Спутниковое вещание является одним из коммерчески наиболее значимых направлений в области спутниковых технологий. Исторически оно рассматривается как самостоятельная служба (вещательная спутниковая служба), которой выделены свои частотные полосы и правила их использования. Сегодня спутниковое вещание де-факто уже не замкнуто в пределах своих нормативных границ. Этому способствовали, с одной стороны, повышение энергетических показателей спутников, работающих в полосах частот фиксированной спутниковой связи, с другой – процесс интеграции технологий передачи, приема и обработки цифровой информации в области связи и вещания.
Говорит и показывает... спутник
Телевизионное вещание
Как показывает мировой опыт последнего десятилетия, спутниковое телевизионное вещание, служащее для доставки программ телевидения индивидуальным и коллективным абонентам (стационарным и подвижным), эффективно для создания региональных систем распределительного телевидения и вполне способно конкурировать с современными кабельными и эфирными средствами. Доля спутникового телевидения в общем объеме услуг, предоставляемых спутниковыми системами связи, составляет не менее 35%. Ожидается, что к 2010 г. их число утроится, а объем рынка услуг непосредственного спутникового телевещания достигнет 120 млрд долл.
Хотя история спутникового телевидения насчитывает уже более трех десятилетий, начало этапа его наиболее интенсивного развития пришлось на середину 1990 годов, когда успехи, достигнутые в области цифровой обработки видеоданных и конструирования бортового и наземного оборудования для спутниковых систем связи, позволили сделать эту отрасль телевидения коммерчески привлекательной и доступной массовому потребителю.
Широкое внедрение цифровых технологий, с которыми связана «вторая молодость» спутникового телевидения, продолжает оставаться главным фактором, определяющим дальнейшие пути его развития.
Одно из последних достижений в области телевидения – телевидение высокой четкости перешло в стадию практической реализации благодаря достижениям в области компрессии информации. В результате спутниковые системы вещания смогли обеспечить необходимую пропускную способность каналов для передачи программ в формате HDTV с приемлемыми качеством и стоимостью.
В США телевидение высокой четкости приобрело статус национального стандарта в 1996 г., а к 2007 г. США планируют полностью перейти на телевещание в цифровом формате. В России в этом направлении делаются только первые шаги – организуются зоны экспериментального абонентского вещания, в которых просмотр пока немногочисленных HDTV-программ возможен в тестовом режиме.
Радиовещание
К 2014 г. аналитики Kagan Research прогнозируют резкое увеличение абонентов спутникового радиовещания, преимущества которого очевидны – это широкий выбор каналов (до нескольких сотен), высокое качество радиоприема, общео слушателей спутникового радио достигнет 46,8 млн, а ежегодный доход от предоставления услуг спутникового радиовещания составит более 7,6 млрд долл. Эти цифры демонстрируют изменения в отношении людей к спутниковому радио, произошедшие после появления систем спутников, которые предназначены исключительно для целей радиовещания – XM Satellite Radio, Sirius Satellite Radio и WorldSpace.
Система XM Satellite Radio состоит из двух геостационарных спутников XM-1 Roll и XM-2 Rock, осуществляющих трансляцию более 150 каналов, из которых 67 – музыкальные. В системе Sirius, состоящей из трех спутников Sirius-1,-2,-3 на наклонных эллиптических орбитах, вещание ведется по 130 каналами, из них 65 – музыкально-развлекательные.
Основная часть аудитории радиослушателей, общая численность которой превышает 4 млн человек, – это автомобилисты. Ведущие флагманы автомобилестроения уже заключили контракты с компаниями XM Satellite Radio и Sirius Satellite Radio на оборудование своих автомобилей спутниковыми радиоприемниками. Приемниками системы XM Satellite Radio планируют комплектовать свою продукцию (естественно, продаваемую в США) компании Hyundai Motor, General Motors, Toyota, Lexus, а приемниками программ Sirius Satellite Radio – Ford, DaimlerChrysler и BMW.
В отличие от XM Satellite Radio и Sirius Satellite Radio, зоной обслуживания которых является Северо-Американский континент, компания WorldSpace намерена обеспечить спутниковым вещанием пять континентов с аудиторией 4,6 млрд слушателей. Пока в системе WorldSpace используются только два спутника AfriStar и AsiaStar, каждый из которых способен передавать до 240 каналов. В дальнейшем на орбиту планируется вывести спутники для обслуживания абонентов на территории Европы.
По существующим оценкам, уровень доходов индустрии спутникового радиовещания на конец 2004 г. составил около 300 млн долл., из них 9 млн принесла трансляция рекламы.
