ТВ в эпоху трех G: новые перспективы

 | 12.22

"Телеком. Коммуникации и сети" 6/2008, с.48

Рассмотрим некоторые ключевые компоненты решений для мобильного ТВ, использующих возможности сетей третьего поколения, в частности встроенную поддержку одноадресной и широковещательной передачи, которая стимулирует потребление услуги и способствует ее широкому распространению.

Движущие силы и задачи рынка мобильных ТВ-услуг

Исследования показывают, что конечные пользователи рассматривают мобильное телевидение как одно из наиболее интересных приложений мобильной связи. Его часто отождествляют с «линейным ТВ» и вещанием программ по расписанию, однако концепция ТВ в целом и в особенности того, что сегодня называется мобильным телевидением, быстро развивается в направлении предоставления ТВ по запросу и телевизионных подкастов.

Примечание. ТВ-подкаст — это услуга, на которую конечный пользователь подписывается для просмотра некоторого типа контента либо периодически, либо по мере его появления. Видеоклипы высылаются абонентам. Они загружаются в фоновом режиме без участия пользователя и сохраняются в терминале для просмотра без подключения к сети. К примерам данной услуги можно отнести просмотр новой серии ТВ-сериала, прогноза погоды, обновления ленты новостей и т. п.

Анализ рынков, а также данные многочисленных тестовых и коммерческих систем по всему миру подтверждают тот факт, что пользователи ожидают возможность доступа к телевизионному контенту всегда и всюду, например в то время, пока они едут на работу в автобусе или поезде.

По мере завоевания мобильным ТВ признания у операторов и конечных пользователей на первый план выдвигается задача поиска рентабельного метода доставки сигнала при гарантированном QoS. Эти два аспекта проблемы одинаково важны: эффективная доставка является непременным условием получения операторами максимальных доходов, а адекватное качество услуги необходимо, чтобы полностью удовлетворить требования конечных пользователей.

В настоящее время услуги мобильного телевидения предоставляются по одноадресным каналам с негарантированным качеством. В большинстве случаев такая форма предоставления сервиса удовлетворительна, при условии что в сети имеется достаточный запас пропускной способности.

Однако взрывной рост пакетного трафика сужает возможности сети по доставке потоковых услуг, чувствительных к задержкам. Чтобы мобильное ТВ смогло добиться успеха, необходимо обеспечить ряд факторов, которые бы гарантировали абоненту необходимое качество сервиса. К ним относятся следующие:

— сетевая емкость, обеспечиваемая надлежащим планированием

и передовыми технологиями;

— улучшенная обработка QoS для потоковых услуг (по сравнению с фоновым интерактивным трафиком);

— эффективные широковещательные возможности сетей 3G — например, услуга широковещательной/ групповой передачи мультимедийной информации (Multimedia Broadcast/ Multicast Service, MBMS).

Многие производители (например, Ericsson и др.) учитывают данные факторы в своих сетевых решениях и терминалах. А начало их широкого коммерческого внедрения запланировано на текущий год. К примеру, технология высокоскоростной пакетной передачи данных в нисходящем направлении (High-Speed Downlink Packet Access, HSDPA) обеспечивает исключительную емкость в режиме одноадресной передачи. Подобным же образом в терминалах реализуется QoS потоковой передачи с гарантированными битовыми скоростями (уже широко поддерживается сетями). А развертывание первых зон MBMS, добавляющих уникальные широковещательные возможности сетям третьего поколения, происходит уже сейчас.

Широковещательная и одноадресная передача

В последнее время ведется много разговоров о широковещательных технологиях как о ключевом факторе развития услуг мобильного ТВ. И хотя для традиционного телевидения это отчасти справедливо, сегодня все более очевидным становится то, что одноадресные каналы тоже могут иметь свою, и довольно значительную, долю успеха на рынке (ТВ по запросу, подкасты, интерактивность и пр.).

В качестве предпочтительного решения для эффективного предоставления услуг мобильного ТВ целесообразно выбирать сочетание одноадресных и широковещательных каналов. С помощью одноадресной передачи операторы могут предлагать широкий выбор телевизионных каналов или контента даже в том случае, если большую часть каналов будет просматривать ограниченное число пользователей. И напротив, операторы могут существенно увеличить емкость системы, используя широковещательные возможности для распространения наиболее популярных каналов в районах с высокой плотностью населения.

