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QUESTION 11-1/2
QUESTION 11-1/2Etude des technologies et des systèmes de radiodiffusion numérique, y compris sous l'angle d'analyses coût/avantage, de l'interopérabilité des systèmes numériques de Terre avec les réseaux analogiques existants et des méthodes assurant la transition entre techniques analogiques de Terre et techniques numériques
UIT D COMMISSION D'ÉTUDES 2 3e PÉRIODE D'ÉTUDES (2002-2006)
Rapport sur la Question 11-1/2 pour 2005
DÉNI DE RESPONSABILITÉ
Le présent rapport a été préparé par un grand nombre de volontaires provenant de diverses Administrations et entreprises. La mention de telle ou telle entreprise ou tel ou tel produit n'implique aucune approbation ni recommandation de la part de l'UIT.
TABLE DES MATIÈRES
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Chapitre I Introduction 1
1.1 Radiodiffusion sonore numérique 1
1.2 Radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre 2
1.3 Travaux de l'UIT 4
Chapitre II Aspects techniques 9
2.1 Introduction 9
2.1.1 Radiodiffusion sonore numérique 9
2.1.2 Radiodiffusion vidéonumérique 9
2.1.3 Radiodiffusion de données 10
2.2 Radiodiffusion sonore numérique hertzienne 10
2.2.1 Introduction 10
2.2.2 Radiodiffusion à modulation d'amplitude dans les bandes d'ondes décamétriques 11
2.2.3 Radiodiffusion sonore numérique dans les bandes d'ondes métriques et décimétriques 16
2.3 Radiodiffusion vidéonumérique hertzienne 18
2.3.1 Introduction 18
2.3.2 Le système ATSC 19
2.3.3 Le système DVB-T 21
2.3.4 Le système RDNIS-T 22
2.3.5 Conclusions 23
2.4 Radiodiffusion numérique filaire 30
2.5 Convergence et interactivité 32
2.5.1 Diffusion de données fondée sur la radiodiffusion numérique. Internet fondé sur les méthodes de carrousel/web 32
2.5.2 Types de canaux de retour par voie hertzienne de Terre et de moyens permettant de fournir un canal de retour hertzien 51
2.5.3 Nouvelles technologies émergentes 58
Chapitre III Modalités de la transition de la radiodiffusion par voie hertzienne de terre de l'analogique au numérique 67
3.1 Aspects juridiques et réglementaires 67
3.1.1 Aspects réglementaires concernant la période de transition 67
3.1.2 Cadre réglementaire 67
3.1.3 Une norme mondiale ou plusieurs normes 68
3.2 Aspects techniques 69
3.2.1 Méthodes de mise en uvre de la radiodiffusion numérique par voie hertzienne de Terre 69
3.2.2 Radiodiffusion vidéonumérique 75
3.3 Aspects économiques 81
3.3.1 Radiodiffusion télévisuelle de Terre 81
3.3.2 Radiodiffusion de Terre 87
Chapitre IV Résumé des résultats de la CRR-04 91
4.1 Introduction 91
4.2 Principaux résultats 91
Chapitre V Conclusions 93
5.1 Considérations touchant à la réglementation 93
5.2 Efficacité d'utilisation du spectre radioélectrique 94
5.3 Spécifications concernant les services de radiodiffusion 95
Page
5.3.1 Aspects réseau 95
5.3.2 Caractéristiques des récepteurs 95
5.4 Aspects liés à l'interopérabilité des systèmes 96
5.4.1 Réception numérique 96
5.4.2 Mesure d'encouragement en faveur du déploiement des récepteurs numériques 96
5.4.3 Information des consommateurs sur les équipements numériques et sur le passage au numérique 97
5.4.4 Récepteurs intégrés de télévision numérique 97
5.4.5 Connectivité numérique 97
5.4.6 Interopérabilité des services 98
5.4.7 Accès pour les utilisateurs ayant des besoins spécifiques 98
5.4.8 Suppression des obstacles à la réception de la radiodiffusion numérique 98
5.5 Incidences sur les citoyens 98
Chapitre VI Etudes de cas 101
6.1 L'OCDE et la radiodiffusion 101
6.2 Question du spectre de radiodiffusion vidéonumérique en Europe 104
6.3 Communication de la Commission européenne sur le passage de la radiodiffusion analogique à la radiodiffusion numérique 106
6.4 Plan d'action eEurope 2005 109
6.5 Mise en uvre de la DVB-T en Europe 110
6.6 Etude de cas: Brésil 111
6.6.1 Introduction 111
6.6.2 Méthode utilisée pour la planification des canaux de radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre et résultats 111
6.6.3 Conclusion 115
6.7 Etude de cas: Canada Réseau expérimental ATSC-DTV de transmission répartie 115
6.7.1 Résumé 115
6.7.2 Introduction 115
6.7.3 Configurations du système et méthode utilisées 117
6.7.4 Résultats des essais 118
6.7.5 Conclusions 119
6.8 Etude de cas: l'Allemagne 120
6.8.1 Scénario de départ pour le passage au numérique 120
6.8.2 Le passage au numérique en cours de réalisation 122
6.8.3 Expériences et enseignements recueillis à l'occasion du processus de passage au numérique à Berlin-Brandebourg 127
6.8.4 Perspectives d'avenir 132
6.9 Guinée 134
6.9.1 Aspects juridiques et réglementaires 134
6.9.2 Aspects techniques 135
6.10 Fédération de Russie 135
6.10.1 Stratégie globale d'actualisation du réseau régional de transmission télévisuelle et radiophonique et passage à la radiodiffusion numérique dans la région 135
6.10.2 Etapes d'une modernisation approfondie du réseau régional de radiodiffusion télévisuelle et radiophonique 137
6.10.3 Poursuite du développement du réseau de transmission par radiodiffusion télévisuelle et radiophonique dans la région, élargissement de la gamme de services et de fonctions du réseau, par la mise en place de services interactifs et de services multimédias 138
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6.11 Etude de cas: équipement informatisé pour réseaux d'analyse DVB-T/UMTS 140
Annexe 1 Carte de la télévision numérique dans le monde 144
Annexe 2 Systèmes de télévision numérique par satellite, par câble et de Terre choisis dans les différentes régions du monde (juillet 2004) 145
Annexe 3 Liste d'abréviations 147
Chapitre I
Introduction
Le passage des technologies analogiques aux technologies numériques de radiodiffusion devrait se généraliser avec le temps. Toutefois, il ne va pas se faire au même rythme dans tous les pays et dans toutes les régions. S'il est vrai que des services de radiodiffusion (sonore et télévisuelle) numérique par satellite ont été ou vont être mis en place dans le monde entier, la radiodiffusion numérique de Terre en est à ses débuts dans beaucoup de pays.
Dans le domaine de la télévision et de la radiodiffusion (ci-après conjointement dénommées «radiodiffusion»), le «passage» est le processus de migration de la radiodiffusion analogique à la radiodiffusion numérique, qui commence par la mise en uvre du numérique et se termine par la suppression de la radiodiffusion analogique. De nombreuses possibilités existent selon la rapidité et la longueur du processus, les parties concernées et le degré d'intervention étatique. Chaque pays suit son propre itinéraire, souvent influencé par l'héritage de la radiodiffusion locale.
Le passage au numérique va au-delà d'une transformation technique. Etant donné le rôle de la radiodiffusion dans les sociétés modernes, l'impact n'est pas purement économique, il est aussi social et politique. Le passage au numérique touche tous les secteurs de la chaîne de radiodiffusion, à savoir: production de contenu, transmission et réception, qui nécessitent une amélioration technique pour s'adapter aux programmes numériques. Le principal problème se situe côté réception: il faut remplacer ou améliorer la totalité des récepteurs analogiques. Pour ce faire, on peut utiliser des récepteurs de radio et de télévision numériques intégrés ou des «boîtiers» raccordés aux postes de télévision analogique. De plus, il faut souvent adapter aussi les points de connexion (antennes, paraboles, câblage).
Le présent Rapport donne des informations et une vue d'ensemble des techniques de radiodiffusion sonore numérique et de radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre (DTTB) ainsi que de la migration entre systèmes. Il doit être amélioré de manière à faire état autant que possible des problèmes posés par le déploiement de la radiodiffusion numérique de Terre, à décrire les techniques disponibles pour résoudre ces problèmes et à proposer aux pays des recommandations idoines concernant le passage des systèmes analogiques aux systèmes numériques, pour leur permettre d'améliorer leurs réseaux de radiodiffusion numérique (Chapitres II et III).
On trouvera au Chapitre III une description des différentes méthodes permettant la transition entre systèmes analogiques et systèmes numériques de radiodiffusion de Terre.
De surcroît, dans le présent rapport, il sera question des aspects économiques et développementaux des systèmes de radiodiffusion par câble, de télévision ou sonore numériques existants ou proposés, qui ont une incidence particulière sur tous les pays. Une attention spéciale est accordée au prix des récepteurs et, dans le même temps, aux techniques de transition de la radiodiffusion analogique de Terre à la radiodiffusion numérique de Terre, compte tenu des expériences des Etats Membres et des Membres de Secteur et des études entreprises par l'UIT R. Le § 3.3 contient des résultats généraux sur ce nouveau marché.
Le Chapitre IV présente les résultats de la première session de la Conférence régionale des radiocommunications (mai 2004, Genève) et traite de la préparation de la seconde session (mai 2006), en ce qui concerne la planification de la T-DAB et de la DVB-T dans 118 pays.
Après le Chapitre V (Conclusions), le Chapitre VI (Etudes de cas) contient des exemples de passage en cours ou prévu de l'analogique au numérique.
1.1 Radiodiffusion sonore numérique
La migration d'un service radioélectrique dépendant surtout de l'application de techniques analogiques vers un service basé sur des techniques numériques a évolué au cours des 20 années écoulées avec l'apparition d'algorithmes puissants, l'évolution de la puissance de calcul et l'existence de dispositifs de traitement numérique des signaux (DSP), qui permettent la mise en uvre de la radiodiffusion sonore numérique, d'abord en studio, puis dans le réseau de contribution primaire et secondaire, et enfin au niveau des consommateurs à des prix abordables. (Selon la loi de Moore, la puissance de calcul double tous les 18 mois et, partant, accélère le processus d'introduction des techniques numériques). Les techniques numériques appliquées au système de modulation donnent des canaux transparents. La qualité de chaque maillon de la chaîne de radiodiffusion sonore doit être proche de la perfection; le maillon le plus faible sera le goulet d'étranglement et la qualité finale en dépendra. Par conséquent, les techniques numériques seront appliquées du studio au réseau de contribution, même pour alimenter des émetteurs analogiques, MA et MF par exemple et, bien sûr, pour alimenter des émetteurs de radiodiffusion numérique (DAB, DRM, etc.).
Les principaux avantages du passage de la radiodiffusion sonore analogique à la radiodiffusion sonore numérique sont les suivants:
a) Meilleure réception du son
Depuis l'introduction de nouveaux composants et dispositifs comme les lecteurs de CD et de MP3, le public veut une meilleure qualité audio et même des fonctionnalités de service de radiodiffusion de données.
