技術剖析:數位多媒體廣播(DMB)
(郭長祐∕DigiTimes.com) 2006/08/28
前言:其實早在數位視訊廣播(DVB)提出前,於數位音訊廣播(DAB)提出後的不久,業界就開始談論有關數位多媒體廣播(DMB)的可行性,當初所談的數位多媒體廣播,只是在音訊的廣播之外,也傳遞一些簡單的文字(如:股價、球賽比數、新聞)、表格(如:每週星座運勢、重要都市天氣)、及圖案(如:即時路況)等,因為同時具有聲音、文字、圖表,所以稱為多媒體廣播,也因為原有的空中無線波段從類比技術改成數位技術,使相同頻寬的傳輸率大增,如此才能有 DMB的實現可能。
圖說:南韓三星的滑蓋式智慧型手機:SPH-B5200具備QVGA解析度的顯示器,同時可支援接收T-DMB的行動數位多媒體廣播。(圖片來源:Samsung.co.kr)
之後數位視訊廣播技術也逐漸成熟,數位視訊廣播所傳遞的資訊量更大,只要在波段頻道上進行妥善的安排,數位視訊也可含括前述的數位音訊、數位多媒體等功效,更簡單地說:純就技術角度來看,DAB(音樂、語音)、DMB(資訊、數據資料)、DVB(靜態圖、動態影像)三者並無太大的不同,僅在傳遞媒體上有所不同,因此三者確實可融合成一,並同時一併提供,此即實現了數位廣播的三重播送運用(Triple Play)。
比較不同的是,雖然數位廣播與過去的音訊、視訊廣播一樣,可以透過三種方式來進行廣播:地面無線發送塔台、太空中的人造衛星、有線電視的同軸電纜線等,但就現有時空環境來看,未來恐怕只有「塔台」與「衛星」這兩種無線廣播方式較可能被運用,有線方式的數位廣播將不易與今日的寬頻網際網路競爭。
圖說:英國Frontier Silicon公司針對T-DMB需求所推出的接收器晶片組:Apollo射頻前端晶片。(圖片來源:Frontier-Silicon.com)
即便是無線方式的數位廣播,也一樣遭遇到數種技術的威脅,特別是3G與WiMAX,3G與WiMAX提供無線行動式的雙向高速傳輸,具有雙向傳輸機制後,就算是上、下行的傳輸通量速率不對稱(一般而言是下行快過上行,如ADSL、HSDPA等),也都可以實現更高自主性、更高度個人化與自訂性的隨選視訊(Video On Demand;VOD)服務,這對數位廣播一樣是一項威脅。
所以,數位廣播的技術業者也試圖為其技術找尋可行的出路,出路之一就是與3G長短互補,此即是易利信(Ericsson)所提出的多媒體廣播多點傳送服務(Multimedia Broadcast/Multicast Service;MBMS),以3G為體(無線網路系統與佈建),以DVB-H為用(服務內容與傳輸),不過此技術尚在研發測試階段,且日後完成後的實際接受度如何也仍有待觀察,倘若此技術可行,未來恐怕不太會有直接向空氣中發送的數位廣播,而是一律(或絕大多數)透過3G通訊服務的無線網路來進行數位廣播。
附註:MBMS已納入3GPP標準之中。
另一種可能的出路是與定位技術結合,運用今日已逐漸普及的GPS無線接收定位方式,再搭配數位廣播服務後,即有機會實現眾人未來皆看好的方位性服務(Location-Based Service;LBS)。
或者是採行事先性的訂閱服務,例如Microsoft在美國、加拿大等重要都會區所提供的直播服務:MSN Direct,即是讓用戶先行上網設定其訂閱內容,之後在接收到廣播內容後,只會將自有訂閱的內容加以呈現,而過濾掉其他不在意、不相關的廣播內容。
無論是結合3G網路系統、結合GPS、結合事先的個人偏好設定,都是為了增加數位傳輸服務的互動性與用戶自主性,雖然就技術本質來說,這些結合提升法都無法超越真正純雙向互動的傳輸服務,但在絕大多數的運用中已是足夠,這也是目前數位廣播技術及其服務仍有持續推行價值的原因之一。
