Анализ национальных планов использования частот 470-862 МГц и предложения по общей позиции АС РСС по использованию полосы частот 694-790 МГц с целью защиты интересов АС РСС на форумах МСЭ (стр. 2 )

Во многих странах РСС концептуальные документы, определяющие будущее развитие телевизионного вещания после 2015 г. и отключения аналоговых станций, в настоящее время еще не разработаны. В силу вышеуказанных причин, расчет минимальных потребностей в радиочастотном спектре для развития телерадиовещания был выполнен исходя из следующих предположений:

-  Считается, 20 общенациональных и региональных ТВ программ будет достаточно для наземного вещания на неограниченную перспективу.

-  Считается, что вещание в формате стандартной четкости будет продолжаться неограниченно долгое время в связи с отсутствием поддержки форматов повышенной и высокой четкости приемниками цифрового наземного вещания, находящимися у населения.

-  Считается, что охват более 55% населения страны программами местного вещания не будет востребован.

-  Активное развитие в будущем коммерческих служб наземного вещания, широковещательной передачи данных не предусматривается.

-  Не предполагается развития наземного телевизионного вещания и передачи данных с использованием вещательных каналов для приема на мобильные и портативные устройства, за исключением некоторых крупных городов.

-  Не будет обеспечена возможность перевода всего вещания в форматы высокой четкости, 3D и сверхвысокой четкости когда-либо в будущем. Считается, что от восьми до десяти программ в стандарте высокой четкости и 3D будет достаточно для удовлетворения потребностей населения в высококачественном наземном ТВ вещании на длительную перспективу.

-  Вопросы разработки системного решения по преодолению цифрового разрыва между сельским населением и населением городов, которое объединит в будущем достоинства различных сред и технологий передачи информации (наземной и спутниковой вещательной доставки, наземной и спутниковой фиксированной и подвижной связи) для достижения максимальной эффективности использования ограниченных ресурсов РЧС и каналов передачи, не рассматривались.

Расчетная оценка приведена для средних местных условий по сложности обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Для районов, в которых условия обеспечения ЭМС и электромагнитная обстановка хуже усредненных (потребности от средней до максимальной оценки), решение проблемы дефицита РЧС будет возможно прежде всего за счет намеренного превышения допустимого уровня взаимных помех при планировании передающих сетей. Такой подход имеет негативные последствия - сложность проведения международной координации, а также значительное повышение расходов на строительство и эксплуатацию передающих сетей. Несмотря на это, с целью повышения эффективности использования РЧС для обеспечения наличия цифрового дивиденда в полосе частот выше 694 МГц на всей территории страны, придется применять данный подход в случаях, когда условия частотного планирования хуже усредненных.

Показанная расчетами необходимость сохранения части спектра в полосе 694-790 МГц для телевизионного вещания может быть сокращена только при условии успешного завершения полного перепланирования вещательной службы в диапазоне УВЧ для работы в условиях более высокого уровня взаимных помех. Это возможно, однако потребует компенсации существенных дополнительных затрат на проведение исследований, строительство/модернизацию и эксплуатацию передающих сетей ТВ вещания на всей территории страны, с учетом длительности проводимых работ по развертыванию сетей наземного цифрового вещания.

После 2025 года потребности вещательной службы, включая широковещательную доставку мультимедийных программ и данных, будут определяться той ролью в системном подходе к преодолению «цифрового разрыва», которая будет отведена наземной вещательной доставке. Необходимо подчеркнуть, что приведенная минимальная оценка потребностей вещательной службы учитывает только потребности обычного многопрограммного ТВ вещания.

