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标题: 数字广播技术与应用推展(3)DVB-H vs. DAB/DMB：服务与技术差异比较 [打印本页]

作者: admin 时间: 2015-4-27 10:33
标题: 数字广播技术与应用推展(3)DVB-H vs. DAB/DMB：服务与技术差异比较
行动电视（Mobile TV）的发展甚快，从2004年及2005年分别制定DVB-H及T/S-DMB标准以来，网络测试及商业化的服务已陆续在全球各地展开。目前商业化脚步较快的是基于数字广播（DAB）的行动电视标准，其中S-TMB及T-DMB已在韩国大规模的开通服务，在英国则有英国电信即将推出的BT Movio，采用的是IP-based的DAB-IP规格，此规格已在今（2006）年7月11日成为欧洲通信标准委员会（ETSI）核定的标准。

   不过，DVB-H当然也不是省油的灯，目前全球有包括美、德、英、法、芬兰、瑞典、马来西亚、新加坡、澳洲等地约有40个DVB-H测试计划正在执行中，而第一个商业化的服务也已自今年6月在意大利开始提供服务。这是由3 Italia公司所推出的服务，推出后的反应热烈，在营运六周后即突破11万个用户，预估半年后，也就是今年年底可望达到50万个用户。

   当行动电视的议题开始浮上台面时，市场的焦点大多集中在DVB-H这项标准上头，因为它在技术规格上具有相当多的优势，多数的芯片及设备厂商也纷纷投入产品的开发，不过当面临营运开通的现实问题时，频谱的可用性就成了棘手的难题。T-DMB一方面已在韩国取得了商业化的可行性保证，一方面也具有频谱可用性的优势，再加上和地面数字电视（DVB-T）一样已有完善的DAB布建基础，因此近来愈来愈受到重视，被列入行动电视服务开展的选择方案之一。

      DVB-H与DAB式行动电视服务，究竟孰优孰劣？本文中将针对两者在服务推展及技术性上的差异进行分析比较。

频谱可用性为服务推展关键

      就行动电视服务的推展来说，必须考虑三点：一是频谱可用性；二是网络建置，这包括既有的网络布建状况、提升服务的新增设备与扩建基地台的投资成本；三是服务的模式，也就是行动通讯业者与广播电视业者之间的合作经营模式。这三者中最基本、也是最重要的问题正是：频谱在那里？

      DAB的应用频段为VHFⅢ（174∼230MHz）及L-band（1452∼1477MHz），最佳的应用频段为VHFⅢ；DVB-H的应用频段为VHF（174∼230MHz）、UHF（470∼838MHz）及L-band，最佳的应用频段为UHF。不过，也不是所有的规范频段都可以使用，由于所谓行动电视是整合行动通讯和广播电视的一套系统，在终端的行动设备（如手机）必须同时接收数字电视及GSM系统的讯号，因此在终端的开发上必然得考虑到两套系统在收发上的互操作性问题。以DVB-H来说，若是要与GSM 900的手机系统整合，在channel 21∼55之间的干扰问题可以透过滤波器来解决，但一般会将频率范围限制在channel 49以下；DAB在VHF频段与手机系统没有互操作性的议题，但在L-band则需解决与GSM1800发射器的干扰问题。请参考（图一）。

                                          图一：DVB-H与DVB/DMB在频段上与手机系统的互操作性干扰议题。（资料来源：DVB-H.org）

      虽然频谱的定位很清楚，但不论是DVB-H或基于DAB的DMB或DAB-IP，都面临着与数字电视及广播争频谱的窘境。目前VHFⅢ和UHF的频段普遍被用来播送模拟、数字电视及数字广播，其中尤其是数字电视广播，因愈来愈普及，对于频谱的需求也就愈来愈高。相较之下，DAB定位的数字广播音讯服务接受度不算太高，因此比较有机会争取过来让行动电视使用；不过，也因为市场接受度不高，网络布建的成熟度在各国的发展也不一致，目前覆盖率最高的国家包括比利时、德国、丹麦、新加坡、葡萄牙及英国，台湾除了东部外，其余区域也已架设完成。