圖說:英國Frontier Silicon公司針對T-DMB需求所推出的接收器晶片組:Kino基頻晶片。(圖片來源:Frontier-Silicon.com)
將DAB延伸成DMB:韓、英、德
接著我們要談論更細膩的實際技術作法,可以實現DMB的方式有很多種,其中最直覺也最直接的一種,即是從既有的DAB標準及服務來進行擴展延伸,此方面最典型、腳步也最快的是南韓,南韓以現有最普及使用的DAB標準:歐規的Eureka 147為基礎,發展出所謂的T-DMB與S-TMB,T-DMB即是地面站台的數位多媒體廣播,而S-TMB則是人造衛星的數位多媒體廣播。
不僅完成技術標準規範的增修,去(2005)年三月南韓也已經在國內發行T-DMB的營運許可執照,法令上也允許需求的無線頻段釋出並開通運用。不過衛星型的廣播尚未實際營運,畢竟衛星的廣播成本較高,除非已有夠把握的營運獲利,否則初期必然以地面廣播站為主,特別是只有地域性的服務需求時。只有在跨洲傳遞需求才會用上衛星直播(如:世界足球賽),或者是地廣人稀(如:美國、澳洲)的視訊系統佈建上。
支持以DAB延伸成DMB的不單是南韓政府與當地,過去在DAB技術市場上有所斬獲的業者必然也會支持從DAB延伸到DMB,英國的半導體業者:Frontier Silicon即是最明顯的例子,該公司已經發表一款支援T-DMB的晶片組,該晶片組由兩顆晶片所組成,一顆是T-DMB的射頻前端晶片: Apollo,另一顆是T-DMB的基頻晶片:Kino,之後Frontier Silicon公司又再推出Kino 2的T-DMB基頻晶片,無論Kino、Kino 2皆可與Apollo搭配,以構成T-DMB的主電路系統。
此外,歐洲是DAB服務覆蓋率最高、服務最普及的地區,其中又以英國為歐洲之最,所以除南韓外,英國當地也開始推行以原有DAB技術及建設延伸的T-DMB服務,德國方面也已在進行評估及測試驗證。
圖說:英國Frontier Silicon公司針對T-DMB需求所推出的接收器晶片組:Kino 2基頻晶片。(圖片來源:Frontier-Silicon.com)
既生T-DMB 何生DVB-H?
過去WiMAX的構想剛提出時,人們的第一個疑問多是:WiMAX與3G的差別在哪?對此所得到的回覆多是:WiMAX(WMAN)單一基地台的覆蓋範疇雖高於WiFi(WLAN)但仍低於3G(WWAN),且傳輸率也是居中,即是較WiFi為慢但較3G為快,不過更重要的一項區隔是:WiMAX與 WiFi都屬於固定式通訊,而非GSM、PHS、3G的行動式通訊。
不過,隨著Mobile WiMAX標準的敲定,Mobile WiMAX與3G間的區隔也就縮小,兩者都可以在行車速度100km/Hr~120km/Hr的情況下通訊,雖然3G的覆蓋率較高,但Mobile WiMAX在覆蓋範疇內的傳輸率卻也高過3G,等於是各有千秋,這迫使3G必須及早端出HSDPA來因應競爭,包括CDMA2000陣營也因此提出 1xEV-DO的更多後續發展規劃及標準。
相同的劇情似乎也在數位廣播技術的領域中上演,DAB一起頭的設計即是能提供行車中使用,但與DAB同樣為歐規的數位視訊廣播標準:DVB則在最初發展時僅適合用於固定式廣播接收,無論地面站台的DVB-T、人造衛星的DVB-S、還是同軸電纜的DVB-C等,都是固定式使用。
所以,以DAB為基礎延伸提供DMB技術及服務,其實仍有機會與DVB有所差別、區隔,即是DVB往後也延伸提供多媒體廣播服務,但仍舊限定在固定使用,相對的自DAB延伸成的DMB則訴求於行動使用。
但是,這樣的理想區隔構想在去(2005)年底破滅,由於行動用的視訊廣播標準:DVB-H正式底定,一旦數位視訊廣播也能行動化運用,那麼DAB延伸成的DMB,與DVB-H延伸成的DMB,兩者間就很難再明確區隔與界定。
