Як працює #МобільнеТВ і чому це зрештою важливо
Широке поширення мобільного телебачення довго не змушувало себе чекати. Телефони, сумісні з телебаченням, з’явилися у Південній Кореї ще 2002 року. У початковій версії телевізійні сигнали передавалися через стандартні мережі мобільного зв’язку. Це означало оплату перегляду за хвилинами та лякаючі рахунки за телефон.
У 2003 році компанії Samsung та Vodafone запустили в Південній Кореї та Японії мобільні телефони, які могли безкоштовно приймати місцеві аналогові телевізійні трансляції. Відео було ривковим, а акумулятор телефону розряджався дуже швидко.
Справжня «революція мобільного телебачення» лише розпочинається. Телекомунікаційні компанії впроваджують високоякісні мобільні телефони, оснащені цифровим телебаченням, і водночас будують мережі мовлення для доставки контенту. У цій статті розглядаються деякі типи мобільних телевізорів, що розробляються, і мобільні телефони, що приймають сигнал.
Основні концепції мобільного телебачення
Основна ідея телефону з функцією ТБ досить проста: це мобільний телефон, який діє як приймач телебачення. Якщо ви коли-небудь читали статтю «Як працює телебачення», то знаєте, що телевізійний сигнал — це лише радіосигнал. Мобільні телефони постійно приймають радіосигнали. Це одна з їх основних функцій.
При відеодзвінках можна приймати бездротові сигнали в частотному діапазоні, виділеному для вашого телебачення. Це відбувається паралельно із частотними діапазонами, зарезервованими для голосових даних мобільного зв’язку. Наприклад, у США відеотелефони налаштовані на частоти 2110–2170 МГц для дзвінків та 54–60 МГц для прийому 2-го телевізійного каналу.
Апаратне забезпечення вашого відеотелефону – це не магія. Це просто звичайний приймач, який приймає звук та зображення від радіохвиль та відображає їх на екрані. Просто. Але що якщо ви хочете отримати сигнал на кишеньковий пристрій? Ось це вже справжній біль голови.
Потокова передача відео мобільними мережами споживає багато смуги пропускання. Ранні мережі “2G” GSM мали максимальну швидкість передачі 10-14 кілобіт за секунду (Кбіт/с). Спробуйте дивитися шоу із такою швидкістю. З’явиться слайд-шоу. Навіть мережі «2.5G» зі швидкістю 30–100 Кбіт/с видають уривчасте та непридатне для перегляду зображення.
По-друге, обсяг даних величезний. Голосові дзвінки потребують мало місця. Пряма трансляція? Не так багато. Спробуйте надіслати тисячі одночасних потоків через інфраструктуру, створену для голосових дзвінків. Навантаження мережі. Вона завмирає.
І не забувайте про акумулятори. Обробка відео розряджає батарею швидше, ніж ви встигаєте сказати режим енергозбереження. Ранні пристрої працювали хвилини, а не годинник.
Як 3G вирішує проблему вузького місця смуги пропускання?
Технології як просунулися вперед; це справжній прорив. На сцену виходить мережа 3G.
Ці широкосмугові з’єднання забезпечують швидкості передачі від 144 Кбіт/с до 2 Мбіт/с. Раптом ваше пряме відео більше не виглядає як сумнівна презентація у PowerPoint. Однак однієї лише сирої швидкості недостатньо, щоб запобігти колапсу мережі під тиском попиту. Тут на допомогу приходить багатоадресне розсилання (multicasting).
Більшість мобільних даних використовує “одноадресну розсилку” (unicast). Попросіть прямий ефір. Сервер надішле вам унікальну копію лише для вас. Якщо 10 000 людей дивляться ту саму гру, мережа транслюватиме 10 000 копій. Це неефективно. Який марнотратний підхід.
Багатоадресна розсилка змінює правила гри. Вона дозволяє кільком абонентам використовувати один потік передачі. Один сигнал. Тисячі глядачів. Мережа залишається спокійною. Навантаження знижується.
Тимчасовий поділ (Time Slicing): Економія енергії
Швидкість та смуга пропускання – це лише половина справи. Інша сторона – запобігти знищенню вашого телефону в кишені.
Виробники впровадили тимчасовий поділ для вирішення проблеми енергоспоживання. Замість безперервного надсилання відео дані передаються через регулярні інтервали. Приймач одержує порції даних. Потім він вимикається. Він засинає. Прокидається вчасно, щоб прийняти наступний пакет.
