Раздел 8. МНОГОПРОГРАММНОЕ СПУТНИКОВОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ

8.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ

Первая Чрезвычайная Радиоконференция по космосу (Женева, 1963 г.) подтвердила, что в полосах частот для наземного ТВ вещания в метровом и дециметровом диапазонах не удается эффективно решить проблему спутникового вещания, не создавая помех наземной сети, в которой в то время использовались аналоговые системы цветного телевидения. От первоначальной идеи ТВ вещания со спутников с непосредственным приемом на обычные телевизоры пришлось отказаться.

В связи с этим на подготовительном собрании МККР к Всемирной Административной Радиоконференции по космической связи (Женева, 1971 г.) по инициативе ИК 11 МККР были разработаны предложения по выделению для спутникового вещания на международной основе полос частот в диапазоне 12 ГГц. Соответствующие полосы в данном диапазоне были выделены  Всемирной Административной Конференцией ВАКР-71 при активной поддержке делегации СССР [8.1].

Делегации СССР поручалось также добиться международного решения, позволяющего использовать полосу частот 620-790 МГц для создания системы непосредственного спутникового вещания на северной и восточной частях страны.

По предложению делегации СССР, представившей техническое обоснование, в  указанной полосе частот была разрешена работа станциям службы спутникового ТВ вещания при условии соответствующей договоренности с заинтересованными странами, на территории которых могут создаваться помехи (рис. 8.1, [8.1]). Предложения по нормированию максимальной плотности потока мощности были даны во вкладе СССР (рис. 8.2).

На основании этого разрешения в СССР появилась возможность приступить к созданию системы спутникового непосредственного ТВ вещания ЭКРАН для обслуживания районов Сибири, Крайнего Севера и части Дальнего Востока нашей страны, которая начала работать 26 октября 1976 года. Известный ученый в области спутниковой связи и вещания проф. Л. Я Кантор в статье [8.2] писал: «… Сегодня, в период бурного развития систем НТВ во всем мире, очевидна огромная роль, которую сыграла система «Экран» в развитии отечественной и мировой техники… Частотный диапазон для системы «Экран» был разрешен Всемирной конференцией по радиосвязи (1971 г.) благодаря большим усилиям делегации б. СССР, главную роль в которой играли А. Л. Бадалов, С. В. Бородич, М. И. Кривошеев…».

Изучением совместного использования полосы частот 694-790 МГц различными службами, включая ТВ вещания и Международную подвижную службу (IMT) занимается Объединенная Целевая группа ОЦГ 4-5-6-7. Основные результаты заключительного заседания группы (Женева, 21-31 июля 2014 г.) вошли в проект Отчета для подготовительного собрания к Всемирной конференции по радиосвязи ВКР-15 (ITU-R. Chairman,  JTG 4-5-6-7. Report on the sixth meeting of Joint Task Group 4-5-6-7 (Geneva 21-31 July 2014) //  Doc. 4-5-6-7 / 715, August 2014).

Всемирная Административная Радиоконференция (ВАКР-77) приняла частотный план, регламентирующий применение систем спутникового вещания в полосах частот 11,7 — 12,5 ГГц (для Района 1) и 11,7 – 12,2 ГГц (для Района 3). На конференции были также разработаны технические критерии совместной работы в этом диапазоне спутниковых и наземных служб, принят План частотных присвоений для радиовещательной спутниковой службы (РСС) при индивидуальном и коллективном приемах, определены технические характеристики этой службы, установлены критерии и процедуры, регламентирующие использование полосы частот 11,7 — 12,5 ГГц различными службами. План, предусматривающий пять каналов для каждой страны, относился в основном к аналоговым стандартным ТВ системам с ЧМ и одной ЧМ несущей звука. Он вступил в силу 1 января 1979 года на 15-летний срок.