A la fin des années 90, les pays européens ont mis au point un nouveau service de radiodiffusion basé sur la technologie MROF, utilisant des techniques de pointe, comme des codeurs audio T DAB. La T DAB a donc été à l'origine du développement d'autres systèmes à l'échelle mondiale: DRM, IBOC et DVB T.
b) Nouveaux contenus/programmes séduisants
L'introduction de techniques numériques et d'une compression audio/vidéo extrêmement efficace permet la mise en uvre de programmes (contenus) plus nombreux qu'avec les systèmes analogiques, avec un son de très bonne qualité (MF comme dans les bandes MA et qualité CD en T DAB comme dans les systèmes sonores «surround» multicanaux et stéréophoniques (voir § 5.1 pour un exemple de système) accompagnant la présentation de données (guides de programmes, informations routières). En outre, les systèmes sonores numériques peuvent fournir des images fixes. Lorsque des images ou des données sont nécessaires, il faut que l'auditeur fasse l'acquisition d'un récepteur spécial.
L'auditeur bénéficie d'un certain nombre de nouveaux programmes grâce à l'efficacité de la technique numérique utilisée: de 1 bit/hertz/s jusqu'à 4 bits/hertz/s.
c) Portabilité, mobilité
Les usagers veulent au moins les mêmes possibilités en termes de portabilité et de réception mobile qu'avec les systèmes analogiques (MA, MF).
d) Efficacité
L'introduction des techniques numériques permet:
a) d'améliorer l'efficacité d'utilisation des fréquences (une portion de spectre moins importante par canal numérique) dans la voie attribuée (plus de programmes), mais aussi d'utiliser la voie adjacente sans brouillage,
b) de réduire sensiblement la puissance rayonnée pour la même zone de couverture: par exemple pour le système DRM, 80 kW de puissance de crête et non 250 kW.
1.2 Radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre
Le service de télévision dépendant principalement de l'application des technologies analogiques a graduellement évolué vers les technologies numériques au cours des vingt dernières années. Cette migration est le résultat naturel de la convergence de la télévision, des télécommunications, de l'infographie et de l'informatique, par suite de l'utilisation partagée de la technologie numérique.
Les signaux d'entrée et de sortie des systèmes de télévision, respectivement à la caméra et au récepteur, sont essentiellement analogiques. La question «pourquoi passer au numérique?» se pose donc tout naturellement.
Bien que les dégradations des signaux analogiques soient cumulatives et que leurs caractéristiques ne permettent pas de les distinguer facilement du signal vidéo, la possibilité de régénérer exactement un flux d'impulsions numériques rend les signaux numériques théoriquement insensibles aux dégradations dues à des sources extérieures. Les flux binaires numériques peuvent être entrelacés dans un seul canal. Ce processus d'entrelacement permet l'émission, la transmission, le stockage ou le traitement de signaux auxiliaires avec les signaux vidéo et les signaux audio associés. En outre, des techniques de compression fondées sur la réduction de la redondance peuvent s'appliquer aux services vidéo et audio numérisés, ce qui offre la possibilité d'assurer un service de TVHD ou plusieurs services ordinaires dans un canal de radiodiffusion analogique existant.
L'arrivée des magnétoscopes numériques, des commutateurs, des appareils d'animation graphique et des machines à effets spéciaux à signal composite et à composants des deuxième et troisième générations ainsi que la conclusion d'une entente sur une interface de signaux numériques série pour 1990 ont accéléré le passage à des installations de production entièrement numériques. La production numérique et l'utilisation de magnétoscopes numériques ont modifié les pratiques des radiodiffuseurs en matière de montage multigénération, le faisant passer de cinq générations de montage postproduction avec des techniques analogiques à des dizaines de générations avec des techniques numériques. L'application des techniques numériques a ramené la durée de mise au point des caméras de quelques heures à la quasi-instantanéité. Les systèmes de bibliothèque numérique ont rendu le repérage de supports enregistrés transparent pour l'utilisateur. La commande informatisée de tout le processus a pénétré en profondeur le système de production et de distribution de programmes, le dotant d'une commande de précision et de la répétibilité des fonctions.
La première utilisation des techniques de radiodiffusion numériques a été pour la distribution entre le studio et les sites d'émission via des liaisons par satellite ou de Terre.
Les avantages de la TNT sont donc les suivants:
Au-delà du plus grand nombre de chaînes par rapport à l'offre analogique, la TNT présente des avantages de nature à déclencher l'acte d'achat ou de location d'un décodeur par le téléspectateur pour la recevoir:
a) L'amélioration de l'image et du son: l'exemple d'autres produits montre que le public est soucieux de recevoir une image et un son de meilleure qualité: ainsi le lancement des disques compacts à la fin des années 80 a connu un grand succès en dépit d'un prix substantiellement supérieur à celui des disques vinyles et de la nécessité de s'équiper d'un nouvel appareil de lecture. Le cas des DVD, dont le prix est également sensiblement supérieur à celui des cassettes VHS et qui nécessitent un équipement particulier, connaît actuellement un engouement très important (le marché des DVD, comme celui des lecteurs, a doublé chacune des deux dernières années) et démontre que les usagers sont demandeurs de qualité d'image et de son.
b) L'attractivité des nouveaux programmes: elle doit être réelle et permettre de recueillir de l'audience. Trois catégories de chaînes peuvent susciter l'intérêt du téléspectateur: des chaînes généralistes innovantes ou différenciées par rapport aux chaînes actuelles, des chaînes plus thématiques, suffisamment fédératrices et susceptibles d'intéresser une audience cible assez large, des chaînes locales ou régionales, proches des préoccupations quotidiennes des téléspectateurs en matière sociale, économique et politique dans leur environnement géographique proche. Dans certaines régions du monde, les statistiques indiquent que jusqu'à 30% des téléspectateurs de TV numérique écoutent la radio en utilisant des technologies DVB.
c) La portabilité: dans l'absolu, c'est la solution technique idéale, car elle permet au moyen d'une antenne intégrée dans le téléviseur ou raccordée au récepteur, de recevoir la télévision partout dans la maison ou même sur des récepteurs de poche, à l'intérieur comme à l'extérieur. Cette solution sera cependant coûteuse en termes d'infrastructure de diffusion: il faut en effet des relais complémentaires aux émetteurs principaux pour assurer à tous les téléspectateurs de la zone couverte par la TNT une réception en mode portable.
d) L'interactivité: la TNT est également présentée comme la mise à disposition récente au téléspectateur de services interactifs, c'est-à-dire la possibilité d'un dialogue entre l'usager de la télévision et un fournisseur de services, qui vont de la fourniture d'informations à des services de transaction comme les achats, les jeux, les services bancaires, etc. A terme, la convergence technologique devrait permettre à la télévision d'être le vecteur ou le réceptacle de multiples fonctions. Or, la pénétration relativement lente de l'internet dans certains pays, quand celui-ci est disponible, montre la réticence d'une partie des populations à utiliser ce genre de services. L'étroitesse des capacités en fréquences disponibles peut également limiter le développement de ces services. De plus, selon certains, la télécommande de la télévision n'est sans doute pas la façon la plus conviviale pour naviguer au sein d'un programme ou service interactif, et les délais de connexion ou de réponse vont mettre du temps à s'améliorer.
e) Mobilité: l'un des avantages les plus évidents de la radiodiffusion de Terre par rapport aux autres moyens de radiodiffusion est la possibilité qu'elle offre de fournir la réception mobile à des voitures, des camions, des bus et des trains.
NOTE:
Les normes de télévision et de radiodiffusion numériques disponibles se répartissent en gros en 2 groupes:
Codes porteuses uniques BLR-8 (utilisés dans la norme ATSC-DTT des Etats-Unis), système fondé sur le codage de l'information numérique à transmettre en utilisant uniquement l'amplitude (8 niveaux). Le signal modulé est ensuite traité à travers un filtre de Nyquist, pour réduire la largeur de bande de transmission.
Multiporteuses (diverses évolutions de COFDM, sur lesquelles sont fondés, les codes DVB T et DAB (adoptés en Europe), ISDB-T (adopté au Japon), DMB-T (mis au point en Chine), entre autres.
La méthode COFDM est fondée sur une division de la bande entre un nombre élevé de porteuses dans le canal d'exploitation. L'information numérique associée à chaque porteuse peut ensuite être codée en amplitude ou en phase (par exemple, MDPQ, MAQ 16, MAQ 64). Ensemble, les données numériques transmises simultanément et associées aux différentes porteuses constituent un symbole OFDM.
Les codes basés COFDM permettent la transmission à travers le canal physique d'un multiplex, comprenant divers contenus qui peuvent ensuite être choisis et extraits par le récepteur.
En outre, l'étalement du signal sur de nombreuses porteuses distribuées sur toute la largeur de canal, avec les systèmes de récupération d'erreur introduits pour sauvegarder l'intégrité des données, font qu'il est également possible d'envisager des systèmes basés COFDM, comme le système DVB-T, pour la mise en uvre de réseaux SFN, dans lesquels la même fréquence est utilisée pour la transmission sur des zones de couverture adjacentes et l'évanouissement implicite résultant du brouillage cocanal est corrigé grâce aux caractéristiques du système COFDM. Des réseaux SFN (en DVB-T) commerciaux sont déjà opérationnels, par exemple, en Australie, en Espagne et en Allemagne.
La même immunité élevée aux brouillages rend les systèmes de radiodiffusion numérique COFDM appropriés à la réception mobile également. La récente norme DVB-H est spécialement conçue à cet effet. Dans ce cas, on attache une attention particulière à la préservation de la durée de vie des batteries: l'introduction d'un «raccordement temporel» permet au système de ne fonctionner que lorsqu'un contenu intéressant est diffusé. En outre, la fiabilité du système est encore améliorée par un système de récupération d'erreur.
1.3 Travaux de l'UIT
Les trois Secteurs de l'UIT, chacun dans son domaine de compétence, ont en charge des travaux et études concernant la Question 11-1/2 de l'UIT-D. Il est à noter qu'un résumé des Questions et sujets à l'étude, ainsi que les Recommandations et les Manuels approuvés concernant plus particulièrement les pays en développement, est donné dans le Rapport sur la Question 9-1/2 de la Commission d'études 2 de l'UIT-D.
Dans le présent rapport, les points essentiels intéressant la Question 11-1/2 sont les suivants:
a) UIT-R
CE 1: Gestion du spectre
Rapport SM.1047-2 «Gestion nationale du spectre»
Recommandation SM.2012-1 «Aspects économiques de la gestion du spectre»
Manuel sur le contrôle technique du spectre, 2002
Manuel sur la gestion nationale du spectre, 2005
CE 3: Propagation des ondes radioélectriques
Recommandation UIT-R P.1546-2: «Méthodes de prévision de la propagation point à zone pour les services de Terre entre 30 et 3000 MHz». Cette Recommandation révisée remplace les deux anciennes Recommandations P.370-7 et P.529-3, qui étaient les deux principales Recommandations contenant des courbes de propagation susceptibles d'être utilisées pour la prévision des intensités de champ dans le cas de systèmes mobiles terrestres et de services de radiodiffusion.
Manuel «Propagation des ondes radioélectriques dans le service mobile terrestre de Terre, dans les bandes d'ondes métriques et décimétriques» (2002).
