Переход на цифровое ТВ и рациональное использование спектра

Частотный ресурс -- народное достояние

Переход на цифровое телевещание почему-то часто преподносится как переход к более качественному ТВ -- с лучшей картинкой и звуком, с возможностью предоставления дополнительных каналов, с какими-то дополнительными возможностями типа удобного EPG. И вот ради этого улучшения услуги для населения государство и телекомпании готовы идти на немалые затраты (бюджет перехода в России оценивается примерно в 10 млрд долларов -- cм Коммерсант).

На самом деле это не совсем так. Возможно, картинка после перехода на цифровое вещание будет не хуже -- хотя бы потому, что безобразно плохое качество изображения в цифровом ТВ невозможно, в случае очень плохого сигнала изображения не будет вовсе. Но потрясающих чудес своим зрителям цифровые эфирные телеканалы пока не предлагают -- это ясно видно по незначительному количеству абонентов, например, в Свердловской области или в Петербурге -- кто заметил отключение "Телемедиума"?

Главное преимущество перехода эфирного телевидения на цифровое вещание – освобождение частотного спектра. В цифровом виде телевизионный сигнал занимает существенно меньшую полосу частот. Радиочастотный спектр – ограниченный ресурс, пользующийся сейчас очень большим спросом. Он, вообще говоря, общий – в демократических странах он принадлежит народу, и распределять его в интересах народа – задача государства. Перераспределение частотного ресурса – тоже задача государства. Освободившиеся частоты можно либо продать на аукционе, так что рынок определит, кому частоты нужнее всего, либо перераспределить правильным образом с точки зрения государства. Это два крайних варианта решения задачи перераспределения частот, сейчас принятые в мире, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Как самые лучшие частоты попали в руки вещателей

Эфирное вещание активно стало развиваться после Второй мировой войны. Для него в разных странах мира использовались частоты в диапазоне от 30 до 1000 MГц (то есть метровые и дециметровые волны). Телевидение и радиовещание развивались, и в 1950-х годах в Европе возникла необходимость координировать действия стран при использовании этих частот – так, чтобы вещатели не мешали друг другу, и в каждой европейской стране было бы возможно организовать собственное вещание. Первая конференция, посвященная распределению спектра, была проведена в Стокгольме в 1961 году. На ней были определены частоты и мощность передатчиков, которые, с одной стороны, позволяли предоставлять населению качественный теле и радиосигнал, а с другой не мешали отдельным странам или регионам организовывать вещание удобным и эффективным образом. Как и последующие, Стокгольмское соглашение позволяет странам-участникам использовать спектр по своему усмотрению, если это не мешает соседним странам.

Телевидение уже тогда было в центре интересов всех государств. В Стокгольме для организации национального телевещания был выделен диапазон UHF -- частоты 470-862 МГц. Предполагалось его использовать для вещания 4-7 телеканалов.

У диапазона 470-862 МГц несколько преимуществ.

1. Во-первых, эти волны немного огибают препятствия и, следовательно, распространяются внутри помещения. Для приема сигнала не нужно находиться в прямой видимости передатчика (так называемые частоты NLOS – near line of sight).
2. Эти частоты хорошо распространяются, поэтому сигнал принимается на большой территории, а меньшее число передатчиков означает экономию вложений.
3. Необходимая для приема антенна достаточно мала (дециметры). У более низких частот, например, в метровом диапазоне, антенна великовата для домашних устройств.

Почему возникла возможность перераспределения спектра

В 1990-х годах была разработана система кодирования OFDM, обеспечивающая лучшую передачу цифрового сигнала в условиях переотражения, обычных для ТВ в городах, и более эффективное кодирование. В результате тот же самый телесигнал стало возможно передавать, используя менее мощные передатчики и меньшую полосу частот. С тех пор алгоритмы кодирования становятся все более эффективными, и если в 1990-х годах говорилось о четырех цифровых телеканалах SD вместо одного аналогового (то есть в одном мультиплексе/выделенной полосе), сейчас говорят уже и о четырех каналах HDTV в одном мультиплексе. То есть при переходе каждого телеканала на цифровое вещание освобождается минимум 3/4 полосы частот – 294 МГц международного диапазона UHF.

Это очень много, и очень дорого стоит. 62 МГц частот в диапазоне 700 МГц, разыгранные на аукционе в США в 2007 году, принесли казне 19,6 млрд долларов.