На подготовительном собрании к этой Конференции (Женева, 1976 г.) на основании того, что ИК 11 уже проводила изучение цифровых методов передачи ТВ сигналов, Председатель этой комиссии предложил предусмотреть в Плане 1977 года возможность наряду с передачей аналоговых сигналов, используемых в системах цветного телевидения, применять и другие виды сигналов, не нарушающих защитные нормативы, намечаемые для включения в План. Таким образом, уже на этом этапе была предусмотрена возможность передачи сигналов программ ТВ вещания цифровыми методами. Указанное предложение было учтено в новом Плане, принятом на Всемирной конференции по радиосвязи ВКР-2000 (г. Стамбул, 8 мая — 2 июня 2000 г.), и способствовало повышению эффективности этого Плана (Приложение 1.21).

Это была новая по тому времени идея о применении цифровой модуляции ТВ и звуковых сигналов в спутниковом вещании. Жизнь подтвердила прогноз, заслуживший высокую оценку. В частности, об этом писал глава делегации Ирана на конференции ВАКР-77 K. Arasteh (Приложение 1.21).

План спутникового ТВ вещания, принятый WRC-2000, закрепил за Россией 74 частотных канала на пяти национальных позициях геостационарной орбиты — больше, чем для других стран. Таким образом, за Россией были сохранены 16 полностью защищенных каналов в каждой из 4 орбитальных позиций в Плане (36, 56, 86, 140о в. д.), было выделено также 5 новых каналов дополнительно к пяти на позиции 110о .

Выделенный Планом для нашей страны орбитально-частотный ресурс обеспечил перспективные потребности по передаче программ телевидения через спутники. В Плане ВКР-2000 выделено также по 10 каналов каждой стране — члену Регионального содружества в области связи. Таким образом, для обслуживания территории бывшего Советского Союза только для стран — членов Содружества было выделено около 200 частотных каналов, что почти в три раза превышает частотный ресурс (69 каналов), предусмотренный для СССР в Плане 1977 года.

На основании Плана ВКР-2000, закрепленного за Россией, в настоящее время работают системы «НТВ+», «Триколор», «Радуга». «Орион» и др.

 

8.2. МНОГОПРОГРАММНОЕ ТВ ВЕЩАНИЕ

 

В процессе исследований цифрового ТВЧ были разработаны весьма эффективные методы сжатия объема видеоданных с сохранением высокого качества восстановленного на приеме изображения, позволившие передавать сигналы программ ТВЧ вещания по стандартным спутниковым и наземным радиоканалам. На основании этих результатов Председатель ИК 11 предложил приступить к изучению использования разработанных методов для передачи по одному стандартному каналу как спутникового, так и наземного вещания нескольких сжатых цифровых сигналов стандартного телевидения или телевидения повышенного качества вместо передаваемых аналоговых сигналов одной программы ([8.3], рис. 8.3). В соответствии с этим предложением появился новый Вопрос изучения «Передача цифрового многопрограммного телевидения через спутниковый транспондер» [8.4], на основании которого началась международная координация исследований и разработок в этой области. Были проведены первые испытания по спутниковой передаче сжатых цифровых ТВ сигналов (Приложение 1.29).

Предложенная концепция МПТВ и прогресс в цифровых методах обработки сигналов стимулировали создание  спутниковых систем данного типа. В октябре 1993 года Европейский вещательный союз (EBU) представил вклад о взаимодействии с МСЭ-Р (Приложение 1.13), в котором сообщалось о планируемых в Европе спутниковых цифровых системах МПТВ в полосах частот фиксированной спутниковой службы (ФСС) и радиовещательной спутниковой службы (РСС), а также о предполагаемой разработке проекта европейского стандарта на эти системы в начале 1995 года и планах подготовки проекта новой рекомендации в этой области.

Был впервые разработан  предварительный проект  Рекомендации по спутниковым системам многопрограммного ТВ вещания (МПТВ) (Приложение 1.26, [8.5]), преобразованный позднее в Рекомендацию ВО.1211. В ней рассматривались методы организации циклов транспортного цифрового потока по стандарту MPEG-2, защиты от ошибок и модуляции сигналов, применяемые в Европейской спутниковой МПТВ системе DVB-S, и рекомендовалось другим странам учитывать эти методы при продвижении к единому общемировому стандарту.