Совместное использование одноадресных и широковещательных возможностей сетей 3G позволяет операторам предлагать практически неограниченное число каналов, что выгодно отличает такой подход от решения на базе чистого широковещания, в котором существует жесткое ограничение на число каналов (определяемое объемом доступного частотного спектра).

Итак, одноадресный режим передачи может быть эффективно использован для следующих целей:

— индивидуальная доставка большого числа нишевых ТВ-каналов конечным пользователям;

— доставка ТВ по запросу;

— традиционное вещание со смещением по времени (пауза/воспроизведение, перемотка вперед, перемотка назад);

— индивидуальная доставка ТВ-подкастов абонентам;

— предоставление интерактивных функций для облегчения персональной настройки телевизионных услуг.

Соответственно, широковещательные технологии наиболее эффективно могут использоваться для доставки популярных ТВ-каналов множеству конечных пользователей в заданном географическом регионе и телевизионных подкастов обширной группе абонентов.

Таким образом, хотя одноадресная передача остается фундаментальным компонентом доставки развивающихся услуг мобильного ТВ, добавление функций широкого вещания позволяет операторам реализовывать наиболее гибкие и рентабельные решения для предоставления таких услуг по сети 3G. В этом контексте важную роль выполняет стандарт OMA BCAST, определяющий систему глобальной совместимости мобильных широковещательных услуг.

MBMS — технология широкого вещания для 3G-сетей

Как было указано ранее, широковещательная технология требуется операторам как ответ на высокую степень проникновения услуг мобильного ТВ, а техническое решение для 3G именуется MBMS. Как известно, существуют и другие технологии широковещательной передачи (например, DVB-H), но они не рассматриваются в данной статье, которая посвящена возможностям сетей третьего поколения.

Обратимся немного к истории технологии MBMS. Если еще в 2005 году в стандарте 3GPP было определено лишь два режима передачи — широковещательный и групповой, то уже к концу 2006 года участники проекта ввели новый «счетный» режим для широковещания, который часто называется усовершенствованным широковещанием. Этот режим был разработан для более точного соответствия характеристикам услуг мобильного ТВ (в частности, быстрому переключению каналов) при достижении высокой эффективности использования спектра.

Рассмотрим принцип работы усовершенствованного широковещательного режима MBMS. Для каждого ТВ-канала на транспортном уровне организуется разветвленный канал от центра услуг широковещательной/групповой передачи (Broadcast/Multicast Service Center, BM-SC) через узлы GGSN и SGSN к каждому контроллеру радиосети (Radio Network Controller, RNC), который обслуживает целевую территорию. По транспортному каналу аудио- и видеокомпоненты ТВ-канала доставляются к RNC. Контроллер сигнализирует о наличии ТВ-канала по общему каналу управления MBMS (MBMS Control Channel, MCCH), который всегда присутствует в сотах с включенной услугой MBMS. Когда конечный пользователь выбирает ТВ-канал, терминал считывает информацию MCCH, чтобы определить, доступен ли данный ТВ-канал в соте через MBMS. Если терминал не обнаруживает ТВ-канал в MCCH либо если MCCH отсутствует (например, в случае когда конечный пользователь находится в режиме роуминга на территории другой страны), терминал может отправить запрос ТВ-серверу на посылку контента в режиме одноадресной передачи.

Возможность такой альтернативы указывается в электронном справочном руководстве (Electronic Service Guide, ESG). Предоставляемая по каналу MCCH информация указывает, доставляется ли ТВ-канал по радиоканалу типа «точка — много точек», и в этом случае терминал должен лишь «настроиться» на данный радиоканал либо запросить выделенный радиоканал типа «точка — точка».

До запроса терминала радиоканал не организуется (при этом неиспользуемые радиоресурсы резервируются для других целей). Когда число радиоканалов типа «точка — точка» для данного ТВ-канала достигает предварительно установленного порогового значения, RNC переключается на канал типа «точка — много точек» и высвобождает каналы типа «точка — точка» (пороговое значение соответствует одинаковому уровню потребляемой мощности в соте для обоих режимов передачи). После переключения в режим «точка — много точек» RNC в случайном порядке опрашивает терминалы об интересующих их ТВ-каналах. Эта процедура «пересчета» позволяет RNC выбирать подходящий режим передачи по мере перемещения пользователей в другие соты или прекращения ими просмотра данного ТВ-канала.