CE 6: Services de radiodiffusion
En particulier, les activités du Groupe de travail 6E et de l'ancien Groupe d'action 6/8 relatives à la préparation de la première phase des conférences régionales des radiocommunications (CRR 04) en vue de mettre à jour le Plan de Stockholm de 1961 sur la télévision ainsi que le Plan de 1989 (voir Chapitre IV du présent document.)
b) UIT-T
CE 9: Réseaux en câble intégrés à large bande et transmission télévisuelle et sonore
Cette commission est la Commission d'études directrice pour les réseaux de télévision et câblés intégrés large bande. Elle est chargée des études se rapportant:
à l'utilisation des réseaux en câble et des réseaux hybrides conçus avant tout pour la distribution chez le particulier de programmes de télévision et de programmes radiophoniques, par exemple réseaux intégrés à large bande pour acheminer les services vocaux et d'autres services à paramètre temps critique, la vidéo à la demande et les services interactifs, etc.;
à l'utilisation des systèmes de télécommunication pour la contribution, la distribution primaire et la distribution secondaire de programmes de télévision, de programmes radiophoniques et de services de données similaires.
Au sein de la Commission d'études 9 de l'UIT-T, qui traite des réseaux en câble intégrés à large bande et de la transmission télévisuelle et sonore, les Questions suivantes et les Recommandations correspondantes doivent être étudiées/suivies:
Question 6/9 Méthodes et pratiques d'accès conditionnel pour la télévision numérique directe par câble.
Question 12/9 Fourniture sur le réseau de télévision par câble de services numériques multimédias évolués et d'applications utilisant des protocoles internet (IP) et/ou de données en mode paquet.
Question 13/9 Applications vocales et vidéo de type IP sur des réseaux de télévision par câble.
La Commission d'études 9 est responsable de la coordination avec la Commission d'études 6 de l'UIT-R sur les questions de radiodiffusion.
CE 15: Dans cette commission, qui s'occupe des réseaux de transport optiques et autres, les Questions suivantes et les Recommandations correspondantes doivent être étudiées/suivies:
Question 1/15 Transport dans le réseau d'accès.
Il s'agit de tenir à jour un aperçu des normes pertinentes et de l'actualiser régulièrement. On trouvera cet aperçu à l'adresse web: HYPERLINK "http://www.itu.int/ITU-T/studygroups/com15/lead.html" http://www.itu.int/ITU-T/studygroups/com15/lead.html
CE 16: Services, systèmes et terminaux multimédias
c) UIT-D
Le Groupe du Rapporteur sur la Question 11-1/2 est le principal responsable du sujet au sein de l'UIT D.
d) Conférence régionale des radiocommunications (CRR)
A la suite de consultations engagées en 2000 concernant la tenue d'une Conférence régionale des radiocommunications (CRR) et la planification future du service de radiodiffusion dans les bandes 174 230 MHz (bandes d'ondes métriques) et 470-862 MHz (bandes d'ondes décimétriques) (le Conseil de l'UIT à sa session de 2001 a adopté la Résolution 1185 à cet effet), la Conférence de plénipotentiaires a adopté la Résolution 117 (Marrakech, 2002), qui définissait la zone de planification de la Conférence régionale des radiocommunications relative à la planification de la radiodiffusion numérique télévisuelle et sonore de Terre dans ces bandes.
A sa session de 2003, le Conseil a modifié la Résolution 1185 pour tenir compte des décisions de la Conférence de plénipotentiaires et élaborer les ordres du jour des deux sessions de la CRR. Conformément à la Résolution 1185 (modifiée en 2003) du Conseil, un Rapport a été établi à Genève lors de la tenue de la CRR-04 (mai 2004). Il a servi de bases sur lesquelles la première session de la CRR a fondé ses travaux, pour faciliter les exercices de planification avant la seconde session et la forme sous laquelle les administrations devraient soumettre leurs besoins. Cette première session s'est déroulée du 10 au 28 mai 2004 à Genève: Voir Chapitre IV.
e) Base de données de l'UIT des indicateurs des télécommunications dans le monde (8e édition, 2004)
La base de données des indicateurs des télécommunications dans le monde contient les statistiques des années 1960, 1965, 1970 et des données annuelles pour les années 1975 à 2003, pour environ 80 catégories de statistiques de télécommunication couvrant la taille des réseaux téléphoniques, les services mobiles, la qualité de service, le trafic, les effectifs, les tarifs, les recettes et les investissements. Les données pour 2003 sont disponibles pour certains indicateurs choisis comme le nombre de lignes téléphoniques principales en exploitation, les abonnés au téléphone mobile cellulaire ou les usagers de l'internet. On y trouve aussi des statistiques démographiques, macroéconomiques et sur la radiodiffusion et les technologies de l'information.
Les données sont recueillies sur la base d'un questionnaire envoyé chaque année par le Bureau de développement des télécommunications (BDT) de l'UIT. Des données supplémentaires sont recueillies auprès des ministères des télécommunications, des régulateurs et des opérateurs et sont aussi tirées de rapports de fonctionnaires de l'UIT. Dans certains cas, des estimations sont faites par des fonctionnaires de l'UIT et sont enregistrées dans la base de données.
Le principal écran de la base de données se présente comme suit:
EMBED Word.Document.8 \s
Pour la radiodiffusion, la base de données contient des statistiques sur:
les récepteurs de télévision,
les ménages dotés de la télévision,
les abonnés à la télévision par câble,
les antennes satellite à usage domestique.
A titre d'exemple de données relatives à un pays, l'illustration ci-dessous contient l'extrait de la base de données qui concerne la France:
Tableau 1 Exemple tiré de la base de données des indicateurs des télécommunications dans le monde, concernant la France
NOTE Il existe aussi des publications connexes contenant des statistiques et des analyses de marché. Pour obtenir des détails sur ces rapports, voir le site HYPERLINK "http://www.itu.int/ITU-D/ict" http://www.itu.int/ITU-D/ict (Avis de Publication N° 191-04).
f) Rapport sur le développement des télécommunications dans le monde (2003)
Ce rapport intitulé «Indicateurs d'accès à la société de l'information» donne des statistiques relatives à la radiodiffusion dans les paragraphes suivants:
1) § 18 Radiodiffusion (pages A72 à A75)
Pour la radio et la télévision dans les ménages desservis, en pourcentage du nombre total de ménages et de population couverte pour les catégories de pays suivants: faible revenu (59 pays), revenu intermédiaire inférieur (50 pays), revenu intermédiaire supérieur (29 pays) et revenu élevé (41 pays).
Récapitulation du tableau:
RadioTélévisionNombre de ménages (en milliers) en 2002Pourcentage du total (2002)Population couverte (2002)Nombre de ménages (en milliers) en 2002Pourcentage du total (2002)Population couverte (2002)Monde702 35569,395%1 151 60775,386%Afrique89 47859,293%57 97538,269%Amériques223 51295,896%229 25094,494%Asie247 23554,095%574 45869,091%Europe134 75782,296%281 19696,799%Océanie7 37396,3100%8 72884,598%
2) § 19 Télévision multicanal (pages A76 à A79)
Des statistiques sont fournies pour les abonnés à la télévision par câble, les antennes de satellite à usage domestique et les abonnés au modem câble et sont récapitulées dans le tableau ci-après:
Abonnés à la télévision par câble (en milliers) 2002Antennes de satellite à usage domestiqueAbonnés au modem câbleTotal (milliers) 2002En % du nombre des ménages ayant la télévision 2002Total (milliers) 2002En % du nombre des ménages ayant la télévision 2002Total (milliers) 2002En % du nombre des ménages ayant la télévision par câble 2002Monde351 097,631,899 665,214,623 972,97,0Afrique188,60,39 192,721,7Amériques96 628,543,422 287,310,713 390,514,1Asie180 747,933,322 342,715,76 447,63,7Europe71 974,425,744 957,716,03 989,45,6Océanie1 558,218,1884,810,3145,49,4
Chapitre II
Aspects techniques
2.1 Introduction
La mise en uvre de réseaux de radiodiffusion numérique vidéo et/ou sonore dans le panorama mondial des télécommunications permet la multiplication des programmes reçus à domicile grâce à l'utilisation de techniques numériques et surtout de techniques de compression et sans brouillage cocanal (par exemple, dans le cas de la télévision, l'utilisation de voies qu'il était exclu d'utiliser avec des systèmes analogiques). En outre, la radiodiffusion numérique est un moyen de communication important de la société de l'information et les techniques utilisées permettent la convergence des télécommunications, de la transmission de données, de l'internet, de l'image et du son avec interactivité.
Le présent chapitre donne des renseignements techniques à l'intention des ingénieurs et des responsables de la mise en uvre des systèmes de radiodiffusion numérique et du passage des systèmes analogiques aux systèmes numériques. On ne s'attend pas à ce que tous les systèmes sonores et télévisuels de Terre analogiques existants soient remplacés du jour au lendemain par des services numériques; cela pourra en fait prendre des années.
Trois grandes familles d'applications existent dans le domaine de la radiodiffusion:
2.1.1 Radiodiffusion sonore numérique
Le son numérique suppose la radiodiffusion de son numérique et d'autres données vers des récepteurs fixes, mobiles et portatifs. Il existe un certain nombre de radiodiffuseurs qui diffusent au format radionumérique dans différents pays d'Europe, d'Amérique du Nord et de la région Asie Pacifique. La radiodiffusion audionumérique (DAB) et la radiodiffusion numérique à intégration de services de Terre (RDNIS-T) remplacent la radiodiffusion analogique classique. Dans les bandes au-dessous de 30 MHz, nous avons assisté à la mise au point de la norme DRM qui a récemment été mise en uvre dans certains pays à titre expérimental ou de manière régulière. Toutes les normes radionumériques du monde utilisent le MROFC, qui est un moyen efficace et extrêmement souple de fournir des services numériques, notamment dans un environnement complexe avec propagation par trajets multiples et échos. L'autre avantage des systèmes de modulation multiporteuse est qu'il permet l'emploi de techniques SFN (réseau monofréquence).
2.1.2 Radiodiffusion vidéonumérique
De même, la technologie évolue, de la télévision analogique à la télévision numérique, et la radiodiffusion vidéonumérique a été conçue et mise en uvre par de nombreux pays. Elle offre la possibilité de multiplier les canaux qui utilisent des techniques de compression numérique comme la MPEG-2. Malheureusement, il n'existe actuellement aucune norme mondiale sur les systèmes de codage du son, ce qui entraîne l'apparition d'un certain nombre de normes de télévision numérique différentes en Europe, au Japon et en Amérique du Nord.
L'Europe et d'autres régions du monde ont choisi d'adopter la norme DVB qui est compatible pour les normes DVB-T, DVB-C et DVB-S. Pour le multimédia, la spécification MHP 1.1 a été adoptée. De même, pour la radiodiffusion de données, la DVB-données permet d'assurer de très nombreux services de données différents et pleinement interopérables. La DVB-T permet la fourniture de différents services dans le multiplex comme la radio, la SDTV, l'EDTV (16/9), l'HDTV, divers types de sons, de la monophonie jusqu'au système surround 5.1 et, enfin, la télévision fixe, portable et mobile.