      此外，既有频段在区域性或全国性服务类型的转换，并非说换就能换，这和国家政策息息相关。例如有的国家在数字广播不盛行的情况下，将VHFⅢ定位为汽车收音广播之用；至于DAB组织强调的L-Band音讯服务使用程度还很低，可转为行动电视之用的说法，DVB-H组织反驳指出L-band的营运网络还很少，覆盖范围也不大。

      DVB-H组织强调，在欧洲大部分国家的数字电视营运中，个别系统业者所拥有的6∼7个DVB-T多任务器（Multiplexer；MUX）中，多会保留一至两个给DVB-H使用；在亚太地区有更多的保留空间。预计自今年起在各个国家中会陆续有区域性或全国性的UHF频段用来提供行动电视服务。

      不过，就发展现况来看，例如英国、德国就因为确实很难找到DVB-H的使用空间，因而转向DAB的技术。英国政府为了支持BT Movio的DAB-IP服务，正着手讨论放宽管制，让原先只准将20％的DAB频谱用于行动电视服务，提高为30％，这当然是一大利多的举动。有频谱才有服务的情况，在意大利也是如此，3 Italia能顺利推出基于DVB-H的行动电视服务，正因为它当初买下意大利第7频道时获得了474∼746MHz频段。

技术差异比较

      再来看看两者在技术运作上的差异。其实DVB-T/H与DAB在传输上的调变（modulation）及编解碼（CODECs）技术是很接近的，两者皆是采用COFDM（Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex）调变技术，其中DAB采用的是较单纯的D-QPSK（Differential Quadrature Phase-shift Keying），有助于简化接收端的设计；DVB-H则允许业者自行选择使用QPSK、16QAM、64QAM等复杂度不同的调变技术，愈复杂的调变技术能得到更高的频谱效益，但在技术上需做更多的投资。两者在技术规格上的差异，请参考（表一）。在视讯的编译码上，DVB-H与DMB都采H.264规格；在音讯编译码上，DVB-H采用AAC规格，DMB采用BASC规格。

      虽然采用的技术基础相似，但因在实体层、MAC层上采用的专属技术及参数定义的不同，加上可用频宽也不同，这都会造成在容量、效能及耗电性上的差异，这些差异会进一步影响到营运上的投资与经营型态。以下将分别进行比较：

1.节目容量

      以行动电视的一个影音节目的传输来说，采用H.264/level 1.2的规格，而且要达到CIF（360×288）画质的话，在视讯传输上需要384Kbps的速率，音讯上需要48Kbps，若再加上约40Kbps的overhead，因此一个质量稳定的节目大约需要用掉500Kbps。

      DVB-H及DAB/DMB在一个通道中可传输的节目数量，与其最大传输速率（每秒可传送的数据量）有关，而传输速率又受到频宽和调变技术的影响。DAB/DMB一个通道的频宽约1.5MHz，采用D-QPSK可达约1Mbps的速率，因此大约只能传2∼3个节目。相较之下，DVB-H的通道频宽分为5/6/7/8MHz四种，若在8MHz下采用QPSK可达3Mbps以上的速率，能传送约6∼7个节目；若采用16QAM则可达约14Mbps速率，可传送近30个节目；若采用64QAM，传送节目可以再加倍到近60个。

      若再考虑可用的频宽，以频谱范围来看，DAB的可用频宽包括在VHFⅢ的56MHz，以及L-band的25MHz，也就是整体可用的频谱范围是81MHz；相较之下，仅仅是使用UHF频段，DVB-H就有300∼400MHz的频谱可用，比起DAB大上许多。也就是说若使用DVB-H，只要频谱开放的愈多，营运业者就能提供数量极大的节目。

