První živé demo 5G Broadcast ze Žižkova: smartphony už umí televizi bez SIM karty

Účelem bylo seznámit širší okruh potenciálních budoucích provozovatelů s posledním vývojem pozemního vysílání 5G založeného na LTE podle standardů vypracovaných vývojovou skupinou 3GPP, zkráceně nazývaný 5G Broadcast nebo 5G BC. Zazněly odpovědi na otázky, jaké jsou výhody tohoto standardu a jaké novinky v této oblasti nás čekají. A jaké mobily už tuto technologii podporují. Než se budeme věnovat vlastnímu semináři, který zahájil generální ředitel Českých radiokomunikací Miloš Mastník tím, jak se za poslední dobu celá technologie 5G Broadcast hnala dopředu, řekněme si nejdříve několik slov o tomto vysílacím standardu.

5G Broadcast je součástí mobilního standardu 3GPP, který přidá možnosti vysílání nad mobilními sítěmi. Využívá infrastrukturu HPHT (High Power, High Tower ) televizních vysílacích sítí jako velmi efektivní způsob pokrytí velkých oblastí a přímého oslovení veřejnosti. Hlavním benefitem nového vysílacího standardu 5G Broadcast je volný příjem televizního (a rozhlasového) vysílání, i když není k dispozici signál mobilních sítí nebo lokální WIFI, což má především význam v případě krizových situací.

Techničtí ředitelé na semináři: zleva Patrik Slaví (Prima), Michal Kratochvíl (ČT), Josef Uher (Nova)_(Foto: Václav Udatný)

Co umožňuje 5G Broadcast

Umožňuje distribuci veřejných a komerčních lineárních televizních a rozhlasových služeb, volně šířených nebo šifrovaných, na zařízení kompatibilní s 3GPP, jako jsou chytré telefony, chytré televizory nebo automobilové informační a zábavní systémy;

Umožní personalizované mediální nabídky poskytováním lineárního vysílaného obsahu spolu s catch-up a na vyžádání pomocí stejné skupiny standardů;

Umožní také distribuci vysílání lineárních televizních a rozhlasových služeb integrovaných do stávajících mediálních aplikací pomocí rozhraní API definovaných standardy 3GPP. Pozemní vysílání 5G založené na LTE lze použít v kombinaci se širokopásmovým připojením, v takovém případě by pro přístup k němu byla vyžadována SIM karta nebo předplatné. Stručné schéma, které jsme upravili podle skupiny 5G-MAG, je na následujícím obrázku

Pozemní vysílání 5G Broadcast založené na LTE (5G BC) v kombinaci se širokopásmovým připojením pro streamování medií (5G MS)

S tím souvisí i možnost prakticky okamžitého přepojování mezi 5G BC a streamováním obsahu na vyžádání, jako je například i HbbTV.

Kam patří 5G Broadcast ve spektru?

Stávající testy, jak testy Českých radiokomunikací, tak i další testy v Evropě (a i ve světě), vycházejí z původní verze Release 12 skupiny 3GPP. Vylepšené 3GPP verze 14 a 16 už umožňují použití typických síťových topologií systému pozemního vysílání. K vytvoření vysílací sítě mohou být například použity výlučně vysoko výkonné a vysoké vysílací věže (HPHT), nízko výkonné nízké věže (LPLT) nebo středně výkonné střední věže (MPMT). 5G Broadcast může být provozován jako jedno nebo vícefrekvenční síť, kterou lze nasadit v nepárovém spektru pouze pro stahování (tj. bez potřeby uplinku) s vyhrazenými vysílacími nosnými na příklad právě v duplexní mezeře. Parametry stávajícího vysílání 5G Broadcast uvedl ředitel úseku právního a regulace CRA Marcel Procházka, když hovořil o probíhajících testech CRA.

