Développement de la télévision mobile en France : Éléments ...
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Développement de la télévision
mobile en France : réflexions
sur les aspects techniques
Janvier 2006
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Introduction :
Le développement de la télévision mobile constitue un enjeu déterminant pour le
développement du marché des TICS. La télévision mobile va permettre d’adresser un nouveau
marché, offrant des perspectives considérables. Il s’appuiera en effet sur un parc, aujourd’hui
de plus de 45 millions d’abonnés potentiels en France.
Ces nouvelles technologies constituent également une opportunité pour créer un nouveau
marché. Les téléspectateurs et clients pourront avoir accès à des services nouveaux, des
chaînes de télévision aux contenus innovants, interactifs et au format adapté à la taille des
écrans utilisés.
La télévision mobile sera un complément des services télévisuels « classiques », et ce, à
double titre : en termes de complémentarité de contenus, d’une part, et, d’autre part, en termes
de continuité d’usage : les consommateurs pourront, en effet, avoir accès aux contenus de leur
choix à tout moment de leur vie quotidienne, où qu’ils se trouvent.
Objectif du document :
L’objectif de ce document est de répondre aux questions suivantes :
quelles sont les normes à privilégier pour la télévision mobile ?
quelles sont les bandes de fréquences à attribuer pour ces services ?
Avertissement :
Le présent document a été établi sur la base ...
Développement de la télévision mobile en France : réflexions sur les aspects techniques
Janvier 2006
1
Introduction : Le développement de la télévision mobile constitue un enjeu déterminant pour le développement du marché des TICS. La télévision mobile va permettre dadresser un nouveau marché, offrant des perspectives considérables. Il sappuiera en effet sur un parc, aujourdhui de plus de 45 millions dabonnés potentiels en France. Ces nouvelles technologies constituent également une opportunité pour créer un nouveau marché. Les téléspectateurs et clients pourront avoir accès à des services nouveaux, des chaînes de télévision aux contenus innovants, interactifs et au format adapté à la taille des écrans utilisés. La télévision mobile sera un complément des services télévisuels « classiques », et ce, à double titre : en termes de complémentarité de contenus, dune part, et, dautre part, en termes de continuité dusage : les consommateurs pourront, en effet, avoir accès aux contenus de leur choix à tout moment de leur vie quotidienne, où quils se trouvent. Objectif du document : objectif de ce document est de répondre aux questions suivantes : L quelles sont les normes à privilégier pour la télévision mobile ? bandes de fréquences à attribuer pour ces services ?quelles sont les Avertissement : Le présent document a été établi sur la base dinformations publiques, disponibles au moment de sa rédaction, et danalyses techniques menées par les contributeurs. Un effort dobjectivité et de neutralité sous-tend les analyses qui y sont présentées.
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Méthodologie : La méthodologie suivie peut être résumée de la manière suivante :
Technologie cellulaire ou de diffusion ? Utilisation dune technologie de diffusion, en complément de lUMTS ?
Les différentes technologies possibles
Les différentes bandes de fréquences possibles Technologies Combinaisons possibles technologies / fréquences
Technologies + --Analyse des avantages / inconvénients de-++-chaque cas possible+ -- + -
Utilisation de lUMTS ?
Conclusions Figure 1 : Méthodologie suivie Il sagira, dans un premier temps de déterminer sil est préférable dutiliser une technologie cellulaire 3G ou une technologie de diffusion pour acheminer les contenus audio-visuels1. Cette analyse prendra en compte les différents types de services vidéo possibles. Ensuite, les différentes technologies de diffusion possibles, actuelles ou futures2, seront présentées. Les différentes bandes de fréquences envisageables feront également lobjet dun recensement. 1Les technologies de type WiMAX ou WiFi ne sont pas considérées dans le cadre de cette réflexion. Il sagit de technologies adaptées principalement pour les transmissions de données « point à multipoint ». Elles permettent, notamment, de fournir des services de données, de voix ou de vidéo à la demande. Dans leurs versions actuelles, ces technologies nautorisent pas la mobilité. Pour ce qui est de la technologie Wifi, la portée des émetteurs est limitée. Pour cette raison, cette technologie, telle que conçue aujourdhui, devrait être déployée principalement dans les grands centres urbains. 2Sur la période 2005 2010.
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Les différentes combinaisons possibles (utilisation dune technologie donnée, sur une bande de fréquences donnée) seront ensuite analysées et évaluées (présentation des avantages et inconvénients, en considérant des critères techniques et économiques) afin de déterminer la ou les solutions le(s) plus optimales. Par ailleurs, il a été pris pour hypothèse que les récepteurs seront principalement des équipements portables (« handheld »), de dimension réduite et fonctionnant sur batterie3. La conclusion présentera les différentes approches qui permettront dassurer un avènement rapide et pérenne de la télévision mobile.