Технологии решают все
Семейство MPEG
Революционным шагом в развитии спутникового вещания стало появление в середине 90-х годов стандарта MPEG-2, который позволил в одном частотном стволе спутника передавать пакет из десятка каналов (для сравнения – в аналоговой форме транслировался всего один канал). В итоге активно начало развиваться семейство стандартов MPEG, которое призвано охватить все сферы подготовки, формирования и передачи изображения и звука для распределения по цифровым каналам с минимальными затратами и надлежащим качеством.
В условиях перехода к использованию систем телевидения высокой четкости все большего числа государств особую актуальность приобретает вопрос создания единого международного стандарта для этих систем. В качестве такого стандарта может быть принята система кодирования MPEG-4 (Part 10/H.264/Advanced Video Codec) или разработанная специалистами компании Microsoft система кодировки изображения Windows Media-9/VC-1 (AVC/VC-9), пока не получившая статуса стандарта.видеокодеком H.264 позволяет отказаться от широкополосных каналов для трансляции цифрового ТВ и телевидения высокой четкости в частности (табл.). Основной идеей различных версий MPEG-4 стала минимизация информации, которая необходима для передачи сюжета изображения. Сюжет состоит из подвижных и неподвижных объектов, поэтому если передавать информацию только об изменениях объектов и сюжета, то ее объем для воспроизведения сюжета резко уменьшается, что и является основной идеей МPEG-4, реализуемой путем логической декомпозиции сюжета.
На приемном участке происходит демультиплексирование потока данных, из которых выбираются данные, характеризующие объекты и описание сюжета, а затем осуществляется композиция объектов в сюжет (рис. 1). В качестве признанного международного стандарта MPEG-4 (H.264) действует с 2000 г.
Применение алгоритма цифровой компрессии звука MPEG произвело переворот в спутниковом радиовещании и позволило почти полностью отказаться от применения распространенных в начале 90-х годов от форматов сигналов FM/FM и DATS. Сегодня около десятка московских и петербургских радиостанций транслируют свои программы через спутники связи в цифровом стандарте MPEG (MUSICAM), среди них «Русское Радио», «Европа-Плюс» и др.
Стандарты DVB
В начале 90-х годов европейскими инженерами было разработано семейство стандартов DVB, регламентирующее передачу цифровых телевизионных каналов по различным по своей природе каналам связи. Первоначально стандарт DVB предназначался для спутникового (DVB-S) и кабельного телевидения (DVB-C), позднее появилась разновидность стандарта для эфирного вещания (DVB-T).
В мае 2004 г. Распоряжением Правительства РФ стандарт DVB был принят в качестве официального стандарта цифрового телевизионного вещания в России. Стандарт спутникового вещания DVB-S получил широкое распространение во всем мире, хотя в некоторых регионах наряду с ним используются и другие – DSS в США, ISDB-S в Японии, – в которых системы кодирования, передачи звука и служебных данных отличаются от принятых в Европе.
В 2004 г., через десять лет после утверждения стандарта DVB-S, завершилась разработка нового более совершенного стандарта DVB-S2, позволяющего на 30–40% повысить пропускную способность ретрансляторов, благодаря применению более эффективного механизма сжатия сигнала. Согласно исследованию, проведенному компанией Sky Research, к 2006 г. более 70% поставщиков микросхем для телевизионных ресиверов планируют начать выпуск продукции, работающей по стандарту DVB-S2.
Особенно ярко проблемы экономической эффективности доставки ТВ-программ проявляются при организации региональных сетей вещания. Ведь для формирования единого пакета программ, что и дает заметную экономию, нужно довести все программы до единой станции подачи их на спутник, а это не только часто технически и организационно невозможно, но и дорого. Новый подход в этой области продемонстрировала компания Alenia Spazio. Созданная ею аппароков на борту спутника-ретранслятора SkyPlex позволяет объединять сигналы почти двух десятков наземных станций, передаваемые со скоростью от 512 кбит/с до 6 Мбит/с, и ретранслировать их на Землю единым цифровым потоком со скоростью до 55 Мбит/с. В результате отпадает необходимость в централизованной ретрансляции программ, так как каждую программу можно передавать на спутник именно из того места, где она подготовлена. Впервые подобная обработка сигналов стала применяться на спутниках серии Hot Bird (Hot Bird-4, -5 и -6). В 2004 г. на орбиту вышел еще один спутник с комплектом усовершенствованной аппаратуры SkyPlex – Eutelsat-W3A.
Российские спутники связи осуществляют прямую ретрансляцию сигналов, и для организации передачи единого пакета программ необходимо собирать все программы телевизионного и радиовещания в одном месте на центральной передающей станции.
