Développement de la télévision mobile en France : Éléments ...

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Développement de la télévision
mobile en France : réflexions
sur les aspects techniques













Janvier 2006
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Introduction :

Le développement de la télévision mobile constitue un enjeu déterminant pour le
développement du marché des TICS. La télévision mobile va permettre d’adresser un nouveau
marché, offrant des perspectives considérables. Il s’appuiera en effet sur un parc, aujourd’hui
de plus de 45 millions d’abonnés potentiels en France.

Ces nouvelles technologies constituent également une opportunité pour créer un nouveau
marché. Les téléspectateurs et clients pourront avoir accès à des services nouveaux, des
chaînes de télévision aux contenus innovants, interactifs et au format adapté à la taille des
écrans utilisés.

La télévision mobile sera un complément des services télévisuels « classiques », et ce, à
double titre : en termes de complémentarité de contenus, d’une part, et, d’autre part, en termes
de continuité d’usage : les consommateurs pourront, en effet, avoir accès aux contenus de leur
choix à tout moment de leur vie quotidienne, où qu’ils se trouvent.


Objectif du document :

L’objectif de ce document est de répondre aux questions suivantes :
quelles sont les normes à privilégier pour la télévision mobile ?
quelles sont les bandes de fréquences à attribuer pour ces services ?


Avertissement :

Le présent document a été établi sur la base ...
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                Développement de la télévision mobile en France : réflexions sur les aspects techniques    
   
    
 
  
Janvier 2006
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    Introduction :  Le développement de la télévision mobile constitue un enjeu déterminant pour le développement du marché des TICS. La télévision mobile va permettre dadresser un nouveau marché, offrant des perspectives considérables. Il sappuiera en effet sur un parc, aujourdhui de plus de 45 millions dabonnés potentiels en France.  Ces nouvelles technologies constituent également une opportunité pour créer un nouveau marché. Les téléspectateurs et clients pourront avoir accès à des services nouveaux, des chaînes de télévision aux contenus innovants, interactifs et au format adapté à la taille des écrans utilisés.  La télévision mobile sera un complément des services télévisuels « classiques », et ce, à double titre : en termes de complémentarité de contenus, dune part, et, dautre part, en termes de continuité dusage : les consommateurs pourront, en effet, avoir accès aux contenus de leur choix à tout moment de leur vie quotidienne, où quils se trouvent.   Objectif du document :  objectif de ce document est de répondre aux questions suivantes : L quelles sont les normes à privilégier pour la télévision mobile ? bandes de fréquences à attribuer pour ces services ?quelles sont les   Avertissement :  Le présent document a été établi sur la base dinformations publiques, disponibles au moment de sa rédaction, et danalyses techniques menées par les contributeurs. Un effort dobjectivité et de neutralité sous-tend les analyses qui y sont présentées.   
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Méthodologie :  La méthodologie suivie peut être résumée de la manière suivante :  
Technologie cellulaire ou de diffusion ? Utilisation dune technologie de diffusion, en complément de lUMTS ?
Les différentes technologies possibles
Les différentes bandes de fréquences possibles Technologies Combinaisons possibles technologies / fréquences
Technologies + --Analyse des avantages / inconvénients de-++-chaque cas possible+ -- + -
Utilisation de lUMTS ?
Conclusions   Figure 1 : Méthodologie suivie  Il sagira, dans un premier temps de déterminer sil est préférable dutiliser une technologie cellulaire 3G ou une technologie de diffusion pour acheminer les contenus audio-visuels1. Cette analyse prendra en compte les différents types de services vidéo possibles. Ensuite, les différentes technologies de diffusion possibles, actuelles ou futures2, seront présentées. Les différentes bandes de fréquences envisageables feront également lobjet dun recensement.                                                           1Les technologies de type WiMAX ou WiFi ne sont pas considérées dans le cadre de cette réflexion. Il sagit de technologies adaptées principalement pour les transmissions de données « point à multipoint ». Elles permettent, notamment, de fournir des services de données, de voix ou de vidéo à la demande. Dans leurs versions actuelles, ces technologies nautorisent pas la mobilité. Pour ce qui est de la technologie Wifi, la portée des émetteurs est limitée. Pour cette raison, cette technologie, telle que conçue aujourdhui, devrait être déployée principalement dans les grands centres urbains. 2Sur la période 2005  2010.
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Les différentes combinaisons possibles (utilisation dune technologie donnée, sur une bande de fréquences donnée) seront ensuite analysées et évaluées (présentation des avantages et inconvénients, en considérant des critères techniques et économiques) afin de déterminer la ou les solutions le(s) plus optimales. Par ailleurs, il a été pris pour hypothèse que les récepteurs seront principalement des équipements portables (« handheld »), de dimension réduite et fonctionnant sur batterie3. La conclusion présentera les différentes approches qui permettront dassurer un avènement rapide et pérenne de la télévision mobile.
                                                          3 marché des récepteurs embarqués, à bord des véhicules (alimentés par la batterie du véhicule) serait plus Le restreint.  
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  1. Quel t e de technolo ie utiliser our la télévision mobile : technolo ie cellulaire ou technolo ie de diffusion ?    1.1 Services vidéo « point à point » Les réseaux « cellulaires » 3G sont conçus pour diffuser du contenu vidéo en « point à point » (ex : visiotéléphonie ). Ils permettent, par exemple, dacheminer des services de vidéo à la demande (programmes courts, en mode différé).  1.2 Services de diffusion dun même contenu vidéo vers de nombreux utilisateurs Les réseaux cellulaires ne sont pas encore adaptés pour la diffusion dun même contenu vers de nombreux utilisateurs. Avec les technologies cellulaires actuelles, une telle utilisation serait aujourdhui sous-optimale du point de vue de lusage des fréquences (rapide saturation des fréquences et utilisation de fréquences apairées en mode « downlink » principalement), et serait anti-économique. A titre dexemple, lhypothèse dune diffusion dun même programme vidéo à 128 kbps vers 1 million dutilisateurs en France, nécessiterait limplantation de plus 50 0004 stations de base sur le territoire uniquement pour la diffusion de ce programme. Les technologies de diffusion sont, quant à elles, adaptées pour acheminer des programmes vidéo « longs », diffusés en temps réel, vers un très grand nombre dutilisateurs.  1.3 Conclusion Les réseaux cellulaires (UMTS) sont adaptés pour les services vidéo « point à point ». Par contre, ils ne sont pas encore adaptés pour les services de diffusion dun même programme vidéo vers un grand nombre dutilisateurs. Pour diffuser de tels contenus, les réseaux cellulaires doivent obligatoirement être complétés par des technologies de diffusion. Ainsi, en combinant technologies cellulaires et technologies de diffusion, les consommateurs pourront accéder à tous les types de contenus vidéos : vidéos courtes et spécifiques, et vidéos longues, en mode diffusé. Cette complémentarité permet, de surcroît, linteractivité.
                                                          4bases environ pour une couverture du territoire en 3G.Contre 15 000 stations de
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  2. Quelles sont les différentes technolo ies de diffusion ossibles ?   Les différentes technologies de diffusion possibles5 pour fournir des services de télévision mobile sont les suivantes : Technologies « terrestres » : - DVB-T - DVB-H  ISDB-T - T-DMB -- MediaFLO - MBMS sur UMTS   Technologies « satellite » : - S-DMB - DVB-H+
DARC DRM IBOC
 
