ระบบของการรับส่งโทรทัศน์แบบดิจิตอล Digital Video Broadcasting (DVB)

การแพร่ภาพและเสียงแบบดิจิตัล(Digital Video Broadcasting)

            Digital Video Broadcasting (DVB) คือความเหมาะสมของรูปแบบการออกอากาศที่ได้รับการยอมรับจากนานาชาติให้เป็นมาตรฐานสำหรับระบบโทรทัศน์แบบดิจิตัล ซึ่งมาตรฐานของ DVB จะอยู่ภายใต้การกำกับดูแลโดยความเป็นหุ้นส่วนกันของสมาชิกที่เป็นอุตสาหกรรมนานาชาติมากกว่า 270  หน่วยงาน และรายละเอียดทางเทคนิคทั้งหมดจะถูกตีพิมพ์โดยคณะกรรมการความร่วมมือทางเทคนิค (Joint Technical Committee) ที่ประกอบด้วย สถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมของสหภาพยุโรป (ETSI)  คณะกรรมการกำหนดมาตรฐานเทคนิคทางไฟฟ้าสหภาพยุโรป (CENELEC) สหภาพการออกอากาศสหภาพยุโรป (EBU) การทำงานร่วมกันของแต่ละมาตรฐานย่อยทั้งหมดที่เป็นของ DVB จะถูกตีพิมพ์ออกมาในท้ายที่สุด ในบางด้านของมาตรฐานเหล่านี้จะมีลิขสิทธิ์คุ้มครองอยู่ด้วยเช่นการเข้าระหัสเสียงแบบ  MPEG เป็นต้น

 การถ่ายทอด (Transmission)

            ระบบการแจกจ่ายสัญญานข้อมูลมีอยู่หลายรูปแบบวิธีการ ประกอบด้วย

-          การใช้ดาวเทียมที่แยกย่อยออกเป็น DVB – S , DVB – S2 , DVB – SH , DVB – SMATV

-          การใช้สายเคเบิ้ลที่มี DVB – C , DVB –C2

-          การใช้คลื่นภาคพื้นดินที่มี DVB – T , DVB – T2  , DVB – H , DVB – SH

-          การใช้ความถี่สูงย่านไมโครเวฟที่มี DTT (DVB – MT) , MMDS (DVB – MC) , MVDS         

            มาตรฐานทั้งหลายเหล่านี้ถูกกำหนดทั้งระดับคุณสมบัติทางกายภาพและระบบของการเชื่อมโยงข้อมูลภายในอุปกรณ์แต่ละชิ้น  โดยอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อถึงกันเหล่านั้นมีปฏิกิริยาระหว่างกันด้วยระดับทางกายภาพผ่านการเชื่อมต่อข้อมูลทั้งแบบขนานและแบบอนุกรม  ข้อมูลทั้งหมดทั้งหมดที่ถูกส่งผ่านจะเป็นไปตามมาตรฐานการบีบอัดข้อมูลแบบ MPEG

            ระบบการแจกจ่ายข้อมูลเหล่านี้ส่วนใหญ่มีความแตกต่างกันที่วิธีการผสมคลื่นสัญญานเข้าด้วยกันและวิธีการแก้ไขระหัสข้อมูลที่ผิดพลาด (Modulation and Error correction)  ตัวอย่างเช่นระบบการใช้ดาวเทียม DVB – S2 ใช้วิธีการผสมสัญญานแบบ QPSK , 8PSK , 16PSK , 32APSK ในขณะที่การออกอากาศด้วยคลื่นภาคพื้นดินแบบ DVB – T2 ใช้วิธีการผสมสัญญานแบบ 16 QAM , 64QAM ,256QAM ประกอบกับการผสมสัญญานแบบ OFDM เข้าไปด้วย