Спутниковое вещание для мобильных телефонов
Новые возможности для пользователей мобильной связи открывает недавно разработанная система вещания S-DMB (Satellite-Digital Multimedia Broadcast), позволяющая осуществлять трансляцию мультимедийного контента, включая телевизионные программы и видеоданные, со спутника прямо на мобильный телефон. Вещание предполагается вести в S-диапазоне частот (до 13 видеоканалов в полосе 25 МГц) с использованием сигналов, совместимых с 3G-сетями (W-CDMA). Первый опыт приема телевизионных программ в системе S-DMB получили абоненты азиатского региона, где для организации вещания использовался спутник MBSat. Согласно прогнозам, сделанным по результатам экспериментального вещания на территории Южной Кореи и Японии, к 2010 г. число пользователей новой услугой достигнет 6 млн, а доход от ее предоставления – 800 млн долл.
Интерактивные VSAT-сети
В России существует не менее десятка центральных станций (некоторые из них функционируют в штатном режиме), способных поддерживать работу нескольких сотен тысяч абонентских терминалов. Эти центральные станции вполне могут быть точками подачи программ вещания на российские спутники связи. Технология, заложенная в основу этих сетей, полностью подходит для организации распределительного вещания на всей территории России. Причем с учетом современных возможностей компрессии и транспортировки информации (MPEG-4(H.264)/MPEG-2TS/DVB-S), стоимость такой системы может быть минимизирована, а общие затраты (единовременные и текущие) намного ниже, чем на модернизацию сети распределительного телевидения Москвы, о которой так много говорилось в последнее время.
Заключение
Таким образом, сегодня можно констатировать, что в мире созданы основные предпосылки для активного развития вещания на новом технологическом уровне. Существенное снижение требований к пропускной способности канала связи позволяет сделать экономически доступными различные услуги вещания и значительно расширить клиентскую базу. Дальнейший прогресс в области вещания будет связан не только с примене и с обеспечением необходимого контента вещания, что реально только с привлечением местных региональных программ вещания. Перспективы внедрения и доходности последних и в определенном смысле эпохальных достижений в спутниковом вещании в России пока туманны. Одно из главных препятствий – низкий уровень платежеспособности населения в сочетании с относительной дороговизной услуг и оборудования. Большинство потенциальных абонентов пока не могут и не хотят платить за новый вещательный сервис. Но преимущества, которые несут в себе современные технологии, несомненны, и рано или поздно спутниковое цифровое вещание станет доступным для массового потребителя и у нас. Лучше бы раньше.
Говорит и показывает... спутник
Телевизионное вещание
Как показывает мировой опыт последнего десятилетия, спутниковое телевизионное вещание, служащее для доставки программ телевидения индивидуальным и коллективным абонентам (стационарным и подвижным), эффективно для создания региональных систем распределительного телевидения и вполне способно конкурировать с современными кабельными и эфирными средствами. Доля спутникового телевидения в общем объеме услуг, предоставляемых спутниковыми системами связи, составляет не менее 35%. Ожидается, что к 2010 г. их число утроится, а объем рынка услуг непосредственного спутникового телевещания достигнет 120 млрд долл.
Хотя история спутникового телевидения насчитывает уже более трех десятилетий, начало этапа его наиболее интенсивного развития пришлось на середину 1990 годов, когда успехи, достигнутые в области цифровой обработки видеоданных и конструирования бортового и наземного оборудования для спутниковых систем связи, позволили сделать эту отрасль телевидения коммерчески привлекательной и доступной массовому потребителю.
Широкое внедрение цифровых технологий, с которыми связана «вторая молодость» спутникового телевидения, продолжает оставаться главным фактором, определяющим дальнейшие пути его развития.
Одно из последних достижений в области телевидения – телевидение высокой четкости перешло в стадию практической реализации благодаря достижениям в области компрессии информации. В результате спутниковые системы вещания смогли обеспечить необходимую пропускную способность каналов для передачи программ в формате HDTV с приемлемыми качеством и стоимостью.
В США телевидение высокой четкости приобрело статус национального стандарта в 1996 г., а к 2007 г. США планируют полностью перейти на телевещание в цифровом формате. В России в этом направлении делаются только первые шаги – организуются зоны экспериментального абонентского вещания, в которых просмотр пока немногочисленных HDTV-программ возможен в тестовом режиме.
