Направления и тенденции развития телевещания на период до 2025 года, возможные пути обеспечения телевещания частотным ресурсом 2015 Лашкевич Андрей Владимирович - начальник лаборатории НТЦ анализа ЭМС ФГУП «НИИ Радио»

Цели и задачи развития услуг цифрового телерадиовещания 2 Развитие информационного пространства, обеспечение населения многоканальным вещанием с гарантированным предоставлением обязательных телерадиоканалов заданного качества. Повышение качества передаваемых программ, удобства пользования и информационной эффективности функционирования системы телерадиовещания. Развитие перспективных видов телевещания, включая телевидение высокой и ультравысокой четкости, трехмерное, мобильное, IР- телевидение, систем гибридного телевидения, телевидение с элементами интерактивности. Внедрение перспективных технологий производства и доставки программ, включая нелинейные и файловые методы телевизионного вещания. Внедрение перспективных технологий в области цифрового звукового вещания. Основные цели и задачи развития в сфере цифрового телерадиовещания до 2025 года:

Среднее время, которое пользователи тратят на просмотр видео через различные устройства 3 Среднее количество часов просмотра видео на каждом устройстве в неделю Современный рынок услуг в области предоставления аудиовизуального контента формируется в первую очередь на основе звуковых и видеопрограмм, созданных в рамках модели линейного вещания.

Внедрение систем цифрового ТВ вещания в мире 4 Внедрение стандартов систем цифрового вещания DVB-T2 в мире по данным

Развитие систем телевизионного вещания 5 Разрешение изображения H.264, 8 программ/мп. Минимальное комфортное расстояние, диагоналей экрана ТВCЧ720x576i3.1 ТВСЧ720x576p2.9 ТВПЧ1024x576p2.6 ТВПЧ1280x720p2.3 ТВВЧ1920x1080i1.8 ТВВЧ1920x1080p1.5 ТВУВЧ3840x2160p0.75 Стандарты телевидения высокой (ТВВЧ) и ультравысокой четкости (ТВУВЧ) будут формировать основу рынка телевизионного вещания после 2020 года.. формат 4К х 2160 пикселей (соотношение сторон 16:9); формат 5K x 2160 пикселей (соотношение сторон 21:9); формат 8К х 4320 пикселей (соотношение сторон 16:9).

Сравнение методов построчной и чересстрочной развертки 6 Чересстрочная развертка Построчная развертка Детализация движущихся объектов заднего плана

Технические параметры передачи ТВУВЧ 4К 7 Стандарт передачиDVB-T2 Ширина полосы частот 8 MHz Частота 754 MHz (канал 56 в регионе радиосвязи 1; центральная частота) МощностьЭИМ: 125 Вт (H) Модуляция несущих 64 QAM Размер FFT32k расширенный Длительность защитного интервала 1/128 длительности полезного символа DVB-T2 FEC5/6 Шаблон пилот-несущихPP7 Пропускная способность канала Мб/с Кодирование видеоHEVC/H.265 Кодирование аудиоE-AC Общая используемая пропускная способность 35 Mb/s Передающая станцияETSI de Telecomunicación (UPM). Для передачи сигнала ТВУВЧ используется система DVB-T2 с кодеком HEVC/H.265. В данном примере показано, что пропускной способности стандартного наземного телевизионного радиочастотного канала шириной 8 МГц достаточно для передачи программы ультравысокой четкости. В долгосрочной перспективе за счет улучшения алгоритмов сжатия будет возможно довести количество программ ТВУВЧ до 2-х программ в мультиплексе с пропускной способностью Мбит/с. Для приема программ данной станции могут использоваться выпускаемые в настоящее время ТВ приемники ТВУВЧ поддерживающие кодек H.265.