Le Japon a élaboré le système RDNIS dans lequel la radio, la SDTV, l'HDTV et la TV mobile peuvent fonctionner de manière souple dans certaines parties de la largeur de bande totale attribuée au service. La norme BML pour le multimédia à harmoniser avec les normes DVB-MHP et la norme OCAP pour les systèmes en câble numérique sont envisagées.
De même, aux Etats-Unis, le système ATSC (ou DTV) a été mis au point par Grand Alliance pour la radiodiffusion de Terre et la norme câble numérique est cableLabs. La norme DASE (Architecture DTV pour un environnement logiciel) pour le multimédia a été publiée en janvier 2002. Mais il n'existe aucune interopérabilité entre les normes cableLabs, ATSC et DSC pour les systèmes à satellites numériques (la DSC est proche de la DVB-S).
L'UIT travaille pour garantir la compatibilité et l'interopérabilité nécessaires entre les différents dispositifs électroniques dans le monde, même s'il est difficile de réunir les organisations régionales et les opérateurs.
Bien que la DVB-T vienne d'être testée et mise en pratique, le service par satellite a commencé il y a quelques années aux Etats-Unis, au Royaume-Uni, au Japon et dans d'autres pays. La menace qui pèse réellement sur l'adoption en douceur de la DTV est le coût des récepteurs de télévision, auquel il faut ajouter un boîtier externe qui convertit le signal numérique entrant en un format susceptible d'être regardé sur la télévision et peut contenir les logiciels permettant l'utilisation de services interactifs. Des postes de télévision avec récepteurs DTV intégrés existent déjà sur le marché. Avec l'augmentation du nombre de boîtiers externes loués ou vendus, le prix de ceux-ci avoisine maintenant les 70 EUR.
2.1.3 Radiodiffusion de données
Il s'agit de la fourniture d'un contenu multimédia directement à un ordinateur et à d'autres dispositifs numériques. Pour ce faire, on installe une carte de données spéciale dans le dispositif de réception qui reçoit les données et les convertit en un format susceptible d'être utilisé par l'ordinateur ou d'autres dispositifs numériques. L'utilisation de l'internet et l'adoption du protocole internet ont bouleversé le marché commercial de la radiodiffusion multimédia dans le monde. Un certain nombre de normes sont en cours d'élaboration en Europe, aux Etats-Unis et au Japon pour la radiodiffusion multimédia et la normalisation se poursuit également à l'UIT.
Quand on cite les avantages des techniques de radiodiffusion numérique, il est clair que le passage de l'analogique au numérique va se généraliser. Les clés du succès des techniques numériques sont la disponibilité d'une plus grande largeur de bande, des récepteurs moins chers, des bandes de fréquences permettant une utilisation mondiale efficace et l'interopérabilité avec les réseaux analogiques existants.
Avant de passer de la radiodiffusion analogique à la radiodiffusion numérique, il est toujours indispensable d'identifier le marché. Le marché et les consommateurs recherchent une technologie et des services utilisables et de qualité. Toutefois, il est démontré que la radio comme la télévision numériques présentent un certain nombre d'avantages par rapport à leur contrepartie analogique, à savoir:
meilleure qualité d'image et de son;
nouveaux programmes intéressants;
portabilité;
interactivité;
nouveaux services;
faible consommation des émetteurs.
Ces facteurs renforcent la viabilité du futur marché numérique. Les techniques numériques offrent des possibilités de nouveaux services perfectionnés, comme cela a été maintenant démontré par les entreprises qui ont pu voir le jour grâce à l'internet (e entreprises) et un grand nombre d'entreprises apparaissent qui répondront aux besoins divers et sophistiqués des consommateurs. Les acteurs doivent également être attentifs aux consommateurs et toujours prêts à les servir ainsi que les utilisateurs des techniques.
2.2 Radiodiffusion sonore numérique hertzienne
2.2.1 Introduction
Il est clair que le monde se dirige rapidement vers une époque où la radiodiffusion sera entièrement assurée aux spectateurs et aux auditeurs à l'aide de plates-formes numériques. On assiste au remplacement de la MF par des systèmes tels que le DAB, l'IBOC et le DRM, tandis que la télévision utilise de plus en plus la DVB sous une forme ou une autre. Les CD, les DVD, les PC et l'internet deviennent le mécanisme de fourniture et de stockage préféré des consommateurs qui souhaitent garder du matériel à réutiliser. L'utilisation de la technique numérique sur ces autres supports a permis d'améliorer la qualité et la fiabilité du son et/ou de l'image fourni. Sans le développement d'un système MA numérique, il est probable que le déclin actuel du nombre des auditeurs conduirait à une utilisation de moins en moins grande de ces bandes.
2.2.2 Radiodiffusion à modulation d'amplitude dans les bandes d'ondes décamétriques
La radiodiffusion MA mise au point au début du XXe siècle et le nombre de radiodiffuseurs et d'auditeurs ont augmenté rapidement, si bien qu'aujourd'hui il existe au moins deux milliards de radios qui peuvent recevoir des émissions dans une ou plusieurs bandes d'ondes décamétriques. Avec le développement du transistor puis du circuit intégré, le coût réel de ces radios a chuté de façon spectaculaire. En même temps, la portabilité s'est améliorée tandis que la taille et le poids ont diminué, et une consommation d'énergie est bien moindre, ce qui réduit le coût d'exploitation, étant donné que les batteries doivent être remplacées moins fréquemment. Grâce au développement rapide de la radiodiffusion dans ces bandes, la plupart des régions du monde ont aujourd'hui accès au moins aux services de radiocommunication de base. Dans bien des cas, ces services sont reçus non seulement dans le pays des auditeurs mais aussi dans d'autres pays, donnant accès à une large gamme de programmes fournis dans les bandes au-dessous de 30 MHz suivantes:
Ondes kilométriques (LF ondes longues) de 148,5 kHz à 283,5 kHz, dans la Région 1 de l'UIT uniquement.
Ondes hectométriques (MF ondes moyennes) de 526,5 kHz à 1 606,5 kHz, dans les Régions 1 et 3 de l'UIT et de 525 kHz à 1 705 kHz dans la Région 2 de l'UIT.
Ondes décamétriques (MF ondes courtes), ensemble de bandes attribuées à la radiodiffusion dans la gamme 2,3-27 MHz, généralement à l'échelle mondiale.
Ces bandes offrent des capacités de propagation uniques qui permettent:
d'obtenir des zones de couverture importantes, dont la taille et l'emplacement peuvent dépendre du moment de la journée, de la saison ou du moment du cycle solaire de 11 ans (environ);
une réception mobile et portable avec assez peu de dégradations causées par l'environnement du récepteur.
On souhaite donc poursuivre la radiodiffusion dans ces bandes, sans doute surtout dans le cas de la radiodiffusion internationale où les bandes d'ondes décamétriques offrent les seules possibilités de réception qui n'exigent pas l'utilisation de stations de répéteur locales.
Toutefois, les services de radiodiffusion dans ces bandes:
utilisent des techniques analogiques;
sont d'une qualité limitée;
subissent des brouillages considérables du fait des mécanismes de propagation à longue distance qui prévalent dans cette partie du spectre des fréquences et du grand nombre d'utilisateurs.
Il résulte directement de ces considérations que l'on souhaite passer à la transmission numérique et aux techniques de réception numérique de manière à améliorer la qualité nécessaire pour garder des auditeurs qui, de plus en plus, peuvent utiliser des supports de réception de programmes très divers et offrent en général déjà une qualité et une fiabilité supérieures.
Bien que le marché de la modulation d'amplitude reste encore très important, en termes de nombre de radiodiffuseurs et d'heures de radiodiffusion, il décline manifestement. D'autres systèmes de radiodiffusion comme la MF, la DAB, de l'internet et les satellites éloignent inexorablement les auditeurs de la MA, car ils peuvent fournir une qualité de son supérieure. Néanmoins, les bandes MA continuent d'offrir, pour le radiodiffuseur, un moyen intéressant et économique d'atteindre un public important. Les radiodiffuseurs ont beaucoup investi dans des équipements de transmission MA qui dans bien des cas ont encore un certain nombre d'années de vie utile. En particulier, les antennes et les émetteurs utilisés pour des services MA demandant beaucoup d'énergie représentent un investissement significatif, et la possibilité de les modifier pour qu'ils passent à la transmission numérique est intéressante.
Tandis que de nombreux radiodiffuseurs vont avoir la possibilité de modifier leurs équipements de transmission pour fournir des services analogiques et numériques, cela prendra du temps et certains équipements de transmission, qui ne peuvent pas être modifiés, devront être remplacés en totalité. Dans l'idéal, ce remplacement devrait faire partie du cycle de vie de remplacement normal des équipements. Au cours de cette période de transition, la radiodiffusion analogique et la radiodiffusion numérique cxisteront. Cela signifie que de nouveaux postes de radio MA devront assurer la réception analogique et numérique encore longtemps. L'installation de la réception numérique complétera donc la réception analogique, sans la remplacer.
NOTE Dans la circulaire administrative CA/135 du Bureau des radiocommunications (BR) datée du 30 juin 2004, les administrations ont été invitées à fournir des données sur les systèmes de radiodiffusion en ondes kilométriques, décamétriques et hectométriques. Les réponses reçues des administrations au 14 octobre 2004 (54 pays) sont jointes au Document UIT-R 6E/116 du 15 octobre 2004.
2.2.2.1 Digital Radio Mondiale (DRM)
Exemple: Mise en uvre du système Digital Radio Mondiale (DRM)
Présentation du système
Actuellement, les ondes décamétriques sont encombrées de transmissions analogiques, plus particulièrement de 4 MHz à15 MHz, voire à 17 MHz.
Le système DRM est destiné à être utilisé aux fréquences inférieures à 30 MHz, c'est-à dire dans les bandes de radiodiffusion en ondes kilométriques, hectométriques et décamétriques, compte tenu de diverses contraintes liées au découpage des canaux et de conditions de propagation variables dans ces bandes. Pour faire face à ces contraintes opérationnelles, il existe différents modes de transmission. Un mode de transmission est défini par deux types de paramètres de transmission:
( paramètres liés à la largeur de bande du signal;
( paramètres liés à l'efficacité de la transmission.
Le premier type de paramètre définit la largeur de bande totale pour une transmission alors que le second type permet d'arriver à un compromis entre la capacité (débit binaire utile) et la tolérance au bruit, aux trajets multiples et à l'effet Doppler.
Architecture du système
Le présent paragraphe donne une présentation générale de l'architecture du système, sur la base du schéma de la Figure 1, qui représente chaque partie du système.
La Figure 1 décrit le flux général de différentes catégories d'information (audio, données, etc.) et ne fait pas la distinction entre différents services susceptibles d'être transmis dans une ou plusieurs catégories d'information.
Figure 1 Diagramme fonctionnel de transmission DRM
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Les codeurs de source ainsi que les précodeurs convertissent les flux d'entrée au format de transmission numérique approprié. Dans le cas du codage de source audio, cette fonctionnalité intègre des techniques de compression audio. Les données de sortie des codeurs source et du précodeur de flux de données peuvent comprendre deux parties nécessitant deux niveaux différents de protection dans le codeur de canal suivant. Tous les services doivent utiliser les mêmes niveaux de protection.
Le multiplexeur tient compte des niveaux de protection de tous les services de données et de tous les services audio.