Встает вопрос, как правильно распределить эти освободившиеся частоты. Понятно, что их можно отдать телевещателям, которые тогда предложат больше разнообразных телеканалов, запустят HDTV и мобильное ТВ для приема на портативные устройства. Эти же частоты неплохо подошли бы и для мобильной связи – например, для сетей 3G и других технологий мобильной широкополосной связи, которые пока используют более высокие частоты и поэтому не могут эффективно охватить малонаселенные районы. Эти же частоты пригодятся государству, например, для организации связи в экстренных случаях.

Вопрос о правильном перераспределении частот решался два года назад на Женевской конференции 2006, в которой приняли участие все страны Европы, Африка и Ближний Восток. Конференция решила, что частоты нужно использовать, прежде всего, для телевещания и отметила, что каждая страна вольна использовать эти частоты по-своему, лишь бы не мешать соседям.

Почему приходится согласовывать использование частот с соседними странами

В Европе есть страны, такие как Голландия – где практически все население охвачено кабельным ТВ; казалось бы, они смогут использовать эти частоты по-своему, скажем, под мобильное ТВ. Но для этого потребуется решить множество технических и организационных вопросов. Сеть передатчиков придется перестраивать. Для приема сигнала на мобильное устройство с его слабой антенной передатчик должен быть мощнее или передатчиков должно быть больше. Если мобильная услуга интерактивна, задача планирования сети и учета интерференционных помех от нее еще усложняется, поскольку передатчики находятся в мобильных устройствах пользователей и перемещаются случайным образом. Но самая серьезная проблема, которую не получится решить в рамках Голландии, -- интерференционные помехи от телепередатчиков в соседних странах. Антенна мобильной станции очень чувствительна, так как должна принимать слабые сигналы мобильных устройств, и поэтому телесигнал из соседних стран, не мешавший телеприему, будет мешать мобильной связи на этой же частоте.

Сигнал убывает пропорционально квадрату расстояния, и чтобы интерференционные помехи стали несущественными, нужно расстояние около 200 км по земле, а по морю и еще больше (данные WGSE – международного комитета, изучающего проблемы спектра). Если мы построим 200 км зону вдоль границ, оказывается, что Голландия практически вся в нее попадает. Так что запустить мобильное ТВ, если его не запускает Франция и Германия, не получится. К этому добавляются еще и проблемы экономики мобильных устройств, которые дешевле производить массово.

Очевидна необходимость тесной координации деятельности всех стран Европы и понятно, почему, несмотря на принятое в 2007 году решение о развертывании в Европе мобильного ТВ в DVB-H, реализация этого решения отодвинута к 2015 году, году переключения Европы на цифровое вещание.

Использование частот UHF для телевещания и мобильной связи

В 2007 году прошла очередная конференция ITU WRC-07 (ВКР-O7, Всемирная конференция радиосвязи), которая была посвящена именно разработке технических деталей возможного использования телевизионного спектра для других целей – что допускается делать с этим спектром, и как при разных вариантах использования одних и тех же частот страны могут не мешать друг другу.

Телекоммуникационные услуги связи 3-го поколения (3G), которые предполагается разворачивать согласованно во всем мире, включены в отдельный список IMT-2000 (IMT расшифровывается как International Mobile Telecommunications - Международная подвижная связь). Для таких услуг диапазон частот должен быть выделен согласованно во всем мире или хотя бы на достаточно большой территории. С точки зрения частотного планирования, земной шар разбит на три зоны; в "нашу" зону входит Европа, Африка и азиатская часть России (см., например, рис. в презентации, посвященной IMT).

Услуги IMT-2000 тоже активно претендуют на диапазон UHF. В результате нешуточной борьбы конференция приняла решение (см Resolution 749 [COM4/13] (WRC-07)) о возможной передаче в Европе и Африке части спектра 790–862 МГц для мобильных телекоммуникационных приложений, вошедших в список IMT-2000. Но противоборствующие стороны – телевещатели и телекоммуникационные операторы – все равно остались недовольны. С точки зрения вещателей, телекоммуникационным компаниям отдали слишком много, а с точки зрения телекоммуникационных компаний отдали недостаточно. В частности, делегация США активно призывала к увеличению доли спектра для IMT-2000 в Европе.

