移动媒体：DVB-T、DVB-S与UMTS的结合

移动媒体：DVB-T、DVB-S与UMTS的结合
本文作者John Oliver先生，法国UDcast公司市场部经理；Didier Tymen先生，首席执行官。原文发表于《IBC 2003论文集》，版权为IBC所有。
引言
　　本文主要讨论欧洲无线移动产业，兼及日本的发展情况。WiFi(Wireless Fidelity)802.11b技术不在讨论的范围，因为这个标准的使用面不大，而且对移动支持有限，使它不太适合作为面向大规模移动受众的平台(虽然在理论上，可以在802.11b上进行组播)。本文讨论的移动网络技术，关注向个人手持设备和/或在车辆里的大范围受众分配多媒体内容(娱乐、新闻、安全信息等)。
　　本文将仔细审视各种技术的市场背景和监管问题。由于缺乏具体的现场数据(除了样机测试之外)，因而主要是定性比较，并对不同的技术选择进行顺序排位。
市场
　　基于其基本内容类别，对市场进行观察，地面服务向移动过渡(声音广播、语音，接着是e-mail)的成功，都和一个简单的事实有关：移动电视是下一代“宏观市场”的一个分支。
　　研究表明，消费者对移动电视的反应一直是正面的。有趣的是，在不同地方观看移动电视的观众，反应没有多少区别。然而，在已有的需求如新闻信息之外，用户不能很容易指出他们使用这个服务的原因。研究人员注意到，进一步的研究工作需要使用一个更广泛的电视节目构成定义，因为现在的研究是基于现有的固定电视节目。
　　广播标准，例如DVB-S和DVB-T，其先天的优势在于向固定终端传输视音频信号。这对移动传输市场造成了逐步的但不可否认的影响。美国的XM Satellite Radio这样的例子证明，甚至卫星也可以向小型移动终端有效传输。在分析传输视音频内容真正的运营费用和服务质量时，这种发展正在改变移动业务运营商的网络决定模式。
　　目前，有一系列非常复杂的商业和战略性举动正在进行，不同文化的电信和娱乐行业已经走出了联合的第一步。在这些竞争者致力寻找新的移动大众媒体市场模型的时候，有了一些新发现，如“个性化大众市场”，以及微观营销。在内容播出方面的本质改变是，“个性化节目”(从节目选择和时间上看)同大众传输不再是相互排斥的概念。
　　一个更特别但重要的无线移动组播市场，是军事。美国已经大力投资了一个卫星组播平台，称为全球广播服务(Global Broadcast Service，GBS)。其设计目的，是广泛地向分散在各地的廉价终端“推送”大量的情报、天气和其它信息。
　　对业界来说，DVB项目办公室三年前就注意到DVB-UMTS集成系统的可能性，并建立了一个专门工作组对这个领域进行研究。这个工作组的主要目标包括，与UMTS论坛和3G标准化组织3GPP建立更紧密的联系，评估这个领域内的国际研究项目，并对这两个系统定义一些共同的关键要素。
　　网络图
　　图1列明了4个最重要的商业无线解决方案(用于固定和移动终端)和两个最重要的性能指标(带宽及地理覆盖)的关系。令人吃惊的是，可以看到，与其它技术相比，3G有其局限性，包括理想地理覆盖有限(可能没有3G服务提供的乡村，占全世界大约80%的面积)。
各种组播/广播系统介绍
　　3G多媒体广播组播服务(MBMS)
　　MBMS是3G/UMTS标准的一个扩展草案，用来向手机传送自然交换的组播内容，现正包含在3GPP标准化过程中。3GPP在2000年就开始考虑在3G标准中扩展蜂窝广播能力，以提供高数据率的“媒体广播”能力。这个选择方案拥有不影响接收机结构的明显优势；然而，它面临为不确定的商业模型使用昂贵频率资源的显著缺点，而且与GPRS网络不兼容。MBMS解决方案影响核心基站网络结构，导致潜在的复杂交换和服务质量(QoS)问题。
　　卫星数字多媒体广播(S-DMB)
　　S-DMB是卫星计划(Alcatel Space领导)的一个例子，它通过一个“带内”3G兼容的信号(W-CDMA)，直接向手机传送组播内容。“带内”意味着移动设备上的3G接收机组件将能同时接收地面和卫星信号。对卫星来说，与现有在轨卫星的显著区别在于，需要更高的发射功率。这个计划与欧洲电信标准化研究所(ETSI)的标准化和兼容性论坛一起运作。在本文中，这种卫星计划被归类到DVB-S中，以便同时涉及数字音频广播服务(DARS)类型的产品，如XM Radio。这种卫星方案属于“融合”类，与3G网络的上层有重叠。
