Под «оборудованием» понимается передающее оборудование для одночастотных синхронных сетей, обслуживающих мобильные терминалы. В качестве прототипа такой сети был приведен пример сети DVB-T в Мордовии. Разработка переносных мобильных терминалов нашей промышленностью не планируется. Будет лишь рассмотрена возможность создания автомобильных приёмных устройств в режимах DVB-T и DVB-H. Наконец, по словам К. Кукка, в упомянутом выше документе термин «DVB-H» носит условное название, поскольку существующий стандарт DVB-H требует дальнейшего совершенствования с целью оптимизации построения синхронных сетей и использования частотного ресурса.
Наконец, о США. В конце января 2006 года был создан альянс Mobile DTV Alliance для продвижения стандарта мобильного телевидения DVB-H в Северной Америке. Среди членов альянса – Intel, Modeo, Motorola, Nokia, Texas Instruments. В результате можно констатировать, что в США совместно с эфирным цифровым телевидением высокой чёткости в стандарте ATSC разворачивается проект мобильного телевидения на основе стандарта DVB-H.
В начале 2006 года самый мощный в мире производитель процессоров обработки сигналов, компания Texas Instruments, анонсировала микросхемы для приёма сигнала стандарта DVB-H (и японского стандарта ISDB-T для диапазона 470-770 MГц). Приёмник DTV1000 для DVB-H поддерживает дециметровый диапазон 470-750 MГц и диапазон 1.670-1.675 ГГц (L-диапазон). Для какой цели нужны чипы для L-диапазона? В Питсбурге развёрнут проект Croun Castle испытаний DVB-H именно для диапазона L, причём с использованием каналов с полосой частот 5 МГц (см. Приложение). Цель проекта – охват мобильным телевидением всей территории США. Конкурирующим проектом в США является проект компании Qualcomm с собственной технологией, получившей название MediaFlO.
От DAB к DMB
Цифровой стандарт DAB (Digital Audio Broadcasting) создан в начале 90-х годов прошлого века и изначально был предназначен для доставки радиовещательного сигнала на мобильные (автомобильные) приёмники. Существует наземная (Terristrial) и спутниковая (Sattelite) версии стандарта DAB, которые получили название T-DAB и S-DAB соответственно. Последняя, однако, не получила широкого распространения в мире. Поэтому в дальнейшем, под DAB будем понимать наземную (эфирную) версию стандарта, предназначенную для доставки сигнала в III (УКВ) диапазоне. Стандарт условно можно разделить на две части: технологию оцифровки и сжатия звукового сигнала и технологию передачи этого сигнала (стандарт ETSI 300 401). Последняя технология включает помехоустойчивое кодирование и модуляцию высокочастотного сигнала. В DAB, как и DVB-T/H, используется метод формирования сигнала с большим числом несущих частот. Метод носит название метода с ортогональным частотным разделением и мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Однако число несущих частот и полоса частот в DAB меньше, чем в DVB-T/H. Полоса частот канала DAB примерно 1.7 MГц.
К 2006 году стандарт DAB используется в 40 странах мира. В общей сложности он применятся для доставки около 1000 радиопрограмм. В России ещё в 1999-ом г. в диапазоне был выделен диапазон 174-240 МГц для испытаний радиовещания по стандарту DAB. Срок окончания испытаний был намечен на 2004-ый год, после чего перенесён на 2006-ой год.
Наибольшее распространение стандарт получил в Англии. Здесь ещё в 1994 году для развёртывания цифрового радиовещания в стандарте DAB был выделен частотный диапазон частот в УКВ диапазоне, а с 1995-го приёмники появились в продаже. На начало 2006 года в этой стране 3 млн. человек используют приёмники стандарта DAB. В продаже имеются 250 различных типов приёмников DAB стоимостью около 35 евро (50 фунтов). По прогнозам, к 2010 году в Англии такие приемники будут использовать 20 млн. человек, а в континентальной Европе – 60 млн. Эти цифры на конференции CSTB-2006 были приведены директором по развитию бизнеса WorldDAB Forum Сереной Венто (Serena Vento). Форум World Dab Forum (www.worlddab.org) в настоящее время состоит из 100 членов из 30 стран мира.
Обратим внимание на следующий факт. В 2004 году уже упоминавшийся самый мощный в мире производитель процессоров обработки сигналов, компания Texas Instrument, выпустила микросхему, совмещающую в себе приёмник сигнала T-DAB и модем GSM. И это изделие позиционировалось для приложений «мобильный Интернет». В 2005 году Texas Instrument совместно с компанией RadioScape объявила о выпуске универсального модуля для стандартов DAB и DRM (Digital Radio Mondiale) – стандарта цифрового радиовещания в коротковолновом диапазоне. Применительно к развитию технологии DAB эти факты были на первом месте год назад во многих средствах массовой информации, а также на прошлогодней конференции CSTB-2005.
Однако основной вектор развития событий был направлен в сторону «корейского феномена». Относительно давняя история стандарта DAB и, как следствие, наличие инфраструктуры (передатчиков, приёмников и частотного ресурса) подготовили почву для другого, «мультимедийного шага». Концепция использования оборудования DAB стала рассматриваться как технология доставки различных видов данных на мобильные приёмники с небольшим экраном. В октябре 2004 года компаниями Samsung и LG Electronics были продемонстрированы терминалы, сочетающие технологию DAВ и CDMA. Эта технология получила название DMB (Digital Multimedia Broadcasting). C 2004 года в Южной Корее проводились испытания технологии DMB.
Сущность технологии лежит на поверхности. Для сжатия видеосигнала может быть использована любая технически подходящая технология: MPEG4, H.264, Windows Media и т.п. Цифровые аудио- и видиосигналы могут быть мультиплексированы в один мультимедийный высокоскоростной транспортный поток. Для этого естественно использовать оборудование DVB, в результате чего формируется транспортный поток MPEG 2 TS. Применительно к DAB эта технология мультиплексирования и получила название DMB. Соответственно, и терминалы (мобильные телефоны и PDA) можно назвать терминалами DMB. Иногда, впрочем, сочетание двух технологий обозначается как DAB&DMB, DAB-DMB и т.п.
Конкретные цифры по внедрению технологии в Южной Корее на конференции CSTB-2006 были приведены представителем отдела бизнеса Samsung Telecommunication Europe Энтони Парком (Anthony Park).
1 мая 2005 года корейская корпорация TU Media начала трансляцию 7 видеоканалов и 20 аудиоканалов на автомобильные приёмники. Скорость передачи данных в транспортном потоке составляла 1.5 Мбит/с. На мобильные абонентские терминалы стандарта CDMA доставка сигнала c мультимедийными данными осуществлялась в основном непосредственно со спутника в S-диапазоне, частично – путём ретрансляции спутникового сигнала Ku-диапазона в S-диапазон. По этой причине терминалы получили название S-DMB (Satttellite), хотя более точно их следует назвать S-DMB+CDMA. Использовался спутник MBSat компаний Mobile Broadcasting и SK Telecom, который также осуществляет доставку сигнала для абонентов в Японии. (Об этом проекте см. также материал «Система доступа для корейского проекта мобильного ТВ» в журнале ТелеМультиМедиа.) На начало 2006 года в Корее услугой мультимедийного спутникового вещания пользуются 400 абонентов.
1 декабря 2005 года в Сеуле начато предоставление мультимедийного вещания с использованием наземной технологии DMB (T-DMB) на коммерческой основе. Услуги начали предоставлять сразу 6 операторов мобильной связи, работающие в стандарте CDMA. Каждый из операторов предоставил своим абонентам 4-5 сервисов в канале DAB. В общей сложности всеми операторами было предоставлено 7 телеканалов, 13 аудиоканалов и 9 каналов передачи данных для загрузки web-страниц. На начало 2006 года продано 100 тысяч телефонов DMB. В среднем один абонент пользуется услугой 60 минут в день. В 2007 году планируется охват всей территории Южной Кореи мобильным сервисом на основе DBM.