Исследования систем спутникового МПТВ проводились также в США. На собрании СРГ 10-11S (Рим, сентябрь 1995 г.) были представлены два варианта разработанных в США спутниковых цифровых МПТВ систем DSS и GI-MPEG 2 [8.6, 8.7] и приведены сведения о дальнейшем их развитии. Создавались и другие варианты систем. Все это грозило многостандартностью спутникового МПТВ, что могло повлечь  опасный хаос, подобный сложившемуся со стандартами в аналоговом цветном ТВ вещании.

В целях создания единого мирового стандарта Председателем ИК 11 была поставлена задача по  сближению существующих проектов МПТВ. Возникла необходимость гармонизации различных систем, включая кодирование источника, средства передачи, распределения и приема сигналов Потребовалось изучить сходство и различие существующих систем и определить минимальный набор их элементов.

В результате совместной работы специалистов многих стран был разработан проект Рекомендации [8.8, 8.9], принятый на собрании СРГ 10-11S в Толедо (октябрь 1996 г.). В целях достижения компромисса между Европой и США этой рекомендации был придан статус базы для дальнейшей конвергенции с другими разрабатываемыми системами. В ней излагались общие функциональные требования к приему сигналов спутникового цифрового МПТВ в полосе частот 11 / 12 ГГц. Рекомендация учитывала, что в мире существуют весьма схожие по архитектуре системы DVB-S (система А), DSS (система В) и GI-MPEG 2 (система С). В ней удалось найти форму международной консолидации путем введения понятия универсального декодера.  Для этого были определены принципы построения универсального приемника, который мог бы принимать сигналы этих систем, передаваемые в различных регионах мира (Всемирный вещательный роуминг, см. Раздел 12). Практическое внедрение спутникового МПТВ рекомендовалось осуществлять  на основе перечисленных выше систем.

Председатель ИК 11 предложил также новую стратегию исследований систем спутникового МПТВ, в которой учитывались перспективы создания интерактивной инфраструктуры вещания, мультимедиа и других  информационных служб [8.15]. Эта стратегия была отражена в  глобальной модели многофункциональной цифровой системы интерактивного ТВ вещания (см. Раздел 7), ядром которой является цифровой многоцелевой поток в канале, загружаемый различными видами информации,  включая сигналы МПТВ. Спутниковые ТВ приемники должны представлять собой двунаправленные устройства, связанные с маломощными передатчиками или другими средствами для создания обратных цифровых каналов, используемых при интерактивном диалоге телезрителей с источниками программ и другой информации (см. Раздел 4).

В соответствии с этими предложениями была разработана Рекомендация МСЭ-Р BO.1294 «Общие функциональные требования для приема цифровых многопрограммных телевизионных передач со спутников, работающих в частотном диапазоне 11 / 12 ГГц» [8.10]. Проект этой Рекомендации был  принят на Ассамблее радиосвязи в октябре 1997 года в Женеве [8.11]. В ней регламентируются требования к наиболее массовой компоненте — универсальному (интегральному) приемнику-декодеру сигналов МПТВ. Декодер, построенный на основе универсальных элементов, должен обеспечивать возможность декодирования сигналов трех используемых систем А, В и С. Таким образом, уже на том этапе удалось продвинуться по пути решения проблемы создания мирового стандарта спутникового МПТВ.

Для объединения усилий по предотвращению многостандартности Председатель ИК 11 предложил подготовить  новую Рекомендацию, объединяющую в сложившихся условиях все существующие по этой тематике Рекомендации на основе универсального декодера [8.12]. В связи с этим была разработана  новая Рекомендация [8.13] со спецификацией систем А, В и С по Рекомендации ВО.1294, дополненной параметрами для приема сигналов японской спутниковой системы ISDB-S с интеграцией служб (система D). Рекомендация определяет общие функциональные элементы указанных систем и регламентирует принципы построения универсального интегрального декодера для приема сигналов всех указанных систем МПТВ. На основе этого проекта была принята единая Рекомендация МСЭ-R ВО.1516 по спутниковым системам МПТВ [8.16], заменившая Рекомендацию ВО.1294. Таким образом, была решена важная задача внедрения спутникового цифрового многопрограммного вещания.