　　S-DMB解决方案由欧盟MODIS项目资助，这个项目将显著地技术标准的发展。这个解决方案的特点是每个国家的频宽限制在1Mb/s，尽管如此，它将比DVB-T方案具有一个更简单的全欧洲规划过程。
　　地面转播台，以及设备中几百MB的存储容量，是这个解决方案其它的主要环节。
　　其它卫星进展
　　Inmarsat新的14亿美元宽带全球网络，最高速度为432kb/s，计划在2004年投入运营。它将与3G移动系统兼容。即使使用现在6美元/分钟的64kb/s数据服务，Inmarsat在国际漫游时的数据下载成本，也与GSM电话相若。
　　日本的MBSat公司发射了一个新卫星，直接发送到移动设备，并计划在2004年初提供服务。这个卫星将向全日本的移动用户传输数字多媒体信息服务，如CD音质音频、MPEG-4视频和数据。MBSat的服务将是世界上第一个通过不同类型的移动接收机终端，向移动用户传输高质量音乐、视频和数据的服务。由于使用了辅助的地面信号中继器，使用一个非常小的天线，就可以接收广播信号，甚至是在办公大楼内或是在高速移动的车辆内。
　　作为另一个正在萎缩的卫星接收解决方案的例子，XM Satellite Radio新推出了一个钱包大小(大约5cm×10cm)的便携式接收机，零售价130美元。这个接收机可以在改装现有汽车立体声音响时一起购买。
　　DVB-T IP数据广播(IPDC)
　　IPDC解决方案使用DVB-T广播信号格式，它在接收质量方面(即使是移动时)有特别优势，并在蜂窝规格上有明显的潜力。不过，它对3G信号来说，属于“带外”，本文将详细讨论由此带来的后果。支持这个方案的业界人士，通过DVB论坛，成立了一个DVB-UMTS专门工作组，以建立一个DVB-X标准。在本文中，DAB解决方案被看作和IPDC同属“地面无线”的类别。和卫星方案一样，IPDC方案作为3G网络的一个辅助层，也属于“融合”类。
　　使用DVB-T提供移动接收的技术挑战，已由欧盟资助的移动电视和创新接收机(Mobile Television and Innovative Receivers，MOTIVATE)项目进行研究。DVB-T标准的移动兼容性能已经得到确认，并将尝试在三个方面增强移动性：时间分片，时间交织，以及4k FFT模式。
目前的融合案例
　　当前，在广播信道同3G网络“融合”的现有项目案例，值得关注。
　　英国Isle-of-Man的DAB/3G
　　展示新的融合服务的一个重要步骤，是在英国Isle of Man进行的mmO2/Virgin Radio/CrownCastle DAB 3G手机试播。
　　作为这个试播的一部分，Virgin Radio推出了一个互动的个性化声音广播服务，使听众能创建个性化的播放清单，或通过在线投票影响电台选择播放的音乐。这个试播平台将进行在DAB上的IP流技术实验。
　　芬兰的移动DVB-T
　　芬兰一家专注声音广播和电视技术的研究公司RTT Oy，从2002年4月便开始在赫尔辛基进行技术试验，以通过DVB-T分配Internet和数字电视内容。芬兰通信管理当局Ficora已经为这个试验网络颁发了一个3年执照。
网络比较
　　为了使图1描述的情况更清晰，本文将讨论一些关键因素：(1)移动性支持；(2)频谱规划；(3)终端大小和成本；(4)与其它平台集成融合的难度；(5)网络效率和经济性。
　　目前，对MBMS解决方案和DVB-T方案的比较，已经有了很前沿的研究。但直到最近，才有可能对这3种技术(包括卫星传输)进行交叉对比。
　　技术效率
　　受3G移动网络蜂窝拓扑所限，一点对多点的服务对声音广播接入网络(听众很多但可能分布稀疏)带来很大的约束。S-DMB解决方案可以越过这个障碍，因此在“核心网络简单性”方面得分很高。
　　时间分片??DVB-T解决方案的主要组成部分
　　一台DVB-T移动接收机的耗电量是一个重要问题，因为标准中定义，接收机获取完整信号(大约12Mb/s)需要非常高的带宽。DVB项目办公室已经定义，便携式DVB-T接收机在电池再次充电前，要能工作90min。一个降低平均耗电量的有效方法，是使用时分复用(TDM)技术，即接收机由猝发脉冲信号激活。TDM和DVB-T的结合是一种新的策略，它代表了一个针对有限带宽接收码率的可行解决方案，显著延长了电池寿命。