La dispersion d'énergie complète de façon déterministe et sélective les flux binaires afin de réduire la probabilité d'apparition systématique de séquences identiques qui aboutirait à une uniformité non désirée du signal transmis.
Le codeur de canal ajoute des informations redondantes permettant d'assurer une transmission quasiment sans erreur et définit le mappage des informations numériques codées en cellules MAQ (modulation d'amplitude en quadrature).
L'entrelacement de cellules permet d'étaler des cellules MAQ consécutives sur une séquence de cellules espacées en temps et en fréquence de façon quasi aléatoire, afin d'assurer une transmission fiable dans les canaux à dispersion temps-fréquence. Le générateur de signaux pilotes permet au récepteur d'obtenir des informations sur l'état d'un canal, autorisant ainsi une démodulation cohérente du signal.
Le mappeur de cellules MROF (multiplexage par répartition orthogonale en fréquence) collecte les différentes classes de cellules et les place sur une grille temps-fréquence.
Le générateur de signaux MROF convertit chaque ensemble de cellules ayant le même indice temporel en une représentation du signal dans le domaine temporel. On obtient ainsi le symbole MROF à partir de cette représentation dans le domaine temporel, en insérant un intervalle de garde sous la forme d'une répétition cyclique d'une partie du signal.
Le modulateur convertit la représentation numérique du signal MROF en un signal analogique dans l'environnement radioélectrique. Cette opération suppose une conversion numérique/analogique et un filtrage qui doivent être conformes aux exigences spectrales.
Codage de source
Compte tenu des contraintes imposées par les réglementations sur la radiodiffusion dans les canaux au-dessous de 30 MHz et des paramètres du schéma de codage et de modulation appliqué, le débit binaire disponible pour le codage de source est compris entre 8 kbit/s (demi-canaux) et environ 34 kbit/s (canaux normalisés) pour le son stéréophonique, et entre 8 kbit/s et environ 74 kbit/s (ensemble de deux canaux) pour le son de qualité CD.
Afin d'offrir une qualité optimale à un débit binaire donné, le système dispose de différents schémas de codage de source:
( un sous-ensemble AAC (codage audio évolué, advanced audio coding) MPEG-4 comportant des outils de tolérance aux erreurs pour la radiodiffusion générique audio en mode mono ou stéréo;
( un sous-ensemble de codage de la parole CELP (prédiction linéaire à excitation par code, code excited linear prediction) MPEG-4 pour la radiodiffusion en mode mono de la parole insensible aux erreurs, dans les cas où seul un débit binaire faible est disponible ou une tolérance particulièrement élevée aux erreurs est requise;
( un sous-ensemble de codage de la parole HVXC (codage par excitation de vecteur d'harmonique, harmonic vector excitation coding) MPEG-4 pour la radiodiffusion de la parole en mode mono, à très faible débit binaire et insensible aux erreurs, particulièrement indiqué pour les applications de bases de données de parole;
( la répétition de la bande spectrale (SBR, spectral band replication), technique d'amélioration du codage audio permettant d'obtenir une largeur de bande audio complète à de faibles débits binaires. Elle s'applique au codage AAC aux débits binaires élevés.
Le format de transport de flux binaire des schémas de codage de source a été modifié de façon à satisfaire aux exigences du système DRM (supertramage audio). On peut employer la protection inégale contre les erreurs (UEP, unequal error protection) pour améliorer le comportement du système dans les canaux sensibles aux erreurs.
Il est prévu de perfectionner le système audio en reliant deux signaux DRM.
Fonctions de multiplexage
Le système DRM possède des fonctions de multiplexage permettant de multiplexer jusqu'à quatre services différents, qui peuvent être composés de services audio et/ou de services de données. Par exemple, certains radiodiffuseurs ont l'intention de diffuser plusieurs langues différentes avec leurs données associées en même temps, dans le même canal DRM. Le système DRM permet de diffuser des éléments audio et des données pouvant être du texte et/ou des images fixes (projection de diapositives) (l'enseignement à distance ou la publicité en sont des applications courantes).
Dans des conditions appropriées de propagation, il est possible de diffuser des objets multimédias. En effet, le système DRM contient un sous-ensemble destiné au transfert d'objets multimédias (MOT, multimedia object transfer) DAB (EU147) (Norme ETSI EN 301 234).
Modes de transmission
Paramètres liés à la largeur de bande du signal
Les largeurs actuelles des canaux utilisés pour la radiodiffusion au-dessous de 30 MHz sont de 9 kHz et de 10 kHz. Le système DRM est destiné à être utilisé:
( dans ces largeurs de bande nominales, pour les besoins de la planification actuelle;
( dans la moitié de ces largeurs de bande (4,5 kHz ou 5 kHz) afin de permettre la diffusion simultanée avec des signaux MA analogiques;
( dans deux fois ces largeurs de bande (18 kHz ou 20 kHz) afin d'obtenir une plus grande capacité de transmission lorsque les contraintes de planification le permettent.
Paramètres liés à l'efficacité de la transmission
Pour une valeur quelconque du paramètre de largeur de bande du signal, on définit des paramètres liés à l'efficacité de la transmission afin d'arriver à un compromis entre la capacité (débit binaire utile) et la tolérance aux bruits, aux trajets multiples et à l'effet Doppler. Ces paramètres sont de deux types:
( paramètres liés aux taux de codage et aux constellations, permettant de déterminer les taux de codage et les constellations à utiliser pour acheminer les données;
( paramètres liés aux symboles MROF, permettant de définir la structure des symboles MROF à utiliser en fonction des conditions de propagation.
Taux de codage et constellations
Le système offre diverses options permettant d'atteindre un ou deux niveaux de protection à la fois, en fonction de la protection que l'on souhaite appliquer à chaque service ou partie de service. Selon les exigences du service, ces niveaux de protection peuvent être déterminés par le taux de code du codeur de canaux (par exemple, 0,6 ...), par l'ordre des constellations (par exemple, MAQ 4, MAQ 16, MAQ 64) ou par la modulation hiérarchique.
Jeu de paramètres MROF
Le présent paragraphe décrit le jeu de paramètres MROF. Ces valeurs sont définies pour différentes conditions de propagation, de façon à obtenir différents niveaux de fiabilité du signal. Dans une largeur de bande donnée, ces différents niveaux correspondent à différents débits de données. Le Tableau 1 illustre les utilisations types des niveaux de fiabilité.
Tableau 1 Utilisations des niveaux de fiabilité
Niveau de fiabilitéConditions de propagation typesACanaux gaussiens, avec léger évanouissementBCanaux sélectifs en temps et en fréquence, avec un plus grand étalement du temps de propagationCComme le niveau de fiabilité B, mais avec un plus grand étalement du spectre DopplerDComme le niveau de fiabilité B, mais avec un grand étalement du temps de propagation et du spectre Doppler
2.2.3 Radiodiffusion sonore numérique dans les bandes d'ondes métriques et décimétriques
La radiodiffusion sonore numérique de Terre (DSB) dans les bandes 30-3 000 MHz suscite de plus en plus d'intérêt dans le monde pour une couverture locale, régionale et nationale. L'UIT-R a adopté les Recommandations UIT-R BS.774 et UIT-R BO.789 qui présentent les exigences nécessaires pour les systèmes DSB à destination de récepteurs fixes, portatifs ou placés à bord de véhicules pour la diffusion par satellite et de Terre. Les avantages de l'utilisation complémentaire de systèmes de Terre et à satellites y sont reconnus et y est demandé un système DSB permettant un récepteur commun avec des circuits VLSI de traitement communs et la fabrication de récepteurs à prix modique grâce à une production en série.
A) Les systèmes de radiodiffusion sonore numérique de Terre sont décrits dans la Recommandation UIT-R BS.1114-5:
a) T-DAB
Le système de radiodiffusion audionumérique T-DAB (Système A de la Recommandation UIT R BS.1114) est un système de radiodiffusion numérique multiservices de haute qualité à destination des récepteurs placés à bord de véhicules et des récepteurs portatifs ou fixes. Il est conçu pour être exploité jusqu'à 3 000 MHz et utiliser différents modes de diffusion Terre, satellite, hybride (Terre satellite) et câble. Il s'agit d'un système de radiodiffusion numérique à intégration de services polyvalent qui offre une grande souplesse d'exploitation et qui permet, conformément aux exigences de souplesse d'exploitation et de diversité des services qu'imposent aux systèmes et aux services les Recommandations UIT-R BO.789 et UIT-R BS.774, de nombreuses possibilités de codage des sources et des canaux, de transmettre des données associées aux programmes sonores et de fournir des services de données indépendants.
Ce système de radiodiffusion sonore et de radiodiffusion de données est particulièrement fiable, et offre une grande efficacité d'utilisation du spectre et de la puissance. Il fait appel à des techniques numériques de pointe pour l'élimination dans le signal source des redondances et des informations qui n'ont aucune incidence sur le rendu acoustique, et produit une redondance strictement contrôlée sur le signal diffusé destiné à la correction des erreurs. L'information transmise est ensuite étalée en temps et en fréquence pour que le récepteur, fixe ou mobile, restitue un signal de haute qualité même en présence de phénomènes de propagation par trajets multiples. L'amélioration de l'efficacité d'utilisation du spectre est obtenue par entrelacement de plusieurs signaux de programme, et compte tenu des possibilités de réutilisation des fréquences spécifiques à un système, on peut étendre pratiquement sans limites les réseaux de radiodiffusion en plaçant des émetteurs supplémentaires fonctionnant sur la même fréquence (réseau monofréquence).
b) RDNIS-TSB
Le système RDNIS-TSB (radiodiffusion numérique avec intégration de services de Terre pour la radiodiffusion sonore) est conçu pour la radiodiffusion sonore et de données de haute qualité avec une grande fiabilité même en réception mobile. Il est conçu pour être flexible et évolutif, pour présenter une grande analogie avec la radiodiffusion multimédia utilisant des réseaux de Terre et pour être conforme aux caracté ristiques prescrites dans la Recommandation UIT R BS.774.
C'est un système robuste qui utilise la modulation avec multiplexage MROF, l'entrelacement fréquence-temps bidimensionnel et des codes de correction d'erreur concaténés. La modulation à MROF utilisée par le système est appelée BST-MROF (BST étant la transmission à segmentation de bande). Le système présente des éléments communs avec le système RDNIS-T de radiodiffusion télévisuelle de Terre numérique dans la couche physique. La largeur de bande d'un bloc MROF, appelé segment MROF, est de 500 kHz environ. Etant donné que le système est constitué d'un ou de trois segments MROF, sa largeur de bande est d'environ 500 kHz ou 1,5 MHz environ.
