Rambler's Top100
Статьи ИКС № 06-07 2013
Юрий Андреевич ЧЕРНОВ  18 июня 2013

Луч света в царстве DRM

Осуществление мечты о цифровом радиовещании на частотах ниже 30 МГц, скорее всего, реально. Но непонятно, почему при очевидных своих преимуществах DRM так медленно продвигается в жизнь.

Юрий ЧЕРНОВ, докт. техн. наукПомнится, как на заре DRM (везде далее имеется в виду DRM30, без расширения DRM+), еще в 2000-х, громко звучали лозунги: «завтра все будем оцифрованы и заживем в новом мире – мире непрерывного сладкозвучия». Но прошло время, и всплыла в памяти народная мудрость-предупреждение: «Не говори гоп, пока не перепрыгнешь». Природа много сложнее наших простых представлений о ней, и всё важное узнать и учесть сразу не представляется возможным. Среди технических специалистов, имеющих дело с трудно продвигающимися разработками, давно родилось яркое выражение: «в принципе работает, а в натуре – нет». С DRM все происходит по классической схеме: есть и «гоп», есть и «в принципе работает». Уже больше 12 лет в разных странах проводятся испытания, многие специалисты не высказывают серьезных замечаний, хотя в ряде случаев отмечают недостаточный уровень напряженности поля. Однако пока ни одна страна не вводит у себя новую систему вещания в полном объеме.

Да и сам Консорциум DRM в опубликованном в апреле 2013 г. документе «Прогресс во внедрении системы DRM для перехода к цифровому звуковому радиовещанию» заявил: «С переходом к цифровому телевидению, в настоящее время хорошо продвинутому, уместно рассмотреть еще раз, почему низок стимул со стороны части администраций связи или запросов от слушателей осуществить полный переход к цифровому звуковому радиовещанию». К сожалению, дальше постановки вопроса дело не пошло. Повторение известных лозунгов о пользе DRM и отсутствие анализа причин «низкого стимула» к переходу на цифровой формат и заставило автора взяться за написание предлагаемой статьи.

Почему пробуксовывает DRM?

Причин видится несколько – технических, организационных, финансовых и психологических.

Организация радиовещания в СВ/ДВ-диапазонах – это прежде всего планирование. Для планирования важен целый ряд параметров, главные из которых – защитные отношения и минимальная (или достаточная) напряженность поля. В предыдущих публикациях1 эти вопросы не раз обсуждались на базе экспериментальных данных, полученных за рубежом. Вместе с очевидными достоинствами цифровой системы отмечались и не до конца ясные моменты на пути ее внедрения в районах со сложными климатическими условиями. При вещании на коротких волнах не менее важна и возможность адаптации слушателей к прерывистой передаче в условиях недостаточного уровня сигнала или в сложной ионосферной обстановке. Есть в планировании и глобальные вопросы, ответы на которые еще не найдены.

Между тем пропущено уже два срока пересмотра созданного в 1975 г. Плана радиовещания на длинных и средних волнах для регионов 1 и 3 (GE75). Появление цифровой системы еще более осложнило положение. Как изменятся зоны обслуживания после введения новой системы при ее самостоятельной работе или вместе с аналоговой, никому не известно. Для первичной апробации МСЭ-Р разрешил работу цифровой системы с передатчиками, имеющими излучаемую мощность на 7 дБ (не менее 6,6 дБ2) ниже, чем у заменяемого аналогового передатчика. Реальное положение дел подробно изучалось в Частотной рабочей группе Комитета по электронной связи (ECC) в рамках Европейской конференции администраций почт и электросвязи (CEPT). Приведем несколько фрагментов из двух документов, выпущенных этой группой по поводу введения и планирования DRM-сетей. Рабочая группа перечисляет целый ряд моментов, вызывающих вопросы. Одни из них вселяют надежду, другие будят тревогу. Документы подготовлены в 2007 г., но принципиальных изменений с тех пор не произошло.

Будет ли новый план?

Сначала прислушаемся к мнению авторов документа «Управление переходом на цифровое звуковое радиовещание в ДВ/СВ-диапазонах»3 (курсив мой. – прим. авт.).

1. «Основополагающей величиной для построения планов радиовещания в НЧ-, СЧ-, УВЧ- и ОВЧ-диапазонах является напряженность поля».

2. «В первом приближении для DRM-передачи требуется такая же мощность, как и для боковых полос АМ-сигнала. Поэтому при отсутствии несущей возникает значительная экономия по мощности».