2.  Оценка реалистичных (средних) потребностей в частотном ресурсе для развития наземного ТВ вещания с учетом предложений по высвобождению
части или всей полосы частот 694-790 МГц
(пример)

Реалистичным сценарием предполагается, что развитие наземного вещания не будет ограничено только социальным сегментом (появятся коммерческие передающие станции), будет совершен полный перевод всех программ на перспективные стандарты вещания, а наземное вещание будет также использоваться для массовой доставки нетелевизионного широкополосного контента на линии вниз. В то же время принято, что общее количество передаваемых программ будет существенно меньшим, чем в спутниковых и кабельных каналах, а доставка широкополосного контента на линии вниз будет постепенно заменять передачу обычных ТВ программ и поэтому не потребует дополнительного частотного ресурса.

Расчет реалистичных потребностей в радиочастотном спектре для развития телерадиовещания был выполнен исходя из следующих предположений:

-  20 общегосударственных и региональных ТВ программ будет достаточно для наземного вещания на неограниченную перспективу.

-  Считается, что вещание в формате стандартной четкости будет заменено вещанием в формате высокой четкости с возможностью передачи 3D.

-  Считается, что охват более 55% населения страны вещанием для портативного приема не будет востребован.

-  Не предполагается полного перевода вещания в формат сверхвысокой четкости. Считается, что нескольких программ в стандарте ТСВЧ будет достаточно для удовлетворения потребностей населения в высококачественном наземном ТВ вещании на длительную перспективу.

Расчетная оценка приведена для средних местных условий по сложности обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Показанная расчетами необходимость сохранения для телевизионного вещания спектра в полосе 694-790 МГц и части спектра в полосе 790-864 МГц может быть сокращена, как и в предыдущем примере, только при условии успешного завершения полного перепланирования вещательной службы в диапазоне УВЧ для работы в условиях более высокого уровня взаимных помех. Нужно отметить, что высвободить значительный объем частотных ресурсов за счет перепланирования невозможно, высвобождение происходит вследствие небольшой экономии спектра при одновременном увеличении стоимости передающих сетей ТВ вещания, которое можно рассматривать как имеющее квадратичную зависимость от объема высвобождаемого при перепланировании спектра.

После 2025 года потребности вещательной службы, включая широковещательную доставку мультимедийных программ и данных, будут определяться той ролью в системном подходе к преодолению «цифрового разрыва», которая будет отведена наземной вещательной доставке. Необходимо подчеркнуть, что приведенная средняя оценка потребностей вещательной службы учитывает только потребности обычного многопрограммного ТВ вещания при условии, что широковещательная доставка мультимедийных программ и данных будет постепенно вытеснять традиционное многопрограммное вещание и не потребует выделения дополнительного частотного ресурса.

Приложение 2

Последствия распределения полос частот 694-790 и 790-862 МГц подвижной службе для телевизионного вещания

Рассмотрим результат дополнительного распределения полосы частот ТВ вещания для подвижной службы в краткосрочной перспективе. Если принять, что использование радиовещательной и подвижной службы в одних и тех же каналах нецелесообразно, потребуется вывод ТВ вещания из полос частот, используемых подвижной службой.

Рассмотрим последствия полного перераспределения полосы частот 694-790 МГц для подвижной службы (первый из возможных вариантов будущего использования). Они разделяются на последствия в краткосрочной и последствия в долгосрочной перспективе.

Последствия в краткосрочной перспективе

1.  Необходимость замены радиочастотных каналов на действующих и строящихся сетях цифрового вещания в соответствии с ФЦП развития телерадиовещания

На первом этапе, потребуется внесение изменений в частотные планы первого и второго мультиплексов и поиск доступного ресурса для замены утраченных частотных каналов из диапазона 694-790 МГц на более низкие каналы. Количественно это выражается в следующих цифрах.

На начало 2012 года план присвоений сетей первого мультиплекса содержал 8356 присвоений, из них 1019 присвоений с каналами с 49ТВк по 60 ТВк (это порядка 12%), в том числе:

-  по регионам первой очереди строительства 173 присвоения.

-  по регионам второй очереди 320 присвоения.

-  по регионам третьей очереди 518 присвоения.

-  по регионам четвертой очереди 8 присвоения.