3G/MBMS S-DMB (Kr) T-DMB (Kr) DVB-H+
DVB-T DVB-H ISDB-T ATSC
Mobilité Grande Moyenne Faible NulleDébit s 0.01 0.1 1 10 100(Mbp )  Figure 2 : Les différentes technologies de diffusion radio (DARC, DRM, IBOC) et télévision numérique (T-DMB, DVB-T, DVB-H, ISDB-T) assurant la mobilité6dans le monde.                                                               5Seules ont été étudiées, dans le cadre du présent document, les technologies existantes à ce jour. 6mobilité, est présentée, ici, uniquement pour information.La technologie ATSC, ne permettant pas dassurer la
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2.1 La technologie DVB-T Le DVB-T (Digital Video Broadcast-Terrestrial) est une norme de diffusion numérique de contenus télévisuels. Elle a été développée pour un usage domestique, avec une antenne de toit et une alimentation continue. Son intégration dans un équipement portable présente certaines difficultés techniques (autonomie des équipements, limitation de la vitesse de déplacement, etc..). Les programmes sont diffusés dans les bandes de la télévision analogique en UHF, et, dans certains cas, en VHF.   2.2 La technologie DVB-H  Le DVB-H (Digital Video Broadcast-Handset) est une technologie de diffusion de contenus audiovisuels, conçue pour la réception sur des équipements portables et nomades (téléphones mobiles, PDA, ordinateurs portables, etc..). Le standard DVB-H est actuellement en cours de développement. LETSI a sélectionné en novembre 2004 le DVB-H comme norme européenne pour la télévision mobile. La mise sur le marché de terminaux compatibles pourrait intervenir dici 2006 à la fois en Europe et aux Etats-Unis. En fonction des choix qui seront faits, les consommateurs pourront avoir accès à des chaînes de télévision gratuites et/ou payantes, interactives et au format adapté à la taille des écrans utilisés. Les systèmes DVB-H mettent en oeuvre la répartition temporelle des données qui permet de réduire la puissance des récepteurs et rend possible le « hand over » lors de changement de station démission. Le DVB-H permet la transmission haut débit (de lordre de 11 Mbit/s sur un canal de 8 MHz). La taille des antennes utilisées est compatible pour une intégration dans des équipements mobiles.
  Figure 3 : Exemple de terminal DVB-H  La norme DVB-H est dérivée de la norme DVB-T. Ils peuvent utiliser notamment le même type de compression MPEG4.
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 Cette « proximité » des deux normes présente de nombreux avantages : les mêmes modulateurs, émetteurs et antennes peuvent être utilisés pour diffuser à la fois des services à la norme DVB-T et des services à la norme DVB-H. Les mêmes infrastructures pourraient ainsi être utilisées, sous réserve que les canaux utilisés restent dans une gamme de fréquences voisine. DVB-T permettra de tirer parti de composantsla fabrication de récepteurs DVB-H et communs et datteindre ainsi des effets déchelle rapidement. la norme DVB-H se développera plus facilement dans les régions où la technologie DVB-T existe déjà ou existera prochainement. Aux Etats-Unis, la plupart des opérateurs mobiles devraient utiliser un diffuseur DVB-H à partir de 2006. Les industriels pourront ainsi développer des équipements permettant dadresser un marché quasi-mondial. Enfin, la norme DVB-H a été conçue pour des opérations dans les bandes UHF IV et V. Son adéquation à une autre plage de fréquences (par exemple en bande L T-DAB) est à étudier.
  Figure 4 : Exemple de déploiement avec la technologie DVB-H  La cohabitation DVB-H  DVB-T au sein dun même multiplex TNT est-elle possible ? Oui, elle est possible techniquement, toutefois : Le diffuseur du DVB-H doit être le même que celui du DVB-T Le paramétrage des réseaux ne peut optimiser à la fois la diffusion vers les mobiles (DVB-H) et les récepteurs fixes (DVB-T) La cohabitation au sein du même multiplex est possible si les paramètres de modulation (couche physique) sont compatibles avec la réception mobile. Ce serait cependant une mesure pénalisante à moyen terme, compte tenu des différences de déploiement entre de la réception mobile (DVB-H) et de la réception fixe, même si celle-ci utilise la compression MPEG4. Il semble quil y ait dautres solutions techniques, basées sur la « modulation hiérarchique » permettant de séparer les paramètres de modulation du DVB-T et du DVB-H.  