Il comporte de nombreux paramètres de transmission tels que le système de modulation de porteuse, les taux de codage du code de correction d'erreur interne ainsi que la longueur de l'entrelacement temporel. Certaines des porteuses sont assignées à des porteuses de commande qui transmettent les informations sur les paramètres de transmission, lesquelles sont appelées des porteuses de commande de transmission et de configuration de multiplexage (TMCC).
c) IBOC-FM DSB
Le système IBOC-FM DSB («MF dans la bande sur la voie») est un système exploité à titre expérimental dans 5 grandes agglomérations des Etats-Unis. Il a été conçu pour assurer la réception à bord de véhicules, portable et fixe à l'aide d'émetteurs de Terre. Bien qu'il puisse être mis en uvre dans une portion inoccupée du spectre, une de ses caractéristiques importantes est qu'il offre la possibilité d'une diffusion simultanée de signaux analogiques et numériques dans la bande de radiodiffusion MF. Cette caractéristique devrait permettre aux radiodiffuseurs MF de faire une transition rationnelle de la radiodiffusion analogique à la radiodiffusion numérique. Le système offre des performances améliorées en présence de propagation par trajets multiples, ce qui aboutit à une plus grande fiabilité que celle des opérations MF analogiques. Le système IBOC-FM offre une qualité audio améliorée, comparable à celle obtenue avec des supports grand public enregistrés numériquement. En outre, le système donne aux radiodiffuseurs une certaine souplesse qui leur permet de proposer de nouveaux services de diffusion de données en plus d'une programmation audio améliorée. Le système permet aussi l'attribution de bits entre transmission audio et transmission de données pour optimiser les capacités de transmission de données.
d) DRM
Certains partenaires de DRM ont décidé d'étudier une extension éventuelle du système DRM dans les bandes MF.
B) Les Recommandations UIT-R BO.1130-4 et UIT-R BO.1547 donnent une description complète des systèmes DSB: systèmes SRS de Terre à destination de récepteurs fixes, portatifs ou placés à bord de véhicules entre 1 400 et 2 700 MHz:
a) S-DAB
Il s'agit de la version satellite du système T-DAB (voir A.1). L'adjonction d'un nouveau mode de transmission a été jugée souhaitable et est considérée comme une amélioration compatible du T DAB, pour permettre l'utilisation d'émetteurs de Terre cocanaux de grande puissance, aboutissant à des capacités d'égalisation importante, d'où une plus grande souplesse et un moindre coût pour la mise en uvre de la SRS (sonore) hybride dans la bande 1 452-1 492 MHz.
b) Systèmes WorldSpace
b.1 Le système WorldSpace (système DS) est conçu au premier chef pour fournir des services de radiodiffusion audionumérique (son et données) aux fins de réception fixe ou portable. Il a été conçu de manière à optimiser la qualité de fourniture des services par satellite dans la bande 1 452 1 492 MHz. Pour ce faire, on utilise une démodulation MDP-4 cohérente avec bloc concaténé et codage convolutionnel avec correction d'erreur, ainsi qu'une amplification linéaire. Le choix de la modulation MRT/MDP-4 permet une meilleure couverture pour une puissance donnée de répéteur de satellite. Le système numérique DSs permet de moduler un multiplex souple de sources audio numérisées sur une porteuse MRT de liaison descendante.
b.2 Le système numérique DH, segment de Terre complémentaire du système DSs, également appelé système hybride WorldSpace (satellite/voie hertzienne de Terre), est conçu pour fournir des services de radiodiffusion audionumérique (son et données) à des récepteurs bon marché fixes, portatifs ou de véhicule. La composante diffusion par satellite de ce système utilise le même transport que le système numérique DS, avec cependant plusieurs améliorations importantes notamment en ce qui concerne la réception en visibilité directe dans des zones partiellement occultées par des arbres. Parmi ces améliorations, il y a la levée rapide de l'ambiguïté de phase des signaux MDP-4, la diversité temporelle instantané/retardé et une combinaison de probabilité maximale des signaux à diversité temporelle instantané/retardé.
Du point de vue structurel, le système numérique DH complète le système numérique DS par une composante diffusion par voie hertzienne de Terre utilisant la modulation MCM. La modulation MCM est une technique de multiplexage par répartition orthogonale de fréquence peu sensible au phénomène de propagation par trajets multiples qui est largement admise pour la réception mobile généralisée depuis des émetteurs de Terre. L'extension MCM améliore les techniques qui sont communes aux systèmes tels que le système DAB, qui est une norme utilisée pour la fourniture de services de radiodiffusion audionumérique de Terre. La modulation MCM utilise plusieurs fréquences pour éviter les évanouissements sélectifs en fréquence qui résultent de l'étalement des temps de propagation dans les canaux.
c) Système ARIB
Le système ARIB (association of radio industries and businesses) est conçu pour fournir des services audio de qualité élevée et de données multimédia utilisant des satellites et des répéteurs terrestres de complément fonctionnant sur le même canal pour des récepteurs fixes, portatifs ou de véhicule. Il a été conçu pour optimiser la diffusion par satellite et par des répéteurs terrestres fonctionnant sur le même canal dans la bande 2 630-2 655 MHz. Pour cela, il utilise un multiplexage MRC fondé sur la modulation MDP-4 avec bloc concaténé et codage convolutionnel avec correction d'erreur.
NOTE Les caractéristiques système et service ainsi que les aspects radiofréquence des systèmes de radiodiffusion sonore numérique sont présentés en détail dans le Manuel de l'UIT-R sur la radiodiffusion sonore numérique de Terre et par satellite à destination de récepteurs fixes portatifs ou placés à bord de véhicules en ondes métriques et décimétriques, édition 2002.
2.3 Radiodiffusion vidéonumérique hertzienne
2.3.1 Introduction
Face à l'apparition de la télévision numérique, les pouvoirs publics doivent se tourner vers l'avenir et se préparer à effectuer le passage de la télévision analogique à la télévision numérique de la manière la plus souple possible. Dans certains pays européens, les pouvoirs publics ont déjà décidé d'arrêter la télévision analogique à une date butoir, et l'année 2010 a déjà été approuvée par l'Union européenne.
Il faut donc que les autorités gouvernementales évaluent les aspects politiques, les services proposés, le marché (nombre de spectateurs potentiels et capacité financière), la disponibilité de canaux pour la mise en service de la télévision numérique et, bien entendu, l'intégration technique de celle-ci dans le réseau analogique existant.
La première phase de cette migration est la mise en place d'une réglementation (loi ou décret) autorisant l'introduction de la télévision numérique, précisant le nombre de multiplex autorisés (plusieurs programmes par multiplex et un multiplex occupe l'équivalent d'un canal analogique) et le type de services.
En ce qui concerne la technologie, les autorités sont confrontées à un choix entre des normes existantes qui sont déjà sur le marché mondial.
Figure 2 Structure réseau TV numérique
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Quatre normes de télévision numérique ont été mises au point pour la radiodiffusion de Terre (on trouvera des détails dans la Recommandation UIT-R BT.1306). Il s'agit des systèmes suivants:
ATSC (Système A)
DVB-T (Système B)
RDNIS-T (Système C)
DMB-T (Système D)
et le Rapport UIT-R BT.2035 contient les «Principes directeurs et techniques pour l'évaluation des systèmes de radiodiffusion télévisuelle numérique de Terre».
2.3.2 Le système ATSC
Le système ATSC a été spécialement conçu pour permettre l'adjonction d'un émetteur numérique à chaque émetteur NTSC en service, aux Etats-Unis. Le nouvel émetteur a une couverture comparable et apporte des perturbations minimales au service NTSC existant, au point de vue de la couverture géographique et de la couverture de la population. Ces objectifs sont atteints, et même dépassés.
Le système de télévision numérique à porteuse unique est conçu pour émettre des images, du son et des données auxiliaires de grande qualité en utilisant la même largeur de bande de canal que les systèmes de télévision actuels. Il peut émettre de manière fiable environ 19 Mbit/s de débit de données dans un canal de radiodiffusion de Terre de 6 MHz et des débits plus élevés dans des canaux de 7 et 8 MHz.
Le système est extrêmement efficace, capable de fonctionner dans des conditions variables: existence de canaux dégagés, ou, tel que mis en uvre aux Etats-Unis, obligation d'insérer 1 600 canaux supplémentaires dans un spectre déjà encombré, avec réception par des antennes montées sur les toits ou portables.
Le système a été conçu de façon à ne pas subir les effets de la propagation par trajets multiples, à bénéficier d'une bonne efficacité spectrale et à faciliter la planification des fréquences.
Le texte ci-dessous décrit les essais en conditions réelles des améliorations apportées récemment au système numérique C (ATSC). Ces améliorations permettent aux radiodiffuseurs d'ajouter des canaux numériques audio au principal canal de radiodiffusion numérique, sans devoir utiliser une quantité de spectre supplémentaire. La transmission quasi synchrone de la programmation analogique existante peut continuer à s'effectuer par radiodiffusion numérique sur le canal principal, ce qui permet de passer de façon souple du système analogique actuel à la radiodiffusion numérique. L'introduction des nouveaux programmes numériques peut s'effectuer au moyen des canaux supplémentaires.
Le système C numérique permet d'introduire la programmation numérique dans l'actuelle bande de radiodiffusion en ondes métriques en introduisant des porteuses numériques redondantes de part et d'autre du signal analogique existant. Le système comporte deux modes de fonctionnement facilitant l'introduction de canaux audio supplémentaires.
La modularité permet aux radiodiffuseurs de réduire le nombre de bits consacrés à la transmission du signal audio sur le canal principal, de 96 kbit/s à 48 kbit/s par incréments de moins de 1 kbit/s. Toute capacité inutilisée pour le canal principal audio peut être réaffectée à d'autres canaux audio.
Grâce au mode hybride étendu, les radiodiffuseurs peuvent introduire des porteuses numériques supplémentaires qui se prolongent vers l'intérieur en direction du signal hôte analogique. Ces porteuses supplémentaires fournissent une capacité additionnelle de 12,5, 25 ou 50 kbit/s, susceptible d'être affectée à de nouveaux canaux audio.
Dans le cadre de ces essais dans des conditions réelles, la modularité du système numérique C a servi à obtenir une capacité additionnelle pour le canal audio supplémentaire. Les essais en question ont été conçus afin d'évaluer la couverture en réception mobile du canal audio supplémentaire, et en particulier afin de déterminer si ce dernier était suffisamment robuste pour prendre en charge un service autonome susceptible d'être fourni à un vaste public, à l'intérieur de la zone normalement desservie par une station de radiodiffusion en ondes métriques. Bien que ces essais en conditions réelles aient été conçus afin d'évaluer la couverture du canal audio supplémentaire, ils n'ont pas étudié l'incidence éventuelle sur la qualité sonore du signal audio numérique sur le canal principal. On s'attend que les auditeurs ordinaires ne perçoivent aucun effet de la diminution du débit binaire disponible pour le signal audio sur le canal principal, bien que cette conclusion soit appelée à faire l'objet de vérifications dans le cadre d'essais futurs.
Les essais en conditions réelles ont utilisé les stations de radiodiffusion en ondes métriques situées à Washington DC, New York, San Francisco et Los Angeles. Ces stations diffusent des signaux numériques sur le canal principal à un débit de 60 kbit/s et utilisent les 32 kbit/s restants pour le canal audio supplémentaire. Dans chaque cas, une série de voies d'acheminement radiales proches de l'émetteur et dirigées vers l'extérieur à travers la zone de couverture de la station ont permis d'évaluer la couverture du canal audio principal et du canal audio supplémentaire. Au terme de la collecte des données, une analyse complémentaire a défini une zone de couverture numérique globale sur la base des voies d'acheminement radiales utilisées lors des essais. Un logiciel de modélisation de la programmation a servi à prévoir la couverture globale sur la base des données expérimentales. Les contours ont été sélectionnés en fonction de la zone dans laquelle les récepteurs mobiles pouvaient décoder le signal du canal principal ou du canal supplémentaire avec un cfficient de certitude de 95%. Le modèle TIREM (terrain-integrated rough earth model) définit la méthode d'analyse adaptée au relief qui a été retenue; celle ci consiste à utiliser l'algorithme de propagation JSC, avec des données relatives au terrain recueillies toutes les trois secondes.