Примечание. Под одноадресной передачей понимается особый случай сквозного соединения типа «точка — точка» между сервером и клиентом (или приемником). Широковещательная связь — это обычно сквозная связь типа «точка — много точек» между сервером и множеством приемников. Усовершенствованный широковещательный режим MBMS расширяет эту концепцию. Он предлагает сквозную услугу типа «точка — много точек», но может использовать любое сочетание радиоканалов типа «точка — точка» и «точка — много точек» для связи с включенными приемниками.

Таким образом, RNC всегда применяет наиболее предпочтительный режим передачи, резервируя неиспользуемые радиоресурсы для других услуг. Следует, однако, обратить внимание на тот факт, что усовершенствованное широковещание MBMS не приводит к устареванию «обычного» широковещательного режима. В некоторых случаях — например, когда большое число конечных пользователей, имеющих общие интересы, сконцентрированы в ограниченной географической области — широковещание MBMS (без пересчета) будет единственно правильным решением. К типичным примерам такой ситуации относятся локальные вещания на спортивных аренах или на выставках, где целевой контент может распространяться исключительно среди локальной аудитории. Концепция зоны обслуживания MBMS определяет зону распространения услуги MBMS со структурированием на уровне одной соты, что позволяет операторам точно определять адреса распространения контента.

Электронное руководство

Для информирования пользовательского оборудования (User Equipment, UE) или терминалов о доступных услугах и способе доступа к ним MBMS-провайдеры передают дополнительную служебную информацию об услугах. В контексте телевизионных сервисов (включая линейное ТВ, VoD и ТВ-подкасты) оповещения об услугах принимают форму электронного руководства ESG, которое представляет собой файл формата XML, содержащий техническую информацию, которую принимающие устройства используют для запроса, приема, дешифрации и предоставления услуг.

Упомянутый выше стандарт OMA BCAST определяет структуру такого электронного руководства и описывает способы доступа к нему, например с использованием механизма автоматической отсылки информации (push) по широковещательному каналу или механизм запроса по одноадресному каналу.

Структура ESG по стандарту OMA BCAST состоит из многочисленных фрагментов. Ключевые из них содержат расписание программ, то есть значимую для конечных пользователей информацию, которая включает, например, список ТВ-каналов и программ (прошедших, транслируемых, будущих) по каждому каналу. ESG также содержит информацию, которая обрабатывается приложением для приема, но не передается конечному пользователю. К ней относятся фрагменты доступа, которые информируют оборудование пользователя о том, какие альтернативные транспортные каналы существуют для каждого ТВ-канала. UE сам выбирает наиболее подходящий для данной местности канал, отдавая предпочтение широковещательному режиму перед одноадресным в случае доступности обоих вариантов.

ESG является ключевым фактором успешности предоставления услуг мобильного ТВ, предусматривающего полную интеграцию одноадресного и широковещательного режима доставки. Следует обратить внимание, что ESG относится исключительно к технологии доступа; тип радиоканала, используемого в широковещательном режиме, определяется информацией, передаваемой по MCCH.

Защита доступа к услуге

После получения широковещательным клиентом информации о доступе посредством оповещения об услуге система не может ограничить доступ к передаваемому медиапотоку. Поэтому с целью предоставления доступа только тем абонентам/устройствам, у которых есть подписка на данную услугу, медиапотоки должны быть зашифрованы. Иными словами принимать медиапотоки могут все получатели, однако расшифровывать и использовать их могут только те клиенты, которые приобрели подписку.

Организованная иерархическая структура обеспечивает защиту доступа к услугам MBMS следующим образом: каждый широковещательный медиапоток шифруется посредством ключа трафика MBMS (MBMS Traffic Key, MTK). Этот ключ часто меняется и передается, перемежаясь с данными вещательного потока. Ключ трафика защищается ключом сеанса MBMS (MBMS Session Key, MSK), который распространяется в одноадресном режиме. MSK могут получать только те устройства, которые зарегистрированы и аутентифицированы в BM-SC. MSK, в свою очередь, защищен от перехвата ключом пользователя MBMS (MBMS User Key, MUK), который генерируется из секретного ключа совместного пользования (Ks’). Этот ключ формируется в процессе авторизации и является компонентом типовой архитектуры автонастройки (Generic Bootstrapping Architecture, GBA). Реальные ключи защиты информации меняются достаточно часто и поэтому могут дешифрироваться только зарегистрированными устройствами. Ключи MUK и MSK хранятся на SIM-карте (наиболее безопасный способ) или в памяти устройства.