Для ЧТП второго мультиплекса доля зон частотных выделений с каналами 49-60 ТВк составляет порядка 20 %.

Можно прогнозировать, что для 3-го мультиплекса потребуется в 1,5-2 раза больше частотных каналов из-за необходимости внедрения регионального и местного вещания и более широкого использования многочастотного принципа построения сетей. Следовательно, на реализацию третьего мультиплекса пропорционально возрастут и негативные последствия сокращения доступного ресурса в диапазоне 49-60 ТВк.

На рисунке 4 показана оценка влияния сокращения частотного ресурса 49-60 ТВк на реализацию 1-3 мультиплексов.

Кроме этого, потребуется перевод цифровых станций, введенных в эксплуатацию на 49-60 ТВк, на другие частотные каналы. По итогам 2011 года в рамках создания сети первого мультиплекса было введено в эксплуатацию 1152 объекта из 40 регионов РФ, из них 90 присвоений с каналами с 49 ТВк по 60 ТВк в 11 регионах РФ.

Подробный анализ последствий изъятия полосы частот 694-790 МГц для реализации ФЦП по развитию телерадиовещания приведен в приложении 1.

Необходимо отметить, что смена радиочастотного канала со значительным сдвигом в частотном диапазоне это дорогостоящая и длительная процедура, требующая проведения следующих мероприятий:

1.  Подбор нового радиочастотного канала с понижением номинала частоты, с учетом защиты действующих РЭС ТВ вещания и других первичных служб, с необходимостью обеспечения зоны обслуживания не хуже, чем на исходном канале с учетом изменения электромагнитной обстановки на новой частоте (чем ниже частота тем электромагнитная обстановка, как правило, сложнее). При этом необходимо учесть, что свободные плановые частоты в нижней части диапазона УВЧ скорее всего будут недоступны из-за высокой загрузки нижних полос частот.

2.  Для одночастотной сети нужно найти канал, который может использоваться всеми станциями этой сети.

3.  Согласование с РЭС других первичных служб и проведение международной координации для неплановых частот.

4.  Получение разрешения на использование частоты и других разрешительных документов.

5.  Изготовление и монтаж новых элементов передающего тракта (АФУ, канальные фильтры, передатчик при отсутствии возможности перестройки канала в необходимом диапазоне). При этом стоимость канального фильтра для мощных станций сопоставима со стоимостью передатчика.

6.  Для одночастотных сетей, после смены каналов всех станций, необходима настройка синхронизации одночастотной сети на новом канале.

7.  Мероприятия по информированию населения.

При отсутствии свободного канала в нижней части диапазона даже для части станций одночастотной сети, смена канала будет возможна только после отключения аналоговых станций.

С учетом вышесказанного, успешное выполнение мероприятий по замене радиочастотных каналов до окончания переходного периода не гарантировано.

На втором этапе, потребуется поиск частотного ресурса для третьего и последующих мультиплексов. По предварительным оценкам, в 120 зонах частотных выделений возможны трудности с поиском доступных частотных для третьего мультиплекса. Для последующих мультиплексов эта цифра будет только расти. Таким образом, очевидно, потребуется проведение работ по перепланированию частотного плана для восстановления частотного ресурса, доступного для радиовещательной службы, как минимум на уровне 5-6 мультиплексов, и как следование проведение международных работ по согласованию этих изменений с приграничными странами.

2.  Необходимость замены радиочастотных каналов или отключения действующих станций аналогового вещания

В полосе частот выше 694 МГц в России работает 1281 станция аналогового вещания (данные ). Из-за высокой интенсивности использования нижней части диапазона УВЧ ТВ вещанием (в России работает 7474 аналоговых ТВ станций), поиск частот для замены канала в нижней части диапазона может быть проблематичным.

Смена радиочастотного канала аналоговой вещательной станции со значительным сдвигом в частотном диапазоне требует проведения тех же мероприятий, что и для цифровой станции.

