手機電視技術分析及實現(xiàn)研究

現(xiàn)在用戶已經越來越不滿足手機所提供的文字、圖片、聲音和低質量的視頻信息，希望能用手機收看各類電視節(jié)目。通?？刹捎?a class="contentlabel" href="http://www.2s4d.com/news/listbylabel/label/無線">無線流媒體方式和數(shù)字廣播方式實現(xiàn)手機電視業(yè)務。相比流媒體技術，數(shù)字廣播方式的手機電視不僅可以給用戶提供一個廣播質量的電視頻道收視體驗，而且在網絡建設和運營成本上有很大的優(yōu)勢，因而引起了電信運營商和廣播電視從業(yè)者的廣泛關注。

1  廣播電視技術

1.1  廣播電視技術的優(yōu)勢

目前電信運營商提供的手機電視業(yè)務是基于VOD技術來實現(xiàn)的，這是一種實時流媒體技術。這項技術在手機電視的商業(yè)推廣上有著難以逾越的問題。與VOD技術比較，數(shù)字多媒體廣播（DMB）技術具有下列優(yōu)勢。

1.1.1 不占用無線通信資源

流媒體的視頻信息量非常巨大，需占用無線資源和帶寬。DMB技術使用地面廣播通道來實現(xiàn)節(jié)目的下發(fā)，這樣就不再占用無線通信通道，從而節(jié)約了大量的無線通信資源。

1.1.2  使用成本較低

因為DMB是一種純接收的視頻技術，用戶在觀看節(jié)目的時候并沒有占用任何資源，用戶只需要為所觀看的節(jié)目付費，而不必為流量等無線資源付費。而基于連接的 VOD業(yè)務，接收對視頻信息時，需要占用話務通道，這樣用戶就需要為他的連接支付昂貴的流量費用，這也是為什么目前VOD業(yè)務發(fā)展不理想的根本原因。

1.1.3  視頻效果佳

因為DMB不存在資源利用率低的問題，使得DMB的視頻帶寬得到了保證，能夠提供高質量的視頻業(yè)務，在7英寸LCD顯示屏上，達到了顯示VCD畫質的水平。

1.2  數(shù)字廣播技術標準及發(fā)展

當前各種手機電視的技術并存，應用較為成熟的有S-DMB、T-DMB、DVB-H和高通推出的Media-FLO技術。目前，國內廣播科學院的STimi技術標準也日漸成熟。

1.2.1  S-DMB

衛(wèi)星數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)（S-DMB）是一個衛(wèi)星與移動網絡相融合的系統(tǒng)。衛(wèi)星提供廣播信道，移動網絡提供交互通道，完成業(yè)務導航、訂購及激活。從技術實現(xiàn)看，S-DMB最大程度地重用了移動技術，如3GPP MBMS已有的網絡架構和功能接口，增加了衛(wèi)星相關的功能模塊，同時對BM-SC和UE有少量的功能增加。S-DMB工作在IMT2000下行衛(wèi)星頻段（2 170~2 200 MHz），從全球的頻譜劃分來看，絕大多數(shù)地區(qū)和國家的衛(wèi)星頻段都是可用的，這也為全球漫游提供了基礎。S-DMB利用了3GPP定義的UTRA WCDMA FDD空口技術，也利用了3GPP R6 MBMS的業(yè)務特征，S-DMB的架構是在ETSI里進行定義的。

一個衛(wèi)星最多支持6個波束，覆蓋直徑達到700~1 000 km。全域性的覆蓋特性是移動通信系統(tǒng)具有高投資回報率的重要保證。高功率的地球同步軌道靜止衛(wèi)星能夠覆蓋大部分地區(qū)，在密集城區(qū)增加一定的地面直放站可以保證衛(wèi)星在城區(qū)具有良好的覆蓋。當需要同時考慮運營成本和大覆蓋（室內和室外）因素時，衛(wèi)星和地面直放站的混合覆蓋應該是非常適合進行全國范圍覆蓋的方案。這種漸進式的投資方式同時也降低了系統(tǒng)運營風險，對終端的架構和成本影響較小。只需要對現(xiàn)有3GPP標準的3G終端進行較少的修改，增加S-DMB接收功能，便可支持S-DMB業(yè)務，大大降低了由于手機補貼帶來的投資風險。S-DMB系統(tǒng)結構圖如圖1所示。 