Радиовещание
К 2014 г. аналитики Kagan Research прогнозируют резкое увеличение абонентов спутникового радиовещания, преимущества которого очевидны – это широкий выбор каналов (до нескольких сотен), высокое качество радиоприема, общео слушателей спутникового радио достигнет 46,8 млн, а ежегодный доход от предоставления услуг спутникового радиовещания составит более 7,6 млрд долл. Эти цифры демонстрируют изменения в отношении людей к спутниковому радио, произошедшие после появления систем спутников, которые предназначены исключительно для целей радиовещания – XM Satellite Radio, Sirius Satellite Radio и WorldSpace.
Система XM Satellite Radio состоит из двух геостационарных спутников XM-1 Roll и XM-2 Rock, осуществляющих трансляцию более 150 каналов, из которых 67 – музыкальные. В системе Sirius, состоящей из трех спутников Sirius-1,-2,-3 на наклонных эллиптических орбитах, вещание ведется по 130 каналами, из них 65 – музыкально-развлекательные.
Основная часть аудитории радиослушателей, общая численность которой превышает 4 млн человек, – это автомобилисты. Ведущие флагманы автомобилестроения уже заключили контракты с компаниями XM Satellite Radio и Sirius Satellite Radio на оборудование своих автомобилей спутниковыми радиоприемниками. Приемниками системы XM Satellite Radio планируют комплектовать свою продукцию (естественно, продаваемую в США) компании Hyundai Motor, General Motors, Toyota, Lexus, а приемниками программ Sirius Satellite Radio – Ford, DaimlerChrysler и BMW.
В отличие от XM Satellite Radio и Sirius Satellite Radio, зоной обслуживания которых является Северо-Американский континент, компания WorldSpace намерена обеспечить спутниковым вещанием пять континентов с аудиторией 4,6 млрд слушателей. Пока в системе WorldSpace используются только два спутника AfriStar и AsiaStar, каждый из которых способен передавать до 240 каналов. В дальнейшем на орбиту планируется вывести спутники для обслуживания абонентов на территории Европы.
По существующим оценкам, уровень доходов индустрии спутникового радиовещания на конец 2004 г. составил около 300 млн долл., из них 9 млн принесла трансляция рекламы.
Технологии решают все
Семейство MPEG
Революционным шагом в развитии спутникового вещания стало появление в середине 90-х годов стандарта MPEG-2, который позволил в одном частотном стволе спутника передавать пакет из десятка каналов (для сравнения – в аналоговой форме транслировался всего один канал). В итоге активно начало развиваться семейство стандартов MPEG, которое призвано охватить все сферы подготовки, формирования и передачи изображения и звука для распределения по цифровым каналам с минимальными затратами и надлежащим качеством.
В условиях перехода к использованию систем телевидения высокой четкости все большего числа государств особую актуальность приобретает вопрос создания единого международного стандарта для этих систем. В качестве такого стандарта может быть принята система кодирования MPEG-4 (Part 10/H.264/Advanced Video Codec) или разработанная специалистами компании Microsoft система кодировки изображения Windows Media-9/VC-1 (AVC/VC-9), пока не получившая статуса стандарта.видеокодеком H.264 позволяет отказаться от широкополосных каналов для трансляции цифрового ТВ и телевидения высокой четкости в частности (табл.). Основной идеей различных версий MPEG-4 стала минимизация информации, которая необходима для передачи сюжета изображения. Сюжет состоит из подвижных и неподвижных объектов, поэтому если передавать информацию только об изменениях объектов и сюжета, то ее объем для воспроизведения сюжета резко уменьшается, что и является основной идеей МPEG-4, реализуемой путем логической декомпозиции сюжета.
На приемном участке происходит демультиплексирование потока данных, из которых выбираются данные, характеризующие объекты и описание сюжета, а затем осуществляется композиция объектов в сюжет (рис. 1). В качестве признанного международного стандарта MPEG-4 (H.264) действует с 2000 г.
Применение алгоритма цифровой компрессии звука MPEG произвело переворот в спутниковом радиовещании и позволило почти полностью отказаться от применения распространенных в начале 90-х годов от форматов сигналов FM/FM и DATS. Сегодня около десятка московских и петербургских радиостанций транслируют свои программы через спутники связи в цифровом стандарте MPEG (MUSICAM), среди них «Русское Радио», «Европа-Плюс» и др.
Стандарты DVB
В начале 90-х годов европейскими инженерами было разработано семейство стандартов DVB, регламентирующее передачу цифровых телевизионных каналов по различным по своей природе каналам связи. Первоначально стандарт DVB предназначался для спутникового (DVB-S) и кабельного телевидения (DVB-C), позднее появилась разновидность стандарта для эфирного вещания (DVB-T).