В основе такого успеха – возможности компаний Samsung, LG Electronics, Perstel выпустить на рынок телефоны DMB в массовом масштабе. Немаловажную роль и сыграла компания Frontier Silicon, на долю которой приходиться 70рынка микросхем DMB для «наладонников». В общей сложности компанией выпущено 3 млн. таких микросхем. В середине 2006 года компанией намечен выпуск микросхем, поддерживающих как T-DMB, так и DVB-H. Об этом на конференции CSTB-2006 было заявлено представителем компании Frontier Silicon Шоном Митчеллом (Sean Michell).
Вслед с Южной Кореей были развёрнуты проекты внедрения технологии DMB в Китае, Тайване, Гонконге. В конце 2005 года было достигнуто соглашение между компанией Samsung и двумя китайскими операторами о поставке 500 тысяч мобильных телефонов DMB.
Всего в мире на начало 2006 года насчитывается 18 пилотных проектов по внедрению технологии DMB на основе существующей наземной вещательной инфраструктуры DAB. Для сжатия составляющих мультимедийного транспортного потока в качестве основной рассматривается технология MPEG 4.
Данные о европейских проектах внедрения технологии DMB конференции CSTB-2006 были приведены директором по развитию бизнеса WorldDAB Forum Сeреной Венто (Serena Venta).
В Европе основные проекты развёрнуты в Германии, Франции, Норвегии, Голландии, Финляндии, Англии и Италии. Лидером в этом процессе является Германия, где развёрнуто 4 пилотных проекта. Основные испытания в этой стране намечены на период проведения Чемпионата мира по футболу в июне 2006 года.
В Англии с сентября 2005 года развивается мультимедийный проект BT Movia компании BT. Главный аргумент компании – существование развитой сети и мобильных терминалов DAB. Для доставки информации на терминал абонента используется протокол Интернет (IP). Поэтому такую технологию можно назвать DAB&DMB-IP. На начало 2006 года в проекте принимают участие 1000 абонентов, которые имеют возможность выбора 50 сервисов в нескольких каналах DAB.
Проблемы частотного планирования
В июне 2006 года должна состояться региональная конференция, в ходе которой для Района 1 (Европа, Африка, страны СНГ) будут разработаны частотные планы цифрового вещания по стандарту DVB-T. Работа сетей DVB-H должна производиться в рамках этих планов. В Европе для III-го диапазона (174-240 МГц) большинство стран ориентируются на телевизионные каналы с полосой 7 МГц. Наши соседи – Литва, Латвия, Эстония, Польша, Украина, Швеция и Финляндия – уже заявили об использовании каналов с полосой 7 МГц. Поэтому при наличии телевизионных каналов в России с полосой 8 МГц, на границе с этими странами, возможны проблемы внедрения цифрового телевидения. Немаловажным является о тот факт, что одном телевизионном канале с полосой 7 МГц укладывается 4 канала DAB. В результате был сделан вывод: для России предпочтительнее использование каналов с полосой частот 7МГц. Об этом на конференции CSTB-2006 сообщил начальник отдела ФГУП НИИР В. Дотолев.
Заключение
Субъективное мнение автора о тенденции развития современной цифровой связи следующее. Приходит осознание простого факта: при передаче информации, представленной в цифровом виде, нет большого смысла в названии содержания этой информации. Технологии Digital Video Bradcasting и Digital Audio Bradcasting, изначально предназначенные для видео и аудио, вполне могут поменяться ролями. Вопрос лишь в полосе частот. В DVB уже стало 4 возможных полосы частот. Возможно, придёт время – будет 5-я полоса. В связи с этим хочется обратить внимание и на название Integrated Services Digital Broadcasting (ISDB-T) и на мудрость, которая стоит за этим названием японского универсального стандарта. Стандарт действительно предоставляет решение при требуемой сервисом полосе частот. И сегодня на правительственном уровне принято решении о выделении одного из 13 частотных сегментов для сервиса мобильного телевидения.
Приложение. Детали стандарта DVB-H
Стандарт DVB-H, с одной стороны, можно считать наследником стандарта DVB-T, с другой – расширением DVB-T для передачи данных IP пакетами на терминалы с небольшим экраном и автономным питанием.
Для инкапсуляции IP пакетов в транспортный поток DVB разработан протокол, называемый MultiProtoсol Encapsulation (MPE). При этом каждому сервису (видео-, аудиоданные) соответствует поток пакетов. Если приёмник абонента настроен лишь на один из этих сервисов, то он может «просыпаться» лишь на время передачи пакета своего сервиса, а в остальное время «спать». Этим достигается экономичный режим работы приёмного устройства и экономия питания. К примеру, пусть скорость сервисного потока 250 кбит/с, а скорость транспортного потока (Transport Stream, TS) – 10 Мбит/c. Значит, абонентский приёмник должен просыпаться лишь на время, составляющее 2.5от общего времени передачи транспортного потока. Такой режим «нарезки времени» (Time Slicing) детально разработан в рамках стандарт DVB-H.
Концепция DVB-T/H. На передающей стороне сервисные данные в виде IP пакетов мультиплексируются с MPEG-2 TV потоками телевизионных программ в единый транспортный поток TS мультиплекcором (MUX). Модулятор DVB-T формирует модулированный радиочастотный (Radio Frequency, RF) сигнал и передаёт его по каналу (Channel). На приёмной стороне демодулятор DVB-T и деинкапсулятор DVB-H выделяют IP пакеты определённого сервиса.
Новые (New to DVB-H) в сравнении с DVB-T элементы: видно, что, помимо упомянутого режима Time Slicing, новыми являются режим 4K (3409 несущих частот), регламентированный приложением F документа EN 300 744 (DVB-T). Новым также является дополнительный режим помехоустойчивого кодирования MPE-FEC (Forward Error Correction) при инкапсуляции IP пакетов. Использование этого режима не является обязательным. Передача информации приёмнику об использовании режима MPE-FEC производится сервисными битами (Transmitter Parameter Signaling, TPC). Детали MPE-FEC и его эффективность приведены в статье, опубликованной в январском номере 2006 года журнала Proc. IEEE (DVB-H: Digital Broadcast Services to Handheld Devices, G. Faria, J. A. Henriksson, E. Stare, and P. Talmola, Proc. IEEE, vol.94, no.1, pp.194-209, Jan. 2006). Эта статья свободно доступна по адресу http://www.dvb-h-online.org/technology.htm.
Акцентируем внимание, однако, на один из результатов статьи. При режиме MPE-FEC используется код Рида-Соломона (255,191) со скоростью 191/255≈3/4. Код, образованный каскадным соединением этого кода со свёрточным кодом со скоростью 2/3, имеет скорость (3/4)*(2/3)=1/2. Свёрточный код всегда используется в DVB-T/H. В этой связи вопрос: не достаточно ли лишь одного свёрточного кода со скоростью 1/2 без MPE-FEC? Результаты нескольких лет лабораторных и полевых исследований свидетельствуют: при мобильном приёме в автомобиле на высокой скорости технология MPE-FEC позволяет снизить требуемую мощность сигнала на 5-6 дБ.
Ещё одно расширение DVB-H в сравнении с DVB-T заключается в следующем. В режимах 2K и 4K есть возможность регулирования глубины перемежения между битами, принадлежащими разным OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) символами.
Наконец, укажем на приложение G документа EN 300 744 (DVB-T). Им регламентируется частотный канал шириной 5 МГц в дополнении к ранее рассматриваемым стандартом каналам шириной 8, 7 и 6 МГц. Канал шириной 5 МГц планируется использовать при развёртывании сервисов DVB-H в США в L-диапазоне (1.670-1.675 ГГц).
В.Варгаузин, по материалам конференции CSTB-2006 13 февраля 2006г.
