Прошло около трех лет с того момента, как в Великобритании был запущен первый цифровой пакет для передачи наземного эфирного теле- и радиовещания. Развитие цифрового эфирного вещания за это время шло не так стремительно, как можно было бы ожидать, но, тем не менее, оно запущено еще во многих странах, большинство государств уже определилось со стандартом и многие проводят тестовые испытания систем. Определенная работа ведется и в некоторых странах СНГ. Так, в России и Казахстане уже почти год проводятся тестовые испытания систем.

Рис. 1. Структурная схема системы DVB-T

Эта статья посвящена планам реализации цифрового эфирного телевидения на Украине. В отличие от России, где соответствующий проект, именуемый "Мультиканал", был разработан под эгидой правительственных организаций и ими же финансируется, на Украине инициатива была проявлена группой специалистов Киевского научно-производственного предприятия "Квант-Эфир"¹. Они, заинтересованные информацией, получаемой от международных организаций DigiTag и DVB Project, и воодушевленные успехами внедрения DVB-Т во многих странах Европы, самостоятельно начали предпринимать первые шаги по внедрению цифрового эфирного телевидения на Украине.

По мнению специалистов НПП "Квант-Эфир", внедрение цифрового телевидения для Украины может оказаться очень своевременным и, возможно, технически и экономически более целесообразным, чем во многих западноевропейских странах. Это обусловлено несколькими причинами. Одна из главных — подавляющее преобладание в стране эфирной платформы. Эфирные сети, охватывающие 85% территории Украины, обслуживают 89% общего числа ТВ абонентов. На долю кабельных сетей приходится 10%, а на долю спутниковых — только 1%.

Таким образом, эфирным вещателям, готовым предоставить абонентам ТВ каналы высокого качества и ряд других услуг, присущих цифровому ТВ, не придется вступать в серьезную конкуренцию с кабельными операторами.

Сегодня эфирное телевидение Украины предлагает только 3 общенациональных канала, к которым в крупных городах добавлено несколько региональных коммерческих каналов. Все программы идут с монофоническим аудиосопровождением. В то же время маркетинговые исследования, проведенные Союзом кабельного телевидения Украины, показали рост потребности в интересных и высококачественных стерео ТВ и радиопрограммах. Он особенно заметен в крупных городах, где формируется средний класс. Сейчас этот спрос может быть удовлетворен только спутниковым телевидением, что не является оптимальным решением проблемы. Одновременно у ряда телерадиокомпаний существует неудовлетворенная потребность в частотах вещания.

Переход к цифре позволит передавать в одном ТВ канале по 5-7 телепрограмм со стереозвуковым сопровождением и 5-10 стереорадиопрограмм. Это одновременно решит проблему дефицита частотного ресурса и обеспечит абонентов качественными программами.

Очень важным для успеха проекта является существование развитой инфраструктуры эфирных сетей. Конечно, для запуска цифрового ТВ потребуется серьезная модернизации эфирных сетей, однако она назрела уже давно. Действующее оборудование большинства эфирных сетей превысило срок своей работы в 2-4 раза и устарело морально. Это еще один довод в пользу своевременности перехода к цифре.

В России сегодня можно услышать мнение об экономической нецелесообразности перехода к цифровому вещанию — это повлечет за собой неоправданные расходы для вещателей и абонентов. Специалисты НПП "Квант-Эфир" не разделяют эту точку зрения.

Разумеется, изначально проект потребует значительных вложений. Ориентировочно на него будет потрачено $56 млн.

Тем не менее в процессе эксплуатации цифровая сеть должна требовать меньше затрат и приносить больше прибыли, нежели аналоговая.

Рис. 2. Предполагаемая зона покрытия цифровыми передатчиками

Снижение затрат связано с тем, что переход на цифру позволит ориентировочно в 5 раз снизить мощность передатчиков, к тому же каждый передатчик будет транслировать несколько программ. Это приведет к экономии электроэнергии и уменьшению расходов на эксплуатацию.

Но, разумеется, основным фактором экономической целесообразности являются ожидаемые доходы от платных услуг.

Экономическая оценка предполагаемых затрат и прибылей показала, что окупаемости проекта можно ждать через 6 лет после начала тестового вещания. Разумеется, этот срок — очень ориентировочный, он может меняться в ту или другую сторону в зависимости от экономической ситуации и законодательных условий в Украине, скорости внедрения DVB-T в других странах, и главное — от тактики работы компаний-операторов.

Вещание будет вестись в стандарте DVB-Т. Разработчики проекта изучили преимущества и недостатки всех трех стандартов эфирного цифрового телевидения: американского ATSC, японского ISDB-T и европейского DVB-T и отдали предпочтение последнему. ATSC был отвергнут из-за технических и экономических недостатков. ISDB-T и DVB-T, по мнению украинских специалистов, одинаково хорошо решают задачи эфирного распространения сигнала. В обоих стандартах используется COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) модуляция, признанная оптимальной для борьбы с помехами переотражения. Каждый из стандартов обладает необходимой гибкостью для работы в разных условиях — в городской застройке или на открытой местности, для приема на стационарную, комнатную или движущуюся антенну.