Регуляторы из 48 стран Европы, включая Россию и Украину, объединены в организацию под названием CEPT и вовсю трудятся над международными проблемами частотного распределения. Разработкой технических вопросов в CEPT занимается специальная рабочая группа WGSE (Working Group Spectrum Engineering).В настоящее время CEPT и европейская комиссия внимательно изучают перспективы выделения дополнительного спектра для мобильной связи и мультимедийных приложений, и, может быть, частоты будут перераспределены. Рассматриваться вопрос будет еще раз в 2011 году, на очередной конференции WRC-11.

Как догадаться, что же нужно народу?

И телекоммуникации, и телевещание очень важны для страны. Телевидение -- источник социально значимой информации, совершенно необходимый любому правительству для влияния на умонастроения; и смотрит ТВ подавляющее большинство населения, а телекоммуникации тоже предлагают полезные услуги и являются очень прибыльным и эффективным бизнесом.

Сотрудники Telecom Italia провели исследования относительно итальянского рынка -- что больше приносит денег на единицу спектра. Данные были представлены в докладе G.P. Balboni на конференции IBC. Оказалось, что по результатам 2007 финансового года эфирное коммерческое телевещание в Италии (около 500 вещательных станций) получило доход (total revenues) 6.6 млрд евро. Они используют полосу частот 448 МГц, то есть получается доход около 15 млн евро на 1 Герц. Операторы мобильной связи Италии (основных операторов всего 4 ) получили доход 23 млрд евро и используют для работы 350 МГц -- то есть получается около 66 млн евро дохода на 1 Герц. Конечно, сравнение это очень поверхностное, но позволяющее понять, что телекоммуникации способны приносить стране больший доход, чем телевещание. Если перераспределение частот решается с помощью аукциона, телекоммуникационные компании способны заплатить за освобождающиеся частоты больше. Но если вопрос решается в рамках государственного регулирования, при приеме решения нужен баланс между экономическими соображениями и соображениями пользы для народа и страны.

Аукцион

Продажу освобождающихся частот на аукционе выбрали такие страны, как США (аукцион прошел в начале 2008 года) и Великобритания (аукцион запланирован на 2009-й год,см инф. Ofcom). Сторонники аукциона считают, что самые большие деньги за частоты заплатят компании, которые смогут их использовать наиболее эффективно, а это как раз и означает, что услуги, которые эти компании предложат, будут наиболее востребованы гражданами. Противники решения отмечают, что деньги, которые компании тратят на аукционе, изымаются из бизнеса, и вспоминают продажи лицензий 3G -- лицензии эти продавались очень дорого, покупатели планировали их окупить за счет дополнительных услуг для населения, но в действительности эти услуги оказались недостаточно востребованы. Кто может гарантировать, что компании, которые победят на частотном аукционе сейчас, предложат гражданам что-то действительно нужное? Частоты получат те, у кого на данный момент больше всего денег, но к полезности услуги это имеет косвенное отношение.

Справедливости ради нужно отметить, что и в странах, выбравших аукцион, разыгрывается только часть освобождающихся частот. Например, в США 62 МГц в диапазоне 700 МГц (от 698 до 806 МГц) были разыграны на аукционе, организованном FCC, а 24 МГц выделены для государственного использования – для организации общенациональной системы связи для нужд безопасности населения. И распределением частот в США специально занимается две организации -- FCC отвечает за коммерческое использование спектра, а Правительство и президент с помощью NTIA определяют, как используется спектр в интересах государства, и координируют деятельность Штатов, то есть отвечают за использование спектра для нужд обороны, транспорта и связи в экстренных случаях.