Les résultats, ont démontré la robustesse de la zone de couverture du canal audio supplémentaire. A Washington, le système numérique C a permis d'obtenir un canal audio supplémentaire pour la zone de service à 64,9 dBu du modèle TIREM, où habitent 4 656 986 personnes. Cet effectif représente 88,7% de la population située dans la zone de service protégée des stations émettant à 60 dBu. A New York, le système a fourni un canal audio supplémentaire dans la zone de service à 61 dBu du modèle TIREM où habitent 15 747 274 personnes. Cet effectif représente 103% de la population vivant à l'intérieur du contour à 60 dBu de la station. A San Francisco, le système a fourni un canal audio supplémentaire utilisé dans la zone de service à 66 dBu du modèle TIREM où habitent 1 603 323 personnes. Cet effectif représente 58,9% de la population habitant à l'intérieur du contour à 60 dBu de la station et 107% de la population à l'intérieur du contour à 70 dBu de la station. A Los Angeles, le système a fourni un canal audio supplémentaire dans la zone de service délimitée par le contour à 70,8 dBu du modèle TIREM, où habitent 4 181 551 personnes. Cet effectif représente 63,3% de la population vivant à l'intérieur de la zone définie par le contour à 70 dBu relatif à la station et 161% de la population située à l'intérieur du contour à 70 dBu.
Ces résultats expérimentaux ont permis de conclure à la possibilité pour le système numérique C de fournir un canal audio supplémentaire dans les limites de la zone de service de 60 à 70 dBu d'une station. (Des indications complémentaires figurent sur le site HYPERLINK "http://gullfoss2.fcc.gov/prod/ecfs/retrieve.egi?native"http://gullfoss2.fcc.gov/prod/ecfs/retrieve.egi?native).
2.3.3 Le système DVB-T
La caractéristique essentielle du système DVB-T est sa souplesse de fonctionnement qui lui permet de s'adapter à tous les canaux: il est capable de fonctionner non seulement avec des canaux dégagés mais également en planification avec entrelacement, par exemple dans les canaux adjacents à une transmission analogique et même en cocanal pour le même programme diffusé par des émetteurs différents (réseaux SFN).
Le système à plusieurs porteuses (DVB-T) a été conçu à l'origine pour l'espacement entre canaux de 8 MHz en ondes décimétriques utilisé en Europe et a été adapté pour convenir à des canaux de 7 et 6 MHz. Selon le choix des paramètres de codage et de modulation, des débits de données de 20 à 30 Mbit/s peuvent être obtenus pour diffuser de la télévision numérique de haute qualité sur les canaux de radiodiffusion. De même, des débits de données plus faibles peuvent être employés lorsqu'une robustesse supplémentaire est jugée souhaitable.
Le système favorise aussi la souplesse d'exploitation du service, avec possibilité de réception par des antennes montées sur les toits et, si on le désire, sur appareils portatifs. La réception mobile est possible pour la modulation MDP-4 et également pour les ordres de modulation plus élevés, comme l'ont prouvé de nombreuses mesures en laboratoire et de nombreux essais sur le terrain effectués dans différentes conditions de fonctionnement des canaux.
Le système a aussi été conçu avec une grande résistance aux brouillages causés par les signaux retardés: échos provenant du terrain ou des bâtiments, ou signaux provenant d'émetteurs éloignés dans un réseau à fréquence unique. C'est là une possibilité nouvelle que le système apporte à la planification du service de télévision pour améliorer le rendement spectral, condition nécessaire dans les portions particulièrement chargées du spectre, comme c'est le cas en Europe.
Le système DVB-T possède un certain nombre de caractéristiques que l'on peut choisir et qui lui permettent de fonctionner avec une large gamme de rapports C/N et de comportements de canaux: possibilité de réception fixe, sur appareil portatif, ou mobile, avec compromis sur le débit binaire utilisable. L'étendue des caractéristiques permet aux radiodiffuseurs de choisir un mode adapté à l'application projetée. Par exemple, un mode extrêmement robuste (avec, comme conséquence, une diminution de la charge utile) est nécessaire pour la réception sur appareil portatif. On pourra choisir un mode moyennement robuste, avec une plus grande charge utile, si les services numériques sont entrelacés avec des services analogiques (par exemple dans les canaux adjacents à la transmission analogique). Les modes les moins robustes, avec les plus grandes charges utiles, sont à prendre en compte si l'on dispose d'un canal dégagé pour la radiodiffusion télévisuelle numérique.
a) Variantes de la DVB-T
La norme DVB-T permet d'utiliser différents niveaux de modulation et débits de code pour faire un compromis entre débit binaire et solidité. Etant donné que certaines variantes peuvent être choisies comme étant un sous-ensemble représentatif de l'ensemble de toutes les variantes, il faudra choisir ce sous-ensemble pour la conférence de planification, car il permet d'éviter de présenter un trop grand nombre d'options.
Les variantes non hiérarchiques sont choisies comme étant typiques de certains besoins exprimés et sont proches d'autres variantes; pour l'exemple de la DVB-T, on peut s'attendre que les besoins de canaux pour une variante avec un débit de code de 2/3 soient analogues aux besoins pour une variante avec un débit de code de 3/4, pour la même modulation.
A2: MDP-4, 2/3: cette variante donne une capacité de données faible de 6 à 8 Mbit/s seulement, mais un service très solide.
B2: MAQ-16, 2/3: la capacité de données est modérée, de 13 à 16 Mbit/s, et cette variante peut être utile pour donner des services raisonnablement robustes notamment pour la réception portable ou mobile.
C2: MAQ-64, 2/3: cette variante présente une capacité de données élevée, de 20 à 24 Mbit/s, mais donne des services moins robustes et est particulièrement sensible aux effets d'autobrouillage dans des réseaux monofréquence couvrant des zones étendues.
b) Variante hiérarchique
Les variantes hiérarchiques du système DVB-T signifient que le flux de bits MPEG 2 se divise en deux parties: le flux à haute priorité et le flux à faible priorité. Le flux à haute priorité est la partie solide du système hiérarchique et utilise la MDP-4 et un débit de code approprié pour donner la protection nécessaire contre le bruit et le brouillage. En raison du type de modulation, la capacité de données est faible (5 à 6 Mbit/s environ). Toutefois, le rapport C/I est plus mauvais que celui d'un système MDP-4 non hiérarchique, bien que la capacité de données soit la même que celle d'un système MDP-4 du même débit de code.
Le flux de faible priorité est la partie la plus fragile du système hiérarchique et doit être soit MAQ 16 soit MAQ-64. On n'a pas pris beaucoup en considération un flux de faible priorité utilisant la MAQ 16 parce que la capacité de données du flux de faible priorité est à peu près la même que celle du flux de priorité élevée. Un flux de faible priorité utilisant la MAQ-64 donne environ deux fois la capacité du flux MDP-4 de priorité élevée. Sa capacité exacte par rapport à celle du flux de priorité élevée dépend du débit de code relatif des deux flux.
Les variantes du système hiérarchique peuvent être utilisées de plusieurs manières. Un exemple serait celui d'une combinaison de services fixes et mobiles dans la même région, lorsque le flux de priorité élevée donne une couverture mobile robuste et le flux de faible priorité donne une réception sur antenne fixe.
c) Intervalle de garde
La MROF, utilisée en DVB-T, présente des périodes de symbole relativement longues en raison de sa nature multiporteuse. Cette période de symbole longue donne une protection contre les brouillages intersymboles causés par la propagation par trajets multiples, protection qui peut toutefois être sensiblement améliorée grâce à l'utilisation d'un intervalle de garde, lequel est une extension cyclique du symbole. Pour parler simplement, une partie du début du symbole est simplement ajoutée à la fin du symbole.
Pour les réseaux à multifréquences, de petits intervalles de garde sont utilisés tandis que pour les réseaux à monofréquence, des intervalles de garde plus grands sont nécessaires. Il y a un compromis entre la longueur de l'intervalle de garde et la capacité de données. Pour une variante DVB-T donnée, une longueur d'intervalle de garde plus importante implique une capacité de données moindre.
2.3.4 Le système RDNIS-T
La radiodiffusion numérique à intégration des services (RDNIS) est une nouvelle forme de radiodiffusion pour les services multimédias. Elle intègre systématiquement plusieurs types de contenus numériques, chacun d'eux pouvant comporter des signaux vidéo allant de la TVFD à la TVHD, des signaux audio multiprogrammes, des graphiques, des textes, etc.
Comme la RDNIS englobe une variété de services, le système doit couvrir un large éventail de spécifications qui peuvent différer d'un service à un autre. Par exemple, une grande capacité de transmission est exigée pour le service TVHD, alors qu'une grande disponibilité de service (ou fiabilité de transmission) est requise pour des services de données tels que la remise de clés pour l'accès conditionnel, le téléchargement de logiciels, etc. Pour pouvoir intégrer ces signaux répondant à des exigences de service différentes, il est souhaitable que les systèmes de transmission offrent une série de systèmes de modulation et/ou de protection contre les erreurs pouvant être sélectionnés et combinés de façon souple, pour satisfaire à toutes les exigences des services intégrés.
Le système RDNIS-T (RDNIS de Terre) a été conçu avec une souplesse de fonctionnement suffisante non seulement pour transmettre les programmes de radiodiffusion télévisuelle ou sonore sous la forme de signaux numériques mais aussi pour offrir des services multimédias dans lesquels sera intégrée une variété d'informations numériques (vidéo, audio, textes et programmes d'ordinateur). Le but est de tirer parti des avantages offerts par les ondes radioélectriques de Terre pour obtenir une réception stable sur des récepteurs mobiles compacts, légers et peu coûteux, s'ajoutant aux récepteurs domestiques intégrés. Pour ce faire, on utilise le procédé MROF à segments.
Le système RDNIS-T fournit des éléments communs d'exploitation et de réception entre la radiodiffusion et les télécommunications numériques par satellite en utilisant le codage et les systèmes de multiplexage MPEG-2.
Il permet aussi un montage multiprogramme souple pour différentes conditions de réception; à cet effet, on procède par transmission hiérarchique dans un canal de transmission. Les modes hiérarchiques sont composés de segments MROF dans lesquels les paramètres de transmission peuvent être indépendants les uns des autres.
Dans un système RDNIS-T, la modulation se fait par MROF à segments. Un flux de transport doit donc être remultiplexé et organisé en groupes de données (segments de données) avant la mise en trames MROF. Après le codage du canal, les segments de données sont transformés en segments MROF. Chaque segment a une largeur de bande B/14 MHz (B désigne la largeur de bande du canal de télévision de Terre; 6, 7 ou 8 MHz selon la région); un segment occupe par conséquent une largeur de bande de 6/14 MHz (~ ð428,57 kHz), 7/4 MHz (~ ð500 kHz) ou 8/14 MHz (~ ð571,29 kHz).