圖1　S－DMB系統(tǒng)結構

韓國最大的電信運營商SK電訊在2003年底成立了TUMedia公司，專門負責S-DMB的項目。TUMedia與日本MBCO公司于2004年3月合作發(fā)射了DMB衛(wèi) 星，專為日本和韓國地區(qū)的手持設備和車載設備進行廣播服務。韓國的手機電視服務能夠提供11個視頻頻道、25個音頻頻道、3個數(shù)據(jù)頻道，其中包括新聞、電影、體育等專業(yè)頻道，收費采用包月制，每月的費用大約為11~13美元。TUMedia公司到2006年已擁有220萬用戶，希望到 2008 年用戶數(shù)可以達到60萬。

1.2.2  T-DMB

T-DMB派生自歐洲的DAB技術，DAB是ETSI的標準，T-DMB修改后用于提供音頻和視頻服務（韓國），采用的調制和編碼主要是 OFDM、卷積碼、 Reed-Solomon碼等。T-DMB系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2　T－DMB系統(tǒng)結構

韓國的T-DMB于2005年7月在首都圈開始提供商用服務，全國性服務也已在調整地方頻率資源后的2006年底推出。在終端方面，2004年底，三星和 LG分別推出了一款支持T-DMB的手機。2005年下半年，三星推出了2款支持T-DM B的手機。目前韓國的T-DMB業(yè)務選定3家無線廣播運營商、3 家非無線廣播運營商。每個運營商有1個視頻、3個音頻、1個數(shù)據(jù)信道。無線廣播運營商以電視劇、新聞等原有節(jié)目為主；非無線廣播運營商以求職信息、新聞等個性化的節(jié)目為主。在節(jié)目的播出方式上，是通過廣播發(fā)射塔將廣播中心傳送過來的信號發(fā)送到終端，信號差的陰影地區(qū)通過Gap Filler轉送。KBC、MBC、SBS 3家公司分別擁有廣播發(fā)射塔，非無線運營商計劃借用無線運營商的發(fā)射塔。

1.2.3  DVB－H

數(shù)字視頻廣播－手持式接收（DVB－H）系列標準最早由DVB項目組在20世紀90年代初提出。DVB-H通過時間分片來降低接收設備的功率消耗，通過增加小區(qū)標識來支持信號的快速掃描和頻率切換，并提高了移動環(huán)境中接收信號的強度，能實現(xiàn)對室內、室外、步行和移動等多種環(huán)境的支持。該標準是DVB-T的擴展應用。與DVB-T相比，DVB-H終端具有功耗更低、移動接收和抗干擾性能更強的特點，因此該標準適于用電池供電的手持設備，如移動電話、PDA 等，通過地面數(shù)字電視廣播網絡接收信號。也可以說，DVB-H就是依托目前DVB-T傳輸系統(tǒng)，通過增加一定的附加功能和技術改進使手機等便攜設備能夠穩(wěn)定地接收廣播電視信號的一種技術。

DVB-H標準已在2004年經ETSI批準成為歐洲的移動電視標準。目前在全球20多個地方已經建立DVB-H網絡，并已開展商業(yè)運營測試。

由于DVB－H可以最大限度地利用已有的數(shù)字地面網絡的復用器、調制器、發(fā)射機等，所以DVB－H的部署只需額外增加IP打包機（IPE）、業(yè)務系統(tǒng)（主要用于產生SI/PSI、ESG和授權密鑰OMA DRM RO等）、電子業(yè)務系統(tǒng)（主要用于授權密鑰的分發(fā)）等系統(tǒng)設備，另外，為了達到信號的室內覆蓋，在信號覆蓋不好的地區(qū)需要增加補點器/轉發(fā)器等設施。同時，移動網絡也需要提供業(yè)務平臺來完成計費、賬單處理、客戶服務、客戶管理等功能。DVB-H系統(tǒng)結構如圖3所示。

圖3　DVB－H系統(tǒng)結構

在歐洲，芬蘭、英國、德國、法國、瑞士、荷蘭、西班牙等國家正式進行了DVB-H手機電視運營測試，其他一些國家如意大利，瑞典等正在進行相關測試的準備工作。在北美洲，美國的運營商也正在進行DVB-H手機電視運營測試。另外，在大洋洲，澳大利亞也宣布將進行DVB-H的手機電視運營測試。

1.2.4  Media-FLO

Media-FLO系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)組成，即網絡運營中心（由一個國家級運營中心和一個或多個本地運營中心組成）、FLO發(fā)射機、3G網絡和支持FLO的終端。Media-FLO系統(tǒng)結構如圖4所示。