Отправлено: 22.07.09 20:05. Заголовок: Цифровое вещание на мобильные терминалы
Цифровое вещание на мобильные терминалы
В основе статьи - материалы секции «Мобильное цифровое вещание», сопровождавшей девятую международную выставку и конференцию CSTB (Cable Satelite Television Broadband) по кабельному и спутниковому телевидению, телерадиовещанию и широкополосному доступу. Выставка прошла 5-7 февраля 2007 года в Москве, в МВЦ «Крокус Экспо», при поддержке Министерства культуры и средств массовых коммуникаций Российской Федерации и Международной Ассоциации Производителей Вещательного оборудования (IABM). Организаторами выступила компания «Мидэкспо – выставки и ярмарки» и Ассоциация Кабельного Телевидения России, со-организатором конференции – IBC (International Broadcasting Convention), крупнейшая международная выставка в Европе. Генеральные информационные спонсоры – издательства «Телеспутник» и «625».
Для мобильной связи и вещательных услуг выделяются разные диапазоны частот. Тем не менее, этот факт не является препятствием для создания и объедения инфраструктур операторов, изначально ориентированных на предоставление разных услуг. Появились терминалы, сочетающую традиционную мобильную связь в стандартах GSM и CDMA и мобильные вещательные технологии DMB/DAB, DVB-H. Южная Корея начала предоставлять мультимедийные вещательные услуги DMB (Digital Multimedia Broadcasting) ещё в конце 2005 года и на начало 2007 года услугами пользуются около 3 млн. абонентов. Летом 2006 года Германия стала первой европейской страной, предоставляющей услуги DMB на коммерческой основе. По мнению компании T-Systems, участника немецкого проекта, операторы сетей UMTS также могут воспользоваться мобильным вещанием. На подходе к коммерческому внедрению ещё несколько технологий: DVB-H, MedaiFLO, СDMB.
DMB/DAB
Мультимедийная технология DMB рождёна радиовещательным цифровым стандартом DAB (Digital Audio Broadcasting) . Более того, технологии DAB и DMB, а также DAB-IP сегодня представляются одним форумом WorldDMB. На конференции CSTB-2007 форум был представлен Келли Гриффитс (Kelly Griffiths), которая стала и предстателем секции "Мобильное цифровое вещание". Заметим, что на прошлогодней конференции CSTB-2006 выступал директор по развитию бизнеса форума WorldDAB, который плавно мигрировал в WorldDMB. И web-адрес WorldDMB остался прежний: www.worldab.org . В настоящее время форум WorldDMB насчитывает 130 членов из 40 стран мира.
Истоки. Цифровой стандарт DAB создан в начале 90-х годов прошлого века на основе технология Eureka 147 и изначально был ориентирован на радиовещание на мобильные приёмники, включая автомобильные. Это означает, что в стандарт заложена возможность приёма сигнала на высокой скорости при наличии значительного эффекта Допплера. Существует наземная (Terristrial) и спутниковая (Sattelite) версии стандарта DAB, которые получили название T-DAB и S-DAB соответственно. Последняя, однако, не получила широкого распространения в мире. Наземная (эфирная) версия стандарта предназначена для доставки сигнала в УКВ диапазоне (174-230 МГц ) или L-диапазоне (1400…1900 МГц). (У нас этот диапазон УКВ иногда называют диапазоном ультравысоких частот (УВЧ). В зарубежной терминологии для этого диапазона используются абривиатуры VHF, Band 3, III band).
Стандарт условно можно разделить на две части: технологию оцифровки и сжатия звукового сигнала и технологию передачи этого сигнала. Последняя технология включает помехоустойчивое кодирование и модуляцию высокочастотного сигнала. В DAB, как и DVB-H, используется метод формирования сигнала с большим числом несущих частот. Метод носит название метода с ортогональным частотным разделением и мультиплексированием (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Однако число несущих частот и полоса частот в DAB меньше, чем в DVB-H. Полоса частот канала DAB равно примерно 1.7 MГц.
Англия. В 1994 году в Англии для развёртывания цифрового радиовещания в стандарте DAB была выделена полоса частот в УКВ диапазоне, а с 1995-го приёмники появились в продаже. В 1999 г. в стандарте DAB начала радиовещание компания BBC .
В 2004-м году самый мощный в мире производитель процессоров обработки сигналов, компания Texas Instruments, выпустила микросхему, совмещающую в себе приёмник сигнала DAB и модем GSM. Это изделие позиционировалось для приложений «мобильный Интернет». В 2005 году Texas Instruments совместно с компанией RadioScape объявила о выпуске универсального модуля для стандартов DAB и DRM (Digital Radio Mondiale) – стандарта цифрового радиовещания в коротковолновом диапазоне. Применительно к развитию технологии DAB эти факты были на первом месте во многих средствах массовой информации, а также на конференции CSTB-2005.
На начало 2007 года в Англии построена одночастотная сеть (Single Frequency Network, SFN), включающая 100 передатчиков и охватывающая 90% территории страны. В продаже имеется 2400 разных приёмников сигнала DAB. По словам Джеффа Эстла, представителя компании Digital One, "чип приёмника DAB встроен куда угодно".
Южная Корея. В октябре 2004 года компаниями Samsung и LG Electronics были продемонстрированы терминалы DAВ, поволяющие принимать различных виды данных. Эта технология и получила название DMB. Сущность технологии лежит на поверхности. Для сжатия видеосигнала может быть использована любая технически подходящая технология: MPEG 4, H.264, Windows Media и т.п. Цифровые аудио- и видеосигналы могут быть мультиплексированы в один мультимедийный высокоскоростной транспортный поток. Для этого можно использовать оборудование DVB, формирующее транспортный поток MPEG 2 TS. При необходимости данные могут быть упакованы в IP пакеты. Эти идеи и составляют содержание технологии DMB.
1 мая 2005 года корейская корпорация TU Media начала трансляцию 7 видеоканалов и 20 аудиоканалов. На мобильные абонентские терминалы стандарта CDMA доставка сигнала c мультимедийными данными осуществлялась главным образом со спутника в S-диапазоне, частично – путём ретрансляции спутникового сигнала Ku-диапазона в S-диапазон. По этой причине терминалы получили название S-DMB (Satttellite). Сегодня эти устройства находят использование главным образом на автомобильном рынке. По данным компании IMS Research, представленным на CSTB-2007, в 2011 году в мире будет продано 4 млн. таких устройств.
1 декабря 2005 в Сеуле начато предоставление мультимедийного вещания с использованием наземной технологии DMB (T-DMB) на коммерческой основе. Услуги начали предоставлять сразу 6 операторов мобильной связи, работающие в стандарте CDMA. Каждый из операторов предоставил своим абонентам 4-5 сервисов в канале DAB. В общей сложности всеми операторами было предоставлено 7 телеканалов, 13 аудиоканалов и 9 каналов передачи данных для загрузки web-страниц. На начало 2006 года в Южной Корее было продано 100 тысяч телефонов DMB.
На начало 2007 года объём продаж составил около 3 млн. приёмников DMB (Точная цифра, озвученная Келли Гриффитс, следующая: на конец декабря 2006 года продано 2.88 млн. приёмников). Предоставление услуг DMB бесплатное и основано на следующей бизнес-модели: рекламодатель платит оператору за контент, а абонент платит только оператору мобильной связи, как и ранее. В 2007 году планируется охват всей территории Южной Кореи мобильным сервисом DMB.
Германия. На начало 2006 года в мире значилось 18 пилотных проектов по внедрению технологии DMB на основе существующей наземной вещательной инфраструктуры DAB. В Европе основные проекты были развёрнуты в Германии, Франции, Норвегии, Голландии, Финляндии, Англии и Италии. Лидером в этом процессе являлась Германия, где было развёрнуто 4 пилотных проекта. И Германия стала первой европейской страной, в которой были введены услуги мобильного вещания. Об этом на конференции CSTB было рассказано Константином Фёдоровым и Томасом Уэктером (Thomas Waechter) из компании T-Systems.
