Digitálna televízia v mobile DVB-H

V pondelok som sa zúčastnil konferencie Stredoeurópske rádiokomunikačné dni 2007 a bol som našim šéfredaktorom požiadaný o krátky článok, v ktorom vám priblížim situáciu ohľadom spustenia digitálnej televízie u nás. Vybral som si formu výberu informácií z niektorých prednášok.

DVB (Digital Video Broadcasting) je sada medzinárodne akceptovaných otvorených štandardov pre digitálnu televíziu. DVB systémy distribuujú dáta rôznymi spôsobmi, od toho sa odvíja aj označenie pre podsystémy. DVB-S využíva satelity, DVB-T využíva pozemné televízne vysielače (terestrial), DVB-C využíva káblové rozvody (cable) atď. Keďže sme ale na serveri o mobilných telefónoch, zaujímať vás bude zrejme technológia DVB-H, čiže digitálne televízne vysielanie špeciálne upravené pre príjem v mobilných telefónoch (handheld). Akým spôsobom upravené, to si povieme neskôr.

Možno ste zaregistrovali, že v stredu bol v parlamente prijatý zákon o digitálnom vysielaní na Slovensku. Tento zákon bol predmetom prvej prednášky, ktorú mal na svedomí Radoslav Kutaš z Ministerstva kultúry ako autora zákona. Uvedenie zákona do praxe znamená, že ak pôjde všetko podľa plánu, mal by byť dodržaný nasledujúci časový harmonogram uvedenia digitálnej televízie na Slovensku:

Predpokladaná účinnosť zákona: máj/jún 2007

Vykonávací predpis: august 2007

Prvé výberové konanie: do konca roka 2007

Pravidelné DBV-T vysielanie: rok 2008

Vysielanie najmenej v 3 vrstvách: rok 2011

Úplný prechod na DBV, koniec analógového vysielania: rok 2012

V súlade s týmto časovým plánom, hoci zákon sa týka DVB-T a nie DVB-H, by sme sa teoreticky mohli dočkať v priebehu 5 rokov aj DVB-H. Stanovisko našich operátorov však nepoznám, ale očakával by som odpoveď typu "Naša spoločnosť má, samozrejme, v pláne naďalej rozširovať ponuku našich služieb..." atď. Keďže DVB-T je zatiaľ spustené v testovacej prevádzke, ťažko v tejto chvíli predpovedať, kedy sa dočkáme DVB-H. Tieto technológie však idú spolu ruka v ruke. Napríklad na území, ktoré nebude pokryté signálom DVB-T, najmä v pohraničných oblastiach, sa využije možnosť pokrytia satelitom, teda DVB-S. Minimálne Slovenská televízia má v pláne využiť túto možnosť. Jednoducho povedané, keď sa spustí DVB-T, môže sa paralelne spustiť aj DVB-H, jadro systému je rovnaké.

Ďalšiu prednášku, z ktorej budem čerpať, viedol Dušan Statelov zo spoločnosti MAINDATA, s.r.o.

Ľudia si často mýlia digitálnu televíziu s tým, čo ponúkajú v súčasnosti naši operátori ako jednu zo služieb 3G siete. Nasledujúci obrázok ukazuje rozdiel medzi týmito marketingovými "digitálnymi televíziami" a skutočným DVB-H.

V prvom rade, 3G siete bez nadstavieb ako napríklad HSDPA sú v súčasnosti pomalšie ako DVB-H, poskytujú dátový tok okolo 380 kb/s. Územie pokryté jedno BTS stanicou je oveľa menšie ako v prípade DVB-H. Ale hlavný rozdiel medzi týmito technológiami je v tom, že 3G televízia je vlastne Point-To-Point komunikácia, čiže dáta tečú v oboch smeroch medzi BTS a konkrétnym mobilným zariadením. DVB-H sa naproti tomu šíri podobne ako signál bežných analógových televízií, čiže prostredníctvom vysielača, ktorý šíri DVB-H signál. Nezáleží na tom, koľko zariadení prijíma signál, sieť sa tým nijak nezaťažuje, mobilné telefóny totiž pracujú len ako prijímače, prakticky nekomunikujú s vysielačom.