Спецификация OMA BCAST разграничивает защиту доступа к услуге и защиту контента. Под защитой доступа к услуге (Service Access Protection, SAP) понимается ограничение доступа. Защита контента (известной также как управление цифровыми правами — Digital Rights Management, DRM) подразумевает управление принимаемым контентом.

Права использования могут ограничивать режим использования контента конечными пользователями. Так, абонент может иметь возможность записывать программу мобильного ТВ, но не иметь прав на ее распространение. Профиль SmartCard OMA BCAST обладает совместимостью с описанной здесь схемой защиты доступа к услугам MBMS 3GPP и является ее дальнейшим расширением.

Интерактивные функции и персональная настройка

Отдельные ТВ-программы включают интерактивные функции, помогающие зрителям стать участниками просматриваемого шоу (например, они могут голосовать за понравившихся им участников конкурса и т. п.). Обычно зрители голосуют при помощи телефонных звонков или платных SMS-сообщений, содержащих ключевое слово. Преимуществом данного подхода является использование существующих методов тарификации. Стоимость голосования зависит от набранного номера, а плата взимается посредством выставления счета за телефонные услуги.

OMA BCAST расширяет границы интерактивного режима, определяя механизм запуска интерактивных функций. Интерактивный режим конечного пользователя запускается при приеме медиадокумента интерактивности (Interactivity Media Document), который описывает последовательность интерактивного взаимодействия. Эти документы могут посылаться по одноадресному каналу либо перемежаться с широковещательными потоками и передаваться на все включенные устройства. Ответ пользователя передается на сервер обратной связи по стандартному одноадресному каналу 3G (например, с помощью HTTP или SMS).

Контент интерактивной услуги распространяется как отдельный логический поток, направляемый к приемным устройствам, которые затем включают его в фактическое представление ТВ-услуги. Поэтому интерактивную услугу можно настроить индивидуально. Пользователи могут просматривать ESG, выбирать желаемые среди множества интерактивных услуг и с помощью персональных настроек определять способ их отображения.

Голосование является лишь одним из многих примеров интерактивных услуг, и механизм включения интерактивного режима может использоваться для реализации других услуг, например новостных лент или чатов, либо для распространения персональных или региональных рекламных объявлений.

Оценка возможностей

Опишем вкратце все то, о чем говорилось выше:

— мобильное телевидение выходит за рамки традиционного ТВ и охватывает сегодня самые разнообразные услуги по доставке медиа-контента пользователю (включая VoD и ТВ-подкасты);

— электронное руководство клиента представляет собой полный «контент-браузер», отображающий транслируемый в данный момент, записанный и локально сохраненный мультимедийный контент в результате объединения в единую услугу вещательного ТВ, телевидения по запросу и ТВ-подкастов.

— MBMS — это техническое расширение для сетей 3G. Оно использует существующую инфраструктуру и выделенный диапазон частот.

MBMS позволяет расширить возможности трансляции популярных каналов мобильного ТВ на большую аудиторию. Радиосеть определяет, какие из ресурсов передачи типа «точка — точка» или «точка — много точек» следует использовать в конкретной ситуации. Таким образом, каналы мобильного ТВ передаются в широковещательном режиме только по мере необходимости. Интеграция с одноадресным режимом позволяет предлагать практически неограниченное число каналов мобильного ТВ наряду с VoD-контентом. Результаты изучения покупательского спроса на традиционное и мобильное ТВ показывают, что абоненты ожидают большого разнообразия каналов, но в каждый момент времени особой популярностью пользуется лишь небольшое их число.

Интерактивные функции и персональные настройки являются мощным фактором привлечения аудитории и увеличения времени просмотра ТВ. Благодаря естественной интеграции одноадресных и широковещательных каналов связи мобильное телевидение открывает совершенно новые возможности взаимодействия со зрителями и создания персональной ТВ-среды. Этот новый подход станет ключевым аспектом, позволяющим мобильному ТВ выгодно отличаться от своих ближайших конкурентов.

Хуан-Антонио Ибаньес,

Торстен Ломар, Далибор Турина,

Аурели Занин, компания Ericsson

Robo User
Robo User
Web-droid editor