В июне 2006 года в период проведения Чемпионата мира по футболу заработали 39 передатчиков DMB в 12 городах Германии. Бизнес-модель принадлежала компании MFD. Компания выступает в роли контент аггрегатора, в функции которого входит организация движения двух потоков: потока контента и финансового потока между четырьмя участниками проекта. Этими участниками являются: оператор сети, контент-провайдеры, абоненты и реселлерская сеть. Абонент заключает контракт с реселлером, на основании которого терминал (трубка) ему обходится в 90-100 евро. (Стоимость подобного терминала в свободной продаже составляет 500-600 евро). Абонентская плата за услугу DMB составляет 10 евро. На момент проведения Чемпионата мира в услугу DMB входили доступ к 16 радиоканалам и 5 телеканалам . Выделим музыкальный канал MTV, предоставляющий видеопоток с частотой 12.5 кадров/с и стереофонический аудиопоток с частотой дискретизации 48 КГц.
О диапазоне частот. На первом этапе в Германии использовались как УКВ диапазон, так и L-диапазон. На то были следующие причины. Во-первых, в L-диапазоне полоса частот 1452-1492 ГГц была свободна (как и в остальных странах Европы). Во-вторых, имелись абонентские терминалы компании Samsung для L-диапазона и терминалы компании LG, работающие как в УКВ, так и L-диапазоне. Однако со временем был сделан вывод: L-диапазон не обеспечивает надёжный приём внутри помещений и требует повторителей сигнала. Поэтому сегодня запланировано обеспечить покрытие 80 % территории Германии сигналом DMB в УКВ диапазоне.
Техническим нюансом, отличающим немецкую версию DMB от DAB помимо использования протокола IP, является использование помехоустойчивого кода Рида-Соломона. В этой связи заметим, что технология DMB сегодня не стандартизирована, открыта для дальнейшего совершенствования и является предметом обсуждения на различных международных конференциях.
И снова Англия. О мультимедийных проектах в Англии на конференции CSTB-2007 рассказал представитель компании The Technology Partnership (TTP) Михаил Лукин. Компания является разработчиком приёмников мобильного вещания в проекте BT Movia.
Мультимедийный проект BT Movia компании BT развёрнут в Англии в сентябре 2005. В начале проект опирается на имеющуюся развитую сеть из 10 передатчиков DAB в Лондоне и мобильные терминалы, представляющие мобильные телефоны GSM со встроенными приёмниками DAB. Для доставки информации на терминал абонента используется протокол IP. На начало 2006 года проект насчитывал 1000 абонентов, которые имели возможность выбора 50 сервисов в нескольких каналах DAB, и, в частности, 3 телевизионные программы.
В октябре 2006 года начато коммерческое телевещание. На начало 2007 года абоненты имеют доступ к 5 платным телевизионным программам. В проекте принимают участие компания Microsoft (поставщик операционной системы Microsoft Windows Mobile OS), HTC (производитель мобильных телефонов), Aquiva (оператор) и UBC Media Group. Последняя компания предоставляет сервис DMD (Digital Music Download), позволяющий абоненту загрузить на свой терминал прослушиваемую им песню. Оплата услуги происходит автоматически снятием суммы со счёта абонента.
Россия. Увы, конкретная информация на конференции отсутствовала. Хотя её и следовало ожидать, поскольку была анонсирована предыдущими конференциями CSTB.
В России ещё в 1999-ом г. был выделен диапазон 174-240 МГц для испытаний радиовещания по стандарту DAB. По крайней мере, на трёх предыдущих конференциях CSTB была информация об испытаниях и о разработке оборудования. Была информация и о том, что срок окончания испытаний сначала был намечен на 2004-ый год, а затем перенесён на 2006-ой год. Год закончился, информации об испытаниях представлено не было.
DVB-H
Истоки. В 1993 г. создана европейская организация DVB. В 1997 году разработан стандарт цифрового наземного вещания DVB-T, решающий проблему "эха" – приёма многолучевого сигнала, что характерно для дециметрового диапазона радиоволн. Решение основано на сочетании метода OFDM и защитного временного интервала.
В конце 2004 года утверждён стандарт DVB-H для приёма сигнала на мобильные терминалы и решающий проблему "эха", усугублённую эффектом Допплера. Стандарт DVB-H использует дополнительный, в сравнении с DVB-T, алгоритм помехоустойчивого кодирования на уровне IP пакетов. Использование этого алгоритм позволяет снизить требуемый уровень сигнала на 5-6 дБ в движущемся автомобиле. О результатах испытаний технологии DVB-H можно прочитать в статье "DVB-H: Digital Broadcast Services to Handheld Devices". Одним из авторов статьи, исполнительным директором компании TeamCast Жераром Фариа (Gerard Faria), на конференции CSTB-2007 была проведена обширная презентация технологий DVB. А на стенде компании Samsung, уже несколько раз упоминаемой применительно к технологии DMB, был представлен терминал 910F c поддержкой стандарта DVB-H.
Англия. С сентября 2005 года по февраль 2006-го пилотный проект с использованием терминалов DVB-H/GSM был реализован компанией Oxford Mobile TV. В эксперименте приняли участие 400 абонентов. В качестве услуги им предоставлялась возможность приёма 16 телеканалов известных «брендов». При этом специальной адаптации программ этих телеканалов для мобильных терминалов не производилось. В результате эксперимента был сделан следующий вывод: разумной ценой за такую услугу абоненты считают 20 евро. В проекте принимают участие компании O2, Arquira, Nokia.
США. В конце января 2006 года был создан альянс Mobile DTV Alliance для продвижения стандарта мобильного телевидения DVB-H в Северной Америке. Среди членов альянса – Intel, Microsoft, Modeo, Motorola, Nokia, Texas Instruments. В результате можно констатировать, что в США совместно с эфирным цифровым телевидением высокой чёткости в стандарте ATSC разворачивается проект мобильного телевидения на основе стандарта DVB-H.
В начале 2006 года компания Texas Instruments анонсировала микросхемы для приёма сигнала стандарта DVB-H (и японского стандарта ISDB-T для диапазона 470-770 MГц). Приёмник DTV1000 для DVB-H поддерживает дециметровый диапазон 470-750 MГц и диапазон 1.670-1.675 ГГц (L-диапазон). В Питсбурге развёрнут проект Croun Castle испытаний DVB-H именно для диапазона L, причём с использованием каналов с полосой частот 5 МГц (в этой связи в стандарте DVB-T появилось приложение G). Цель проекта – охват мобильным цифровым вещанием всей территории США.
Россия. Как и с технологией DAB, конкретная информация отсутствовала. Хотя и её и следовало ожидать.
На прошлогодней конференции CSTB-2006 был представлен документ под названием «Разработка оборудования для многофункциональных интерактивных сетей с целью передачи мультимедийной информации на основе новейшей технологии для мобильных терминалов по стандарту DVB-H». Срок исполнения – 2008 год. Под «оборудованием» понимается передающее оборудование для одночастотных синхронных сетей, обслуживающих мобильные терминалы. В качестве прототипа такой сети был приведен пример сети DVB-T в Мордовии. На конференции CSTB-2007 было лишь упоминание о пилотной зоне в Москве с передатчиком, расположенным в Останкино.
Другие проекты
США. Помимо попыток внедрения технологии DVB-H, компания Qualcomm продвигает собственную технологию MedaiFLO. Джерри Хенлей (Jerry Hanley), директор по развитию бизнеса компании Qualcomm, на конференции CSTB-2007 сообщил, что помимо США, Япония и Англия (фирма BSkyB) также выразили желание развернуть сети на основе технологии MedaiFlO.