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 2.3 La technologie ISDB-T Le ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) est une norme de télévision numérique terrestre permettant la diffusion vers divers types de récepteurs (télévision standard, TVHD, télévision mobile, etc..) grâce à la découpe du signal en 13 segments. Cette norme nest actuellement utilisée quau Japon, où le service à destination des téléviseurs « haute définition » et standards a été lancé en 2004 sur les villes de Tokyo, Kobe, Osaka et Nagoya. Toutes les préfectures étant desservies dici fin 2006. Des expérimentations sont actuellement en cours à Nagoya pour tester la réception sur des téléphones mobiles. Dans ce cas, un segment est dédié à la réception mobile tandis que les 12 autres segments sont utilisés pour la TVHD. Un service commercial de télévision mobile a été lancé fin 2005 au Japon. Les programmes sont diffusés dans les bandes de la télévision analogique en UHF, principalement en bande IV.  2.4 La technologie MediaFLO Media FLO (Forward Link Only) est une technologie propriétaire développée par Qualcomm. Cette technologie est assez similaire au système DVB-H en mettant en oeuvre la répartition temporelle des données afin de limiter la consommation des terminaux. Lutilisation de turbo codes permet daméliorer le bilan de liaison et donc de diminuer le nombre de sites. Une modulation hiérarchique est utilisée. Le contenu de chacun des programmes est découpé en deux couches, la première couche (base layer) plus robuste peut être reçue dans des conditions difficiles, la deuxième couche (enhanced layer) permet daméliorer la qualité et la fluidité des images quand les conditions de réception sont bonnes. MediaFLO va être déployée dans un premier temps aux Etats-Unis sur une fréquence nationale de télévision (720 MHz - canal 55) que Qualcomm a acquis en 2004. Le réseau sera déployé dans un deuxième temps sur dautres fréquences dès quelles seront libérées par les télévisions analogiques qui les utilisent actuellement.  2.5 La technologie T-DMB T-DMB (Terrestrial-Digital Multimedia Broadcast) est une évolution de la norme radio T-DAB permettant la diffusion de contenus télévisuels à destination des mobiles (télévision mobile, téléphones mobiles, véhicules, etc..). Ce système va être déployé en Corée en complément de la TNT basée sur la norme américaine ATSC qui est inadaptée à la réception sur les mobiles. Cette norme va être utilisée pour diffuser gratuitement des programmes de télévision. Cependant, des discussions sont en cours afin de financer, par un abonnement mensuel, lamélioration de la couverture dans les zones dombre, telles que le métro ou à lintérieur des bâtiments. Le coût des ré-émetteurs est estimé à environ 40 million dEuros pour la seule agglomération de Séoul.
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 Le système est prévu pour diffuser un maximum de 12 programmes de télévision (ou 6 programmes de télévision et 18 programmes radio), avec la possibilité de diffuser des programmes locaux. Les premiers terminaux mobiles (à la norme CDMA) permettant de recevoir ces programmes commencent à être commercialisés.
  Figure 5 : Exemples de terminaux T-DMB  KBC (Korean Broadcasting Commission) a offert 3 licences T-DMB aux diffuseurs actuels et 3 autres licences à de nouveaux entrants, chaque licence permettant de diffuser 2 canaux de télévision ou un canal de télévision et 3 canaux radio. Lensemble des licences sont actuellement octroyées dans la bande III du T-DAB. Il est à noter que le système terrestre T-DMB est indépendant et na pas de rapport avec le système satellite S-DMB décrit ci-après.   2.6 La technologie S-DMB Le 12 mars 2004, TU Media, filiale de SK Telecom et du consortium japonais Mobile Broadcasting Corp, a lancé avec succès le satellite « MB Sat » dont la finalité est de permettre la diffusion de services multimédia (audio, vidéo, données) en Corée et au Japon en utilisant un standard propriétaire enregistré à lITU et popularisé sous le sigle « S-DMB » (Satellite Digital Multimedia Broadcasting). Le S-DMB développé en Corée et au Japon est une technologie dérivée de la technologie à étalement de spectre « CDMA », utilisant la bande de fréquences KU (12,214-12,239 GHz) en flux montant et la bande S (2,630-2,655 GHz) en flux descendant vers les mobiles. Basé sur un concept darchitecture hybride, le système se compose dun satellite et dun réseau de relais terrestres (« gap fillers » ou « répéteurs »). Ce réseau terrestre, nécessitant plusieurs milliers de répéteurs (de lordre de 15 000 pour la Corée), permet de résoudre le problème des zones dombre du signal satellite (immeubles, tunnels, galeries commerciales) en zone urbaine. Lutilisation dune modulation de type CDMA permet, comme lOFDM, de déployer des configurations SFN (Single Frequency Network), où satellite et répéteurs terrestres peuvent émettre le signal SDMB sur la même fréquence avec des niveaux négligeables dinterférences. Offrant des débits élevés (7Mb/s), cette technologie autorise une réception en situation de grande mobilité (150 km/h).
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Figure 6 : Fonctionnement de la technologie S-DMB 
 