3. «Прежде чем будет проведен какой-либо пересмотр плана для внедрения цифрового вещания, необходимо тщательно изучить условия распространения сигнала, различающиеся в светлое и темное время суток. Это нужно для оценки неблагоприятных воздействий на качество приема цифрового сигнала в тех областях, где радиосигнал распространяется одновременно и земной, и пространственной волной. Для АМ-вещания этот эффект проявляется в виде замираний, которые образуются в зоне, где земная и пространственная волны накладываются друг на друга и уровень сигнала непрерывно изменяется от очень низкого до более высокого (квакающего звука), хотя содержание радиопрограммы остается понятным. Для DRM-вещания эффект проявляется в резком исчезновении слышимости, когда приходящий сигнал изменяется от хорошего до почти полностью исчезающего, что хуже, чем в АМ-вещании».

4. «Пространственная волна, имеющая место в темное время суток, в сочетании с высокой мощностью радиовещательных станций дает возможность охватывать вещанием огромные территории. Именно это обстоятельство превратило бы созыв любой конференции для пересмотра Плана GE75 в монументальную задачу, сопоставимую по масштабу с региональной радиоконференцией RRC06, но с по крайней мере вдесятеро большими диапазонами координации и числом стран, от которых потребуется одобрение увеличения числа передатчиков большой мощности. Это очень трудоемкое и дорогостоящее мероприятие…».

5. «Перепланирование сетей в ДВ/СВ-диапазонах на предстоящей конференции потребовало бы дополнительного времени и дополнительных ресурсов. Кроме того, у радиовещателей есть сомнения в благоприятном разрешении этого вопроса, и все вместе вызывает нежелание подвергаться такому риску. Проектирование и строительство ДВ/СВ-передающих станций требуют больших финансовых вложений и проведения более серьезных мероприятий в решении вопросов здравоохранения и безопасности для населения, чем для радиостанций ЧМ ОВЧ».

Теперь обратимся к документу «Возможные технические и регулирующие мероприятия для облегчения внедрения DRM-излучения в радиовещательных ДВ/СВ-диапазонах в Регионах 1 и 3»4.

6. «В документе МСЭ-Р Рек. BS.1615 "Параметры планирования" приводятся основные данные для определения всех параметров планирования для цифрового звукового (DRM) радиовещания, передающего на частотах ниже 30 МГц… Выбор значений параметров …частично базируется на теории и нуждается в проверке на практике в рамках Плана GE75.

…Поэтому в течение двух-пяти лет, к тому моменту, когда ожидается значительное увеличение количества DRM-передатчиков, необходимо провести практические измерения, чтобы подтвердить возможность совмещения…».

7. «…Пересмотр заключительных актов Региональной конференции по радиовещанию 1975 г. может быть согласован только через созыв очередной региональной конференции. Хотя требуемые изменения существенны, они не должны затронуть частотные присвоения в Плане GE75. Поэтому эти изменения, вероятно, можно согласовать на специальной региональной конференции, нацеленной только на пересмотр технических параметров и связанных с ними процедур. Однако до проведения такой конференции необходимо в течение нескольких лет накапливать информацию для оценки качества DRM-передач на потребительских приемниках. Эта информация требуется, чтобы подтвердить или улучшить параметры планирования, содержащиеся в рекомендациях МСЭ».

8. «С учетом всего вышесказанного вывод об отсутствии необходимости замены частотного Плана GE75 на предполагаемой конференции в настоящее время или в обозримом будущем представляется разумным и прагматичным. Этот вопрос, как уже отмечалось, должен быть повторно поднят позже и с большим пониманием такого требования».

Сделаем небольшие пояснения. В п. 1 подчеркивается ключевая роль напряженности поля, поскольку именно она определяет необходимую мощность передатчика и стоимость его работы. При этом отношение сигнал/помеха является лишь важным технологическим параметром. Использовать его в качестве основного фактора планирования затруднительно вследствие большой непредсказуемости суммарного уровня помех и шумов. Из п. 2 следует, что если использовать аналоговую систему без несущей с одной боковой полосой (ОБП), как предполагалось в МСЭ несколько ранее, то аналог и цифра становятся энергетически эквивалентными. В п. 7 специально отмечено, что говорить о параметрах планирования следует после апробации системы на потребительских приемниках. Но тестирование работы DRM в большинстве случаев проводится на профессиональных приемниках и почти всегда в открытой местности, что не дает правильной картины приема вещания в бытовых условиях.