С учетом вышесказанного, успешное выполнение мероприятия по замене радиочастотных каналов аналоговой ТВ станции не гарантировано.

При отсутствии свободного канала в нижней части диапазона, использование частот подвижной службой будет возможно только после отключения аналоговой станции. Предельные сроки отключения аналоговых станций не в России установлены, соглашение «Женева-06» не содержит обязательного требования по отключению аналоговых станций в 2015 г. а лишь прекращает их защиту если не будет иных договоренностей между администрациями. Принятая концепция внедрения ЦТВ предполагает, что отключение аналоговых станций будет возможно только после достижения дублирующего охвата цифровым вещанием на всей территории их обслуживания.

3.  Обеспечение электромагнитной совместимости РЭС наземного ТВ вещания и РЭС подвижной связи

Опыт внедрения РЭС подвижной связи в полосе частот 790-862 МГц в ряде стран показал наличие проблем ЭМС с РЭС ТВ вещания, работающими на частотах ниже 790 МГц. Главным источником проблем является перегрузка широкополосных усилителей антенных систем, входных каскадов эфирных и кабельных ТВ приемников из-за наличия в полосе настройки излучений от базовых станций и абонентских терминалов СПС с уровнем, значительно превышающим уровень полезного сигнала ТВ вещания. Как показали стендовые испытания, частотная расстройка не играет большой роли, а помеха оказывается приему всех без исключения телевизионных каналов в диапазоне УВЧ. Помимо эфирного вещания мешающему воздействию подвержены также кабельные сети из-за недостаточно высокой эфирной развязки кабелей и бытовой аппаратуры.

Вокруг базовых станций и абонентских терминалов СПС образуются т. н. серые зоны, в которых прием эфирных ТВ программ в диапазоне УВЧ невозможен. На стадии исследований, проводившихся МСЭ-Р в ОЦГ 5-6 при рассмотрении распределения полосы частот 790-862 МГц для подвижной службы, эти проблемы были отмечены лишь фразой в отчете о том, что они могут быть решены в будущем посредством модернизации ТВ приемников. В свое время деятельность ОЦГ 5-6 подверглась критике от ряда администраций, т. к. более поздние исследования выявили ряд проблем, не указанных в отчете.

Действительно, единственным надежным решением проблемы перегрузки является установка полосовых фильтров и изменение алгоритма выставления рабочей точки в широкополосных усилителях эфирного, кабельного вещания и входных каскадах ТВ приемников. Таким образом, может потребоваться замена до 95% парка абонентских приемников, а также приемных антенн с активными элементами, находящихся на удалении от телецентра. В противном случае гарантировать прием цифрового сигнала будет невозможно, поскольку портативный терминал СПС в любое время может начать работу где-то поблизости.

Например, в Великобритании на уровне государственной программы заложен бюджет в 200 млн. евро для модернизации в проблемных случаях абонентских приемных установок ТВ вещания или предоставления альтернативных путей доставки ТВ программ.

Альтернативным решением проблемы является полный вывод из полосы частот ТВ вещания линии вверх (передает абонентский терминал) и расположение базовых станций (линия вниз) на удалении от мест приема наземного ТВ вещания.

Существует также проблема обеспечения ЭМС РЭС СПС и ТВ вещания в перекрывающихся полосах частот. Причем в этом случае помехам будут подвержены также сети подвижной связи. Если сопредельное государство не проводит внедрение подвижных служб, а продолжает использовать ТВ вещание, возникает опасность создания помех в приграничных районах, причем координация СПС вне рамок частотного плана «Женева-06» с такими странами будет чрезвычайно затруднена из-за консервативности положений соглашения «Женева-06» по отношению к любым модификациям плана.

Только после успешного решения задач обеспечения ЭМС с РЭС ТВ вещания могут быть рассмотрены условия и сроки использования подвижной связи в полосе частот 694-790 МГц, в противном случае помимо трудностей с введением в действие сетей СПС, внедрение цифрового вещания в РФ может быть сорвано. Это может лишить смысла приложенные усилия государства по созданию современной национальной сети ТВ вещания и единого информационного пространства на территории РФ.