 Cette technologie présente une problématique majeure pour se déployer en dehors de son marché actuel. Les bandes BSS à 2,6 GHz ne sont en effet plus disponibles pour des systèmes satellites en Europe et aux Etats-Unis, et la Chine est en passe de les réallouer définitivement au terrestre. De plus, le signal S-DMB Coréen nécessite lutilisation dune porteuse de largeur spectrale (25 MHz) incompatible avec les fréquences actuellement disponibles en Europe.   2.7 La technologie DVB-H+ Le système DVB-H+ est une technologie développée pour la diffusion par satellite. Sappuyant sur la spécification de la technologie DVB-H, la technologie DVB-H+ utilise la forme donde OFDM utilisé par le DVB-H. Cependant, afin daméliorer le bilan de liaison et donc daugmenter le débit offert, des turbo codes7 utilisés en remplacement de la sont technique de correction derreurs de Reed Salomon utilisé par DVB-T et DVB-H. La technologie DVB-H+ utilise:  Les bandes satellite de lIMT2000 (2170-2200 MHz), adjacentes aux bandes de lUMTS terrestre, spatiales adaptées (satellites à grandes antennes, plate-formes deDes technologies forte puissance, etc..) permettent une capacité de 2.3 Mbit/s (soit 9 canaux à 256 kbit/s) par pays et une réception directe du satellite en zones rurales, zones urbaines. Ces répéteurs émettant surDes ré-amplificateurs/ré-émetteurs dans les la fréquence de la porteuse satellite sans engendrer dinterférences pour le récepteur et sans perturber le fonctionnement du réseau terrestre adjacent. Afin de compléter loffre de programmes dans les zones urbaines, des émetteurs terrestres peuvent compléter loffre satellite permettant doffrir jusquà 27 canaux à 256 kbit/s. Ces émetteurs diffusant sur les fréquences utilisées par le satellite pour desservir les pays voisins.                                                           7«de codes correcteurs, développée en France, permettant de s'approcherTurbo code » est une nouvelle famille du débit théorique maximum dun canal radio (limite de Shannon). Turbo code est actuellement utilisé par lUMTS. 
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