      不过，这两者在单一通道可传送的节目数量差异，也会造成营运模式上的决定性影响。乍看之下，一个通道能播放的节目数量当然是愈多愈好，但在营运执照上，通常是依通道使用权来发放，在DVB-H的模式下，单一营运商将掌握大量的节目频道，自然会形成垂直式的市场型态，也就是由一家厂商来整合及主控节目的内容；DAB的单一营运商只需经营少量的节目，营运商本身也可以是内容制作者或网络业者，进场经营的门坎相对上低了许多，容易形成水平式的市场型态。

2.灵敏性与耗电性

      就行动电视的应用来说，要想在行动设备上长时间收看视讯节目，就得克服接收器灵敏度与耗电性的问题。接收器的灵敏度主要受到频宽与C/N值表现的影响，DAB/DMB的频宽较小，在灵敏度上的条件较佳，但由于DVB-H采用多重协议封装-前向纠错（MPE-FEC）技术而获得更佳的C/N值，因此两者在灵敏度的表现相当接近。

      接收器的灵敏度会影响发射器所需的传送功率，进而影响基地台多任务器的建置成本，从这个角度来看，两项规格对于多任务器的投资成本是相近的，但DVB-H的优势在于能提供数倍于DAB/DMB的频道容量。

      在传输功率上，较低的数据速率意味着需要的功耗较低，这样看来DAB/DMB拥有较佳的耗电性。不过，DVB-H因采用了时间切片（Time Slicing）的技术，也就是只在有讯号传送的时段（burst duration）才开启接收器进行接收，其它时间则处于off的状态。此作法让DVB-H前端（tuner加demodulator）的功耗大幅降低，理论上可节省九成的功耗，不过这也要看传输速率而定，请参考（图二）。以DVB-T来说，大约要用掉1W的功耗，在DVB-H规范中的目标是要达到100mW以下，目前业界推出的产品则已能达到50∼80mW的优异表现。相较之下，T-DMB的前端功耗大约是250mW，反而高于DVB-H。

图二：DVB-H采用时间切片下，不同速率的省电效益差异比较。（资料来源：DVB-H.org）

在时间切片技术中，将时间切分为多段的time-slot，并容许业者自行定义每次busrt的间隔时间，从数毫秒到数秒钟皆可，时间愈短能传送的数据速率愈快，但接收器的耗电负担就会愈大。时间切片技术看来十分理想，但由于该作法只在特定时间才收发讯号，若在此时段出现讯号衰落的现象，则会让接收器无法正确的解读讯号，请参考（图三）。这种传输过程中的讯号衰落是很常见的，可能来自于回音或、引擎点火或相邻电波的其它噪讯干扰。这是在设计上需克服的问题。

三：衰落现象对时间切片的影响示意图。（资料来源：WorldDAB.org）

3.服务模式：IP-based？

在行动电视服务的推展上，DVB-H与DAB/DMB的重大差异，就在于是否IPDC（IP datacast）服务。为了利用既有多任务器发送影音节目，DVB-H和DMB在数据链结层的传输串流（Transport Stream）上皆采用MPEG-2 TS模式，不过，在更上层的网络层就有了差异，DMB采用的是MPEG-4系统层，而DVB-H则支持IP堆栈，请参考（图四）。这两者对服务上造成的差异是，DMB的终端只能收看电视节目，行动终端就像一台微小化的电视机一样；但DVB-H却能运用手机网络来达成互动性的服务，甚至能与Wi-Fi、WiMAX等同样基于IP的技术整合在一起。由于此架构能为营运商创造更多的加值空间，因此DAB阵营也朝IP-based的规格发展，英国电信使用的DAB-IP正是其一。

图四：DMB与DVB-H在服务模式上的差异说明。（资料来源：IRT研究中心）

结论

从以上的比较中可以看出，就频谱可用性的现实来说，DAB/DMB在某些国家中具有快速布建及推行上的优势；但若考虑频宽及技术上的条件，DVB-H就展现了更佳的发展条件。此外，两者在单一通道中的节目数量，也会影响一个国家中服务营运上的垂直或水平模式。两者虽是竞争的规格，但也存在互补的空间，尤其是DAB-IP的出现，让业者从DAB系统移植到DVB-H系统变得更为平顺和可行了。

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