3 marché des récepteurs embarqués, à bord des véhicules (alimentés par la batterie du véhicule) serait plus Le restreint.
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1. Quel t e de technolo ie utiliser our la télévision mobile : technolo ie cellulaire ou technolo ie de diffusion ? 1.1 Services vidéo « point à point » Les réseaux « cellulaires » 3G sont conçus pour diffuser du contenu vidéo en « point à point » (ex : visiotéléphonie ). Ils permettent, par exemple, dacheminer des services de vidéo à la demande (programmes courts, en mode différé). 1.2 Services de diffusion dun même contenu vidéo vers de nombreux utilisateurs Les réseaux cellulaires ne sont pas encore adaptés pour la diffusion dun même contenu vers de nombreux utilisateurs. Avec les technologies cellulaires actuelles, une telle utilisation serait aujourdhui sous-optimale du point de vue de lusage des fréquences (rapide saturation des fréquences et utilisation de fréquences apairées en mode « downlink » principalement), et serait anti-économique. A titre dexemple, lhypothèse dune diffusion dun même programme vidéo à 128 kbps vers 1 million dutilisateurs en France, nécessiterait limplantation de plus 50 0004 stations de base sur le territoire uniquement pour la diffusion de ce programme. Les technologies de diffusion sont, quant à elles, adaptées pour acheminer des programmes vidéo « longs », diffusés en temps réel, vers un très grand nombre dutilisateurs. 1.3 Conclusion Les réseaux cellulaires (UMTS) sont adaptés pour les services vidéo « point à point ». Par contre, ils ne sont pas encore adaptés pour les services de diffusion dun même programme vidéo vers un grand nombre dutilisateurs. Pour diffuser de tels contenus, les réseaux cellulaires doivent obligatoirement être complétés par des technologies de diffusion. Ainsi, en combinant technologies cellulaires et technologies de diffusion, les consommateurs pourront accéder à tous les types de contenus vidéos : vidéos courtes et spécifiques, et vidéos longues, en mode diffusé. Cette complémentarité permet, de surcroît, linteractivité.
4bases environ pour une couverture du territoire en 3G.Contre 15 000 stations de
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2. Quelles sont les différentes technolo ies de diffusion ossibles ? Les différentes technologies de diffusion possibles5 pour fournir des services de télévision mobile sont les suivantes : Technologies « terrestres » : - DVB-T - DVB-H ISDB-T - T-DMB -- MediaFLO - MBMS sur UMTS Technologies « satellite » : - S-DMB - DVB-H+
DARC DRM IBOC
3G/MBMS S-DMB (Kr) T-DMB (Kr) DVB-H+
DVB-T DVB-H ISDB-T ATSC
Mobilité Grande Moyenne Faible NulleDébit s 0.01 0.1 1 10 100(Mbp ) Figure 2 : Les différentes technologies de diffusion radio (DARC, DRM, IBOC) et télévision numérique (T-DMB, DVB-T, DVB-H, ISDB-T) assurant la mobilité6dans le monde. 5Seules ont été étudiées, dans le cadre du présent document, les technologies existantes à ce jour. 6mobilité, est présentée, ici, uniquement pour information.La technologie ATSC, ne permettant pas dassurer la
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2.1 La technologie DVB-T Le DVB-T (Digital Video Broadcast-Terrestrial) est une norme de diffusion numérique de contenus télévisuels. Elle a été développée pour un usage domestique, avec une antenne de toit et une alimentation continue. Son intégration dans un équipement portable présente certaines difficultés techniques (autonomie des équipements, limitation de la vitesse de déplacement, etc..). Les programmes sont diffusés dans les bandes de la télévision analogique en UHF, et, dans certains cas, en VHF. 2.2 La technologie DVB-H Le DVB-H (Digital Video Broadcast-Handset) est une technologie de diffusion de contenus audiovisuels, conçue pour la réception sur des équipements portables et nomades (téléphones mobiles, PDA, ordinateurs portables, etc..). Le standard DVB-H est actuellement en cours de développement. LETSI a sélectionné en novembre 2004 le DVB-H comme norme européenne pour la télévision mobile. La mise sur le marché de terminaux compatibles pourrait intervenir dici 2006 à la fois en Europe et aux Etats-Unis. En fonction des choix qui seront faits, les consommateurs pourront avoir accès à des chaînes de télévision gratuites et/ou payantes, interactives et au format adapté à la taille des écrans utilisés. Les systèmes DVB-H mettent en oeuvre la répartition temporelle des données qui permet de réduire la puissance des récepteurs et rend possible le « hand over » lors de changement de station démission. Le DVB-H permet la transmission haut débit (de lordre de 11 Mbit/s sur un canal de 8 MHz). La taille des antennes utilisées est compatible pour une intégration dans des équipements mobiles.