Ця технологія значно знижує споживання енергії. Ви можете дивитися програми, не побоюючись, що батарея розрядиться до кінця титрів.
Чи готові ви до мобільного ТБ?
Ви, можливо, зможете підписатись прямо зараз. Послуги включають MobiTV, Sprint TV та SmartVideo. Але лише якщо у вас є відповідне обладнання. В іншому випадку ви ставите на хиткий фундамент.
Стандарти мовлення та передачі для мобільного ТБ все ще перебувають у зародковому стані. Протоколи змінюються. Конкуренти виборюють панування. Користувачі не мають вибору, окрім як чекати єдиного стандарту, який не прив’язаний до одного оператора чи однієї моделі телефону.
«Стандарти методів передачі та мовлення мобільного ТБ все ще перебувають у зародковому стані.»
Пішли минулими днями слайд-шоу. Ми подолали кошмар із розрядкою батареї. Проте готовий продукт ще готовий. Інфраструктура знаходиться у стадії будівництва. Ці методи тестуються.
Що буде далі? Як ми можемо масштабувати доставку цих трансляцій?
WiFi і WiMAX: потокова передача через мережу
Більше немає потреби бути прив’язаним до конкретної телевежі для перегляду прямих трансляцій. Інфраструктура змінюється. Ви також можете приймати прямі трансляції на свій телефон через супутник, але наземні вежі та мережі WiFi тепер також є життєздатним варіантом. Кожен метод має власну технічну основу.
Як насправді працює мовлення через WiFi
По суті цей підхід розглядає телебачення як будь-який інший потік даних. Він розповсюджується через Інтернет. Якщо ваш смартфон має можливості передачі даних і підключений до точки доступу WiFi або зони покриття WiMAX, у вас все має працювати. Сигнал не відбивається від тарілки на орбіті. Він передається існуючими широкосмуговими каналами зв’язку.
Компанія Sling Media трохи ускладнює справу. Їхній пристрій Slingbox не приймає сигнали безпосередньо від мовних станцій. Воно захоплює сигнал, який надходить на ваш домашній телевізор. Потім обладнання “переміщає” цей сигнал. Він відправляється на мобільний приймач через домашнє інтернет-підключення. Це може бути ноутбук або мобільний телефон із доступом до інтернету. По суті ви використовуєте свій домашній сигнал і транслюєте його в інше місце.
Наземні технології: стара фізика, нові технології
Наземні методи ігнорують Інтернет. Вони використовують аналогові або цифрові телевізійні сигнали, що передаються повітрям. Вони вирушають із наземних станцій. Вимоги до обладнання простіші, ніж раніше. Все, що вам потрібно, це телефон з телевізійною антеною. Додайте аналоговий або цифровий ТВ-тюнер для прямого прийому сигналу. Абонентський план передачі не потрібний. Лише фізика.
Ландшафт мобільного телебачення аж ніяк не є монолітним. Це був хаотичний мікс аналогових сигналів, цифрових наземних передач і ранніх трансляцій через мережі 3G. Стандарти, такі як T-DMB (Terrestrial Digital Multimedia Broadcast), власна технологія MediaFLO Qualcomm, MBMS і DVB-H, конкурують за ефірний час. Всі вони значною мірою спиралися на інфраструктуру 3G, проте їхня базова архітектура істотно різниться.
Візьмемо як приклад DVB-H. Digital Video Broadcasting – скорочення від Handheld (переносний пристрій). Він не створювався з нуля. Це варіант наземного стандарту DVB, що використовується для надання безкоштовного цифрового телебачення європейським домогосподарствам. Ціль проста: змусити цю домашню трансляцію працювати на екрані розміром з кишеню.
Дизайн, що стоїть за сигналами
Тут криється магія частотного ортогонального мультиплексування (OFDM). Це може звучати як жаргон, але це розумний спосіб стиснення даних. Замість передачі одного сигналу OFDM розподіляє потік даних кількома каналами в тому ж спектральному діапазоні.
Для приймача це виглядає заплутано, але система модулює різні сигнали різних частотах. Телефон визначає, які сигнали слухати, а які ігнорувати. Потім він збирає релевантну інформацію із різних джерел.