Тем не менее, DVB-T имеет два преимущества перед японской системой. Во-первых, это широкое распространение стандарта, которое неизбежно влечет за собой снижение цен на оборудование. Во-вторых, DVB-T предусматривает возможность использования полосы 8 МГц, в то время как ISDB-T разрабатывался для канала 6 МГц.

После выбора платформы инициативная группа перешла к анализу оборудования, позволяющего реализовать систему DVB-T. Были рассмотрены существующие средства доставки цифровых потоков, оборудование цифровой компрессии, мультиплексирования и передачи, приема цифровых телевизионных сигналов, исследованы возможности различных систем транспортировки цифровых программ регионам через спутниковые, релейные и оптические линии, а также по телекоммуникационным сетям на базе технологии АТМ.

На основе этих исследований был разработан проект концепции и бизнес-план поэтапного внедрения DVB-T на всей Украине.

При разработке бизнес-плана за основу была взята схема организации цифрового вещания, показанная на рис. 1.

Она предусматривает формирование трех мультиплексированных потоков, в каждом из которых будет передаваться до 5 программ. В каждый комплект из 5 рабочих кодеров MPEG-2 предполагается добавить один резервный, мультиплексоры тоже будут зарезервированы.

В одном потоке планируется передавать пакет бесплатных общенациональных программ, а в двух других — коммерческие программы. Ориентировочная стоимость каждого коммерческого пакета из 5 программ составит $5.

Рис. 3. Передатчик DVB-T

Пакеты будут формироваться в киевском центральном студийном комплексе, расположенном в районе Киевского РТПЦ. Оттуда они будут транслироваться в городской эфир и передаваться в областные центры Украины по модернизированным релейным линиям. Выбор для транспортировки программ сети радиорелейных линий обусловлен тем, что она уже сейчас распространяется на все потенциальные пункты трансляции цифрового телевидения. В переходный период ее можно будет одновременно использовать и для передачи аналоговых программ, которые для этой цели будут оцифровываться.

В крупных областных центрах предполагается установить оборудование ремультиплексирования, позволяющее добавлять к центральным программам основного пакета региональные.

Сегодняшняя система трансляции аналогового телевидения дает достаточно хорошее покрытие территории Украины, поэтому расположение и количество передающих центров предполагается сохранить неизменным.

На переходном этапе каждый центр будет дополнен COFDM модулятором и цифровым передатчиком. В общей сложности будет установлено 37 мощных передатчиков (1 кВт и более), 37 маломощных (около 100 Вт) и около 1102 передатчиков малой мощности (10-20 Вт).

Частичной модернизации подвергнутся антенные системы, но мачты сохранятся прежние. В отдельных случаях антенны будут совместно использоваться аналоговыми и цифровыми передатчиками.

На рис. 2 показана зона покрытия сети цифрового эфирного вещания, которое планируется завершить к 2010 году.

На первом этапе должно быть организовано тестовое вещание в Киеве, во время которого будет транслироваться 1 цифровой поток, включающий 5 программ.

Ориентировочно через год должна быть начата коммерческая эксплуатация всей киевской системы, включающей 3 цифровых потока, которые в общей сложности будут передавать 15 программ.

В последующие годы будет организована сеть, охватывающая все крупные города Украины. Она будет построена по многочастотному плану, который выбран в силу большей дешевизны его реализации и из-за планов заменить в регионах части центральных программ собственными.

Тестовое вещание в Киеве предполагается начать уже в октябре этого года. При его подготовке к проекту подключился государственный Концерн РРТ, в состав которого входят государственные радиопередающие телевизионные центры и радиорелейные линии Украины. Он предоставит технические средства, необходимые для проведения исследований, а также финансирует первый этап с оплатой в рассрочку.

Вещание будет организовано на базе КРТПЦ (киевского радио-телепередающего центра). Для формирования цифрового потока будут использоваться MPEG-2 кодеры и DVB мультиплексоры израильской компании Scopus Network Technologies. Это оборудование было выбрано из-за хорошего соотношения цены и качества и продуманной системы обеспечения надежности контроля параметров.

На первом этапе предполагается транслировать 5 программ, 2 из которых будут подвергаться MPEG-2 компрессии в системе формирования сигнала, а 3 будут взяты уже в формате MPEG-2 из цифрового пакета спутника. 5 программ будут передаваться рабочим комплектом аппаратуры с резервированием кодеров по схеме 5+1, резервированием мультиплексора со статистическим мультиплексированием и, возможно, скремблированием. Система условного доступа пока еще не определена.