Технические параметры передачи ТВУВЧ 8К 8 Метод модуляцииOFDM Ширина используемой полосы частот 5.57 МГц Частота передачи МГц (канал 46 диапазон УВЧ) Мощность передачи Горизонтальная поляризация: 10 ВТ, ЭИМ: 140 Вт Вертикальная поляризация: 10 Вт, ЭИМ: 135 Вт Модуляция несущейКАМ 4096 Размер FFT (количество поднесущих)32k (22,465) Длительность защитного интервала 1/32 (126 мкс) Помехозащитное кодирование Внутреннее: LDPC, соотношение 3/4 Внешнее: BCH Пропускная способность канала 91.8 Мб/с Кодирование видеоMPEG-4 AVC/H.264 (должен быть заменен на HEVC) Кодирование аудиоMPEG-4 AAC Передающая станция Установлена на релейной ТВ станции компании NHK в г. Хитойоши Высота подвеса антенны передающей станции 632 м над уровнем моря (21 м над уровнем земли) Приемная станция Город Юномаэ, Префектура Кумамото, примерно 27 км от испытательной передающей станции Высота подвеса антенны приемной станции 211 м над уровнем моря (10 м над уровнем земли) Для передачи программ ультравысокой четкости с разрешением 7680 х 4320 пикселей (8К) в наземных радиоканалах разрабатывается новый стандарт вещания с применением методов модуляции, предусматривающих значительное повышение пропускной способности на 1 Гц за счет использования MIMO с двойной поляризацией и многоуровневой позиционной модуляции 4096 КАМ. Опытные работы проводятся в Японии, в г. Хитойоши.

Технологическая конвергенция вещания и связи 9 9 Облачная платформа распространения ТВ программ, IP v6 multicast Глобальная сеть Узкополосный восходящий канал Поставщики программ

Вещательный канал – составляющая ШПД 10 Показанная модель реализует оптимальную архитектуру, позволяющую обеспечить максимум интерактивности при наибольшей пропускной способности каналов в условиях дефицита ресурсов для организации нисходящих каналов большой пропускной способности Эволюция технологий и способов потребления аудио и видео контента конечными пользователями предполагает усложнение моделей доставки Интерактивн ые терминалы пользователей Домашний мультимедийный центр Вещательные нисходящие каналы Домохозяйст ва Широкополосный канал Нет широкополосного соединения Широкополосно е соединение Интерактивны е терминалы пользователей Облачная платформа Узкополосный канал СПС

Сеть интерактивного ТВ вещания при отсутствии или ограниченном ШПД 11 При отборе программ для сохранения из широковещательных потоков домашний мультимедийный сервер, располагающий статистикой просмотров, может учитывать предпочтения своих пользователей. Это позволит обеспечить максимальное количество «попаданий» даже при ограниченном объеме (а значит, и небольшой стоимости) устройства хранения данных. Таким образом, домашний мультимедийный сервер будет являться аналогом прокси-серверов, используемых в сетях передачи данных с той лишь разницей, что такой индивидуальный «прокси» стоит у каждого абонента, и нет необходимости организовывать или сильно нагружать широкополосные каналы «последней мили».

Преимущества гибридной системы доставки цифрового контента 12 Преимущества комбинированной системы доставки цифрового контенте с использованием технологий широковещательной доставки на линии вниз : обеспечение интерактивности при меньшей загрузке радиоканала или даже полном отсутствии ШПД; снижение общей стоимости решения, что очень важно для абонентов в сельских регионах и регионах с менее развитой экономикой; снижение зависимости от одного оператора, загруженности его сети связи; возможность гарантировать одновременную доставку определенных программ всем абонентам, в том числе в чрезвычайных ситуациях; интеграция услуг осуществляется на прикладном уровне у абонента не требуется изменения существующих стандартов или стандартизации новых систем радиосвязи/вещания.

Влияние стандарта передачи на потребности в радиочастотном спектре 13 При переходе к вещанию в формате высокой четкости требования к пропускной способности канала повышаются в несколько раз, например для передачи программы высокой четкости (ТВЧ) при кодировании H.264 потребуется не менее 8 Мбит/с на программу. Для высококачественного ТВЧ вещания потребуется не менее 12 Мбит/с на программу. На рисунке показано изменение требуемой полосы пропускания в зависимости от применяемого формата передачи изображения и стандарта системы ТВ вещания.