Des signaux pilotes sont ajoutés à chaque segment; ils servent à la commande de configuration de la transmission et du multiplexage (TMCC, transmission and multiplexing configuration control). Les porteuses TMCC (signaux pilotes ajoutés) sont utilisées pour définir des paramètres de signalisation liés à la méthode de transmission: codage des canaux, modulation et structure hiérarchique.
Grâce à la segmentation et à l'adjonction des signaux pilotes, chaque segment peut avoir sa propre méthode de protection contre les erreurs et/ou son propre type de modulation (MDP-4 D, MDP-4, MAQ-16 ou MAQ 64). Cela étant, chaque segment peut satisfaire aux spécifications d'un service intégré, et plusieurs segments peuvent être combinés de façon souple pour permettre l'intégration d'un service à large bande (par exemple, TVHD).
2.3.5 Conclusions
NormeCanauxBande de fréquencesModulationNormes applicablesATSC6 MHzUHF/VHF8VSBA.52/ A.53DMB-T8 MHz adaptable 6 et 7 MHzUHF/VHFTDS, MROFNationale (Chine)DVB-T6, 7 et 8 MHzUHF/VHFMROFETS 300 744RDNIS-T6, 7 et 8 MHzUHF/VHFBlocs MROFARIB
Avec la DVB, différents supports sont possibles:
Système DVBBande de fréquencesModulationAvantages/inconvénientsDVB-S (Satellite) Bande C (2-6 GHz)
Bande Ku (10,7 12,75 GHz)MDPGG/MDPB/MDP 8
MDP 4 Zones de couverture très étendues
Brouillages dus à l'environnement de transport
Antenne de réception très directive
Pas d'application mobileDVB T (de Terre)Ondes métriques: 174 230 MHz
Ondes décimétriques: 470-862 MHzMROFC Modulation très forte, insensibilité au brouillage et intervalle de garde/trajets multiples
Mobilité
Zones de couverture limitéesDVB-C (Câble)116-174 MHz
230-450 MHzMAQ L'environnement de transport subit peu de brouillage (moins de correction d'erreurs, plus de débit utile)
Pas de mobilité
Réseau câblé
Ce choix doit être guidé par différents critères:
a) réglementation;
b) coordination régionale;
c) choix de la norme;
d) capacité en terme de services vis à vis des usagers;
e) performances techniques;
f) coûts et disponibilité des équipements y compris les terminaux de l'usager (poste TV et/ou décodeur);
g) structure du réseau.
Ces différents critères sont explicités ci-après.
a) Réglementation
Sans une loi d'habilitation, la télévision numérique ne peut pas entrer en service. De plus, l'organisme national de régulation des fréquences audiovisuelles doit être doté des moyens juridiques (délivrance de licences, redevances éventuelles), ainsi que des moyens de contrôle des fréquences assignées, de la qualité de service (QoS) et du respect des conditions techniques de la licence.
Le texte de loi doit également préciser le nombre de multiplex qui seront déployés (en fonction du nombre de canaux disponibles, des types de services et de l'environnement audiovisuel dans le pays). Il doit préciser un calendrier de déploiement ainsi qu'une date d'arrêt de l'analogique et de la généralisation du numérique. Ce texte de loi ou les décrets associés doivent également préciser les règles à appliquer pour les services payants et le guide électronique des programmes.
Dans un certain nombre de pays, l'introduction de la télévision numérique a amené à une réorganisation des rôles des intervenants de la chaîne de télévision numérique (fournisseurs de contenu, opérateur du bouquet chargé de la gestion des multiplex et des abonnés opérateur(s) de réseau, etc.). Nous étudierons la structuration du réseau dans le Chapitre 9 du présent document.
Le déploiement de la télévision numérique nécessite une planification qui se fait sous l'égide de l'UIT. Lors de la session de 2000 du Conseil, il a été décidé de réviser les Plans de Stockholm de 1961 et de Genève de 1989 ainsi que les Plans de Genève, Francfort et Wiesbaden pour aboutir à un nouveau plan d'attribution des fréquences pour la Région 1 ainsi que pour les pays limitrophes de cette Région. En Europe, des groupes de travail, en liaison avec l'UER, ont contribué à ce sujet spécifique pour la préparation de la CRR-04.
b) Coordination régionale
Des plans régionaux d'attribution de fréquences pour la télévision analogique existent au niveau mondial pour près de 117 Etats Membres de l'UIT. Ces plans doivent être révisés en vue du passage à la télévision numérique.
L'existence de normes et de technologies bien déterminés dans les plans nationaux et régionaux pour la télévision analogique génèrent des contraintes pour le choix d'une norme numérique. A titre d'exemple, un pays utilisant des canaux de 8 MHz (SECAM/PAL) sera amené à choisir une norme compatible avec ce plan de fréquences.
De plus, la transmission de signaux audiovisuels numériques par satellite et/ou câble (cuivre ou fibre optique) doit être prise en compte afin d'optimiser les têtes de réseau et d'éviter les normes multiples dans un pays. Certaines normes de télévision numérique comportent une approche système prenant en compte tous les supports de transmission et permettent ainsi d'optimiser l'infrastructure amont et la génération du contenu et des multiplex.
Dans de nombreux cas, des pays frontaliers sont amenés à échanger du contenu et le choix d'une norme commune facilite ces échanges. De la même façon, de nombreux pays utilisent en télévision numérique terrestre des programmes en provenance de pays étrangers, le choix d'une norme compatible facilite l'utilisation de ces contenus au sein des bouquets nationaux.
A titre d'exemple, des pays francophones vont transmettre des émissions en provenance de France, le choix d'une norme incompatible avec la norme européenne impliquerait le déploiement de matériels de transcodage coûteux et qui, par définition, dégraderaient la qualité de l'image et du son d'origine.
EMBED PowerPoint.Slide.8
Le schéma ci-dessus précise les aspects systèmes couverts par les différentes normes:
c) Choix de la norme
Les normes des différents systèmes sont décrites dans la Recommandation UIT-R BT.1306: «Méthodes de correction d'erreur de mise en trame des données, de modulation et d'émission pour la radiodiffusion télévisuelle numérique par voie hertzienne de Terre». Et pour le plan de fréquences dans la Recommandation ITU-R BT.1368: «Critères de planification des services de télévision numérique par voie hertzienne de Terre dans les bandes d'ondes métriques et décimétriques».
Réseau existant et disponibilité de canaux de transmission
Un premier pas dans le choix entre les différentes normes consiste à prendre en compte les normes analogiques existantes: NTSC, PAL, SECAM. En effet, un pays utilisant les normes PAL ou SECAM avec une largeur de bande de 8 MHz sera amené à choisir une norme capable de gérer ces canaux. A l'inverse, un pays utilisant une norme PAL ou SECAM ou NTSC avec une canalisation de 6 MHz pourra choisir entre toutes les normes. Il faut cependant noter que l'ATSC n'est compatible, pour des problèmes de filtrage au sein du décodeur, qu'avec les normes M analogiques (NTSC, PAL-M).
Toutes ces considérations sont sujettes à des choix technico-économiques et politiques de la part des autorités gouvernementales des pays.
Systèmes numériques existants et harmonisation des normes
La norme internationale pour la transmission de la télévision numérique par satellite est de facto la norme DVB-S. La norme internationale pour la transmission de la télévision numérique par câble est majoritairement la norme DVB-C. Cela signifie qu'un Etat ou une région disposant de services satellites ou câble optimisera son investissement en choisissant une norme de télévision numérique terrestre cohérente. On peut ainsi imaginer qu'une tête de réseau nationale élabore les multiplex pour les divers médias.
Un autre aspect concerne les pays ou régions qui souhaiteraient réutiliser des contenus existants provenant de l'étranger. Le choix d'une norme compatible avec ces contenus évitera de devoir «transcoder» les contenus en provenance de l'étranger évitant ainsi de devoir investir dans des matériels spécifiques de transcodage généralement coûteux et qui dégradent la qualité des contenus.
Le choix d'une norme compatible permet d'optimiser les investissements, de garantir la qualité du contenu et d'ouvrir les réseaux à des sources de contenu multiples.
d) Capacité en termes de service vis à-vis des usagers
Le choix d'une norme est guidé par les types de services proposés aux usagers potentiels (par exemple, TV définition normale/TV définition améliorée/TVHD, TV seulement/TV, données et radio). Puis, encore plus important, la question de la réception (fixe, mobile ou portable) et de la nature des services (locaux, régionaux ou internationaux). En effet, toutes les normes n'offrent pas les mêmes possibilités en termes d'offre de service, les besoins de l'offre de services fournis à l'usager sont donc déterminants.
Services offerts aux téléspectateurs
format image: format standard (ratio 4:3), format 16/9ème dit EDTV Enhanced Digital TV (ratio 16:9), HDTV Télévision haute définition (ratio 16/9ème);
format audio: monophonique, stéréophonique, multicanaux (5.1 ou même 6.1); ce dernier type est celui offert par les systèmes de cinéma à la maison mettant en uvre un lecteur de DVD;
capacité d'interactivité et services de type internet.
Le type d'image, de son et de contenu va permettre de définir les débits moyens nécessaires afin d'obtenir une qualité nécessaire au succès commercial de la télévision numérique terrestre. A titre d'exemple, des retransmissions sportives nécessitent des débits de l'ordre de 5 à 7 Mbit/s et dans un multiplex de 24 Mbit/s, il n'est pas envisageable avec une qualité acceptable de transmettre plus de 4 programmes de ce type.
La transmission de radio ou son multicanaux est envisageable, mais il faudra que cela réponde aux besoins des téléspectateurs, d'une part, et, d'autre part, à leur capacité d'investissement.
Par ailleurs, le choix de services interactifs peut avoir un impact sur la structure du réseau. En effet, si l'on désire disposer d'accès à l'internet «rapide», la problématique du réseau de transmission revient à celle d'un réseau de type télécommunication et nécessite de nombreux petits émetteurs proches des utilisateurs (maillage de type télécommunication).
Conditions de réception pour le téléspectateur
De nombreux foyers sont d'ores et déjà équipés d'un récepteur fixe avec antenne de toiture et souvent d'un récepteur portable équipé d'une antenne «fouet». Le passage à la télévision numérique doit prendre en compte les diverses possibilités de réception:
fixe (à l'intérieur du domicile);
portable (à l'intérieur et à l'extérieur du domicile);
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HYPERLINK "http/www.anatel.gov.br/Tools/frame.asp?link=/acontece_anatel/consulta/2003/consulta_" http//www.anatel.gov.br/Tools/frame.asp?link=/acontece_anatel/consulta/2003/consulta_486/relatorio_pbtvd.pdf
____________________
Union internationale des télécommunications
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ITU-D/1/057-E
Contact point: Mr. Rakesh Kumar Bhatnagar, Telecom Regulatory Authority of India,
Tel. +91 11 26166930/26165623, Fax: +91 11 26103294,
E-mail: HYPERLINK "mailto:trai06@bol.net.in" trai06@bol.net.in
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Contact point: Mr. Rakesh Kumar Bhatnagar, Telecom Regulatory Authority of India,
Tel. +91 11 26166930/26165623, Fax: +91 11 26103294,
E-mail: HYPERLINK "mailto:trai06@bol.net.in" trai06@bol.net.in
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