Σκοπός ιπλωµατικής Εργασίας

Transcript

1 Mobile TV Οικονοµικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Μεταπτυχιακό ίπλωµα Ειδίκευσης στα Πληροφοριακά Συστήµατα Κοντόπουλος Μιχάλης Μ Σκοπός ιπλωµατικής Εργασίας Οριοθέτηση πλαισίου Παρουσίαση τεχνολογιών ψηφιακής εκποµπής τηλεοπτικού σήµατος σε κινητές συσκευές Επίγεια vs. κινητά πρότυπα Καινοτοµίες και περιορισµοί Επιχειρηµατικά µοντέλα Αξιολόγηση και τρέχουσα κατάσταση στην Ευρώπη

2 Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

3 Εισαγωγή Mobile TV TV + Mobile device Είδος εκποµπής Συχνότητα Τόπος εφαρµογής DVB-H επίγεια < 1 GHz Ευρώπη, Ηνωµένες Πολιτείες Αλυσίδα αξίας: κατασκευαστές συσκευών και κυκλωµάτων, κάτοχοι υποδοµών, πάροχοι περιεχοµένου, broadcasters, mobile telecom operators, διαφηµιστές κλπ. T-DMB επίγεια < 1 GHz Ευρώπη, Κορέα ISDB-T επίγεια < 1 GHz Ιαπωνία MediaFLO επίγεια < 1 GHz Ηνωµένες Πολιτείες MBMS κινητής τηλεπικοινωνίας > 1 GHz Ευρώπη Εισαγωγή Multi-Frequency Networks (MFNs): ευαισθησία εξαιτίας multipath propagation χαµηλή ποιότητα ήχου και εικόνας προβλήµατα διαθεσιµότητας φάσµατος Single-Frequency Networks (SFNs): βελτιωµένη χρήση διαθέσιµου φάσµατος εξοικονόµηση συχνοτήτων µεγαλύτερη κάλυψη αύξηση πιθανοτήτων επαρκούς λήψης χαµηλότερη ισχύς µεταδοτών εύκολη εγκατάσταση gap-filling µεταδοτών Ορθογώνια Πολύπλεξη µε ιαίρεση Συχνότητας (OFDM) Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

4 DVB-H (Digital Video Broadcasting Handheld ) - Αρχιτεκτονική DVB-T(Digital Video Broadcasting Terrestrial): πρότυπο DTTV µετάδοσης Προτυποποίηση (EN v1.1.1, 11/2004) Απαιτήσεις συστήµατος: PtM συνδέσεις, ευρεία γεωγραφική κάλυψη, υψηλή χωρητικότητα µετάδοσης, κινητικότητα (multipath propagation, Doppler effect), κατανάλωση ενέργειας, handover, παρεµβολές, επαναχρησιµοποίηση εξοπλισµού µετάδοσης. Αρχιτεκτονική συστήµατος DVB-H Επίπεδο ζεύξης δεδοµένων time-slicing MPE-FEC Φυσικό επίπεδο TPS signalling bits 4K mode in-depth interleavers 5MHz channel bandwidth Τερµατικός έκτης Μετάδοση Υπηρεσιών Τερµατικός δέκτης = δέκτης + τερµατικό DVB-H Ταυτόχρονη µετάδοση: MPEG-2 τηλεοπτικών υπηρεσιών time-sliced DVB-H υπηρεσιών DVB-H

5 Νέα Στοιχεία Φυσικό Επίπεδο Μετάδοση βάσει του προτύπου DVB-T (OFDM) TPS signalling bits (προέκταση καναλιού πληροφοριών) In-depth interleavers (σχήµα διεµπλοκής συµβόλων) 5MHz channel bandwidth 4K mode (dedicated DVB-H nets) διπλασιασµός απόστασης (2Κ) λιγότερο ευαίσθητο στο Doppler effect (8K) DVB-H Νέα Στοιχεία Επίπεδο Ζεύξης εδοµένων (Time Slicing) Προβλήµατα: περιορισµός κατανάλωσης ενέργειας στο δέκτη εύκολη αναζήτηση καναλιών σε γειτονικές κυψέλες (handover) Λύση: Time Slicing (τεχνική Multi- Protocol Encapsulation MPE) DVB-H Παράλληλη µετάδοση time-sliced DVB-H και παραδοσιακών DVB-T υπηρεσιών