В 2007 году была принята Рекомендация ВО.1784 по цифровой системе спутникового ТВ вещания DVB-S2 [8.14] с новыми методами адаптивного кодирования MPEG-4 и модуляции, обеспечивающими более эффективное использование спектра для одноадресных приложений путем оптимизации параметров передачи сигналов для каждого пользователя с учетом условий приема сигналов. Приводятся основные характеристики, гибкая конфигурация этой системы, и результаты ее лабораторных испытаний и сравнения с аналогичными системами A, B, C, D, рассмотренными в Рекомендации МСЭ-Р ВО.1516.

Изучение интерактивных спутниковых систем МПТВ предложено в [8.15].

С 2008 года ИК 6 занимается международной стандартизацией систем спутникового ТВ вещания совместно с ИК 4 МСЭ-Р. Исследования проводятся в соответствии с Вопросами изучения МСЭ-Р 279/4 «Спутниковое вещание телевидения высокой четкости», 281/4 «Цифровые методы в вещательной спутниковой службе (звук и телевидение)», 285/4 «Цифровое вещание множества сервисов и программ в вещательной спутниковой службе», 289/4 «Системы интерактивного спутникового вещания (телевидение, звук и данные)» и 290/4 «Средства спутникового вещания для предупреждения населения, смягчения последствий бедствий и оказания помощи при бедствиях». Докладчиком по вопросам сотрудничества ИК 6 и ИК 4 в области спутникового вещания назначен Председатель РГ 6В Y. Nishida (NHK, Япония) [8.19].

К важным результатам работы ИК 4 относится пересмотр Отчета МСЭ-Р ВТ.2007 по спутниковому вещанию ТВЧ с учетом решений Всемирной конференции по радиосвязи ВКР-12 [8.20]. Указывается новое предельно допустимое значение плотности потока мощности для одной стационарной или мобильной наземной станции, равное -120,4 дБ(Вт/м2 ·МГц) для более 20% времени на высоте 3 м от поверхности земли в любой точке зон покрытия в Районах 1 и 3.

Следует отметить, что до конференции ВКР-12 не существовала стратегия, обеспечивающая использование выделенной полосы 600 МГц для фидерных линий вещательной спутниковой службы в Районе 1 (диапазон 21,4 – 22 ГГц). В Районе 3 для этих линий выделялись участки 24,75 – 25,25 ГГц и 27 – 27,5 ГГц, т. е. полосы шириной лишь 500 МГц. В связи с этим ВКР-12 приняла решение о дополнительных выделениях полос частот в участках 24,65 – 25,25 ГГц (Район 1) и 24,65 – 24,75 ГГц (Район 3). Использование этих полос для фидерных линий должно соответствовать п. 5 532В Статьи 5 Регламентов радиосвязи.

Планируется дальнейшее изучение характеристик спутниковых систем интерактивного ТВ вещания и методов адаптивного кодирования и модуляции сигналов [8.21].

 

 

 

Иллюстрации и документы:

8-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.1. Из таблицы частот Регламента радиосвязи (для увеличения — нажмите на документ)

 

 

8-1-new-01

 

Рис. 8.2. Предложения СССР по нормированию максимальной плотности потока мощности для спутникового вещания в полосе 620 – 790 МГц (для увеличения — нажмите на документ)

 

 

 

 

8.3

 

Рис. 8.3. Структура цифрового многопрограммного ТВ вещания

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

8.1. Кривошеев М.И. Международная стандартизация цифрового телевизионного вещания. – М.: Научно-исследовательский институт радио (НИИР), 2006.

8.2. Кантор Л. Я. ЭКРАН — первая в мире спутниковая система непосредственного телевизионного вещания // Электросвязь. — 1996. — № 10.