Исследования потребностей в радиочастотном спектре ТВ вещания, проводимые МСЭ-Р 14 МСЭ-Р был разработан вопросник по потребностям наземного телевизионного вещания в радиочастотном спектре. На рисунке показан обзор ответов АС стран- членов МСЭ на данный вопросник, касающихся объема радиочастотного спектра, в диапазоне УВЧ (выше 470 МГц), который должен быть доступен для развития ТВ вещания в будущем.

Исследования потребностей в радиочастотном спектре ТВ вещания, проводимые МСЭ-Р 15 Основные выводы по ситуации в Европейских странах следующие. 1. В таблице отражены ответы 18 европейских стран. Все упомянутые страны планируют переход с DVB-T на DVB-T2 с вещанием всех программ в ТВ высокой чёткости (ТВВЧ). Некоторые мультиплексы планируются для ультра высокой чёткости (ТВУВЧ) и 3D ТВ. 2. Практически все страны используют для НЦТВ частоты второго дивиденда ( МГц). Пять стран предполагает использовать его полностью или частично и в дальнейшем. Пять других стран предполагают освободить его от НЦТВ. В остальных странах дальнейшее использование этой полосы, как правило. «должно быть определено». 3. В ряде стран проводится опытное вещание ТВУВЧ

Компенсация потерь и восстановление паритета в использовании частот в частотном плане НЦТВ 16 KURS K В зоне выделения KURSK доступен всего один канал в диапазоне МГц Украина KURS K МГц МГц Координационная зона Исходный план Женева-06 При перераспределении частот Приграничный район - Курская область

Количество каналов плана наземного цифрового вещания в приграничных районах 17 Минимальное, среднее и максимальное количество радиочастотных каналов плана наземного цифрового ТВ вещания в приграничных районах России. Оценка приведена для средних местных условий по сложности обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС).

Расчет потребностей в радиочастотном спектре на долгосрочный период Расчет потребностей в радиочастотном спектре на долгосрочный период 18

Cуществующие и потенциальные пользователи спектра в полосах радиочастот МГц: 19 Наземное ТВ вещание DVB-T2, ориентированное для приема на фиксированные антенны Наземное ТВ вещание DVB-T2 Lite для портативного и мобильного приема Гибридные системы ТВ вещания и ШПД (вещательная линия доставки) Сети подвижной связи для передачи голоса и данных (частотный дуплекс, фиксированный частотный план), включая LTE broadcast в режиме динамического выделения ресурсов Сети фиксированной и подвижной связи для передачи голоса и данных (временной дуплекс, гибкий частотный план Выделенная дополнительная линия вниз, включая LTE broadcast в режиме динамического выделения ресурсов Линия вниз для LTE broadcast с постоянным выделением ресурсов ! Проблемы совмещения сетей различной топологии в близких полосах частот

Оборудование для производства программ и особых событий (PMSE), в том числе радиомикрофоны 20 Полосы радиочастот для оборудования PMSE Доступны в настоящее время: Полоса ОВЧ ( МГц) Полоса УВЧ ( МГц) МГц (дуплексный интервал в полосе 700 МГц IMT), в случае внедрения в этой полосе подвижной службы* МГц (дуплексный интервал в полосе МГц IMT) МГц (дуплексный интервал в полосе 1800 МГц IMT) Изучается возможность использования: 1350 –1400 МГц 1492 –1518 МГц 1518 –1525 МГц Решение Еврокомиссии 2014/641/EU гармонизирует минимальный резерв спектра для радиомикрофонов включая дуплексные интервалы в полосах ПС 800 МГц и 1800 МГц, кроме того еще 30 МГц должны быть сделаны доступными по запросу * В некоторых странах, в зависимости от решений регулятора

Варианты сценариев развития цифрового наземного ТВ вещания после отключения аналогового ТВ вещания 21

Проблемы обеспечения ЭМС сетей ТВ вещания и сетей подвижной связи 22 При использовании сетей ТВ вещания и сетей ШПД либо сетей подвижной связи в перекрывающихся или близких полосах частот возникают проблемы ЭМС: В совмещенном канале (перекрывающиеся полосы радиочастот) при использовании разных служб сопредельными или близко расположенными странами либо в разных районах одной страны. В соседних полосах частот – при использовании подвижной связи и ТВ вещания в общем частотном диапазоне УВЧ или в соседних полосах радиочастот.