Parametry vysílání 5G BC testů CRA (Zdroj: prezentace CRA z 23.října na pražském vysílači na Žižkově)

Konvenční mobilní sítě vyžadují jak downlink, tak uplink. Uplink může používat buď jinou frekvenci (s frekvenčně děleným duplexním přidělením-FDD) nebo stejnou frekvenci, ale v jiném čase (s časově děleným duplexním přidělením – TDD). Naproti tomu pozemní vysílání 5G Broadcast založené na LTE je systém pouze pro stahování. Je tedy podobný jakémukoli existujícímu vysílacímu standardu.

Specifikace 3GPP uvádějí šířky pásma jednotlivých kanálů 3, 5, 10, 15 a 20 MHz, když v UHF vysílacím pásmu (470 MHz do 694 MHz) je alokace kanálů v této části spektra v Evropě 8 MHz. Proto také testy CRA u nás pracují se šířkou kanálu 5 MHz v pásmu určeném pro mobilní služby. Mobilní operátoři podrobně měřili případná rušení a na semináři bylo zmíněno, že rušení v pásmu 700 MHz v duplexní mezeře (TV kanálu 55) nezaznamenali.

V důsledku nesouladu šířky pásma jsou v 3GPP schvalovány nové verze (Release-17 a Release-18), které umožní provoz pozemního vysílání 5G založeného na LTE ve vysílacím spektru UHF, potenciálně vedle stávajících systémů digitální pozemní televize (DTT). Za tímto účelem jsou definovány šířky pásma pro region Evropy, Afriky a Středního východu 8 MHz.

První testování 5G Broadcast v regionu střední a východní Evropy

CRA na semináři také zveřejnily mapu pokrytí při měření 5G Broadcast příjmu pomocí specializovaného přijímače a mobilního telefonu, která v době, kdy jsme více jak před rokem psali náš článek

Televize bez SIM karty i v autě? Smartphone s 5G Broadcast to umí

ještě nebyly na vysílací straně k dispozici 3GPP standardy podle Rel 16 a Rel.17. Podívejte se na obrázek níže, kde všude v Praze byl zaznamenán při průjezdu dobrý signál 5G BC (zeleně).

Signál 5G BC při průjezdu Prahou (Zdroj: prezentace CRA z 23.října na pražském vysílači na Žižkově)

5G Broadcast ve světě a pilotní vysílání ve Francii během OH

Nejenom v Evropě, ale zejména i v USA, jak jsme psali nedávno v článku o IBC, je tato rozvíjející se technologie zájmem mnoha společností. Na letošních olympijských hrách poskytla společnost Xiaomi společnosti TDF 250 telefonů využívajících middleware Qualcomm k vysílání olympijských her v 5G vysílání pro vybrané influencery a zúčastněné strany. Do živého testu z LOH 2024 byly zařazeny 3 TV kanály a 2 rozhlasové stanice. Testy probíhaly v stávajícím UHF pásmu na kanálech 39 v Paříži, 41 v Borddeaux s šířkou pásma 5 mHz a 39-40 v Nantes se šířkou pásma 10 MHz. K podrobným závěrům z těchto olympijských testů se vrátíme v některém z příštích článků.

TDF má dnes vypracovaný plán vývoje televizního vysílání do a za rok 2030, kterou pro zajímavost uvádíme z Prezetace Gaelle Kaminski, zástupce ředitele vysílání TDF na semináři IBC v září 2024.

Časový harmonogram vývoje televizního vysílání ve Francii podle TDF (Teledifusion France)

Výhody vysílání 5G Broadcast

Výhodou je přímočará konverze na 5G Broadcast (5G BC) z tradičního vysílacího řetězce. Za předpokladu, že vysílač je schopen OFDM, je třeba změnit pouze modulační software a budič. V některých případech může budič jednoduše vypnout svá modulační schémata a přijmout nový externí modulační vstup poskytující IQ data. Vysílací zařízení si může ponechat svůj současný sdružovač, napáječ a anténu a převést na 5G Broadcast během několika hodin se zvládnutelnou investicí, pokud mám zajištěno 5G BC jádro a případně headend.