“OFDM дозволяє провайдерам передавати кілька сигналів у межах однієї смуги пропускання, тому приймачі можуть вирішувати, які сигнали прослуховувати, а які ігнорувати.”
Виробник контенту запускає ланцюжок. Записує живе відео та аудіо. Відео кодується за допомогою H.264. Звук кодується за допомогою AAC. Кодувальник надсилає потік на сервер потокової передачі 3G. Потім сервер відправляє дані на кілька передаючих вишок. Ці вежі покривають певну територію.
Споживання енергії стало головною проблемою ранніх мобільних телебачень. DVB-H вирішує цю проблему за допомогою Time Slicing (тимчасового поділу). Це знижує споживання енергії, переводячи приймач у режим сну між пакетами даних. Якою є типова максимальна швидкість передачі для цієї системи? 15 Мбіт/с. Цієї швидкості достатньо для відтворення плавного відео, але не така велика, щоб розрядити батарею за 20 хвилин.
Супутникові трансляції
Не всі хочуть довіряти наземним вежам. Деякі стандарти використовували супутникове мовлення передачі живого телебачення на мобільні телефони. Шляхи доставки відрізнялися. Ви можете підключитися безпосередньо до телефону із супутника. Ви можете спершу зв’язатися з базовою станцією, а потім передати сигнал на телефон. Або ви можете використовувати обидва методи одночасно.
Це один із способів уникнути перевантаженості частот у наземних мережах. Але це також створює власні апаратні проблеми.
Дві різні архітектури, MBSAT і S-DMB, покладаються на гібридну доставку для вирішення проблем мобільності. Давайте подивимося, як працює S-DMB.
Сервер контенту передає сигнал прямого ефіру кодувальник. Зазвичай для відео використовується MPEG-4, а для аудіо AAC. Закодований потік безпосередньо відправляється на супутник S-DMB. Супутник працює в діапазоні частот Ku-діапазону 13,824-13,883 ГГц.
Тут цікаво. Геостаціонарні супутники роблять більше, ніж просто зв’язуються з вашим мобільним телефоном. Вони одночасно ретранслюють сигнали у два різні напрямки.
Спочатку сигнал передається на наземний ретранслятор на частотах 12214-12239 ГГц. По-друге, він передається безпосередньо на ваш телефон у S-діапазоні (конкретно 2630-2655 ГГц).
Навіщо встановлювати наземні вежі? Тому що супутники мають проблеми з прямою видимістю. Супутникові сигнали можуть блокуватися у містах, оточених високими будинками, або у глибоких тунелях метро. Наземні ретранслятори заповнюють ці прогалини. Вони діють як локальні підсилювачі.
Система ретельно координує ці подвійні трансляції. Якщо ви йдете вулицею і перебуваєте в зоні покриття як супутника, так і наземної вежі, ваш телефон прийматиме обидва сигнали. Разом вони створюють більш сильне та стабільне з’єднання. Цей метод подвійного прийому дозволяє системі S-DMB підтримувати швидкість передачі 128 Кбіт/с. Це більш ніж достатньо якісного мобільного ТБ, за умови, що апаратне забезпечення здатне впоратися з декодуванням.
Глобальне розгортання та ринковий час
Хоча трансляції WiFi повсюдні, спеціалізовані системи мобільного ТБ потребують спеціальної інфраструктури. S-DMB недовго залишався теоретичною концепцією. Послуга була запущена у Південній Кореї у середині 2005 року. Це було одним із перших великих розгортань такого роду.
DVB-H (Digital Video Broadcasting Handheld), з іншого боку, мав трохи іншу хронологію. Перший комерційний запуск відбувся в Італії у червні 2006 року. З того часу випробування проводилися у всьому світі, щоб перевірити, наскільки добре стандарти працюють у різних умовах.
Технологія готова. Інфраструктура розробляється. Але як щодо апаратного забезпечення? Це наступний рубіж.
Прийом мобільного ТБ
Обладнання, що забезпечує сигнал
По суті, ви маєте справу з радіоприймачем. Це телевізійний тюнер. Неважливо, чи ви дивитеся на громіздкому стаціонарному пристрої або на маленькому портативному — основна технологія не змінилася. Вона вловлює радіочастотні сигнали і перетворює їх на щось, що можна побачити.