НПП "Квант-Эфир" имеет разработку передатчика DVB-T, сделанную совместно с итальянской компанией Elettronika SRL. Его и предполагается использовать во время тестовых испытаний. Это передатчик дециметрового диапазона с твердотельным усилителем и мощностью 600-800 Вт в цифровом режиме. В дальнейшем планируется нарастить мощность до 1.2 кВт.

Передатчик оборудован предварительными усилителями и резервным возбудителем с автоматическим переключением на резерв. Конструкция прекорректоров позволяет получить уровень "шульд-интервала" 35 дБ. На выходе установлен шестиэлементный DVB-Т фильтр с двумя режекторными контурами. Передатчик будет оснащен COFDM модулятором производства фирмы Barco или ITIS.

Во время проведения тестовых испытаний параметры модуляции будут меняться.

Передатчик будет размещен на высоте 200 м, куда по оптической линии будет доставляться цифровой поток. Одновременно поток будет подаваться на головную станцию радиорелейной системы, расположенную на отметке 80 м. Для модернизации релейной линии предполагается использовать спутниковый QPSK модулятор бельгийской фирмы Newtеc и профессиональные спутниковые приемники Scopus Network Technologies. Выбор спутниковой технологии передачи связан с тем, что у НПП "Квант-Эфир" есть опыт формирования спутниковых систем передачи в стандарте DVB.

Для проведения полевых измерений будет организована передвижная измерительная лаборатория, на базе измерительного DVB-Т приемника EFA фирмы Rohde&Schwarz.

Одной из первых задач тестового вещания станет определение рабочего набора параметров СOFDM модуляции, а именно режима модуляции (2К/8К), возможных видов модуляции поднесущих (QPSK, 16QAM, 64QAM) защитного интервала, коэффициента коррекции ошибок. Конечная цель — поиск оптимального сочетания скорости передачи, излучаемой мощности и зоны обслуживания. При этом будет исследоваться влияние на качество приема таких факторов, как конструкция и состояние приемных абонентских антенн, помехи от аналоговых каналов при различных уровнях мощности цифровых каналов и ряд других факторов. В исследованиях условий распространения сигнала примет участие Украинский НИИ радио и телевидения. Для проведения исследований планируется выделить 2 частотных канала, один из которых будет размещен между двумя рабочими аналоговыми каналами.

За время тестового вещания должны быть выработаны рекомендации по поводу возможности использования существующих антенн при различных режимах передачи. Испытаниям подвергнутся как коллективные антенны, так и стационарные индивидуальные (наружные и внутренние).

Одновременно планируется измерить зону покрытия цифрового передатчика, определить ее соответствие расчетной и сравнить с зоной покрытия аналогового передатчика. Особенное внимание будет уделено определению затененных "мертвых" зон, внутри покрытия цифрового передатчика. В одной из таких зон будут проведены испытания нескольких одночастотных ретрансляторов. В результате должны быть сформулированы рекомендации по применению одночастотных ретрансляторов разного класса, от микроретрансляторов для обслуживания отдельного здания или улицы до "профессиональных" мощных ретрансляторов для обслуживания района или города.

На втором этапе должны быть проведены испытания ретрансляции, цифрового вещания в кабельных сетях. Предполагается также исследовать возможности мобильного приема и режима иерархической модуляции.

Еще одной задачей тестового вещания станет изучение условий распространения цифрового потока, включающего 5-6 программ по стволу радиорелейной линии. Для этого планируется провести модернизацию нескольких участков РРЛ. Будет также исследована возможность использования уже имеющегося оборудования.

Все это позволит собрать сведения, необходимые для проектирования РРЛ сети в масштабах страны — установить требования к качеству ствола, количество пролетов без регенерации, выбрать схему резервирования и т.д.

Во время тестирования планируется также установить список и периодичность параметров, контролируемых на всех этапах доставки сигнала, определить методику контроля и состав контрольно-измерительного оборудования.

Уже на этапе тестового вещания предполагается испробовать предоставление дополнительных услуг. В цифровые потоки должны быть введены услуги, не требующие обратного канала — электронный гид, телетекст и загрузка телевизионных игр. Одновременно планируется опробовать предоставление доступа к Интернет.

В будущем, по мнению организаторов проекта, наибольшим успехом должны пользоваться услуги телемагазинов, электронной почты и броузера Интернет.

Во время тестового вещания будет опробовано различное приемное оборудование — профессиональные приемники, и бытовые приемники — приставки, цифровые телевизоры и компьютерные карточки.

Уже существуют планы организации совместного предприятия с компанией UEC Technologies, технология которой должна быть использована для производства цифровых приставок. Начало производства планируется на 2002 год.

Политика распространения приставок, вероятно, будет достаточно гибкой. Они будут продаваться как компаниями-операторами, так и в розничной сети. Кроме того, планируются дотации компаниям-операторам и передача приставок зрителям в аренду.

1. Специалисты НПП "Квант-Эфир" и предоставили нам материалы, на основе которых написана статья.