Китай. Ещё в конце 2005 года было достигнуто соглашение между компанией Samsung и двумя китайскими операторами о поставке 500 тысяч мобильных телефонов DMB. Однако…"Сейчас трудно представить себе ясную картину, что происходит в Китае",-заявила на CSTB-2007 Мерфи Ву (Murphy Wu), представитель WorldDMB.
В 2006 году в Китае предложен собственный стандарт цифрового наземного вещания СDMB (Churсh Digital Mission & Broadcast). На конференции было отмечено, что техническим нюансом стандарта является использование для оценки состояния канала связи кадра известной псевдослучайной последовательности вместо копирования конца OFDM-символа в начало, как принято в DVB-T/H и DAB/DMB. (Впрочем, подобная схема используется и в стандарте мобильной связи третьего поколения EV-DO/DV). На базе этого стандарта и предполагается мобильное вещание, которое по своей сути должно быть близко к технологии DMB/DAB, однако технически не совместимо.
В стадии разработки в Китае находится гибридный спутниковый-наземный стандарт CMMB, завершение которого намечено на 2007 году. На конференции отмечено, что техническим нюансом стандарта является использование каскадной схемы помехоустойчивого кодирования из кода с низкой плотностью проверок на чётность в сочетании циклическим кодом БЧХ. (Впрочем, подобная схема используется и в стандарте спутникового вещания DVB-S2).
Послесловие
Уже после написания статьи из США пришла новость о запуске в коммерческую эксплуатацию двух конкурирующих технологий MedaiFLO и DVB-H .
В.Варгаузин, по материалам конференции CSTB-2007 21 марта 2007г.
Отправлено: 22.07.09 20:11. Заголовок: Немного теории о DAB
Немного теории о DAB
Digial Audtio Broadcasting (DAB) - Цифровое звуковое радиовещание, ЦЗР, цифровое радиовещание, ЦРВ Является одной из новых информационных технологий, суть которого заключается в преобразовании исходных аналоговых сигналов звуковых программ в цифровую форму с компактным представлением, их помехоустойчивом кодировании, временном объединении с цифровыми сигналами дополнительной информации, передаче сформированного потока данных путем спектрально-эффективного метода цифровой модуляции несущей (несущих) по радиоканалу и обеспечивающего высококачественный прием как на стационарные, так и на мобильные приемники. ЦРВ является наиболее фундаментальным изобретением в радиовещании со времени введения ЧМ-стереовещания и открывает принципиально новые возможности в передаче звуковых программ и программ “радиомультимедиа”, сочетающих звуковую, видео-, графическую, текстовую и другие виды информации.
Стандарт DAB разрабатывался с конца 1980-х консорциумом из 12 компаний под названием EUREKA-147. В 1994 году он провозглашается в качестве общемирового, за вычетом особого мнения США и Японии.
Как устроено DAB-вещание
Прежде всего, радиостанции транслируются не каждая сама по себе, а в составе блока, называемого мультиплексом (multiplex). В этом же пакете может фигурировать информация другой природы — текстовая и графическая, что особенно удобно для мобильных пользователей.
Все составные сигналы пакета при помощи системы COFDM, осуществляющей частотно-временную дискретизацию аналогового потока и его оцифровку, особым образом перемешиваются и модулируют определённое количество несущих радиоволн, число которых зависит от информационной насыщенности трансляции (по стандарту несущих может быть от 192 до 1536).
Далее сигнал через приёмо-передаточные устройства попадает в пользовательский ресивер и декодируется
Этапы развития DAB
Европейские фирмы в 1987 году основали консорциум Eureka-147 с целью разработки принципиально новой системы цифрового радиовещания DAB. Участниками этого проекта являются около 50 фирм и организаций из Великобритании, Германии, Франции, Голландии, Италии, Швеции, Швейцарии, Норвегии, Финляндии, Японии, Канады, США и ряда других стран. В участники проекта от России, по представлению институтов - лидеров проекта - IRT (Германия) и ССЕТТ (Франция), был в 1995 г. принят ИРПА им. А.С. Попова.
В 1992 году на основе всемирного соглашения для DAB были выделены L- и S-диапазоны. Первые приемники, в основном для измерительных целей, были созданы в 1988 году. С 1990 года ряд членов проекта Эврика-147 приняли участие в проекте JESSI, в рамках которого была разработана первая интегральная микросхема для коммерческих DAB-приемников. Первый DAB-приемник потребительского типа был представлен на выставке в 1995 году в Берлине. Миниатюризация приемников продолжается, в настоящее время их серийным выпуском занимаются фирмы Grundig, Philips и др. В европейских странах эксплуатируется уже несколько десятков тысяч приемников.
Великобритания
Правительство Великобритании в 1994 году приняло решение о выделении для наземного DAB диапазона частот 217,5-230 Мгц. В данном диапазоне можно разместить семь многопрограммных сигналов DAB (так называемых “DAB-блоков” или “ансамблей”), каждый из которых занимает полосу частот, равную примерно 1,55 МГц. При этом обеспечиваются защитные частотные интервалы между сигналами DAB шириной около 200 кГц. Для облегчения опознавания ансамблей каждому из них присвоен короткий идентификатор (11B, 11C, 11D, 12A, 12B, 12C, 12D). Ансамбль 12B с сентября 1995г. использует BBC для передачи пяти национальных программ, принимаемых на территории всей Великобритании. Ансамбли 11C, 11D, 12A, 12D зарезервированы для служб Независимого национального радио (Independent National Radio (INR) Services).
Уже на первом этапе обслуживался район, охватывающий территорию Лондона и пригородов, на которой проживают более 10 миллионов человек. К настоящему моменту программы может принимать более половины населения страны.
Германия
В 1995 г. на конференции в Висбадене было принято решение о возможности использования для наземного DAB частот в УКВ диапазонах II (87 - 108 МГц), III (174 - 240 МГц), в L-диапазоне (1452 - 1467,5 МГц). В том же году в Баварии началось опытное DAB-вещание семи звуковых программ и сервисной информации с 13 радиостанций на частотах 12 TV-канала. Добавочные местные программы транслируются в L-диапазоне. В земле Северный Рейн-Вестфалия к 1996 году было установлено пять передатчиков, работающих на частотах 12 ТВ канала; дополнительные местные станции приступили к вещанию в Кельне и Дюссельдорфе. В начале 1996 г. было распределено среди слушателей 2000 приемников, к концу того же года на руках у населения находилось уже 15000 тыс. приемников DAB с различным уровнем сервиса. С 1997 года началось регулярное вещание DAB в Баварии.
Сегодня вещанием в этом стандарте обеспечено более 60% территории страны. Предполагается, что к 2004г. сигнал DAB будет приниматься на всей территории Германии. Полный переход с аналогового радиовещания на цифровое должен завершиться в период между 2010 и 2015 годами. Для вещания будут использоваться сеть передатчиков, работающих в 12 ТВ канале (223-230 МГц, по одному DAB- блоку для каждой земли) и в L-диапазоне (1452-1467,5 МГц), где 100 DAB- блоков отдаются региональным программам. При таком распределении в любом месте Германии можно будет принять, как минимум, двенадцать высококачественных звуковых стереопрограмм и ряд каналов дополнительной информации при использовании приемника DAB с простой штыревой антенной.
Россия
Работы по созданию цифровой системы радиовещания начались в России в начале 1980 года во ВНИИРПА им. А.С. Попова, которые завершились созданием отечественной системы ЦРВ, опытных образцов передающего и приемного оборудования и организацией экспериментального вещания в г. Новгороде в 1993 году. Однако, поскольку в 1995 году была стандартизована в качестве общеевропейской система ЦЗРВ Эврика-147/DAB, которая существенно отличается от отечественной, то, начиная с 1993 года, все работы были сосредоточены на внедрении в России этой системы. К сожалению, далее зафиксированы в основном не факты, а намерения.
Для экспериментального вещания в Санкт-Петербурге Министерство Связи приняло решение о выделении полосы частот в диапазоне 92 - 100 Мгц. Опытные работы были успешно проведены, однако, для внедрения указанной системы ЦЗРВ в масштабах Российской Федерации этих усилий недостаточно. До сих пор отсутствует единая федеральная программа введения цифрового стандарта на телевидении и радиоэлектронных СМИ.
Для решения проблемы вещания необходимо решение множества организационных проблем, в первую очередь - выделение отдельного диапазона частот. Европейский опыт показал, что использование диапазона 88-108 мГц совместно с существующими ЧМ-станциями нецелесообразно. В конце 1999 г. коллегия Минсвязи РФ наметила трехэтапную стратегию перехода на цифровое радиовещание, рассчитанную на 10-15 лет: - 2001-2002 гг. Опытное вещание в Москве и Петербурге 6 государственных станций: “Радио России”, “Маяк”, “Маяк-FM”, “Юность”, “Орфей” и одной местной. Возможна передача пейджинговой или мультимедийной информации. - 2002-2003 гг. Расширение опытного вещания на Московскую и Ленинградскую области, появление 6 коммерческих станций. - 2003-2010 гг. Полный охват территории РФ, в дальнейшем - сокращение количества аналоговых УКВ станций.
Для разработки был рекомендован диапазон 176-230 мГц. Однако стратегия - не программа и реальных шагов для реализации этой концепции до сих пор не сделано. Российская бюрократия сильнее прогресса. Конкретные частоты в рекомендованном диапазоне могут быть выделены только после продолжительного анализа электромагнитной обстановки, который должен провести НИИ Радио. А после выделения частот комитетом Минсвязи предстоит еще выиграть конкурс на ее использование в МПТР (Министерство печати и теле- и радиовещания). После этого останется пустяк - найти средства для реализации проекта. На государственное финансирование рассчитывать не приходится, на средства населения - тем более. Недавно состоянием российского проекта заинтересовались некоторые западные компании - производители DAB оборудования. Желая выйти на российский рынок, они готовы финансировать развертывание опытной зоны вещания. Вероятно, это наиболее реалистичный сценарий успешного развития событий.
14 мая 2002г начались опытные передачи по трансляции стереофонических программ звукового вещания “Радио России”, “Маяк” и “Юность” в цифровом формате через спутник связи и вещания “Экспресс-6А” (точка стояния 80 градусов в.д.) на территорию России от Калининграда до Владивостока. Однако это еще не регулярное вещание.
Отправлено: 25.10.09 22:04. Заголовок: Как обстоят дела с переходом радиовещания на "цифру"
Радио вокруг света. Как обстоят дела с переходом радиовещания на "цифру"?
О том, что телевидение в ближайшее десятилетие станет цифровым, уже известно всем. При этом целесообразность такого превращения очевидна и никем не оспаривается. А что же радио? Неужели прогресс в этой сфере после начала стереовещания 40 лет назад ограничился внедрением RDS? Вовсе нет, переход на цифру и здесь уже идет полным ходом. Но широко это пока не афишируется.
По идее, цифровое радио должно было появиться намного раньше, чем телевидение, ведь оцифровать звук намного проще, чем цветную картинку.
Но беда в том, что с широким развитием телевидения роль радиовещания как средства массовой информации неуклонно снижается. Сегодняшнюю аудиторию составляют в основном автомобилисты да дачники на своих участках, остальные предпочитают смотреть, а не слушать. Соответственно, и рекламные бюджеты теле- и радиостанций отличаются на несколько порядков, несравнимы и инвестиции в развитие новых технологий. Ситуация осложняется еще и тем, что население, включая наиболее обеспеченную и платежеспособную его часть, к цифровому радио относится довольно прохладно, считая, что качество приема в FM и без того достаточно высокое. Ну а в автомобиле со штатной магнитолой даже потенциал FM реализуется далеко не полностью. Наконец, что также немаловажно, благодаря простоте конструкции и отработанной технологии стоимость аналоговых радиоприемников сегодня значительно ниже цифровых. Поэтому-то цифровое радио с таким трудом и завоевывает себе место под солнцем. Бавария начинает и выигрывает
Но прогресс не остановить, и переход радиовещания на цифру неизбежен, как глобальное потепление. Хотя бы потому, что по мере совершенствования технологий и наращивания объемов выпуска цифровая аппаратура падает в цене значительно быстрее, чем аналоговая. Примером может служить ситуация с DVD-проигрывателями и видеомагнитофонами VHS: первые стремительно дешевеют, цена же на видики не меняется уже несколько лет. Кроме того, в цифровом радио гораздо эффективнее, чем в аналоговом, используется спектр радиосигнала. А это очень важно, ведь эфирные частоты нынче в дефиците. И наконец, мощность передатчика при этом снижается в несколько раз, что резко уменьшает стоимость доставки сигнала. Ну и на последок главный козырь - возможность передачи в составе цифрового радиосигнала дополнительной информации: текста, фотографий и пр. Всего этого более чем достаточно, чтобы стимулировать работы в этом направлении.
Инженеры-радисты с энтузиазмом взялись за дело и разработали сразу три принципиально разные системы:
Система DAB (Digital Audio Broadcasting), она же EUREKA 147, для замены FM и УКВ ЧМ-вещания.
Система DRM (Digital Radio Mondiale) - "Всемирное цифровое радио" придет на смену АМ-радиостанциям в ДВ, CВ и КВ.
Наконец, в США и Японии разворачиваются спутниковые сети Digital System E и Sirius Satellite Radio, XM Satellite Radio Holdings соответственно.
Технически проще всего переводятся на цифру относительно широкополосные радиоканалы на FM и УКВ-диапазонах. Тем более что европейская система DAB основывается практически на тех же базовых принципах и технологиях кодирования и модуляции сигналов, что и цифровое телевидение DVB. В частности, для модулирования несущей радиоканала используется технология COFDM, а компрессия звукового сигнала осуществляется по алгоритмам MPEG. Работа над проектом EUREKA 147 началась во второй половине 80-х годов прошлого века, и спустя 10 лет эта система, правда, уже под названием DAB, начала широко внедряться в европейских странах. Кстати, в те годы СССР также активно участвовал в этом проекте, и возглавлял его у нас ленинградский ВНИИРПА. В конце 80-х было даже организовано опытное вещание в Пскове в диапазоне 100-108 МГц, который предназначался для цифрового радио. Начать же регулярные трансляции планировалось в Ленинграде, для чего туда был завезен и смонтирован передатчик DAB. Но жизнь (точнее, чиновники), распорядилась иначе. В Питере он так не разу и не вышел в эфир, т.к. не удалось получить у ГКРЧ разрешение на вещание, опытную зону в Пскове свернули. Ну а диапазон 100-108 МГц в конце концов был отдан под FM stereo.
Совсем иначе сложилась судьба DAB в Европе. На сегодняшний день DAB успешно развивается во многих европейских странах, особенно в Германии. Поскольку бундестаг принимает в процессе самое живое участие, аналоговое радиовещание в стране должно прекратиться не позднее 2015 г., но уже к 2010-му подавляющее большинство жителей смогут принимать цифровое радио. Во всех федеральных землях имеются операторы DAB, которым правительство предоставляет всевозможные льготы. И вот результат - уже в конце 2000 г. около 60% немцев могли принимать цифровые радиопередачи. Но это не предел: в нынешнем году должен быть достигнут 100-процентный охват DAB всех автострад федерального уровня. Но в Баварии, например, этого результата добились еще три года назад!
Поскольку одна радиочастота может нести несколько цифровых программ, в Германии их число уже зашкалило за сотню. Многие из них принимаются только на DAB-тюнеры, причем аудитория получает не только звук, но и программно связанную информацию: изображение студий, артистов и др. Ну а поскольку большинство автомобильных DAB-приемников интегрируются в навигационную систему, отобразить ее на LCD-мониторе не составляет труда.
По мере увеличения объемов продаж таких тюнеров (львиная доля которых приходится на car audio) снижается их цена. Сегодня за аппарат среднего класса просят две-три сотни евро, а ведь еще четыре года назад они стоили около тысячи. Сейчас в Германии продаются DAB-приемники шестнадцати фирм, включая Sony, Panasonic, Grundig и Blaupunkt, и эта страна с населением более 80 млн. человек и более чем 40 млн. автомобилей является лидером в сфере разработки и потребления бытовой электроники.
Почти столь же впечатляющи успехи цифрового радио и в Великобритании, практически 100% территории которой покрыты сетями DAB. На большей части скандинавских стран также можно принимать программы цифрового радио.
Через годы, через расстояния
Гораздо драматичнее ситуация с цифровым вещанием на частотах ниже 30 МГц. И это понятно, ведь полоса частот радиостанций, в т.ч. цифровых, в диапазоне АМ должна быть не более 10 кГц. Для сравнения напомним, что стереосигнал NICAM-728, используемый в аналоговом телевидении, занимает полосу порядка 700 кГц. Хороша разница! Однако на этом трудности не заканчиваются, т.к. прохождение сигнала на длинных, средних и особенно коротких волнах сильно зависит от состояния атмосферы. Нередки замирания и даже полное его пропадание, да и уровень индустриальных помех на этих частотах за последние годы возрос многократно. В таких условиях прием и декодирование цифрового сигнала будет более сложной задачей, чем, к примеру, воспроизведение без помех сильно исцарапанного компакт-диска. Немудрено, что международный консорциум DRM был основан только в марте 1998 г., когда в Европе уже вовсю работали коммерческие DAB-радиостанции. Консорциум должен принять стандарт цифрового вещания на частотах от 520 кГц до 30 МГц.
Сейчас в него входят более 60 членов: вещатели, операторы сетей, производители передающей и приемной аппаратуры, регулирующие ведомства, общественные союзы, университеты, исследовательские центры и международный союз телекоммуникаций (ITU). Нашу страну в этом органе представляют радиостанция "Голос России", которая с июля 2003 года вещает на 160 стран на русском, английском, французском и немецком языках, и ФГУП "РТРС" (Российские Теле-Радио-вещательные Сети). Кстати, за рубежом регулярные передачи в DAB начались тоже совсем недавно - 16 июня 2002 года.
Преимущество DRM перед другими цифровыми сетями (в том числе DAB) - принципиальная возможность доставки высококачественного стереосигнала всем жителям планеты от одного передатчика. Получается это за счет того, что радиоволны большой длины (частота ниже 30 МГц) способны огибать земной шар. При этом работа на ДВ с высокоэффективными методами модуляции COFDM и компрессией цифрового сигнала MPEG4 AAA (специальная версия для низкоскоростных потоков) позволяет радикально повысить и качество радиосигнала, и устойчивость его приема независимо от того, в какой точке Земли находится радиослушатель. Что, согласно заключению авторитетных экспертов, может возродить почти умершее "дальнобойное" радиовещание в АМ-диапазоне и придать ему второе дыхание.
Считается, что для успешного внедрения DRM необходимо добиться следующего: - более высокого качества стереозвучания (сравнимого с FM) и уверенного приема; - совместимости с существующим частотным планом в АМ-диапазоне; - постепенного перехода от аналогового к полностью цифровому радиовещанию; - максимально полного использования существующих АМ-передатчиков для доставки сигнала DRM; - массового производства дешевых приемников; - передачи аудиосигнала совместно с другими данными; - высокой эффективности использования спектра (от 2,5 до 4 бит/с в 1 Гц полосы радиоканала).
Как известно, для вещания в АМ-диапазоне ширина полосы радиоканала составляет 9 и 10 кГц, поэтому для DRM предусмотрели шесть частотных вариантов: 9 и 10 кГц - основные режимы, а также половинные (4,5 и 5 кГц) и удвоенные (18 и 20 кГц) значения. В последнем случае две AM-частоты объединяются в один DRM-канал. При сложном методе модуляции COFDM в 10-килогерцовой полосе количество несущих может составить от 88 до 226. В зависимости от условий прохождения радиоволн в атмосфере допускается использование четырех режимов передачи, а для уменьшения скорости цифрового потока сигнал предварительно компрессируют по алгоритму MPEG4 AAA. При этом по качеству звучания DRM-приемник субъективно не уступает своему FM-собрату средней ценовой категории. Несмотря на малую скорость цифрового потока в DRM (всего 25 кбит/с для канала шириной 10 кГц), приличный звук получается за счет раздельной обработки и компрессии различных участков спектра с переменной разрядностью.
Модуляция и демодуляция сотен несущих в системе DRM производится математически с помощью прямого и обратного преобразования Фурье. Так как эти операции необходимо выполнять в режиме реального времени, для построения приемников и передатчиков требуются мощные процессоры. Сегодня они серийно выпускаются для цифрового ТВ, и их стоимость постоянно падает. Поэтому проблема элементной базы для аппаратуры DRM в принципе решена.
Современные приемные устройства "Всемирного цифрового радио" выпускаются в двух вариантах: в виде переносного или настольного (собственно DRM-радио) и как компьютерная DRM-карта с программным декодером MPEG4 AAA. Аппараты первого типа стоят в среднем порядка $800-1000, примером подобного устройства может служить переносной всеволновый AM/DRM-приемник фирмы DRM Coding Technology. Столь высокая цена объясняется малыми объемами производства. По информации фирм-изготовителей, при массовом производстве такие устройства будут не дороже $100-200, а самые простые модели - $50. Прорабатывается также вопрос о встраивании модуля DRM в навороченные сотовые телефоны. Альтернативой аппаратному решению может служить приемник на базе персонального компьютера, в который устанавливается плата DRM, например, производства WinRadio. Стоит это удовольствие порядка $700, и в комплект поставки входит специализированное программное обеспечение, показывающее на экране все этапы настройки и приема сигналов DRM с отображением всех его параметров. С одной стороны, это хорошо, так как значительно облегчает настройку и навигацию по эфиру, с другой - требует компьютера с монитором. Зато в отличие от аппаратного приемника DRM, который сегодня купить в России почти невозможно (придется посылать заказ непосредственно на фирму), сделать устройство на базе компьютера при большом желании можно уже сегодня. Во всяком случае, на http://www.masterkit. ru/info/newshow.php?num=534 со ссылкой на журнал "Радиохобби" №3 за этот год мы нашли описание самодельного приемника для диапазона 0,5 - 22 МГц на базе стандартного PC.
Интересно, что из-за множества несущих частот, модулированных независимо друг от друга, сигнал DRM на экране анализатора спектра очень похож на белый шум, да и на слух тоже не отличается от шипения эфира. Поэтому вручную настроиться на цифровую радиостанцию очень сложно, и этот процесс полностью автоматизирован. Каждый передатчик, помимо основной информации, транслирует и сигнал быстрого опознавания FAC (Fast Access Channel), в котором содержатся сведения о типе модуляции, параметрах сигнала и названии станции. По FAC приемник ее и опознает, а затем перестраивает свой тракт в соответствии с полученными инструкциями и наконец декодирует сигнал DRM. Сегодня многие КВ-радиостанции для повышения надежности приема работают одновременно на нескольких частотах. В цифровом потоке DRM содержится информация о таких запасных частотах, и аппарат в случае ухудшения условий приема автоматически переключается на другую волну. Кстати, подобный сервис был ранее реализован в FM-вещании, известен под названием RDS EON. Из Европы в Россию
Работы по внедрению DAB-вещания в России практически не ведутся, и здесь мы безнадежно отстали от Европы. Зато в развитии цифрового радио DRM в АМ-диапазонах Россия является одной из ведущих стран мира (И понятно почему. Покрыть электорат на бескрайних российских просторах дешевым и качественным сигналом - задача крайне заманчивая. - Прим. ред.). Так, уже в 1999 - 2000 годах было проведено несколько сеансов опытного вещания "Голоса России" из Подмосковья и Иркутска в КВ-диапазонах 9,12 и 17 МГц. При этом обеспечивался устойчивый прием программ в Великобритании, Франции и даже Японии (!). Причем, хотя цифровой модулятор был импортным, для излучения сигнала в эфир использовались отечественные однополосные передатчики, адаптированные к трансляции цифрового сигнала. Мы имели возможность прослушать эти программы, записанные в Японии на CD-R, и нашли их вполне приличными. Во всяком случае, звучат они ничуть не хуже, чем mp3 при потоке 128 кбит/с. Для развития успеха осенью 2002 года в Москве с участием ФГУП "РТРС" была проведена серия опытных передач в DRM на средних волнах (1,134 МГц). Для вещания использовался отечественный передатчик "Молния-3" мощностью 20 кВт. Кодирующее оборудование, как и ранее, было импортное - фирмы Thales.