Ďalší obrázok použitý z prezentácie ukazuje, že DVB-H je vlastne nadstavba DVB-T, doplnená o niektoré technológie, ktoré umožňujú prijímať signál na mobilných zariadeniach, ktoré na rozdiel od bežných TV prijímačov majú menší displej a sú obmedzené aj ďalšími parametrami.

Kľúčovým rozdielom oproti DVB-T je tzv. Time Slicing. Ide o to, že kvalita obrazu na displeji vášho fónu nemusí byť, pochopiteľne, taká vysoká ako na plazmovej obrazovke zaberajúcej polovicu steny vašej obývačky. Využíva sa preto časový duplex, teda rozdelenie signálu na časové bloky, ktoré sa striedajú za sebou v určitých intervaloch, vďaka čomu možno preniesť viacero informácií naraz, hoci v kompresii (nižšej kvalite). Tento systém ušetrí 90% energie prenášanej pri DVB-T. Niečo podobné sa využíva aj pri klasickej GSM hlasovej komunikácii, kedy na jednej frekvencii jednej BTS stanice môže pri telefonovaní "visieť" napríklad osem mobilov, pretože jeden frekvenčný kanál je rozdelený na 8 časových slotov. To teda znamená, že jeden z ôsmich prebiehajúcich hovorov sa prenáša len 12,5% celkového času, ale časové bloky sa striedajú tak rýchlo, že si to ľudské ucho neuvedomí.

Time Interleaving chráni signál pred impulzovým šumom. Viac vám k tomu povedať neviem, pre bližšie informácie využite internet.

MPE EFC je v podstate ochrana signálu pre Dopplerovým frekvenčným posunom, ktorý vzniká pri pohybe vysielača resp. prijímača, teda napríklad, keď budete sledovať televíziu v aute. Dopplerov jav sa prejavuje tak, že vysielač síce vysiela na určitej presnej frekvencii, ale pokiaľ sa prijímač voči tomuto vysielaču pohybuje, vzniká zmena frekvencie, čiže prijímač prijme signál na trochu inej frekvencii, než bol vyslaný, čo môže spôsobiť chyby v prenose, ak je posun príliš veľký. Jeho veľkosť závisí nielen od rýchlosti pohybu, ale taktiež od uhla medzi smerom, akým sa pohybujeme a čiarou spájajúcou vysielač a náš prijímač (medzi nami to bude s veľkou pravdepodobnosťou asi mobil). Dopplerov posun nevzniká len pri rádiových signáloch, ale napríklad aj pri akustických, čo si môžeme všimnúť vtedy, keď sa k nám blíži napríklad hasičské auto. Pre úplných laikov, pochopiteľne, len vtedy, keď húka, inak totiž stráca celý tento môj príklad zmysel. Keď sa k vám hasičské auto približuje, máte pocit, že zvuk sirény klesá, teda jeho frekvencia, nie hlasitosť. Keď vás obíde a začne sa vzďaľovať, zvuk postupne nadobudne opäť pôvodnú úroveň. Je to preto, že pri približovaní sa spomínaný uhol zvyšuje od 0 do 90 stupňov, pri obchádzaní a vzďaľovaní sa uhol začne opäť rýchlo meniť naspäť z 90 stupňov na nulu.

Pri klasickom terestriálnom prijímaní signálu na spomínanej plazmovej obrazovke, zaberajúcej polovicu steny vašej obývačky, nemá zmysel riešiť Dopplerov posun. Ten by sa mohol prejaviť možno vtedy, keď budete vyhadzovať spomínaný plazmový televízor z okna dostatočne vysokej budovy. To by ale musel byť zapnutý, čo by sa realizovalo dosť ťažko. Toľko k MPE EFC.