Задача, которую решали правительство и FCC -- как можно быстрее осуществить переход телевизионного вещания в цифровой формат для того, чтобы можно было передать часть телевизионных частот в диапазоне 700 МГц для других целей. В 2005 году Конгресс принял решение (digital television transition and public safety act of 2005) о том, что 17 февраля 2009 года все передающие станции прекратят аналоговое вещание. Для решения этой задачи потребовалось переоборудовать около 1800 мощных передающих центров (380 государственных и 1378 частных). Спутниковые и кабельные операторы обновили оборудование, принимающее телесигнал из эфира. Кроме того, кабельные операторы решили дополнительно транслировать в своих сетях пакет основных телеканалов в аналоговом виде – для того, чтобы жители Штатов, имеющие аналоговые телевизоры, без каких-либо телевизионных приставок могли подключить свой телевизор к сети и по-прежнему смотреть привычные телеканалы. Это решение понятно -- таким образом операторы надеются привлечь дополнительных абонентов. Продавцам запретили продавать телевизоры без цифрового тюнера. Производители домашней электроники подготовили множество разнообразных телевизионных приставок, преобразующих цифровой сигнал в аналоговый, чтобы можно было использовать существующие телевизоры, а NTIA отобрало простые дешевые приставки стоимостью от 40 до 70 долларов, покупка которых будет субсидироваться правительством. На эти субсидии выделено 1.5 млрд долларов. Жителям рассылаются специальные купоны по 40 долларов, один или два на семью. Продавцы домашней электроники прошли специальную сертификацию для того, чтобы иметь возможность участвовать в программе. Список сертифицированных продавцов опубликован на сайтах NTIA и предоставляется покупателям вместе с купонами на приставки.

Все эти траты легко окупил аукцион, проведенный FCC с 24 января по 18 марта 2008 года. Он принес 18.96 млрд долларов − больше, чем когда-либо удавалось получить во время подобных аукционов.

То, что освобождающиеся телевизионные частоты будут использованы для беспроводной связи, а не для вещания, было понятно заранее и соответствует планам Правительства США. Страна считает, что беспроводные услуги ШПД для населения в данный момент стремительно развиваются, и это развитие очень полезно для экономики страны. Помимо выделения частот в диапазоне 700 МГц, для беспроводного широкополосного доступа планомерно выделяются и другие частоты, в том числе освобождающиеся за счет конверсии (освобождения частот, зарезервированных за государством).

Нужно отметить, что переход на цифру в США в любом случае был бы менее сложный, чем, например, в России, так как там, по статистике, из 114 млн домохозяйств только 18% смотрят эфирное ТВ, остальные охвачены кабельным (62%) и спутниковым (27%).

У варианта аукциона есть одна существенная особенность -- переход на цифровое телевизионное вещание происходит достаточно резко. До 17 февраля 2009 года в США будет вещать аналоговое ТВ, затем все мощные передающие станции начнут вещание в цифре, и частоты перейдут к выигравшим их компаниям беспроводной связи. То есть периода равноправного одновременного аналогового и цифрового вещания, как планируется, например, в России, не будет. Конечно, не будет и проблем уговорить жителей установить приставки и не будет лишних затрат у вещателей при организации вещания каналов в обоих форматах, но зато все жители должны стать специалистами по телевидению и разобраться, как именно им приходит телевизионный сигнал -- может быть, со спутника или из кабельной сети? А может с ретранслятора, переход которого на цифровое ТВ произойдет позже? Если принимается эфирное наземное телевидение, работает ли антенна во всем диапазоне, и хорошее ли качество сигнала -- при плохом сигнале налоговое ТВ покажет "снег", а цифровой сигнал не декодируется вовсе, и экран останется черным. Проверить заранее это не всегда получается, поскольку до момента окончательно перехода на цифру телевещатели только тестируют цифровое вещание с пониженной мощностью передатчиков. Нужно запросить купоны на покупку приставок, выбрать и установить их. То есть у населения при переходе на цифру образуется масса проблем, поэтому должна проводиться гигантская разъяснительная работа. NTIA потратило 5 млн государственных долларов на распространение среди населения информации о переходе на цифровое вещание, 1.5 млрд на распространение информации потратили частные компании, в основном телевещатели, активно проводившие соответствующие рекламные кампании. Создана масса сайтов, подробно объясняющая детали перехода, отсчитывающих дни до установленного срока 17 февраля 2009 – см., например, https://www.dtv2009.gov/

Аукцион -- очень интересное решение для распределения частот, освобождающихся при переходе на цифровое телевещание. Судя по всему, аукцион для телевизионных частот возможен в отдельно взятых странах, географически удаленных от соседей, в которых хорошо развиты альтернативные системы распространения телесигнала -- спутниковое и кабельное ТВ, IPTV, и у населения есть деньги и потребность получить беспроводные услуги широкополосного доступа. При таком варианте переход на цифровое вещание приносит государству немалый доход, хотя и требует очень большой организационной работы.