6 Νέα Στοιχεία Επίπεδο Ζεύξης εδοµένων (MPE-FEC) Πρόβληµα: διατήρηση χρηστικότητας συστήµατος λόγω δυσκολιών στη λήψη του σήµατος Λύση: MPE-FEC (Multi Protocol Encapsulation - Forward Error Correction): πρόσθετος (προαιρετικός) µηχανισµός ασφαλείας Χρήση Reed Solomon coder και block interleaver 1 time-sliced ριπή = 1 frame DVB-H QoR κριτήρια FER MFER DVB-T Shared Networks vs. DVB-H Dedicated Networks DVB-T Shared Network + ταυτόχρονη εξυπηρέτηση (T/H δεκτών) + µειωµένο κόστος - σχεδίαση για εσωτερική φορητή λήψη - ενσωµάτωση TPS bits - κοινόχρηστη χρήση MUX - συγκεκριµένο BW για DVB-H υπηρεσίες DVB-H Dedicated Network (4Κ mode) + ελευθερία στο δικτυακό σχεδιασµό (SFNs) + 10x πλήθος υπηρεσιών / πολυπλέκτη -µεγαλύτερο πλήθος µεταδοτών - αυξηµένο κόστος DVB-H

7 Συνεργατικό Σύστηµα (IPDataCasting over DVB-H) Συνεργατικό σύστηµα = Broadcast network operator + Mobile phone operator Broadcast subsystem Mobile subsystem DVB-H Χρήση καναλιού επιστροφής (return/interaction channel) πχ. τιµολόγηση συνδροµητών, αγορά περιεχοµένου, ψηφοφορία, άλλες λειτουργίες δανεισµένες από GPRS/UMTS. Κανονιστικά Θέµατα ιαθεσιµότητα Φάσµατος RRC-06: υποβολή εθνικών απαιτήσεων ρύθµισης εύρους φάσµατος (DVB-T & T-DMB υπηρεσιών), για 3 σενάρια λήψης: σταθερής roof-top κεραίας εξωτερικής/εσωτερικής φορητής λήψης DVB-H Το DVB-H στοχεύει στη χρήση κυρίως των ζωνών εκποµπής : VHF Band III ( MHz) + καλή διάδοση, διείσδυση + αντοχή στο Doppler effect -µεγάλη κεραία λήψης UHF Band IV ( MHz) - UHF Band V ( MHz) + καλή διάδοση, διείσδυση + ταχύτητες km/h + αποδεκτό µέγεθος κεραίας - παρεµβολές από GSM900 - συνωστισµός από TV broadcasters (έως 2015) UHF L-Band ( MHz) -µικρή κάλυψη

8 Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων Τ-DMB (Terrestrial - Digital Multimedia Broadcasting) Eureka-147: πρότυπο ψηφιακής εκποµπής ήχου (Digital Audio Broadcasting DAB, 90) ορυφορικό DMB (S-DMB) Επίγειο DMB (T-DMB) T-DMB

9 Αρχιτεκτονική Συστήµατος T-DMB Πληροφορίες πολύπλεξης & διαµόρφωσης υπηρεσιών Υπηρεσία ψηφιακού ήχου Υπηρεσίες δεδοµένων Ροές ήχου & video T-DMB οµή Προτύπων T-DMB Κωδικοποίηση περιεχοµένων video Κωδικοποίηση ήχου Κωδικοποίηση αλληλεπιδραστικών δεδοµένων (video) Ενθυλάκωση Πολύπλεξη ιόρθωση λαθών RS(204,188) Πεπλεγµένη διεµπλοκή T-DMB Κανάλι ροών

10 Επιχειρηµατικά Σχέδια - Προβλέψεις Χρήση συστηµάτων S/T-DMB Έσοδα χρήσης συστηµάτων S/T-DMB 9 8 8, Συνδροµητές (εκατ.) S-DMB T-DMB $ (εκατ.) ,4 0, T-DMB S-DMB T-DMB Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

11 Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-T) ISDB (Προδιαγραφές: NHK, ARIB) ISDB-S ISDB-T ISDB-T SB ISDB-C Έναρξη 2000, 12 GHz, ιεραρχική µετάδοση Έναρξη 2003, κάλυψη 80% Χρήση υποδοµής ISDB-T Έναρξη 2000 Αρχιτεκτονική συστήµατος ISDB-T ISDB-T Κωδικοποίηση πολυµεσικών περιεχοµένων: Broadcast Markup Language BML (ARIB STD-B24) Βασικές Παράµετροι Μεταφοράς ISDB-T Band Segmented Transmission (BST-OFDM) SFN nets ISDB-T 1-segment handheld receiver

12 Τρέχουσα Κατάσταση (Ιαπωνία) ISDB-S (έναρξη 2000): 7 HDTV υπηρεσίες σε 7 εκατ. συνδροµητές ISDB-T (έναρξη 2003) Χρήση συστήµατος ISDB-T Συνδροµητές (εκατ.) ISDB-T 1-segment service (έναρξη 2006): χρήση κεντρικού segment για ψηφιακή κινητή λήψη ISDB-T Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