圖4　Media-FLO系統(tǒng)結構

網絡運營中心由FLO網絡中心設備組成，包括國家運營中心和一個或多個本地運營中心。NOC可包括網絡計費、分發(fā)以及內容管理等基礎設備。NOC負責管理各類網絡元素，同時又是全國性和本地內容提供商向移動終端發(fā)送廣域內容和節(jié)目指南信息的接入點。它還負責管理用戶業(yè)務訂購、提供接入和加密密鑰、以及向運營商提供計費信息。網絡運營中心可包括一個或多個LOC，以作為本地內容提供商向相關市場區(qū)域中的移動終端發(fā)送地方性內容的接入點。

a） FLO發(fā)射機。每個發(fā)射機通過發(fā)射FLO波形向移動終端發(fā)送內容。

b） 3G網絡。3G網絡屬于（一個或多個）無線運營商，它支持互動業(yè)務，允許移動終端與NOC通信，從而方便了業(yè)務訂購和接入密鑰分發(fā)。

c） 支持FLO的終端。支持FLO的終端可以接收包含所訂購的內容業(yè)務和節(jié)目指南信息的FLO波形。支持FLO的終端以手機為主，這種手機既可以通電話，又具有地址簿、互聯(lián)網端口、游戲機等多種功能。

1.2.5  STimi標準

2006年4月27日，廣電總局下發(fā)了《關于規(guī)范移動數(shù)字多媒體廣播技術試驗的通知》，特別強調要加強移動多媒體廣播技術管理，必須統(tǒng)一技術標準、支持全國漫游、方便用戶接收。強調要按照自主創(chuàng)新的原則，制定數(shù)字多媒技術標準。2006年5月30日，下達標準起草任務書，依據(jù)已有的TiMi成果，起草中國手機電視基礎標準《移動數(shù)字多媒體廣播系統(tǒng)——廣播信道編碼、調制和幀結構標準研究》，2006年底前形成標準草案。

STimi技術采用衛(wèi)星—地面交互多媒體（業(yè)務）系統(tǒng)，通過“衛(wèi)星移動多媒體廣播系統(tǒng)+地面補點網絡”建立覆蓋全國的移動多媒體廣播網絡，以及可供發(fā)展區(qū)域性頻道的補充網絡。STiMi主網絡采用衛(wèi)星廣播實現(xiàn)全國覆蓋，它是針對我國幅員遼闊、傳播環(huán)境復雜、區(qū)域發(fā)展不平衡的國情而設計的衛(wèi)星與地面覆蓋相結合的移動多媒體廣播信道傳輸技術。STiMi補充網絡采用地面廣播方式，采用大塔單頻網廣播，實現(xiàn)地區(qū)覆蓋，提供區(qū)域性業(yè)務。利用大功率S波段衛(wèi)星信號覆蓋全國范圍，同時利用地面增補轉發(fā)器同頻同時同內容轉發(fā)衛(wèi)星信號補點，覆蓋衛(wèi)星信號盲區(qū)，利用無線移動通信網絡構建回傳通道，統(tǒng)一標準、全程全網，形成衛(wèi)星大面積覆蓋為主、地面增補網絡為輔，無縫覆蓋的單向廣播和雙向交互相結合的移動數(shù)字多媒體廣播網絡，25 MHz帶寬，支持25套電視節(jié)目，30套廣播節(jié)目及數(shù)據(jù)業(yè)務。采用廣播式、雙向式、預付費式相結合的授權方式，分級式用戶管理和計費體系。它具有完全自主知識產權（17項發(fā)明專利），專利結構涵蓋了移動多媒體廣播信道編碼、調制、幀結構，涉及到STiMi傳輸系統(tǒng)、OFDM、LDPC、離散導頻處理、連續(xù)導頻處理、信道估計、信道均衡、保護間隔、隨機序列、頻偏跟蹤、數(shù)據(jù)流分配、無線信號覆蓋技術、擴頻信標等各個方面。2003年初，開始STiMi核心技術開發(fā)；2003～2005年，通過仿真、樣機及核心技術的芯片驗證；2006年4月, STiMi衛(wèi)星和地面試驗系統(tǒng)樣機；2006年6月, 試驗系統(tǒng)開通；2006年底，提供手持終端STiMi芯片樣片。圖5和圖6分別示出的是STiMi系統(tǒng)結構和STiMi系統(tǒng)組成圖。