В целом же и без комментариев понятно, почему через процитированные документы красной нитью проходит нежелательность, преждевременность и нецелесообразность перепланирования сети для перехода на цифровую систему. Иными словами, учитывая все рассмотренное, СЕРТ не видит возможности в обозримом будущем составить в мировом масштабе работоспособный план работы цифровой сети. Здесь сказывается и то, что многие мощные передающие радиоцентры представляют собой достаточно крупные населенные пункты, которые невозможно, как телевизионные передатчики, при необходимости переместить на другое место.

Врастание DRM в социальную и информационную среду путем последовательных проб видится теперь достаточно долгим. Поскольку соответствующая конференция не планируется и обязательного глобального перехода, как в телевидении, не предписано, то внедрение DRM пущено на самотек. При этом администрация связи в каждой стране сама решает, что ей больше подходит.

Неясная перспектива развития мировой сети вещания как единого целого с привнесением в нее цифровой системы (все станции связаны взаимными помехами, особенно в темное время суток через ионосферу) является, на взгляд автора, одной из причин пробуксовки DRM и неготовности вещателей вкладывать средства в новую систему. В СЕРТ, как можно было убедиться, отчетливо понимают сложность внедрения DRM в существующую мировую сеть, и вряд ли можно лучше, чем они, сформулировать суть стоящих проблем. Рабочая группа, подготовившая рассмотренные документы, описала в них причины медленного развития событий и по существу предсказала пробуксовку.

Почему на цифровое ТВ и DRM+ смотрят, а на DRM30 – нет?

Одновременно с DRM началось развитие цифрового вещания в метровом и более высокочастотных диапазонах и цифрового телевидения. С точки зрения технических условий планирования названные системы имеют по сравнению с DRM целый ряд преимуществ:

  • Передатчики в сетях УКВ-радиовещания и ЦТВ на порядок компактнее и легче, проще устанавливаются, не требуют специальных мощных подводов электроэнергии, устройств охлаждения и т.п. Это связано с ограниченным радиусом их полезных зон, практически не превышающим расстояния прямой видимости (при высоко поднятых антеннах – до 50–70 км).

  • Введение цифровых систем в сетях УКВ РВ и ЦТВ кроме повышения стабильности звукового или телевизионного сигнала позволяет многократно увеличить число передаваемых программ, что не только обеспечивает значительную экономическую выгоду, но и существенно расширяет сферу информационных и развлекательных услуг.

  • Передатчики этих сетей мобильны, не требуют высоких дорогих антенн, во многих случаях могут работать без постоянного присутствия персонала.

  • На ультракоротких волнах сигналы на расстоянии прямой видимости практически не имеют замираний. Поэтому вопрос о запасе мощности на замирания во времени остро не стоит.

  • Каждый УКВ-передатчик является самостоятельной единицей, ни от кого не зависящей (кроме приграничной полосы), не связанной с другими мировыми территориями. На больших расстояниях он никому не мешает.

Один из ключевых факторов, из-за которого в телевидении все безоговорочно перешли на цифру, – это практическая независимость зоны хорошей работы сети от природных условий. Главный параметр – дальность радиогоризонта. За этой границей, как для аналогового сигнала, так и для цифрового, во всех странах возможность приема падает почти одинаково круто. Проверив систему на одной территории и убедившись, что все работает, как ожидалось, можно переносить опыт и на другие страны.

Когда в процессе внедрения находятся две системы, в нашем случае DRM и цифровое ТВ, то мы невольно их сравниваем. Происходит неизбежная умственная работа, незаметно подводящая нас к внутреннему выбору. Это связано с психологическими законами оценивания. Сравнивая аргументы за цифровое ТВ и DRM+ с аргументами за DRM30, мы видим, что в ДВ- и СВ-диапазонах ситуация совершенно иная. Есть страны, где весь год сохраняется одинаковый зеленый покров, температура почти постоянная, уровень сигнала в дневное время стабилен. В таких условиях, подобрав один раз параметры сети, можно быть уверенным, что сеть будет работать без сбоев. В других странах, преимущественно в средних и высоких широтах, положение намного сложнее. В изменяющихся природных условиях поведение аналогового и цифрового сигналов заметно различается. Без долговременного опыта работы с цифровой системой, охватывающего все природные колебания, как сезонные, так и спонтанные, администрациям связи с большим числом мощных передатчиков трудно решиться на крупномасштабную и дорогостоящую модернизацию сети, не имея уверенности, что она не окажется убыточной. Заметно увеличить число каналов в СВ-диапазоне с DRM не удастся. Еще менее ясен вопрос о работе цифровой сети в темное время суток при наличии взаимных помех по ионосферным каналам. Об этом же в проанализированных выше документах говорит и СЕРТ.