4.  Обеспечение электромагнитной совместимости РЭС кабельного ТВ вещания и РЭС подвижной связи

Кабельные сети телевизионного вещания представляют собой быстро растущий сегмент рынка вещательных услуг. Дефицит наземных ТВ каналов и сложности с установкой спутникового приемного оборудования в городских условиях способствуют быстрому развитию сетей кабельного ТВ вещания. Несмотря на растущую конкуренцию со стороны IPTV, вещательные сети на порядки дешевле в развертывании и эксплуатации, не требуют специального абонентского оборудования и не страдают от пиковых всплесков абонентской нагрузки, приводящих к недоступности интерактивных услуг.

Сегодня в крупных и средних городах большая часть (до 75-90%) населения осуществляет прием программ через сети кабельного вещания. Следует ожидать, что кабельные сети вещательного формата сохранят высокое проникновение в средних и крупных городах и будут продолжать активно развиваться в мелких населенных пунктах, прежде всего в зонах, где ведется строительство многоквартирных домов. Поскольку на операторов кабельных сетей регулятор не оказывает давления для стимулирования перехода на цифровые технологии, многие из них продолжат работать в аналоговом формате и после 2015 года, так как это позволяет сохранить абонентскую базу в максимальном объеме. Вместе с тем, необходимость доставки программ высокой четкости заставит операторов также вести передачи в цифровых системах (DVB-C, DVB-T/T2) параллельно с аналоговым вещанием.

Сети кабельного вещания для передачи программ используют те же частоты, что и наземное вещание, только количество передаваемых в канале программ существенно больше, чем в сетях эфирного вещания. Использование частотной полосы 470-862 МГц на примере оператора кабельного вещания «НКС» приведен на рис. 11. предоставляет в Москве услуги кабельного телевидения, используя арендованную кабельную сеть . При этом эфирный телесигнал доставляется во все квартиры, подключенные к кабельной сети, а абонентская плата автоматически включается в счет за жилищно-коммунальные услуги. В сетку вещания входит свыше 40 телеканалов в аналоговом формате. Доля «НКС» на рынке кабельного телевидения: 72 % в Москве, 76 % в Санкт-Петербурге, 49 % в Екатеринбурге. Операторы кабельного вещания не только задействуют все эфирные диапазоны, но и начинают активно использовать расширенный кабельный диапазон (ниже 470 МГц), несмотря на то, что старыми моделями телевизоров он не поддерживается. Таким образом, у них практически нет возможностей для перевода части программ из полос 694-790 и 790-862 МГц в другие области спектра.

Рис. 11. Пример использования частот диапазона УВЧ
в кабельной сети ТВ вещания

Важно учитывать, что среда передачи кабельной сети не является полностью изолированной от проникновения сигналов эфирного вещания и других помех. Как показали результаты работ, проводившихся в Москве с целью определения возможности совместного использования радиочастотных каналов передающими сетями наземного вещания для портативного приема стандарта DVB-H и сетями кабельного ТВ, в лучшем случае развязка эфир/кабель составляет порядка 30 Дбд, причем наиболее слабым местом с точки зрения экранировки зачастую являются сами телевизионные приемники. Обычно операторы кабельных сетей стараются не использовать эфирные каналы из-за высокого уровня помех. Однако в случае внедрения подвижной связи это будет невозможно.

Примеры спектрограмм в полосе 470-694 МГц для эфирного и кабельного вещания, снятых в одном месте приема с дипольной антенны (эфирный прием) и из кабельной сети ОАО "НКС" в районах Тушино - Строгино (г. Москва), приведен на рис. 12.