Государственное регулирование

Швеция -- интересный пример государственного регулирования распределения частот, освобождающихся при переходе вещания на цифровой формат. Цифровое ТВ вещание в Швеции началось еще в 1999 году, и долгое время аналоговые и цифровые каналы вещались параллельно. Год назад вещание аналоговых каналов прекратилось.

Переход на цифровое ТВ занял два года и прошел достаточно гладко, возможно, потому, что в эфире было всего три аналоговых канала -- один в метровом диапазоне и два в ДМВ. Сейчас запущено пять цифровых мультиплексов, один с бесплатными государственными каналами и четыре -- с коммерческими. Для включения своего канала в коммерческий мультиплекс вещатель подает заявку на лицензию, и Государственный комитет по радио и ТВ решает, насколько канал нужен шведскому народу. Аукциона нет, вся ответственность за правильный выбор ложится на государство, которое ставит целью создание интересных и разнообразных пакетов программ. Когда лицензия получена, вещатель сам решает, будет ли канал бесплатным или платным. По сути, в Швеции всего один пакет платных эфирных каналов, так как одна компания занимается контролем подписки (Subscribtion Management System) для всех платных каналов. Предполагается, что в ближайшее время появится несколько отдельных платных пакетов.

В соответствии с Женевским соглашением, у Швеции имеется семь полос в международном диапазоне частот 470-862 МГц. При переходе трех исходных аналоговых каналов в "цифру" освободилось бы шесть, но вещатели успели уже их занять заранее. Таким образом, фактически в Швеции сейчас свободно два канала телевещания, и вещатели уверены, что имеют на них право. В сентябре 2007 года вещатели предложили Правительству зарезервировать диапазон UHF за телевещанием до 2014, а взамен пообещали к этому времени перейти на MPEG-4 и, возможно, DVB-T2. Таким образом, к 2014 году будут освобождены дополнительные частоты, и государство решит, что с ними делать.

Правительство, однако, приняло соломоново решение – верхняя часть UHF (выше 790 МГц) будет очищена от телевещания и передана для нужд телекоммуникаций, но телевещателям останется 7 мультиплексов -- 6 в диапазоне 470-790 МГц и один в метровом диапазоне. Для этого придется разработать новый частотный план, заменить немногочисленные передатчики и ретрансмиттеры, которые используют каналы от 60-го и согласовать новый частотный план с соседями по суше и по морю -- с Польшей, Норвегией, Данией, Германией. Новые лицензии будут даваться для вещания в MPEG-4. Вопрос о вещании государственных каналов в HDTV и варианты использования частот от 790 МГ для беспроводной связи будут рассматриваться правительством в 2009 году. Предполагается, что государственные бесплатные каналы по-прежнему должны занимать один мультиплекс -- если при переходе к HDTV места будет не хватать, количество каналов сократят.

Таким образом, шведские телеканалы не выиграли битву за эфирные частоты, но и не проиграли ее. Как ситуация будет развиваться дальше, покажет время. Рыночная ситуация все время меняется, и технологии пока нестабильны. Цифровое эфирное ТВ испытывает большие трудности, чем были у аналогового – MPEG-2 меняется на MPEG-4, DVB-T на DVB-T2, SD на HDTV, и все эти изменения требуют замены оборудования у абонентов и одновременного вещания каналов в нескольких форматах. Глядишь, абонентам все это надоест, и они перейдут на альтернативные способы доставки контента – например, на кабельное ТВ, которое абсолютно не ограничено частотным ресурсом и может себе позволить оставить ТВ в любом формате и развивать ШПД параллельно, или выбросят телевизоры и будут смотреть WEB-TV на большом экране или на мобильном устройстве через каналы широкополосной беспроводной связи.

Делим поровну или по-честному?

Ясно, что однозначного решения проблемы распределения частот, освобождающихся при переходе на цифровое ТВ, не существует ни вообще, ни для отдельно взятой страны. Правительству приходится догадываться, что будет полезнее для экономики, правильнее с политической точки зрения, полезнее для народа, и при этом выдерживать давление конкурирующих сторон. Неудивительно, что Россия пока не выработала окончательную стратегию перехода на цифровое ТВ. Ясно только, что любая возможная схема будет не окончательной, и поэтому, возможно, государственное регулирование спектра и выдача лицензий на ограниченный срок дают больше возможностей для маневра. Очередные решения по перераспределению спектра в мире можно ждать в 2011 году, когда на конференции WRC-11 еще раз будет решаться вопрос о частотах.