В мае 2004 г. Распоряжением Правительства РФ стандарт DVB был принят в качестве официального стандарта цифрового телевизионного вещания в России. Стандарт спутникового вещания DVB-S получил широкое распространение во всем мире, хотя в некоторых регионах наряду с ним используются и другие – DSS в США, ISDB-S в Японии, – в которых системы кодирования, передачи звука и служебных данных отличаются от принятых в Европе.
В 2004 г., через десять лет после утверждения стандарта DVB-S, завершилась разработка нового более совершенного стандарта DVB-S2, позволяющего на 30–40% повысить пропускную способность ретрансляторов, благодаря применению более эффективного механизма сжатия сигнала. Согласно исследованию, проведенному компанией Sky Research, к 2006 г. более 70% поставщиков микросхем для телевизионных ресиверов планируют начать выпуск продукции, работающей по стандарту DVB-S2.
Особенно ярко проблемы экономической эффективности доставки ТВ-программ проявляются при организации региональных сетей вещания. Ведь для формирования единого пакета программ, что и дает заметную экономию, нужно довести все программы до единой станции подачи их на спутник, а это не только часто технически и организационно невозможно, но и дорого. Новый подход в этой области продемонстрировала компания Alenia Spazio. Созданная ею аппароков на борту спутника-ретранслятора SkyPlex позволяет объединять сигналы почти двух десятков наземных станций, передаваемые со скоростью от 512 кбит/с до 6 Мбит/с, и ретранслировать их на Землю единым цифровым потоком со скоростью до 55 Мбит/с. В результате отпадает необходимость в централизованной ретрансляции программ, так как каждую программу можно передавать на спутник именно из того места, где она подготовлена. Впервые подобная обработка сигналов стала применяться на спутниках серии Hot Bird (Hot Bird-4, -5 и -6). В 2004 г. на орбиту вышел еще один спутник с комплектом усовершенствованной аппаратуры SkyPlex – Eutelsat-W3A.
Российские спутники связи осуществляют прямую ретрансляцию сигналов, и для организации передачи единого пакета программ необходимо собирать все программы телевизионного и радиовещания в одном месте на центральной передающей станции.
Спутниковое вещание для мобильных телефонов
Новые возможности для пользователей мобильной связи открывает недавно разработанная система вещания S-DMB (Satellite-Digital Multimedia Broadcast), позволяющая осуществлять трансляцию мультимедийного контента, включая телевизионные программы и видеоданные, со спутника прямо на мобильный телефон. Вещание предполагается вести в S-диапазоне частот (до 13 видеоканалов в полосе 25 МГц) с использованием сигналов, совместимых с 3G-сетями (W-CDMA). Первый опыт приема телевизионных программ в системе S-DMB получили абоненты азиатского региона, где для организации вещания использовался спутник MBSat. Согласно прогнозам, сделанным по результатам экспериментального вещания на территории Южной Кореи и Японии, к 2010 г. число пользователей новой услугой достигнет 6 млн, а доход от ее предоставления – 800 млн долл.
Интерактивные VSAT-сети
В России существует не менее десятка центральных станций (некоторые из них функционируют в штатном режиме), способных поддерживать работу нескольких сотен тысяч абонентских терминалов. Эти центральные станции вполне могут быть точками подачи программ вещания на российские спутники связи. Технология, заложенная в основу этих сетей, полностью подходит для организации распределительного вещания на всей территории России. Причем с учетом современных возможностей компрессии и транспортировки информации (MPEG-4(H.264)/MPEG-2TS/DVB-S), стоимость такой системы может быть минимизирована, а общие затраты (единовременные и текущие) намного ниже, чем на модернизацию сети распределительного телевидения Москвы, о которой так много говорилось в последнее время.
Заключение
Таким образом, сегодня можно констатировать, что в мире созданы основные предпосылки для активного развития вещания на новом технологическом уровне. Существенное снижение требований к пропускной способности канала связи позволяет сделать экономически доступными различные услуги вещания и значительно расширить клиентскую базу. Дальнейший прогресс в области вещания будет связан не только с примене и с обеспечением необходимого контента вещания, что реально только с привлечением местных региональных программ вещания. Перспективы внедрения и доходности последних и в определенном смысле эпохальных достижений в спутниковом вещании в России пока туманны. Одно из главных препятствий – низкий уровень платежеспособности населения в сочетании с относительной дороговизной услуг и оборудования. Большинство потенциальных абонентов пока не могут и не хотят платить за новый вещательный сервис. Но преимущества, которые несут в себе современные технологии, несомненны, и рано или поздно спутниковое цифровое вещание станет доступным для массового потребителя и у нас. Лучше бы раньше.