圖5　STimi系統(tǒng)結構

圖6　STimi業(yè)務子系統(tǒng)結構

2  存在的問題

當前存在的主要問題是標準問題、商業(yè)模式的確定和價值鏈的培育。

2.1  標準問題

標準問題涉及到國家政策許可和標準的選擇，現(xiàn)在國際上除了韓國、日本和芬蘭這些已經確立了最終標準的國家，大多數(shù)國家的運營商都必須面臨這一復雜的抉擇。未來我國移動多媒體國標的出臺是必然的，也是不可阻擋的。在這個前提下，歐洲DVB-H、日韓T-DMB和北美Media-FLO除了部分市場圈地行為外，顯然不足以對我國移動多媒體國家標準的政策出臺構成任何影響，因此，對運營商來說，未來要考慮的是何種制式的國家標準，也就必然要對上述的幾大陣營進行重新劃分。從自主知識產權的角度出發(fā)，國標體系同樣可以劃分為三大陣營：以華為CMB為代表的3G蜂窩網絡技術架構，以新岸線的T-MMB、廣電總局規(guī)劃院的T-TIMI為代表的DAB技術架構，以清華、上海交大為代表的DMB-TH的地面電視架構。廣電總局要融合3種標準之長，創(chuàng)造自主知識產權的標準。標準的確定是很重要的一步，與之相關的系統(tǒng)廠商和終端提供商才能供應設備，降低使用成本，為用戶提供服務。

2.2  商業(yè)模式

手機電視具有廣闊的市場前景，未來的需求也是巨大的，移動產業(yè)和廣播產業(yè)的融合是未來手機電視的發(fā)展趨勢。目前，廣電系統(tǒng)主導的DAB標準的手機電視正在北京地區(qū)試推，為擴大用戶量，形成規(guī)模效應和一定的消費市場，所有播出的電視、廣播節(jié)目均暫時免費向用戶提供。由于DAB多媒體數(shù)字廣播業(yè)務利用廣播電視塔直接向手機發(fā)射電視、廣播頻道信號，其技術上的先天局限性，不通過運營商不太可能實現(xiàn)收費點播業(yè)務。用戶如果要實現(xiàn)互動點播等視頻業(yè)務，就必須通過電信的傳輸通道，DAB標準的手機電視其發(fā)展繞不開移動運營商。廣電系統(tǒng)已經意識到未來與電信系統(tǒng)既競爭又合作的關系。移動運營商將移動網絡與廣電網絡融合，將手機電視業(yè)務完整包裝后呈現(xiàn)給用戶。通過移動網絡交互信息，用戶直接從移動運營商 處訂購手機電視業(yè)務，并按月或以其他方式向移動運營商付費。下行節(jié)目分發(fā)由廣電網絡來實現(xiàn)，交互信息由移動網絡來傳輸。手機電視業(yè)務的交互信息將給廣電運營商和移動網絡帶來巨大的新的商機，可大大提高網絡的附加值。以交互電視中的體育節(jié)目為例，通過移動網絡，可傳送如下交互信息：賽前或賽間的博彩、投票選擇最佳球員/最佳進球等，通過Internet了解相關背景信息，有獎競猜，下載精彩瞬間的圖像照片等，搶撥你最喜愛明星的電話，直接與體育明星交流等。

由于移動產業(yè)和廣播產業(yè)的融合可以為消費者提供真正意義上的低成本、高質量的手機電視，所以其理想的商業(yè)模式應該是一種合作共贏、各自發(fā)揮優(yōu)勢的模式，移動產業(yè)和廣播產業(yè)的融合是未來手機電視的發(fā)展趨勢。設計手機電視業(yè)務商業(yè)模式就必須考慮移動和廣播各自的優(yōu)勢，為雙方創(chuàng)造出各自的利潤點和后續(xù)發(fā)展方向。這樣更有利于促進產業(yè)融合，共同發(fā)展。

3  結束語

手機電視作為近幾年興起的新興媒體，成為一個向用戶提供娛樂的隨身工具。人們可以在乘坐火車、汽車及走路時隨時觀看自己喜愛的節(jié)目。2007年7月，中國的手機用戶已突破5億，電視用戶也超過4.5億，二個具有龐大用戶基礎的產業(yè)，在數(shù)字技術高速發(fā)展的今天，已經出現(xiàn)了交叉的趨勢。希望這種融合能有效整合廣電和電信資源，為用戶提供更便利、更豐富的服務。