Úvod > Články > Mobilní vysílání typu multicast

Mobilní vysílání typu multicast

Mobile TV je jedním z horkých témat současnosti, o čemž přesvědčil svět i výroční kongres 3GSM, který se letos konal v Barceloně. Vedle HSDPA je právě mobilní televize považovaná za největší tahák komerčních mobilních služeb pro letošní rok.

V několika článcích jsme se vloni věnovali záludnostem mobilního vysílání (typicky mobilní TV), tedy přenosu video/audio signálu více mobilním uživatelům zároveň. Mobilní sítě 3G sice mají určitý kapacitní potenciál pro přenos video signálu (proto byly také vytvořeny), ale vysílání jednotlivých, kapacitně náročných stejných signálů stovkám až miliónům uživatelů simultánně je pro sítě neúnosné.

Současně jako každá rádiová technologie zcela samozřejmě podporují vysílání od základnové stanice všem aktivním uživatelům v dosahu (v rámci jedné buňky). Pro dosažení základnových stanic, k nimž jsou připojeni uživatelé dané skupiny, ale místo individuálního vysílání (unicast) musí nastoupit podpora skupinového vysílání (multicast), které v extrémním případě může znamenat vysílání všem v síti (broadcast, obraz běžného TV vysílání), v podobě jednosměrného rádiového přenosu multimediálních dat v režimu point-to-multipoint.

V čem tkví úspora kapacity sítě pro mobilní provozovatele? Vtip je v tom, že se požadovaný signál přenáší jako jeden tok (bez ohledu na počet uživatelů, kteří mají zájem o jeho zobrazení na svém koncovém mobilním zařízení), co nejdále v síti to jen jde. Podle umístění koncových uživatelů se pak video tok dělí až v nejzazších základnových stanicích, nejblíže k uživatelům dané skupiny. Takže nikde v síti se nepřenáší stejný signál ve více kopiích paralelně vedle sebe, vždy pouze jednou.

MBMS vs. konkurence

Podpora skupinového vysílání v sítích 3G se může realizovat pomocí MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service; viz článek Mobilní TV (1): boj technologií). Vývoj nasazování MBMS v souvislosti s modernizací mobilních sítí 3G na HSDPA (na základě specifikací 3GPP) ukazuje následující obrázek:

zdroj: IEEE Communications Magazine

Jak jsme si již ukázali dříve, MBMS soupeří o svoji pozornost s principiálně odlišnými technologiemi pro mobilní vysílání, především samostatnými sítěmi typu DVB-H (Digital Video Broadcast-Handheld; viz článek Mobilní TV (2): DVB-H), případně DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial) či satelitní sítě (BMS, Broadcast Multimedia Satellite). Nicméně v mobilních sítích jsou provozovatelé nuceni zavést podporu pro multicast/broadcast, pokud chtějí zůstat konkurenceschopní v době rozmachu širokopásmových služeb včetně živého videa a televizního vysílání.

Největším konkurentem mobilní TV v sítích UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) je DVB-H. Implementace MBMS by také principiálně měla být rychlá a levná, protože plně využívá stávající síťovou infrastrukturu, zatímco sítě DVB-H je třeba budovat prakticky od nuly.

Začátkem roku vzniklo sdružení společností s označením Mobile DTV Alliance, které má za cíl zejména v Americe prosadit DVB-H. Mezi členy najdeme všechna důležitá jména: Intel, Modeo, Motorola, Nokia a Texas Instruments. Sdružení v rámci svých promočních aktivit informuje o všech dosavadních pilotních projektech DVB-H bez rozdílu země či kontinentu.

Dalších konkurentů mezi technologiemi není málo: DMB v Koreji, Media FLO od Qualcomm v Americe, ISDB-T (Terrestrial Integrated Services Digital Broadcasting) v Japonsku (viz článek Mobilní TV (3): asijská a americká podoba). Jakkoli všechny tyto technologie vznikly jako národní specifikace či normy, je pochopitelná snaha je uplatnit v co nejširším rámci. Např. FLO Forum na konci loňského roku schválilo první specifikaci FLO^TM (Forward Link-Only) Air Interface Specification (AIS), která popisuje fyzickou vrstvu (OFDM, vyspělé techniky dopředné opravy chyb) a podvrstvy Stream/Control a MAC, které se starají o multiplexování více simultánních multimediálních služeb do logických jednotek rozpoznatelných na rádiovém rozhraní.

Konkurenční služby na trhu

Vysílání ze Světového poháru ve fotbale bude podle Deutsche Telekom nakonec realizováno prostřednictvím jako streaming video přes mobilní síť do telefonů jednotlivých uživatelů. Zůstane tedy u starého známého streamingu v podobě unicast vysílání, nikoli skupinového vysílání. V Německu se totiž nepodařilo včas vyřešit pár podstatných záležitostí, než se pravá služba mobilní TV bude moci komerčně nabízet. Jednou z nich je konečný výběr technologie, protože ve hře zůstává DMB (Digital Media Broadcasting), pro které mluví dostupnost kmitočtů, a DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld), v Evropě normalizovaný jako EN 302 304, pro nějž zase hovoří technické výhody jako kapacita (viz též článek Mobilní TV (2): DVB-H).

DMB se vyvinul z DAB (Digital Audio Broadcasting) a je podporován především jihokorejskými výrobci. LG Electronics Inc. byl první společností nabízející telefon pro mobilní TV na bázi DMB už před rokem. V Koreji od prosince loňského roku funguje DMB komerčně. T-Mobile Deutschland GmbH představil mobilní TV na základě DMB už vloni na Cebit, a to s telefony od Samsung Electronics. Řada společnosti chce v Německu ještě testovat DMB před vlastním pohárem. Ve Francii zahájila pilotní projekt T-DMB (Terrestrial DMB) společnost Bouygues Telecom spolu s televizními společnostmi TF1 a VDL a zařízeními od korejského Samsungu.