　　经济效率
　　围绕现有的点到点和广播/组播技术的网络效率的争论，已经有很多文献。例如，DVB-UMTS专门工作组，提到了3G移动系统和数字电视标准可能的融合，比较使用UMTS和DVB技术传输100s视频片段到100万位手机订户。假设数据率为100kb/s，延迟为1000s，报告建议，通过传统的3G网络传输，将需要高达15min占用整个网络带宽。相同的视频片段通过广播网络以相同速度传输，只需要其0.1%的传输带宽。
　　特别是对S-DMB解决方案来说，简单的带宽计算表明，假设只有1%的S-DMB设备接收可用(作为对比，一个3G网络有15%可用)，并且，只有10%的内容真正使用户感兴趣(作为对比，3G服务是100%)，这样，S-DMB平台仍然比3G网络有多四倍的容量。
　　S-DMB解决方案，其卫星带宽虽然昂贵，但结合设备高储存能力时，是一个具有吸引力的方案。低数据率和连续存储的结合，使这个解决方案在本质上和TiVo家庭媒体存储设备(即个人录像机)非常接近，而这种设备在2000年推出后，已经突破了50万台销售大关。
　　如果实时内容对移动环境的重要性提高，那么DVB-T就会成为一种理想的解决方案。
　　功能效率
　　功能效率本质上是按用户需求来衡量，因此受限于此类信息的定性(而非定量)特点。另一方面，从网络观点看，从服务提供商的角度出发，开展功能分析，能在价值链上提高一步。
　　本文有必要关注一个网络能给服务提供商带来的灵活性和自由度，因为这些好处直接转化为最终用户服务。网络灵活性的一个范例，是MVNO的问世，为市场和竞争环境提供了一个新的动力，它被认为对行业的总体发展及客户所能得到的服务有好处。在价值链的顶端，这一市场的开辟可以更进一步，使得内容提供和广播商能利用传输平台，以传播能带来价值的创意。“内容商”的概念可看作是许多网络广播的背后驱动力，它构成了与广播、娱乐行业长期以来建立的内容“推送”模型不同的独立市场。为这些内容商提供网络平台，加上必要的计费机制，就能成为一个具有竞争力的运营策略，这可以从固网通信产业过渡到移动通信产业获得的经验中学到很多。
　　其它的网络和服务功能，如微观市场、基于内容类型的元数据的使用、IP提供的连接智能等，可以提供新的创收模型，这些技术已经在固网Internet通信产业广泛应用。
预期的不同开播阶段
　　图2概括了每项技术的基本构成，并将其放在一个预计的开播时间轴中。关键的是，“带内”和“带外”问题会在终端成本上反映出来，对DVB-T解决方案将需要一些不同的接收卡。正是在这里，解决方案的准确市场定位将产生很大的影响，因为，如果一个特定的服务是定位在车内或“繁华地段”，那手机的成本的影响可能变小(在汽车卫星接收已经可以看到这一点)。
频谱管理问题
　　毫无疑问，频谱划分问题是一个决定性的因素。有可能，DVB-T移动应用的频谱划分会按逐个城市增长。考虑到新服务的早期使用者非常集中在城市中心，全欧洲的划分也许不再是一个关键问题。
　　在移动“Internet”和移动“广播节目”两种执照中，有很重要的区别。但是上述技术使这些区别变得模糊，为此，可以看到，英国政府甚至已经采取行动，合并了电信管理和广播管理部门。如果上述的移动组播解决方案达到了Internet内容传输状态，将有可能在内容类型、广告和费率上得到更大的自由度。
结论
　　本文所作的比较代表了一个初步的尝试，从各种不同的技术发展的背后，找出关键问题，确定性能和市场参数的内容。
　　在这个特定领域风险当然很大，因为开展新业务的技术选择很多。每种技术路线各自的优缺点很明显非常复杂，而且要承认特定的财政或政治问题，可能凌驾于纯技术和性能问题之上。
　　那些能够避免受制于一种特定传输机制的服务提供商，或许就是最能为用户增值的。事实上，IP标准的未来，从地面方面的成功过渡看来，在允许消费者得到一个透明的传输平台方面，前景是光明的。
　　能使IP实现支持大规模受众的关键伙伴，是DVB广播技术，无论是通过卫星还是通过地面无线信道。随着DVB-T技术壁垒日渐削弱，在卫星行业专注在诸如移动等新的成长点进行投资时，这种伙伴关系，在加速发展。