Figure 3 : Exemple de terminal DVB-H La norme DVB-H est dérivée de la norme DVB-T. Ils peuvent utiliser notamment le même type de compression MPEG4.
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Cette « proximité » des deux normes présente de nombreux avantages : les mêmes modulateurs, émetteurs et antennes peuvent être utilisés pour diffuser à la fois des services à la norme DVB-T et des services à la norme DVB-H. Les mêmes infrastructures pourraient ainsi être utilisées, sous réserve que les canaux utilisés restent dans une gamme de fréquences voisine. DVB-T permettra de tirer parti de composantsla fabrication de récepteurs DVB-H et communs et datteindre ainsi des effets déchelle rapidement. la norme DVB-H se développera plus facilement dans les régions où la technologie DVB-T existe déjà ou existera prochainement. Aux Etats-Unis, la plupart des opérateurs mobiles devraient utiliser un diffuseur DVB-H à partir de 2006. Les industriels pourront ainsi développer des équipements permettant dadresser un marché quasi-mondial. Enfin, la norme DVB-H a été conçue pour des opérations dans les bandes UHF IV et V. Son adéquation à une autre plage de fréquences (par exemple en bande L T-DAB) est à étudier.
Figure 4 : Exemple de déploiement avec la technologie DVB-H La cohabitation DVB-H DVB-T au sein dun même multiplex TNT est-elle possible ? Oui, elle est possible techniquement, toutefois : Le diffuseur du DVB-H doit être le même que celui du DVB-T Le paramétrage des réseaux ne peut optimiser à la fois la diffusion vers les mobiles (DVB-H) et les récepteurs fixes (DVB-T) La cohabitation au sein du même multiplex est possible si les paramètres de modulation (couche physique) sont compatibles avec la réception mobile. Ce serait cependant une mesure pénalisante à moyen terme, compte tenu des différences de déploiement entre de la réception mobile (DVB-H) et de la réception fixe, même si celle-ci utilise la compression MPEG4. Il semble quil y ait dautres solutions techniques, basées sur la « modulation hiérarchique » permettant de séparer les paramètres de modulation du DVB-T et du DVB-H.
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2.3 La technologie ISDB-T Le ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) est une norme de télévision numérique terrestre permettant la diffusion vers divers types de récepteurs (télévision standard, TVHD, télévision mobile, etc..) grâce à la découpe du signal en 13 segments. Cette norme nest actuellement utilisée quau Japon, où le service à destination des téléviseurs « haute définition » et standards a été lancé en 2004 sur les villes de Tokyo, Kobe, Osaka et Nagoya. Toutes les préfectures étant desservies dici fin 2006. Des expérimentations sont actuellement en cours à Nagoya pour tester la réception sur des téléphones mobiles. Dans ce cas, un segment est dédié à la réception mobile tandis que les 12 autres segments sont utilisés pour la TVHD. Un service commercial de télévision mobile a été lancé fin 2005 au Japon. Les programmes sont diffusés dans les bandes de la télévision analogique en UHF, principalement en bande IV. 2.4 La technologie MediaFLO Media FLO (Forward Link Only) est une technologie propriétaire développée par Qualcomm. Cette technologie est assez similaire au système DVB-H en mettant en oeuvre la répartition temporelle des données afin de limiter la consommation des terminaux. Lutilisation de turbo codes permet daméliorer le bilan de liaison et donc de diminuer le nombre de sites. Une modulation hiérarchique est utilisée. Le contenu de chacun des programmes est découpé en deux couches, la première couche (base layer) plus robuste peut être reçue dans des conditions difficiles, la deuxième couche (enhanced layer) permet daméliorer la qualité et la fluidité des images quand les conditions de réception sont bonnes. MediaFLO va être déployée dans un premier temps aux Etats-Unis sur une fréquence nationale de télévision (720 MHz - canal 55) que Qualcomm a acquis en 2004. Le réseau sera déployé dans un deuxième temps sur dautres fréquences dès quelles seront libérées par les télévisions analogiques qui les utilisent actuellement. 2.5 La technologie T-DMB T-DMB (Terrestrial-Digital Multimedia Broadcast) est une évolution de la norme radio T-DAB permettant la diffusion de contenus télévisuels à destination des mobiles (télévision mobile, téléphones mobiles, véhicules, etc..). Ce système va être déployé en Corée en complément de la TNT basée sur la norme américaine ATSC qui est inadaptée à la réception sur les mobiles. Cette norme va être utilisée pour diffuser gratuitement des programmes de télévision. Cependant, des discussions sont en cours afin de financer, par un abonnement mensuel, lamélioration de la couverture dans les zones dombre, telles que le métro ou à lintérieur des bâtiments. Le coût des ré-émetteurs est estimé à environ 40 million dEuros pour la seule agglomération de Séoul.