8.3. CCIR. Chairman, Study Group 11. Report by the Chairman // Doc. 11 / 122, 31 March 1992.

8.4. ITU-R. Question 217/11 — Digital multiprogramme television emissions within a satellite transponder, 1993.

8.5. ITU-R. Preliminary draft new Recommendation on digital multi-programme television broadcasting by satellite // Doc. 10-11S / TEMP / 86, 22 October 1993.

8.6. ITU-R.United States of America. Information relating to the DSS® digital multiprogramme system as provided to the Special Rapporteur on convergence to a world-wide standard on digital TV multiprogramme emission systems // Doc. 10-11S / TV DIG / 012, September 1995; 10-11S / 28, 22 March 1996.

8.7. ITU-R.United States of America. Technical description of the General Instrument MPEG-2 digital television system for satellite emission // Doc. 10-11S / TV DIG / 013, September 1995; 10-11S / 20, 21 March 1996.

8.8. ITU-R. Radiocommunication Study Groups. Special Rapporteur Groups on convergence to a world-wide standard for digital TV. Proposed Draft new Recommendation «Common functional requirements for the reception of digital multiprogramme television emissions by satellite operating in the 11 / 12 GHz frequency range» // Doc. 10-11S / 86, 4 October 1996.

8.9. ITU-R. Minutes of the first meeting of the Special Rapporteur Group on convergence to a worldwide standard for digital multiprogramme emissions by satellite (27 / 28 March 1996, Geneva) // Doc. 10-11S / TV DIG / 020, 9 March 1996.

8.10. ITU-R. Chairman, Study Group 11. Report of the Chairman of Study Group 11 // Doc. 11 / 13, 5 March 1998.

8.11. ITU. Radiocommunication Assembly (Geneva, 20-24 October 1997). Minutes of the second and third Plenary meetings (20 October 1997) // Doc. RA97 / PLEN / 60, 22 October 1997.

8.12. ITU-R. Address to ITU-R Joint Working Party 10-11S by Prof. Mark Krivocheev, Chairman of Study Group 11 (Geneva, 19 May 1999) // Doc. 10-11S / INFO / 4, 20 May 1999.

8.13. ITU-R. Working Party 6S. Draft new Recommendation «Digital multiprogramme television systems for use by satellites operating in the 11 / 12 GHz frequency range» / / Doc. 6 / 35, 21 September 2000.

8.14. ITU-R. Recommendation BO.1784 — Digital satellite broadcasting system with flexible configuration (television, sound and data).

8.15. ITU-R. Chairman, Study Group 11. Annex to the Report of the Chairman of Working Party 10-11S. Opening Address by the Chairman of Study Group 11 (21 November 1994) // Doc. 10-11S / TEMP / 2, 23 November 1994.

8.16. ITU-R. Recommendation BO.1516 – Digital multiprogramme television systems for use by satellites operating in the 11 / 12 GHz frequency range.

8.17. Бутенко В.В., Желтоногов И.В., Кантор Л.Я. Новые горизонты спутниковой связи в Ка-диапазоне // Электросвязь. – 2013. — № 2.

8.18. Кривошеев М.И. Надо идти вперед. К 40-летию стандартизации цифрового телевидения // Электросвязь. – 2012. — № 8.

8.19. ITU-R. Chairman, Working Party 6B. Executive report of the meeting of Working Party 6B (22 – 25 October 2012) // Doc. 6/79, 29 October 2012.

8.20. ITU-R. Annex 9 to Working Party 4A Chairman’sReport.Working Document towards a preliminary draft revision draft of Report ITU-R BO.2007-1 – Considerations for the introduction of broadcasting satellite service high-definition television systems // Annex 9 to Doc. 4A/242, 22 May 2013.

8.21. ITU-R. Chairman, working party 4B. Report of the thirty-fifth meeting of working Party 4B (Geneva? 10 September – 4 October 2013) // Doc. 4B/120, 16 October 2013.