Виробники контенту передають ці сигнали у певних частотних діапазонах. Подібно до того, як ви налаштовуєте AM/FM-радіо на станцію, тюнер фіксується на певній частоті каналу. Він уловлює радіохвилі від антени, після чого витягуються відео- та аудіодані.
Тюнер відправляє ці сирі сигнали аудіо/відеопроцесор. Це обладнання декодує та форматує дані, щоб електроніка дисплея могла фактично сформувати зображення.
Це багатоступінчастий процес перетворення. Спочатку надходить сигнал, потім процесор його переводить, й у результаті зображення відображається на екрані. Розуміння цього ланцюжка може пояснити, чому деякі пристрої розряджають батарею швидше за інших.
Аналогова реальність та цифрова ефективність
Розгляньте Toshiba V401T. Це один із небагатьох аналогових відеофонів на ринку. Він приймає такий самий сигнал, як і традиційний телевізор з «вусами» (rabbit-ear). За перегляд не стягується місячна плата. Немає передплати. Тільки відкриті радіохвилі.
Внутрішнє обладнання є примітивним, але функціональним. Вбудований аналоговий тюнер та антена. Екран є 2,2-дюймовим QVGA-дисплеєм з роздільною здатністю 320×240. Він здатний видавати 30 кадрів за секунду. Це стандартна плавність руху.
Але є проблема. Ви можете дивитися лише близько 1 години від одного заряду.
Чому він так швидко розряджався? Тому що потрібна енергія для оцифрування аналогових сигналів для відображення на цифровому екрані. Ваш телефон повинен перетворювати вхідні радіохвилі на цифрові дані, зрозумілі дисплею. Це енерговитратне завдання. Цифрові приймачі справляються з цією проблемою ефективніше. Аналоговий телефон? Він швидко витрачає заряд.
Огляд Nokia N92 DVB-H: Мобільне телебачення 2006 року
Час роботи від одного заряду складає близько 4 годин. Це досить добрий показник для приймача DVB-H, випущеного в середині 2006 року. Апаратна частина включає телевізійну антену і цифровий тюнер. Він приймає сигнали в діапазоні 470-702 МГц. Уявіть цифровий телевізійний приймач, що міститься в кишені.
Процесор забезпечує частоту 30 кадрів за секунду. Екран має діагональ 2,8 дюйма та роздільну здатність QVGA. Доступно 16 мільйонів кольорів. Головна особливість тут – поворотний екран. Поверніть його, переключіть у альбомний режим або залиште у портретному. Пристрій адаптується до того, як ви волієте дивитися.
Також доступний Електронний посібник з послуг (Electronic Service Guide), який відображає програму передач та іншу інформацію. Можна записувати до 30 хвилин телевізійних програм. Зберігайте їх та відтворюйте пізніше. Непогано для мобільного телефону на той час.
Майбутнє мобільного розваг
Samsung представила SCH-B250 на корейському ринку у березні 2006 року. Це більше, ніж телефон. Це супутниковий ТВ-телефон. Пристрій оснащений вбудованим S-DMB приймачем та власною антеною. Ви отримуєте високоякісний екран QVGA. За умовчанням він орієнтований горизонтально. Поверніть його, і він перейде у портретний режим. Робіть це, тримаючи телефон вертикально.
На боці є вихід для відео. Підключіться до великого дисплея та виводьте контент S-DMB. Час роботи від батареї дозволяє дивитися ТВ до 3 годин. Це досить значний час.
Наразі пропозиція обмежена. Існує дефіцит мобільних ТВ-телефонів. Причина проста. Системи доставки контенту ще не набули широкого поширення. Ми чекаємо на інфраструктуру. Але зміни вже на підході. Очікуйте змін протягом наступних 6-18 місяців. У міру збільшення доставки контенту, функціональність на стороні приймача також зростатиме.
Поліпшення екрану на апаратному рівні
На початку 2006 року було представлено модель LG V9000 – приймач T-DMB з функцією віртуального об’ємного звучання. То був не просто телефон. Це був міні-кінозал. Приблизно водночас компанія LG представила прототип SB130. Цей пристрій S-DMB дозволяв призупиняти перегляд телепередач у прямому ефірі. Воно записувало до 1 години програм із використанням внутрішньої пам’яті. Ці функції символізують зміни. Мобільні телефони з функціями телебачення це вже не просто новинка. Їхня мета — забезпечити комфортний перегляд. Розваги дорогою працювати перестали бути другорядним завданням.