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Le système est prévu pour diffuser un maximum de 12 programmes de télévision (ou 6 programmes de télévision et 18 programmes radio), avec la possibilité de diffuser des programmes locaux. Les premiers terminaux mobiles (à la norme CDMA) permettant de recevoir ces programmes commencent à être commercialisés.
Figure 5 : Exemples de terminaux T-DMB KBC (Korean Broadcasting Commission) a offert 3 licences T-DMB aux diffuseurs actuels et 3 autres licences à de nouveaux entrants, chaque licence permettant de diffuser 2 canaux de télévision ou un canal de télévision et 3 canaux radio. Lensemble des licences sont actuellement octroyées dans la bande III du T-DAB. Il est à noter que le système terrestre T-DMB est indépendant et na pas de rapport avec le système satellite S-DMB décrit ci-après. 2.6 La technologie S-DMB Le 12 mars 2004, TU Media, filiale de SK Telecom et du consortium japonais Mobile Broadcasting Corp, a lancé avec succès le satellite « MB Sat » dont la finalité est de permettre la diffusion de services multimédia (audio, vidéo, données) en Corée et au Japon en utilisant un standard propriétaire enregistré à lITU et popularisé sous le sigle « S-DMB » (Satellite Digital Multimedia Broadcasting). Le S-DMB développé en Corée et au Japon est une technologie dérivée de la technologie à étalement de spectre « CDMA », utilisant la bande de fréquences KU (12,214-12,239 GHz) en flux montant et la bande S (2,630-2,655 GHz) en flux descendant vers les mobiles. Basé sur un concept darchitecture hybride, le système se compose dun satellite et dun réseau de relais terrestres (« gap fillers » ou « répéteurs »). Ce réseau terrestre, nécessitant plusieurs milliers de répéteurs (de lordre de 15 000 pour la Corée), permet de résoudre le problème des zones dombre du signal satellite (immeubles, tunnels, galeries commerciales) en zone urbaine. Lutilisation dune modulation de type CDMA permet, comme lOFDM, de déployer des configurations SFN (Single Frequency Network), où satellite et répéteurs terrestres peuvent émettre le signal SDMB sur la même fréquence avec des niveaux négligeables dinterférences. Offrant des débits élevés (7Mb/s), cette technologie autorise une réception en situation de grande mobilité (150 km/h).
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Figure 6 : Fonctionnement de la technologie S-DMB
Cette technologie présente une problématique majeure pour se déployer en dehors de son marché actuel. Les bandes BSS à 2,6 GHz ne sont en effet plus disponibles pour des systèmes satellites en Europe et aux Etats-Unis, et la Chine est en passe de les réallouer définitivement au terrestre. De plus, le signal S-DMB Coréen nécessite lutilisation dune porteuse de largeur spectrale (25 MHz) incompatible avec les fréquences actuellement disponibles en Europe. 2.7 La technologie DVB-H+ Le système DVB-H+ est une technologie développée pour la diffusion par satellite. Sappuyant sur la spécification de la technologie DVB-H, la technologie DVB-H+ utilise la forme donde OFDM utilisé par le DVB-H. Cependant, afin daméliorer le bilan de liaison et donc daugmenter le débit offert, des turbo codes7 utilisés en remplacement de la sont technique de correction derreurs de Reed Salomon utilisé par DVB-T et DVB-H. La technologie DVB-H+ utilise: Les bandes satellite de lIMT2000 (2170-2200 MHz), adjacentes aux bandes de • lUMTS terrestre, •spatiales adaptées (satellites à grandes antennes, plate-formes deDes technologies forte puissance, etc..) permettent une capacité de 2.3 Mbit/s (soit 9 canaux à 256 kbit/s) par pays et une réception directe du satellite en zones rurales, •zones urbaines. Ces répéteurs émettant surDes ré-amplificateurs/ré-émetteurs dans les la fréquence de la porteuse satellite sans engendrer dinterférences pour le récepteur et sans perturber le fonctionnement du réseau terrestre adjacent. Afin de compléter loffre de programmes dans les zones urbaines, des émetteurs terrestres peuvent compléter loffre satellite permettant doffrir jusquà 27 canaux à 256 kbit/s. Ces émetteurs diffusant sur les fréquences utilisées par le satellite pour desservir les pays voisins. 7«de codes correcteurs, développée en France, permettant de s'approcherTurbo code » est une nouvelle famille du débit théorique maximum dun canal radio (limite de Shannon). Turbo code est actuellement utilisé par lUMTS.
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