Таким образом, по сравнению с сетями УКВ- и ТВ-вещания сети с DRM на частотах ниже 30 МГц куда менее привлекательны. Более того, сегодня стандарт DRM требует модернизации для улучшения его защитных и энергетических характеристик, как было сделано, в частности, в телевидении. Все это наводит на мысль, что DRM-вещание будет значительно менее эффективно, чем цифровое ТВ или DRM+. И именно в этом, по-видимому, коренится вторая причина пробуксовки.

Непрезентабельная презентация

Можно с большой уверенностью утверждать, что главная, хотя и неосознанная, ошибка при внедрении DRM состоит в том, что для демонстрации преимуществ цифры перед аналогом были выбраны короткие волны. DRM вообще первоначально рассматривался как спасительное средство именно для коротких волн, и только в следующую очередь – для СВ- и ДВ-диапазонов. Кроме того, легче всего поддаются переоборудованию КВ-передатчики относительно небольшой мощности (до 100 кВт). Другой мотив выбора коротких волн заключается в том, что КВ-вещание охватывает практически весь мир, и это дает возможность познакомить с достоинствами новой системы в сотни раз больше слушателей и потенциальных вещателей, чем в диапазонах СВ и ДВ. Так или иначе, но мировое радиовещание начало пробовать цифру именно на коротких волнах, и по сию пору подавляющее большинство станций, работающих с DRM, коротковолновые.

Однако поведение сигналов в КВ-диапазоне намного более сложное и непредсказуемое, чем на длинных и средних волнах. В этом диапазоне очень трудно добиться высокой надежности работы канала. Но вещание – это прежде всего расписание. Если работа по расписанию обеспечена быть не может и перерывы в приеме попадают то на новости, то на спорт и т.п., это уже не вещание. Наиболее близка к такому неустойчивому состоянию работа ионосферных каналов, т.е. именно в КВ-диапазоне. Практика его использования почти за 100 лет показывает, что в КВ-диапазоне даже в наиболее спокойных средних широтах достичь надежности выше 80% в течение продолжительного периода времени (например, сезона) при типичных мощностях передатчиков чрезвычайно сложно. Такое возможно, только если во время работы канала не будет помех от других станций или затухание на трассе не превысит допустимых значений. Ни то ни другое гарантировать нельзя. А на широтах, близких к 60° или выше, положение гораздо сложнее. Здесь, и это подробно рассмотрено во многих публикациях, понятию работы по расписанию трудно придать практический смысл.

Можно предположить, что часть слушателей КВ-передач, столкнувшись с непостоянством приема на коротких волнах, не поверила во всемогущество DRM. О низком проценте приема DRM на КВ свидетельствуют многочисленные сообщения в интернете, и это может быть третьей причиной пробуксовки внедрения DRM. Если бы авторы DRM предложили слушателям для знакомства с новым стандартом вещания передачи не на КВ, а, например, только на СВ, то активность вещателей и результат могли бы быть совсем другими.

У DRM ниже 30 МГц по сравнению с УКВ-системами есть одно неоспоримое преимущество. Это большая дальность действия: на КВ – практически весь мир, на ДВ и СВ – многие сотни километров. И возможность передавать информацию на большие расстояния из своего собственного центра без переприема и без опасности нарушения канала по чужой воле, что свойственно только вещанию на частотах ниже 30 МГц, всегда будет востребована.

Луч света может появиться уже завтра

Объем DRM-вещания в мире в 2006-2013 гг.Характерным показателем отношения радиовещательного сообщества к развитию цифрового направления в полосах ниже 30 МГц является объем работы мировой сети DRM-станций. На сайте Консорциума DRM (www.drm.org) регулярно публикуются списки радиостанций, заявленных для работы в режиме DRM. За последние пять-семь лет число таких станций, как и время вещания в эфире, вопреки прогнозам СЕРТ, не только не увеличилось, но существенно уменьшилось. С 2006 г. суммарное время DRM-вещания в мире снизилось в три раза (см. рисунок ).

Общее число станций также сократилось (см. таблицу). В частности, в активном 2008 г. работало 44 станции, из них 18 – в диапазонах ДВ и СВ, в КВ-диапазоне – 26 станций, т.е. доля ДВ- и СВ-станций составляла 41%. В 2012 г. число станций уменьшилось в 1,7 раза: всего работало 26 станций, две из них (7,7%) – в ДВ- и СВ-диапазонах, 24 станции – в КВ-диапазоне. Наибольшее число задействованных средств и выходов в эфир наблюдалось в 2008–2009 гг.