Вопросы совместимости сетей ЦТВ и СПС 23 Сигнал линии вверх IMT на частоте 750 МГц может ухудшить работу ТВ приемника на любом канале в диапазоне МГц, вплоть до невозможности приема сигнала ТВ вещания. В зависимости от чувствительности приемника DVB-T и условий распространения, действие помех может наблюдаться от нескольких метров до нескольких сотен метров.

Проблемы обеспечения ЭМС сетей ТВ вещания и сетей подвижной связи в соседних полосах радиочастот 24 ά R (IMT) ά T(ЦТВ) ТВ Передатчи к ЦТВ Передатчи к IMT ά R (ЦТВ) x (IMT) x (ЦТВ) h ЦТВ h IMT ά R (IMT) x (IMT) Передатчи к IMT x (ЦТВ) ά R (ЦТВ) ά T(ЦТВ) ТВ Передатчи к ЦТВ h ЦТВ h IMT Различия трасс распространени я сигналов часто обусловлены различиями самой топологии сетей

Возможные решения для обеспечения беспомеховой работы РЭС ТВ вещания и РЭС ПС в полосах УВЧ 25 OOBE, dBm/8MHz % приемников от всего парка Pa i (X) 1 сеть IMT, % Pa i (X) 2 сети IMT, % Pa i (X) 3 сети IMT, % -4250, , , Оценка доли домохозяйств подверженных помехе приему ТВ вещания от сигналов абонентских станций LTE, работающих в соседней полосе частот МГц с учетом проведения мероприятий по снижению уровня помех (установки фильтров и ограничения уровня внеполосных излучений терминалов LTE). Приведенная оценка сделана для максимально благоприятных условий - обязательного применения мероприятий по снижению уровня помех, в частности – установки дополнительных частотно-избирательных фильтров на входе ТВ приемников, и возможно, улучшенного экранирования кабеля и электрических цепей тюнера после этого фильтра для защиты от помех со стороны систем IMT, работающих в соседней полосе частот МГц.

Возможные решения для обеспечения беспомеховой работы РЭС ТВ вещания и РЭС ПС в полосах УВЧ 26 Фаза 1. Разработка программно-методических документов и проведение испытаний на совместимость СПС и наземного вещания Фаза 2. Разработка требований к абонентским устройствам СПС и ЦТВ, учитывающих необходимость их совместной работы Фаза 3. Разработка базовой архитектуры конвергентного терминала для приема вещательных программ и передачи данных Фаза 4. Разработка архитектуры служебного канала обмена данными между терминалами СПС и ЦТВ для активной предкоррекции искажений Фаза 5. Создание комбинированной системы устройств доступа к информации по вещательным и интерактивным каналам с организацией персонального или домашнего мультимедийного сервера и абонентских терминалов Решением комплекса проблем совместимости может быть:

Выводы и предложения 27 Указ президента Российской Федерации от г. 561 «О гарантиях распространения телеканалов и радиоканалов на территории Российской Федерации» постановляет обеспечить к 2021 году предоставление полос радиочастот для осуществления эфирного наземного телевизионного вещания, в том числе частотное планирование и проведение иных необходимых мероприятий по поэтапному переводу эфирного цифрового наземного вещания на стандарт телевидения высокой четкости (HDTV) в пределах полос радиочастот, выделенных для осуществления эфирной наземной трансляции телеканалов и радиоканалов. Для обеспечения возможности дальнейшего развития наземного ТВ вещания необходимо обеспечить: сохранение необходимого радиочастотного ресурса в полосах радиочастот МГц и МГц для развития ТВ вещания, защиту от помех со стороны других радиослужб, прежде всего – внедряемых РЭС подвижной связи в полосах частот МГц, и, в некоторых странах – МГц. При рассмотрении перспектив внедрение сетей ПС в полосе частот МГц необходимо принимать во внимание возможность создания помех ТВ вещания в полосах частот ниже 694 МГц.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 2015 Лашкевич Андрей Владимирович - начальник лаборатории НТЦ анализа ЭМС ФГУП «НИИ Радио»