Рис. 12. Совмещенные спектрограммы сигналов наземного ТВ вещания
и сигналов программ кабельной сети ТВ вещания в г. Москва

На спектрограмме отчетливо видны наведенные в кабельной сети сигналы помех от эфирных каналов аналогового и цифрового вещания в полосах частот 23, 25, 26, 30, 33, 35, 38, 44 ТВ каналов. В рассматриваемом примере подавление эфирных помех за счет экранирования кабельной среды при сравнении амплитуд несущей аналогового ТВ сигнала составляет около 37 дБ по отношению к приему на дипольную антенну. Расстояние от мощной РПС Останкино, с которой ведется вещание большинства эфирных каналов, составляло 13,2 км. Очевидно, что излучение от расположенных гораздо ближе базовых станций подвижной службы и абонентских терминалов, которые могут находиться даже в непосредственной близости от линий кабельной сети и ТВ приемников, будет существенно превосходить по уровню сигналы мощных передатчиков ТВ вещания, установленных на значительном расстоянии. Для обеспечения ЭМС с 36 установленными на территории города передающими станциями DVB-H малой и средней мощности, потребовалось проведение ряда работ по улучшению помехозащищенности элементов кабельной сети и ограничению излучения передающих станций в определенных направлениях.

При внедрении внедрения СПС в полосах частот УВЧ диапазона следует ожидать, что передатчики базовых станций будут установлены в различных местах городов и в сельской местности, а абонентские терминалы будут использоваться практически повсеместно. В этих условиях сложно представить, каким образом возможно обеспечить ЭМС СПС и кабельных сетей ТВ вещания. Этот вопрос требует серьезного исследования. Обеспечить ЭМС обычными методами - посредством аккуратного проектирования сетей подвижной связи, снижения мощности и использования полосовых фильтров будет возможно только для линии вниз (базовых станций), которые необходимо устанавливать на расстоянии от жилых домов и ограничивать уровень излучений в направлении жилых зданий.

Только после успешного решения задач обеспечения ЭМС с РЭС ТВ вещания в кабельных сетях или перевода кабельных сетей на другие среды передачи (например, оптоволокно) могут быть рассмотрены условия и сроки использования подвижной связи в полосе частот 694-790 МГц.

2. Последствия изъятия полос частот 790-862 МГц и 694-790 МГц в частотном плане Регионального соглашения «Женева-06»
для стран РСС

В случае использования части полос частот ТВ вещания для подвижной связи на основе сквозного канального плана, значительная часть частотных выделений плана «Женева-06» будет потеряна или не сможет использоваться для ТВ вещания. Ниже приведены таблицы общего количества и карты количества мультиплексов в плане «Женева-06» в полосах частот 470-694, 470-790, 470-862 МГц для стран РСС.

Таблица 2.1. Общее число частотных каналов в регионе

Члены РСС	21 – 48 ТВк	21 – 60 ТВк	21 – 69 ТВк
Азербайджан	234	317	375
Армения	135	175	204
Беларусь	133	179	205
Грузия	107	140	156
Казахстан	951	1371	1674
Кыргызстан	162	234	269
Молдова	33	44	56
Россия	5347	7629	9226
Таджикистан	218	315	377
Туркменистан	153	216	268
Узбекистан	424	602	675
Украина	354	513	636

Таблица 2.2. Среднее количество РЧ каналов в диапазоне

Члены РСС	21 – 48 ТВк	21 – 60 ТВк	21 – 69 ТВк
Азербайджан	7.1	9.6	11.4
Армения	15	19.4	22.7
Беларусь	5.3	7.1	8.2
Грузия	10.7	14	15.6
Казахстан	5.7	8.3	10.1
Кыргызстан	16.2	23.4	26.9
Молдова	1.8	2.4	3.1
Россия	5	6.7	8
Таджикистан	19.8	28.6	34.3
Туркменистан	3.6	5.1	6.4
Узбекистан	10.6	15	16.9
Украина	4.4	6.3	7.8

Таблица 2.3. Минимальное количество РЧ каналов в диапазоне