Після цього, мабуть, підуть екрани більшого розміру. У міру збільшення доступності контенту мобільного телебачення екрани також повинні зростати. Аналітики прогнозують появу пристроїв із двома дисплеями. На одному екрані з’являться дзвінки та веб-сторінки, а інший буде призначений для потокової передачі відео. Ця апаратна зміна необхідна. Такі функції високого рівня, як прийом HDTV, потребують більше енергії. Для їхньої підтримки необхідно збільшити час автономної роботи.
Реклама та реальність подвійних екранів
Телефони із підтримкою відеозв’язку високого класу відкрили нові рекламні канали. Компаніям подобається вбудовувати веб-посилання у свої програми. Користувачі можуть натискати на них купувати товари під час перегляду шоу. Ця функціональність може потребувати наявності двох екранів. Перегляд реклами одному екрані, а перегляд товару — іншому. Це пряма дорога від контенту до комерції.
Бар’єри DRM та вартість ліцензування
Інтерес все ще високий. Однак існують перешкоди як в галузі обладнання, так і контенту. Провайдери послуг повинні отримувати ліцензії на програми від великих мереж. Ці збори збільшують вартість передплати. Цифрове управління правами (DRM) – ще один головний біль. Компаніям потрібні рішення, що обмежують поведінку користувачів. Необхідно захищати авторські права на вміст, що знаходиться на вашому мобільному телефоні.
Згадайте весь шум навколо DRM для цифрового телебачення, DVD, CD та MP3? Тут теж все заплутано. Користувачі заперечують обмеження. Провайдер послуг виборює порушення авторських прав. Це напружений баланс. Можливо, всі просто уживатимуться один з одним у контексті мобільного телебачення. Скоріш за все, ні.
Додаткова інформація про мобільні технології
Статті по темі
- Як працюють мобільні телефони
- Вікторина про стільникові телефони
- 10 популярних мобільних телефонів
- 5 нових технологій телефонів
- Система управління цифровими правами
- Як працює цифрове телебачення
- Як працює радіо
- Як працює супутникове телебачення
- Як працює Slingbox
- Як працюють смартфони
- Як працює телебачення
Зовнішні посилання
- BetaNews: Microsoft приєднується до консорціуму DVB-H
- DVB-H: Мобільне телебачення по всьому світу
- Telecom ABC: Мобільне телебачення
- Texas Instruments: Texas Instruments доставляє живе цифрове телебачення на ваш мобільний телефон – 21 жовтня 2004 року.
Джерела
- “3GSM 2006: Спробуйте відеотелефон LG із підтримкою DVB-H.” Technology Digest
- Бейг, Едвард К. “Перемикання каналів на вашому телефоні за допомогою MobiTV” сайт USA Today. 11 лютого 2004 р.
- DVB-H: Мобільне телебачення по всьому світу
- Хессельдал, Арік. “Стільниковий телефон, який дозволяє дивитися телевізор” Forbes.com. 29 липня 2003 р.
- “Дорога, що у тебе по телефону сьогодні ввечері?” ZDNet News. 6 лютого 2006 р.
- Харіф, Ольга. “Відеотелефони готові до прайм-тайму.” Business Week online. 1 грудня 2004 р.
- “Мобільне телебачення.” Telecom ABC
- Мобільне телебачення
- “MobiTV співпрацює з IPWireless.” CNET News.com. 8 лютого 2006 р.
- “Навчальний посібник з ортогонального частотного поділу каналів (OFDM).” wave report
- “Orange тестує рішення на основі MBMS у неспареному спектрі 3G у Великій Британії.” IPWireless
- Словник журналу PC Magazine
- Qualcomm MediaFLO
- Цифровий телевізійний телефон Sanyo. MobileBurn
- “Супутникова служба DMB”. SK Telecom
- Сундгот, Йорген. “Подано телефон LG V9000 з функцією телебачення.” infoSync World. 17 лютого 2006 р.
- Вільямс, Мартіне. “Візьміть свій супутниковий відеотелефон до міста.” PCWorld.com. 19 жовтня 2005 р.
- Вільямс, Мартіне. “Тепер телефони Samsung мають можливість приймати ТВ-сигнал.” PCWorld.com. 12 червня 2003 р.