Характеристики DRM-вещания в 2006-2013 гг.

Сегодня в СВ-диапазоне работают два передатчика: один мощностью 0,1 кВт на частоте 909 кГц – в Германии, а второй, на частоте 1080 кГц мощностью 25 кВт – в Индии. В такой ситуации проведение «практических измерений, чтобы подтвердить возможность совмещения» в мировом масштабе, как это предполагалось в цитированном выше документе рабочей группы СЕРТ, становится проблематичным.

Вместе с тем число стран, работающих с DRM, с 2006 г. не уменьшилось. Всего их 16, хотя состав несколько изменился: одни страны прекратили работу, другие начали пробовать DRM. Наиболее активны в настоящее время администрации связи следующих стран: России – 14 выходов в эфир в сутки, Индии – 11 выходов, Новой Зеландии – восемь выходов, Австралии – семь выходов, Румынии и Испании – по шесть.

Пример самостоятельного решения проблемы «внедрять или не внедрять» подает администрация связи Индии. Страна расположена в регионе, отнесенном к тем, в которых «DRM'у жить хорошо». В январе 2013 г. на конференции-выставке Broadcast Engineering Society Expo в Нью-Дели было заявлено, что индийская администрация связи заказала для радиовещания 36 передатчиков с цифровой модуляцией, которые предположительно начнут работать в декабре 2013 г. Предполагается также, что цифровая система будет использоваться в диапазонах FM, СВ и КВ на программах Всеиндийского радио. Прием таких программ планируется осуществлять на мобильные телефоны. Председатель Консорциума DRM Руксандра Обрежа, принимавшая участие в конференции, отметила, что у Индии есть потенциал стать самым большим рынком цифрового радио.

Прием на мобильные телефоны как по качеству, так и по назначению, конечно, отличается от того, что называется радиовещанием, но тем не менее он будет служить дальнейшему накоплению опыта работы с цифровыми вещательными системами. Несколько ранее сообщалось, что для Всеиндийского радио был заказан цифровой СВ-передатчик мощностью 1000 кВт. Важно, что его предполагается использовать в режиме simulcast, т.е. одновременно в режиме АМ на частоте 1071 кГц и DRM на частоте 1080 кГц. Вещание на таких сдвоенных каналах с большой мощностью в рамках существующего плана возможно в исключительных случаях или с много меньшими мощностями, не создающими помех уже работающим станциям.

Если администрации связи Индии удастся осуществить намеченное и добиться хороших результатов, то это станет прорывным событием, которое завтра, возможно, увлечет за собой другие страны данного региона.

Основное блюдо или десерт?

Переходя к странам со сложными природными условиями, можно сказать, что в целом DRM интересен, и было бы желательно и полезно иметь его на подходящих территориях. Но только там, где случаи всегда возможного временного отсутствия приема по причинам ухудшения сигнала не могут привести к нежелательным последствиям. Все-таки пороговый сигнал где-то внезапно исчезает или превращается в отдельные вспышки или фрагменты. Такое уточнение будет необходимо до тех пор, пока деградация сигнала в DRM не приобретет деликатный характер.

Вполне можно допустить, что новый частотный план будет составлен настолько удачно, что граничные территории действия DRM со всеми неприятными сопутствующими пограничными явлениями будут закрыты другими локальными системами с хорошим качеством. Это снимет основную волну возможных претензий. Скорее всего, DRM-вещание будет развиваться наряду с существующим аналоговым (последнее – в экономичном варианте, т.е. с управляемой несущей или, что еще лучше, с ОБП), и это развитие будет напоминать отдельные островки как в масштабе земного шара, так и внутри какой-либо страны. В таком случае можно сказать, что DRM-вещание будет не основным блюдом, а своего рода экзотическим десертом.  

Читайте также:

1Чернов Ю. Цифровое радио. Плюсы и минусы

  Чернов Ю. Где DRM’у жить хорошо

  Чернов Ю. Как внедрять DRM будем? 

  Чернов Ю. Ионосфера и DRM. Быть ли свадьбе? «ИКС» № 10’2011; № 11’2011

  Чернов Ю. Всему свое место. DRM’у тоже

________________

2Письмо МСЭ-Р CCRR/43(Rev.1)-R.

3Doc. СЕРТ FM PT45(07)039.

4Doc. СЕРТ FM PT45(07)038.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: