Радиочастоты для будущего телевидения

Распределение радиочастотного спектра — вещь ответственная и зачастую болезненная, поскольку затрагивает интересы многих сфер бизнеса, безопасности, государственных нужд. Вдвойне ответственная, потому что ошибка будет стоить слишком дорого, ведь распределение уникального ресурса ключевым образом влияет на развитие технологий, а стало быть — определяет будущее.

Радиочастотный спектр является ограниченным природным ресурсом, распределяемым государством в соответствии с законами РФ и международными договоренностями, которые достигаются на уровне Международного союза электросвязи, МСЭ (ITU).

Поскольку ресурс ограничен, его всегда недостает и распределение подчас вызывает споры. Подобные споры последние годы не утихают вокруг использования полосы радиочастот, в которой работают телевизионные станции. Дело в том, что на распределенную для телевидения полосу частот появились желающие, и остро встал вопрос: а нужно ли телевидению так много частот? Можно ли часть частот изъять у телевизионных станций и передать другим пользователям? Сервисы электронного сбора новостей (ENG), вспомогательные сервисы PSME (например, радиомикрофоны), подвижная связь и широкополосный доступ (ШПД) тоже нуждаются в ресурсах для развития.

В конечном счете это вопрос, есть ли будущее у эфирного телевидения вообще как у сервиса (источника информации, развлечений и т.п.). И если у телевидения есть будущее — то каково оно и каких ресурсов потребует?

Этот вопрос не прост и, конечно, касается не только свободных радиочастот.

30 октября 2012 года в Женеве на церемонии, посвященной 40-летию изучения телевизионного вещания, которая прошла под эгидой конференции МСЭ WRC-12, почетный председатель комиссии SG6 (телевещание) профессор Марк Иосифович Кривошеев предложил условную графическую схему развития телевидения. Данная схема (источник: ITU-R). по внешнему виду напоминает спираль, состоящую из двух витков. Каждый виток содержит в себе несколько стадий.

Первый виток спирали, показанной на рисунке выше, в настоящий момент практически в прошлом: он включал в себя развитие стандартов цифровой модуляции и стандартизации HDTV. В начале второго витка спирали мы сейчас находимся. Он включает разработку частотного ресурса для новых телевизионных сервисов, развитие гибридного телевидения, всемирный вещательный роуминг, телевидение сверхвысокой четкости и развитие видеоинформационных систем.

Статья посвящена вопросу о том, на какие радиочастотные ресурсы может рассчитывать телевидение будущего. В следующих статьях мы рассмотрим остальные этапы спирали, предложенной профессором Кривошеевым.

Интрига ситуации с частотами заключается в том, что в 2007 году на конференции МСЭ WRC-07 было принято решение отдать фрагмент радиочастотного спектра «телевизионного» диапазона 790–862МГц для развития систем мобильной связи IMT. IMT — это принятое в МСЭ сокращение для 3G и 4G. Данный фрагмент спектра включал девять телевизионных каналов полосой 8 Мгц и иногда называется «цифровой дивиденд №1» или «участок 800 МГц».

На WRC-12 в 2012 году было принято еще более радикальное решение: «откусить» от «телевизионного» спектра еще 12 каналов в полосе частот 694–790 МГц. Этот фрагмент получил название «цифровой дивиденд №2» или «участок 700 МГц». Новый участок предназначается опять же для развития сотовой связи IMT. Участок 700 МГц поступает в исключительное использование для IMT не сразу, а только после конференции WRC-15, которая должна окончательно утвердить это решение.

Таким образом, за последние пять лет телевизионные станции лишились 168 МГц радиочастотного ресурса (или 21 телевизионного канала с полосой 8 МГц). Данная ситуация показана на приведенном ниже рисунке (источник: EBU Technical).

Название «цифровой дивиденд» употребляется не просто так, а для того чтобы подчеркнуть, что его забрали, потому что внедрение технологий эфирного цифрового телевидения позволяет экономить радиочастотный спектр.

Как известно, особенность цифрового телевидения заключается в возможности трансляции нескольких телевизионных сервисов на одном частотном канале в мультиплексированном виде. Таким образом, внедрение цифрового телевидения позволяет освободить частотный ресурс.

Однако тут не все так просто! Эта логика может быть неприменима для будущих телевизионных технологий. Рассмотрим этот вопрос немного подробнее.

С использованием полосы 8 МГц (т.е. один радиоканал) и различных типов модуляции можно передать лишь определенное количество информации в единицу времени. При этом необходимо учитывать, что чем выше информационная скорость, тем меньше зона радиопокрытия для одного и того же типа модуляции (см. таблицу 1).

Таблица 1. Минимальные и максимальные информационные скорости в DVB.

Стандарт цифрового ТВ	Инф. скорость	Зона радиопокрытия	Режимы модуляции	Битрейт, Мб/с
DVB	Минимальная	Максимальная	QPSK FEC=1/2	5
	Максимальная	Минимальная	64QAM FEC=7/8	32
DVB-T2	Минимальная	Максимальная	QPSK FEC=1/2 PP1	7
	Максимальная	Минимальная	256QAM FEC=5/6 PP7	50

Нетрудно видеть, что с использованием DVB-T2 вполне возможно разместить на паре-тройке участков 8 МГц все телевизионные сервисы стандартной четкости, которые есть в эфире, если не ставится задача создать максимальную зону радиопокрытия.

Например, в эфире существует 20 телевизионных сервисов. Если каждый из них компрессировать стандартом H.264 в 2 Мб/с, то суммарный битрейт составит около 40 Мб/с. Для размещения такого количества сервисов на небольшой территории потребуется один радиоканал с полосой 8МГц, на большей территории — больше радиоканалов. Если же необходимо обеспечить максимальное радиопокрытие, то количество участков будет в два раза меньше количества сервисов. Для нашего примера — 10.

Обратим внимание, что для России с ее огромными малонаселенными территориями задача обеспечения большой зоны радиопокрытия должна быть рассмотрена особенно тщательно. Использование для этого передатчиков большой мощности может оказаться неприемлемым с энергетической или санитарной точек зрения. Возможно, эффективнее использовать режимы модуляции с низкой информационной скоростью и низкой мощностью передатчика.

Выше речь идет о сервисах стандартной четкости (SD). Однако в последнее время особенно интенсивно происходит развитие сервисовHDTV. И рано или поздно большинство вещателей «уйдут» в HD. Поскольку битрейт HD-сервисов будет в 2–3 раза выше, чем битрейт SD-сервисов, соответственно, радиоканалов потребуется больше в 2–3 раза.

Но и это еще не все! На горизонте маячит сверхвысокая четкость — UHDTV. Можно предположить, что битрейт этих сервисов будет выше в 2–3 раза, чем сервисов HDTV.

Итак, в будущем значительной экономии радиочастотного спектра может и не получиться, и идея «цифрового дивиденда» основывалась лишь на сложившейся практике использования цифрового телевидения без учета перспектив развития телевизионных сервисов.

Однако выяснилось, что какой-либо ясной и общепринятой стратегии развития телевизионных сервисов не существовало. Почувствовав, что лишается будущего, мировое вещательное сообщество решило противодействовать натиску IMT. В частности, была создана организация под названием FOBTV (Future оf Broadcast Television — буквально: «Будущее вещательного телевидения»). Данная организация ставит своей целью разработку унифицированного телевизионного мирового стандарта, который учитывал бы и потребностиIMT (мобильные видеосервисы), и возможности, которые предоставляются телевидением сверхвысокой четкости.

На WRC-12 была выпущена резолюция №807 (пп. 1.1–1.2), которая рекомендовала начать сбор информации от государств и иных участников МСЭ c целью прояснить, насколько интенсивно используется радиочастотный спектр для целей телевизионного вещания и каковы перспективы его использования в будущем, а также вынести окончательное решение по «цифровому дивиденду №2» на конференции в 2015 году.

В ответ на деятельность МСЭ Европейская ассоциация телевещателей (EBU) издала рекомендацию R136 для своих участников, которая излагает видение EBU перспектив развития телевидения. Эта рекомендация советует всем участникам EBU заявлять регулирующим органам о важности разнообразия вещательных сервисов, о том, что участок 700 МГц должен остаться в распоряжении вещательного телевидения. При этом подчеркивается, что речь может идти не только о традиционных «линейных» сервисах, но и о сервисах нового поколения (например, гибридных).

Помимо этого рабочая группа ITU-R имеющая обозначение SG6 (вещание), собрав летом 2012 года предварительную информацию, постановила создать группу специалистов, которая до апреля 2013 года должна представить требования к использованию радиочастотного спектра для вещательных сервисов (и дополнительных сервисов, таких как PSME) в разрезе перспектив их развития.

Таким образом, борьба за спектр продолжается. Однако эта борьба не будет иметь смысла, если сам телевизионный мир не изменится, не предложит зрителям новые услуги и новые способы подачи информации.

 

© Журнал «625»