Posledným rozdielom DVB-H oproti DVB-T je 4k COFDM mode. Ide o to, že štandardne sa v DBV-T využíva režim 2k alebo 8k. Číslo označuje počet sub-kanálov pri frekvenčnom duplexe. To znamená, že podobne ako pri spomínanom časovom duplexe, kde sa viacero informácii prenáša na jednej frekvencii sa využíva aj možnosť preniesť jednu samostatnú informáciu na viacerých frekvenciách. 2k má výhody vo vyššej odolnosti voči chybám (napríklad aj voči Dopplerovmu posunu). 8k má naproti tomu výhodu vo väčšej bitovej rýchlosti, keďže prenesiete viac údajov za kratší čas ako pri 2k. Je to však na úkor kvality. 4k vypĺňa medzeru medzi týmito dvomi režimami a bude sa využívať pri DVB-H.

Z prednášky od Davida Wooda z European Broadcasting Union vo Švajčiarsku vyberiem len 2 informácie:

Prvá súvisí s predchádzajúcim porovnaním DVB-T a 3G. Podľa jednej americkej štúdie stačí, aby sledovalo 3G televíziu len 5 % používateľov prihlásených v sieti a výsledkom bude jej preťaženie.

Druhá informácia súvisí zo spomínaným Time Slicingom. Obrázok bližšie ukazuje, ako to funguje:

Zatiaľ čo pri DVB-T sa prenášajú tri služby, každá na svojom frekvenčnom kanáli, čiže obsadíme 3 frekvencie, pri DVB-H obsadíme len jednu frekvenciu, na ktorej ale môžeme vďaka kompresii prenášať až 8 služieb naraz. Výsledkom je nižšia spotreba batérie v mobilnom telefóne, čo je vlastne jedno z hlavných kritérii pre úspech DVB-T u zákazníkov.

Podľa informácie jedného z prednášajúcich sa za dostatočnú výdrž považujú 3 hodiny sledovania televízie v mobile. Pevne verím, že sa tento parameter v budúcnosti zlepší.

Ďalšiu prednášku, ktorú spomeniem, viedol Gerard Pousset zo spoločnosti Dibcom, Francúzsko. Okrem celkom vtipného francúzskeho podania inak bezproblémovej angličtiny sme si mohli všimnúť v porovnaní s ostatnými viac propagačnú ako informačnú prezentáciu. Napriek tomu vyberiem jeden „slajd“. Ide o mobilné zariadenia, ktoré majú v sebe zabudovaný prijímač práve od spoločnosti Dibcom.

Model LG U900 sme mali možnosť vyskúšať si priamo na prezentácii:

Aký som mal z toho dojem? Na týchto mobiloch sme mali možnosť vidieť zahraničnú televíziu, bolo to zrejme špeciálne nachystané na túto konferenciu. Kamarátovi sa podarilo prehrávač televízie vypnúť, a keď ho po dlhšom hľadaní našiel (menu telefónu bolo tuším v španielčine), mal som možnosť vidieť, že opätovné vyhľadanie televízneho signálu trvalo dosť dlho, niečo okolo pol minúty. Vyzeralo to však použiteľne, aj napriek veľkosti displeja. Dokonca podľa informácií jedného zo zúčastnených, na displeji mobilného telefónu sa pri inom testovaní dali prečítať aj titulkové texty, vysielané napríklad na TA3 v spodnej časti obrazovky.

No, z krátkeho článku sa zrazu stal dlhší. Vopred sa ospravedlňujem, ak boli niektoré informácie nepresné, resp. podané príliš laicky. Nebudem sa tváriť, že sa v danej problematike vyznám na 100 %, snažil som sa len približne zhrnúť to, o čom sa zrejme bude počas nasledujúcich rokov hovoriť čoraz častejšie. Opraviť, upresniť, prípadne úplne znehodnotiť moje informácie máte možnosť nižšie v diskusii.

Rovnako sa ospravedlňujem za kvalitu obrázkov, mal som k dizspozícii len zmenšené prezentácie v papierovej forme a Nokiu N70, ktorej robí fotografovanie blízkych predmetov veľké problémy. A kto čakal, že z toho navyše budem písať článok...?

Zaujímavé odkazy:

wikipedia: DVB (stručne v slovenčine)

wikipedia: DVB (viac info v angličtine)

DVB-H.org