13 MediaFLO (Forward Link Only) Αρχιτεκτονική Συστήµατος CDMAone (IS-95) CDMA2000 (IS-2000) MediaFLO FLO Technology MediaFLO MDS Μεταδότες FLO MediaFLO δέκτες MediaFLO Κέντρο ιαχείρισης ικτύου = NOC + LOCs 3G ίκτυο FLO Air Interface Στοίβα Πρωτοκόλλων ανεξάρτητα από την τεχνολογία FLO πολύπλεξη ροών σε λογικά κανάλια συνένωση πακέτων για κάθε λογικό κανάλι διαδικασίες διαχείρισης σφαλµάτων έλεγχος πρόσβασης στο PHY αντιστοίχιση λογικών καναλιών σε φυσικά πολύπλεξη λογικών καναλιών (σε ένα φυσικό) απο-πολύπλεξη στο δέκτη ικανοποίηση QoS OFDMπολύπλεξη 4K mode (ταχύτητα 200 km/h) κωδικοποίηση (turbo code, RS code) layered modulation (base + enhancement) MediaFLO

14 MediaFLO Media Distribution System (MDS) Χαρακτηριστικά (1/2) Μεταφορά σηµαντικού όγκου πολυµεσικών πληροφοριών σε µεγάλο πλήθος συνδροµητών, χρησιµοποιώντας τις ώρες µη-αιχµής (clipcasting = δικτυακός προγραµµατισµός) και περιορίζοντας το κόστος µετάδοσης. Usability: άµεση αλληλεπιδραστική εµπειρία, παροχή channel-oriented οδηγών προγραµµάτων, εξοικονόµηση ενέργειας Interactivity: Media Program Guide (διαθεσιµότητα προγραµµάτων, ταυτόχρονη θέαση και αναζήτηση, συνδυασµός περιεχοµένων µε URLs) Content Provider Encoding Schemes Media Distribution System Radio Access Network MediaFLO Device H.264 Multi-network capability: WMV WMA MediaFLO Media Distribution System Unicast Networks Multicast Networks MediaFLO MPEG4 Future Multicast Networks MediaFLO Media Distribution System (MDS) Χαρακτηριστικά (2/2) Service Manageability: 3 βασικά components Content Storage Distribution Server ENT NEWS WTHR SPO Encryption License Server MUS MOV Billing Records Subscription Server MediaFLO Μηχανισµοί προστασίας περιεχοµένου: Content Encryption and Decryption Separation of Rights and Encrypted Content Program Expiry

15 SFN Ευρείας και Τοπικής Περιοχής (U.S. Northeastern Corridor ) SFN ευρείας περιοχής (wide area) Base: 98% Base + Enhanced: 87% MediaFLO SFN τοπικής περιοχής (local area) Base: 93% Base + Enhanced: 81% Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

16 UMTS ίκτυα 3G Partnership Project (3GPP): χρήση W-CDMA + GSM UMTS δίκτυα UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) = RAN (συνδεσιµότητα µεταξύ UEs και CN) + CN (δροµολόγηση & µεταγωγή κυκλοφορίας) GERAN: παρέχει υψηλότερα bandwidths, επαναχρησιµοποιώντας τις συχνότητες του GSM (bit rate 384 kbps) CS: εξέλιξη του GSM + MBMS UTRAN: χρησιµοποιεί πολύπλεξη W-CDMA για το διαµοιρασµό του διαθέσιµου εύρους συχνοτήτων (bit rate > 2 Mbps) PS: εξέλιξη του GPRS Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) IP multicasting (class D address, ver. 99): χωριστά πακέτα από GGSN προς SGSN κόµβους δεν παρέχονται υπηρεσίες µεγάλου εύρους ζώνης µικρό δικτυακό όφελος MBMS MBMS (ver. 6, ETSI): interoperability µε IP multicasting µοναδικά αντίγραφα πακέτων από GGSN κόµβους προς SGSN κόµβους αυξηµένο δικτυακό όφελος παροχή υπηρεσιών streaming file downloading carousel

17 Αρχιτεκτονική Συστήµατος MBMS Νέα δικτυακή οντότητα: Broadcast/Multicast Service Center (PS domain του CN) αυθεντικοποίηση εξωτερικών παρόχων αποστολή IP πακέτων σε εξουσιοδοτηµένους χρήστες κωδικοποίηση δεδοµένων & διόρθωση σφαλµάτων ενηµέρωση GGSNs για αρχικοποίηση MBMS bearers για το κατάλληλο QoS δηµιουργία αναφορών προς παρόχους MBMS MBMS Τρόποι Μετάδοσης Broadcast mode PtM unidirectional µετάδοση δωρεάν υπηρεσίες απουσία διόρθωσης σφαλµάτων κοινό φυσικό κανάλι µεταφοράς Multicast mode χρέωση υπηρεσιών (συνδροµή) απουσία διόρθωσης σφαλµάτων επιλεκτική µετάδοση σε κυψέλες διαχείριση οµάδων/συνδροµών από operators/παρόχους 1 PtM vs. >1 PtP φυσικά κανάλια