Marcel Procházka popisuje, které prvky vysílání 5G BC jsou na vysílači Praha Město sdílené a které technologie jsou dedikované (Foto: Václav Udatný)

Hlavní výhodou je úspora dat přenášeného videa v mobilních sítích. Dnešní streamování je realizováno přímým spojením na každého uživatele (unicast), což objemy dat, zejména při větších počtech uživatelů neúměrně zvyšuje a sítě zatěžuje. 5G Broadcast osloví najednou prakticky nekonečné množství diváků. K tomu přistupuje i nepatrné zpoždění, které je nerozeznatelné od stávajícího vysílání DVB-T2. Shodný streamovací obsah je zpožděn cca 20 sekund oproti terestrickému šíření, jak jsme se o tom přesvědčili již ve výše uvedeném článku. Logicky pak také je 5G Broadcast energeticky méně náročné než streamování se všemi uzlovými body, CDN a množstvím základnových stanic.

„I v případě 5G BC bude existovat možnost příjmu nelineárního vysílání, typu červeného tlačítka pro HbbTV, v podobě aplikací, které umožní propojit lineární vysílání s nelineárním obsahem a 5G BC se při jejím spuštěním se přepojí na standardní síť 5G a přes data bude možno sledovat nelineární obsah“, říká Procházka (Foto: Václav Udatný)

Ještě stojí za zmínku, že technologie 5G Broadcast může být použita ne jenom pro klasické lineární televizní vysílání, ale i jako určitá forma CDN, kdy se obsah v té síti bude dynamicky měnit. To znamená, že když tam bude velký zájem sledovat typ programu, tak se bude šířit přes 5G BC síť a v pokud skončí a zájem opadne, zmizí z 5G vysílání a půjde přes mobilní sítě. Tak může docházet k dynamické změně obsahu vysílací sítě.

Další kroky k rozvoji 5G Broadcast

CRA již v úvodu semináře zmínily, že dlouhá léta jsou lídrem ve vývoji a implementaci nových vysílacích technologií. První testy 5G Broadcast začaly již v roce 2022 a dnešní 2. etapa skončí s platností individuálních oprávnění tento měsíc. Pokračování plánují na jaro příštího roku. V platnosti již budou zmíněné Release 17 a 18 s 8 MHz šířkou pásma, což umožní buď zvýšení rozlišení nebo větší počet šířených programů. Jeden vysílač na pokrytí Prahy v rozsahu DVB-T2 nestačí a bude nutno se zabývat i designem budoucí vysílací sítě 5G. S tím samozřejmě souvisí i příprava a zvážení různých obchodních modelů. Dá se také očekávat, že dojde k široké dostupnosti 5G Broadcast v mobilních telefonech.

Pozorně naslouchají Martina Greyer (GŘ) a ředitel programu Roman Mrázek z TV Barrandov (Foto: Václav Udatný)

A ještě perlička na závěr: CRA předpokládají, že zahájí vysílání 5G Broadcast v roce 2027. Kdyby se to podařilo, bylo by to o rok dříve, než s tím počítá francouzská TDF dle jejího harmonogramu (viz obrázek výše).

Které mobily už tuto technologii podporují?

Kromě již zmíněného smartphonu Xiaomi 13 s Androidem 14 je to dále mobil One Plus 10 Pro 5G s Androidem 12. Jsou to komerčně dodávané přístroje, do který je nahrán speciální software. Oba telefony i pod vysílačem pracovaly spolehlivě a mohli jsme se přesvědčit, že časový posun mezi DVB-T2 na velkém televizoru a 5G Broadcast jsme na programech ČT 24 a CNN Prima News nepostřehli (Podívejte se pozorně na úvodní snímek).

Podobně se předpokládá, že touto cestou půjde i Samsung nebo Motorola, alespoň do té doby, než bude k dispozici speciální čip. „Tito výrobci mobilních telefonů se do toho pouštějí i proto, že vidí příležitost, jak zvýšit penetraci na trzích, kde dnes dominuje iPhone“, připomněl v závěru Miloš Mastník.

Úvodní foto: Václav Udatný: Nulové zpoždění mezi DTT a 5G BC