Naproti tomu německý Vodafone D2 GmbH má zase zájem o DVB-H, který podporují nejen evropští výrobci koncových zařízení (Motorola Inc., NEC Corp., Nokia Corp., Siemens AG a Sony Ericsson Mobile Communications AB); viz následující specifikace průkopnického zařízení pro mobilní TV (patřící do nově označené kategorie: PID, Portable Information Device) od Nokie, které se má teprve dostat na trh.

Porovnání technických detailů běžných mobilních telefonů se zařízeními pro mobilní TV vypadá následovně:

Na britských ostrovech si vyzkoušelo BT svoji novou službu BT Movio (dříve BT Livetime) ve spolupráci s Virgin Mobile na 1000 uživatelů. Výsledky čtyřměsíčního pilotního projektu jsou zajímavé, protože uživatelé prokazatelně měli větší zájem o rádio a hudební klipy než o digitální mobilní TV. Navíc cenové relace se liší: uživatelé chtějí připlácet maximálně polovinu toho, co si od příjmů z mobilní TV představují provozovatelé. BT se chystá službu komerčně spustit letos prostřednictvím DAB (Digital Audio Broadcasting) sítě.

DVB-H

Pilotní projekty DVB-H se odehrávají na mnoha místech světa. Již předloni se DVB-H začalo testovat v Berlíně se společností BMCO jako společná iniciativa Nokia, Vodafone, Philips a Universal Studios. Ve Finsku, které je známé svými průkopnickými (tele)komunikačními trendy, proběhl v hlavním městě pilotní projekt s 500 účastníky ve druhém čtvrtletí loňského roku a dodavateli byly společnosti Nokia, YLE, Digita, TeliaSonera, MTV3, Nelonen a Elisa.

Sonera Mobile Networks (SMN) se chystá vybudovat celonárodní síť pro mobilní televizní síť DVB-H. Komerční služby, které budou zahrnovat TV programy a speciálně vyvinutý obsah pro mobilní uživatele, by mohla nabízet již do jednoho roku. Ve Finsku tedy přidělili licence na DVB-H, ale ani provozovatelé mobilních sítí nejsou nečinní: mobilní TV se již v 3G nabízí a pracuje se na systému MBMS.

V britském Oxfordu proběhl pilotní projekt od července 2005 do ledna roku 2006, opět za účasti Nokia, Argiva a O2. Konkurence BT v podobě O2 zveřejnila předběžné výsledky pilotního projektu DVB-H v oblasti Oxfordu: přes 80% uživatelů bylo spokojeno s kvalitou vysílání a téměř stejný podíl by si službu chtělo pořídit, pokud cena nepřekročí 8 liber měsíčně. Na základě těchto výsledků přejmenovala mobilní TV na „osobní TV“.

Pilotní projekt v terénu absolvovala na přelomu roku také španělská Telefónica Moviles s Nokia a Abertis Telecom s 500 uživateli, kterým bylo nabídnuto vysílání předních domácích televizních společností.

Své projekty testující technologii oznámily také švýcarský Swisscom, holandský KPN ve spolupráci s DigiTenne a Nozema Services (na technický pilotní projekt navázal pilotní projekt v terénu s 200 uživateli), podobnou návaznost má pilotní projekt ve Francii s Nokia, Canal+, SFR a Towercast.

I mimo Evropu je o DVB-H zájem, jak dokládají pilotní projekty v Malajsii, Austrálii i Jižní Africe. V čem tkví kvality DVB-H pro mobilní vysílání? V první řadě je třeba upřesnit, že DVB-H je specifikací pro vysílání na přenosná zařízení napájená z baterie, z čehož plynou základní požadavky na specifikaci: podpora mobility, snadné ovládání a zejména minimální nároky na napájení.

DVB-H (EN 302 304 Transmission System for Handheld Terminals a TR 102 377 Implementation Guidelines for DVB-H Services) je založeno na úspěšné specifikaci DVB-T pro digitální pozemní televizní vysílání, která sice nevylučovala mobilní koncová zařízení, ale byla optimalizovaná pro TV přijímače. Nové prvky pro vysílání na mobilní zařízení zahrnují tzv. časové dělení (time-slicing), kdy shluky dat se přijímají periodicky, takže přijímač má možnost se vypnout pro úsporu energie. Vysílání se rovněž musí vypořádat s nepříjemnostmi rádiového kanálu závislého na momentálních kvalitách prostředí, proto zahrnuje dopřednou opravu chyb (FEC, Forward Error Correction).

Pro mobilní televizní vysílání se využívají ještě další související specifikace jako DVB-IPDC (IP datacast), které jsou nezbytné pro konvergenci sítí vysílání a mobilních sítí. Tyto specifikace pokrývají celkovou architekturu systémy, protokoly pro doručení obsahu či ESG (Electronic Service Guide).

Komerční sítě DVB-H se začnou objevovat ve světě již letos, ale jejich boom se očekává až v roce následujícím. Podobně je na tom i MediaFLO. S touto konkurencí se bude také rozvíjet nasazování MBMS do mobilních sítí. V roce 2008 lze již očekávat slušné „pokrytí“ technologiemi vhodnými pro vysílání rozhlasu a televize na přenosná zařízení a také rozmach trhu s chytrými mobilními telefony pro příjem živého vysílání.