18 Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων Επιχειρηµατικά Μοντέλα (Business Models) (1/4) Broadcaster-led Προσέγγιση µε Συµµετοχή Mobile Telecom Operator Επιχειρηµατικά Μοντέλα

19 Επιχειρηµατικά Μοντέλα (Business Models) (2/4) Mobile Telecom Operator-led Προσέγγιση µε Συµµετοχή Broadcaster Επιχειρηµατικά Μοντέλα Επιχειρηµατικά Μοντέλα Επιχειρηµατικά Μοντέλα (Business Models) (3/4) Προσέγγιση Ανεξάρτητου Παρόχου DVB-H Υπηρεσιών

20 Επιχειρηµατικά Μοντέλα (Business Models) (4/4) Mobile Telecom Operator-led Προσέγγιση Επιχειρηµατικά Μοντέλα Περιεχόµενα Εισαγωγή DVB-H T-DMB ISDB-T MediaFLO MBMS Επιχειρηµατικά Μοντέλα Αξιολόγηση Συστηµάτων

21 MediaFLO, ISDB-T, MBMS - Λόγοι Απόρριψης MediaFLO: κλειστό (proprietary) σύστηµα απαίτηση εγκατάστασης NOC + LOCs πλήθος εγκατεστηµένων DVB-T/H και DAB/T-DMB µεταδοτών ISDB-T: προσφέρει παρόµοιες υπηρεσίες µε το DVB-T/H, το οποίο είναι ήδη εγκατεστηµένο σε ευρεία κλίµακα Αξιολόγηση Συστηµάτων MBMS: µικρό πλήθος ταυτόχρονων καναλιών ανά κυψέλη (cell capacity) χαµηλός ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων (bit rate) αδυναµία κάλυψης σύγχρονων Internet-based εφαρµογών χαµηλή ανάλυση εικόνας (video resolution) DVB-H vs. T-DMB: Ανταγωνιστικά ή Συµπληρωµατικά Πρότυπα; DxB προσέγγιση: θα επιτρέψει στους broadcasters να πετύχουν το στόχο create once, distribute in many ways θα επιφέρει οικονοµίες κλίµακας και µείωση του κόστους για τους καταναλωτές Σύγκριση κόστους και αποτελεσµατικότητας µετάδοσης ίκτυο µετάδοσης Πλήθος µεταδοτών Ισχύς µεταδοτών Data rate Εξυπηρετούµενος πληθυσµός (%) σε εσωτερική φορητή λήψη DVB-H kw 9,9 Mbit/s 47,7 T-DMB 9 57 kw 1,1 Mbit/s 59,2 ιαφορά ~ 10x ~ 9x Αξιολόγηση Συστηµάτων Παράγοντες επιλογής προτύπου: βιωσιµότητα του επιχειρηµατικού µοντέλου πιθανές συνεργασίες διαθεσιµότητα φάσµατος κόστος δικτύων διανοµής διαθεσιµότητα και κόστος των τερµατικών συσκευών συνύπαρξη µε άλλα συστήµατα πληθώρα υπηρεσιών ανά πολυπλέκτη

22 Τρέχουσα Κατάσταση - Ευρώπη Χώρα Έναρξη DTT Analogue Switch Off Ηνωµένο Βασίλειο Σουηδία Ισπανία Φινλανδία Ελβετία Γερµανία Βέλγιο Ολλανδία Ιταλία Γαλλία Αξιολόγηση Συστηµάτων Countries that have launched DTT service Countries that have selected the DVB-T standard; most are actively testing pilot projects Μάλτα Τσεχία ανία Λιθουανία Ελλάδα Σλοβενία Αυστρία Εσθονία Νορβηγία Τρέχουσα Κατάσταση - Ελλάδα Η ΕΡΤ Α.Ε. εφαρµόζει ταυτόχρονη εκποµπή σήµατος από διαφορετικά σηµεία, στην ίδια συχνότητα. Αττική: κανάλι 48 UHF (Υµηττός, Πάρνηθα, Αίγινα) Θεσσαλονίκη: κανάλι 56 UHF (Χορτιάτης) Θεσσαλία: κανάλι 53 UHF (Πήλιο) Αξιολόγηση Συστηµάτων Κάλυψη: 65% του πληθυσµού (πιλοτικά ψηφιακά κανάλια ΕΡΤ και RΙΚ Sat.) Εκπεµπόµενα ψηφιακά επίγεια προγράµµατα: Πρίσµα+, Σινέ+, Σπορ+, Studio+