再者,就技術表現而言DVB-H延伸成的DMB也較具優勢性,現有已正式營運的T-DMB在傳輸率上為1Mbps,相對的DVB-H卻有10Mbps,加上T-DMB在全球各處的營運開通也不久,並不具有普及度的成熟優勢,如此就更要擔憂被DVB-H型DMB取代的危險。
DVB-H得面對MediaFLO、ISDB、TvoM
不可否認的,歐洲在數位廣播的技術標準進度上、實際營運的普及度上都是世界第一,除了少數強國的自有地域政策堅持外,多數的國度都一致接受與採行歐規的數位廣播技術,包括音訊的DAB與視訊的DVB都是,即便該國尚未有想法及政策,也都是以歐規作為採行的第一預設。
然而,正因為這種強國的地域態度,使得DVB-H無法立即成為全球一致的行動數位視訊廣播標準,只能說是諸多主流標準之一,或是諸多主要標準中,目前而言氣勢最高的一項標準。
圖說:Qualcomm公司的獨家行動數位視訊廣播技術(Mobile DVB):MediaFLO之原理示意圖。(圖片來源:Qualcomm.com)
除了DVB-H外,美國方面雖沒有官方欽定的標準,但也有美國3G關鍵技術業者:高通(Qualcomm)的自創技術:MediaFLO,FLO是由「Forward Link Only」所縮寫成,MediaFLO與DVB-H相同都是行動用的數位視訊廣播技術,從某種角度看可視為默許的美規標準,類似美國政府過去支持美國本土業者所提出的DAB技術:HD Radio(或稱IBOC)一樣。
同樣的,日本在數位視訊廣播技術上也是自成一格,稱為ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting;整合服務數位廣播),ISDB在無線塔台用的標準是ISDB-T,人造衛星用的是ISDB-S,同軸電纜用的是ISDB-C。
乍聽之下日規的ISDB缺乏行動接收用的標準,其實不然,ISDB並非只是數位視訊廣播的標準,同時也是日本的數位音訊廣播標準,ISDB-Tsb即是無線塔台的數位音訊廣播,此外也另外增訂出使用2.6GHz頻段的行動廣播標準(2.6 GHz mobile broadcasting),此標準是運用人造衛星的數位音訊廣播,兩者都支援行動接收運用,而且衛星式數位音訊廣播服務已經開通使用,服務名稱為 MobaHo!。
所以,ISDB即便未來不打算增訂行動用的數位視訊廣播標準,也能從既有的數位音訊廣播標準進行延伸,以此來實現 DMB技術及服務,類似DAB延伸成T-DMB、S-DMB的模式。尤其ISDB的固定用數位視訊廣播也都已經訂立好傳遞數據資料的標準,所以ISDB- Tsb及2.6GHz的mobile broadcasting也都可以很快的比照對應套用、實現。
美國、日本都不服歐規標準,而近年來不斷強調標準自主性的中國大陸自然也不會例外,特別是之前已有多項視訊標準自主的前例,如過去曾打算用Super VCD取代DVD-Video,或今(2006)年開始打算用AVS取代MEPG-4/H.264等。
在行動數位視訊廣播的技術標準上,中國大陸目前正在擬訂國度內的自有標準,此稱為TvoM(TV on Mobile),筆者發現中國大陸在高用量的標準(如作業系統、影音視訊、手機通訊)、高權利金支出的標準(MPEG-4、H.264)、安全敏感性(WAPI、RFID)的標準上向來不願跟隨國外,所以若無意外,TvoM在國家政策下必然會有一定的氣候與佔量,只是未來在DMB方面是與南韓相同,自既有的DAB進行延伸,或從TvoM來跨足,此方面目前尚難定論。
圖說:西門子(今日為BenQ-Siemens明基西門子)曾展示DVB-H的概念型應用裝置:MobileTV(行動電視)。(圖片來源:Siemens.com)