Широкой публике российский DRM был впервые показан в 2002 году в Москве на международных выставках "ИнфоКом" и "TRBE". В это время посетители могли прослушать и сравнить качество приема программ "Маяка" в аналоговом (на 549 кГц) и цифровом (1,134 МГц) вариантах.
Успехи российских энтузиастов цифрового радио были по достоинству оценены их коллегами из консорциума DRM. В частности, председатель коммерческого комитета Мишель Пинеру сказал: "Вы далеко продвинулись в разработке и внедрении системы DRM. Теперь благодаря вам у нас есть возможность слушать программы "Голоса России" с прекрасным качеством FM-радиостанций. Полное впечатление, что мы слушаем не зарубежную радиокомпанию, а программы местных станций - такое хорошее качество звучания. И теперь мы надеемся, что Россия внесет свой вклад в создание цифровых радиоприемников". Приемники в России, кстати, тоже разрабатываются. К примеру, Сарапульский радиозавод работает над созданием автомобильной DRM-магнитолы "Урал", а московский ЦНТ "Оптрон" рассчитывает к концу этого года изготовить действующие макеты настольного аппарата и приемника на базе персонального компьютера. Имеются сведения и об аналогичных разработках в Зеленограде.
Для координации этих работ в России в 2003 - 2005 годах под руководством ОАО "Телеком" проводится комплексный межотраслевой проект "Инфразвук", целью которого является разработка отечественного стандарта DRM, а также создание широкой номенклатуры приемного и передающего оборудования. В проекте участвуют свыше 15 организаций, в том числе ИРПА (бывший НИИРПА, г. С.-Петербург), ОАО "Март" (г. С.-Петербург) и московский ВНИИТР.
Да и опытных зон DRM в России становится все больше. Так, ФГУП "РТРС" c 10 июня 2003 г. проводит экспериментальное вещание "Голоса России" на Европу из посёлка Северный Талдомского района. Там установлен передатчик "Арарат" мощностью 40 кВт и импортное цифровое оборудование. Проведённые опытные сеансы вещания показали, что на первом этапе внедрения DRM с успехом могут быть использованы передатчики радиоцентров "РТРС", работающие в режиме однополосной модуляции. Это те же "Арараты" с пиковой мощностью 300 кВт и "Пурга" (пиковая мощность 80-100 кВт) Московского Регионального Центра, Самарского, Иркутского Дальневосточного регионального и Новосибирского радиоцентров, причём последний позволяет организовать опытное вещание в ВЧ-диапазоне и на Московский регион. С 11 часов утра 11 сентября этого года радиостанция "Маяк" на частоте 1,134 МГц начала передачи DRM на территорию России.
Прошлым летом в развитии российского проекта цифрового радиовещания произошло важное событие. C 16 по 18 июня 2004 года в здании Московского регионального центра (прямо у подножия Останкинской телебашни) проходило заседание международного DRM-консорциума. Впервые в Россию приехали специалисты по цифровому радио из Германии, Франции, Дании, Португалии и других стран, что наглядно свидетельствует о признании ими вклада россиян в развитие DRM. Помимо обсуждения текущих задач консорциума на этом заседании впервые была озвучена концепция России по переходу на цифровое радиовещание не позднее 2015 года. Правда, представители ФГУП "РТРС" считают, что это произойдет намного раньше.
С учетом растущей популярности "Голоса России" было принято решение об увеличении с 1 июля 2004 года объемов вещания этой станции вдвое. При этом опыт российских специалистов показал, что многие существующие радиопередатчики (а только в сети ФГУП "РТРС" их более двух тысяч) можно легко переоборудовать под DRM, и это позволяет многократно снизить затраты. Как отметил на заседании Генеральный директор ФГУП "РТРС" Г.И. Скляр: "Если не форсировать работы по переходу на цифровое вещание, Россия через несколько лет может остаться в информационном вакууме". На заседании особо отмечалось, что успешная реализация проекта DRM для России с её колоссальными расстояниями и низкой плотностью населения (8 человек на кв. км) имеет огромное значение. Не менее важной задачей является обеспечение цифровым радиовещанием DRM многомиллионного русскоязычного населения стран СНГ, а также продолжать современное международное радиовещание на коротких волнах на зарубежные страны. Выходит, мы просто обречены слушать цифровое радио.
Воспоминания о будущем
И хотя DRM внедряется с большим трудом, чем DAB, перспективы этого стандарта намного шире. Судите сами: с развитием беспроводных сетей Wi-Fi (IEEE 802.11) и Wi-Max (IEEE 802.16), по которым без труда можно передавать и видео, и звук, и графику, необходимость создания отдельной цифровой радиосети исключительно для звука выглядит весьма сомнительной. Тем более что с этим прекрасно справятся сотовые операторы и цифровое телевидение DVB, где наряду с видео можно передавать десятки цифровых аудиопрограмм. Получается, что со временем в крупных городах DAB вообще не понадобится, а развитие таких сетей в малонаселенных районах экономически нецелесообразно.
Другое дело DRM. Как мы говорили, для его развертывания пригодятся сотни и тысячи из имеющихся АМ-передатчиков, включая и наследие железного занавеса - коротковолновые "глушилки", коим по всей России нет числа. По большому счету, для старта DRM нужно лишь организовать производство дешевых приемников, т.е. не дороже $20-30. При современном развитии технологий эта задача вполне по силам не только китайской, но даже и нашей промышленности.
И еще. Развитие DRM имеет для нас крайне важное государственное значение еще и с точки зрения обеспечения гарантированного оповещения населения о любых чрезвычайных ситуациях. Вспомните: случился пожар на Останкинской башне, и тут же Москва и область вмиг остались без телевидения, а радио продолжало исправно работать. Спутниковые вещательные системы тоже не очень надежны, поскольку при необходимости легко выводятся из строя или блокируются. Да и просто так сам по себе вещательный спутник может отключиться в самый неподходящий момент. А вот одновременно заглушить или разрушить сотни и тысячи DRM-передатчиков не удастся. Принимать же их радиосигналы можно будет где угодно, хоть в Антарктиде. Недаром для связи с подводными лодками в открытом океане, несмотря на все самые современные спутниковые системы, до сих пор используются сверхдлинные волны. Хочется верить, что у DRM все сложится хорошо. И уже в недалеком будущем любой из нас при желании сможет приобрести доступный и симпатичный карманный приемник "всемирного радио", который в одно мгновенье сумеет настроиться на любую радиостанцию DRM из любой страны света.
Все даты в формате GMT
2 час. Хитов сегодня: 3
Права: смайлы да, картинки да, шрифты да, голосования нет
аватары да, автозамена ссылок вкл, премодерация откл, правка нет
- участник сейчас на форуме
- участник вне форума