            ข้อกำหนดคุณสมบัติทางเทคนิคของมาตรฐานการออกอากาศแบบ DVB – T2 ได้รับการตรวจสอบโดยคณะกรรมการกำหนดนโยบาย DVB ในเดือนมิถุนายนปี 2008  แล้วถูกส่งให้สถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมสหภาพยุโรปกำหนดให้ใช้เป็นมาตรฐานทั่วไปในวันที่ 9 เดือนกันยายนปี 2009  วิธีการการออกอากาศภาพและเสียงตามแบบของ DVB – T2 นั้นให้ความเชื่อถือไว้วางใจในการรับชมทีวีได้มากกว่าระบบเดิมและยังมีความเป็นไปได้ในการเพิ่มข้อมูลได้มากกว่าระบบเก่าขึ้นอีกสามสิบเปอร์เซ็นต์ถึงห้าสิบเปอร์เซ็นต์เลยทีเดียว

            นอกจากนี้ยังมีการเริ่มต้นจัดตั้งกำหนดมาตรฐานให้กับระบบการออกอากาศรายการโทรทัศน์แบบสามมิติขึ้นมาอีกด้วยเพื่อให้เป็นการตอบสนองต่อความต้องการและความจำเป็นทางการตลาด ระบบนี้มีชื่อเป็นทางการว่า DVB 3D – TV

              ต่อไปนี้เป็นเปรียบเทียบมาตรฐานระบบการออกอากาศแบบต่างๆ

	DVB – S2	DVB – T2	DVB – C2
Modes	Variable Coding & Modulation and Adaptive Coding & Modulation	Variable Coding & Modulation	Variable Coding & Modulation and Adaptive Coding & Modulation
FEC	LDPC + BCH ¼,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9,9/10	LDPC + BCH 1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6	LDPC + BCH 1/2,3/5,2/3,3/4,4/5,5/6,8/9,9/10
Modulation	Single Carrier QPSK with Multiple Streams	OFDM	Absolute OFDM
Modulation Schemes	QPSK,8PSK,16APSK,32APSK	QPSK,16QAM,64QAM,256QAM	16-4096-QAM
Guard Interval	Not Applicable	¼,19/256,1/8,19/128,1/16,1/32,1/128	1/64 or 1/128
Fourier Transform size	Not Applicable	1k,2k,4k,8k,16k,32k DFT	4k Inverse FFT
Interleaving	Bit-Interleaving	Bit-Time and Frequency Interleaving	Bit-Time and Frequency Interleaving

เนื้อหาที่บรรจุอยู่ (Content)

            นอกจากอยู่ภายใต้กระบวนการส่งผ่านข้อมูลภาพและเสียงแบบดิจิตัลแล้วยังมีข้อกำหนดการเชื่อมต่อของข้อมูลสำหรับสื่อหลากหลายประเภทเช่น  เนื้อหาสำหรับอุปกรณ์ประเภทโทรศัพท์มือถือ  ระบบผ่านดาวเทียม ระบบผ่านเครือข่ายอินเตอร์เน็ท  ซึ่งแต่ละประเภทมีรูปแบบของระบบเครือข่ายที่เป็นอิสระแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

การเข้ารหัสและข้อมูลอ้างอิงเนื้อหา

            ระบบของเงื่อนไขการเข้าถึงเนื้อหาถุกกำหนดโดยพื้นฐานของชุดคำสั่งที่เป็นขั้นตอนของการเรีบเรียงข้อมูลที่ถูกนำมาปะปนรวมเอาไว้ด้วยกันและการเชื่อมต่อทางกายภาพ  เพื่อให้สามารถเข้าถึงเนื้อหาอันผสมปนเปกันอยู่นั้นได้  ทั้งนี้ระบบของการเข้าถึงเนื้อหา (Conditional Access System) ได้ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อให้ตอบสนองต่อเรื่องของการมีลิขสิทธิ์และผู้ครอบครองเนื้อหาและเป็นไปตามกฏหมายด้วยการอ้างอิงจากคุณสมบัติของอุปกรณ์เหล่านั้น

            นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาระบบบริหารจัดการเพื่อป้องกันการสำเนาเนื้อหาโดยไม่ได้รับอนุญาต  ซึ่งมีความมุ่งหมายเพียงยินยอมให้มีการบันทึกเนื้อหาเพื่อใช้ภายในบ้านเท่านั้น  ในขณะที่เป็นการปกป้องไม่ให้ทำการแบ่งบันบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ทได้

            การส่งผ่านสัญญานวิดีโอแบบดิจิตัลรวมไปถึงข้อมูลเพื่อการอ้างอิงที่ถูกเรียกว่าข้อมูลบริการนั้น(Meta data) ทำหน้าที่ในการเชื่อมโยงด้วยข้อมูลเบื้องต้นที่หลากหลายเพื่อบ่งชี้ไปยังรายการที่สอดคล้องและเป็นเหตุเป็นผลกับข้อมูลนั้นๆแล้วแสดงออกมาเป็นข้อมูลภาษาที่มนุษย์อ่านออกได้สำหรับใช้เป็นการนำทางแบบอิเล็คทรอนิคส์ไปยังรายการที่ต้องการเท่ากับเป็นการสุ่มหาและกลั่นกรองแบบอัตโนมัติไปด้วย

Software platform

            การใช้งานอุปกรณ์สื่อผสมภายในบ้านเรือนที่อยู่อาศัย  ถูกกำหนดให้ใช้ภาษาจาวา (Java – based) สำหรับการควบคุมและสั่งการระบบอุปกรณ์วิดีโอที่ใช้งานตามบ้าน รวมไปถึงในข้อเพิ่มเติมทางหลักการสำหรับความคิดรวบยอดอันเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อสำหรับการใช้งานด้านอื่นๆเช่น การควบคุมอุปกรณ์ผ่านเครือข่าย การดาวโหลดข้อมูลและลำดับชั้นของภาพกราฟฟิก เป็นต้น  

DVB-T2

        DVB-T2 เป็นคำย่อที่มีชื่อเต็มว่า (Digital Video Broadcasting – Second Generation Terrestrial) และเป็นสิ่งที่ได้รับการพัฒนาต่อยอดมาจากมาตรฐานการออกอากาศระบบโทรทัศน์แบบดิจิตัลดั้งเดิมคือระบบ DVB-T   ระบบนี้ทำหน้าที่ในการ ส่งข้อมูล ภาพ เสียงและข้อมูลอื่นๆทีถูกบีบอัดแล้วให้อยู่ในรูปแบบของวิธีการใช้ ”ท่อนำส่งข้อมูลที่อยู่ในระดับชั้นทางกายภาพ” (PLPs)   ด้วยการใช้วิธีผสมสัญญานแบบ OFDM  ร่วมกับการเชื่อมต่อของการเข้าระหัสช่องสัญญานและการทำให้ข้อมูลภาพและเสียงเหล่านั้นแยกออกจากกันเป็นข้อมูลภาพและเสียงของแต่ละช่อง   ด้วยวิธีการเช่นนี้ทำให้มีอัตราการส่งข้อมูลได้สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการส่งข้อมูลของระบบ DVB-T แบบดั้งเดิม  ทำให้มันมีความเหมาะสมสำหรับเป็นระบบที่ใช้นำพาช่องสัญญานรายการโทรทัศน์ที่มีความคมชัดสูงแบบ HDTV ด้วยการใช้คลื่นความถี่วิทยุชนิดแพร่กระจายทางภาคพื้นดิน

            ในปัจจุบันระบบการออกอากาศแบบนี้ถูกใช้ในหลายประเทศแล้วเช่นประเทศอังกฤษ อิตาลี สวีเดน เซอร์เบีย ยูเครน เดนมาร์คและประเทศในภาคพื้นทวีปอื่นๆอีกมากมาย  ทั้งนี้ส่วนใหญ่แล้วมักจะทำการออกอากศทั้งในระบบที่มีความคมชัดปกติ (SD) ควบคู่ไปกับระบบที่ให้ความคมชัดสูง (HD) ด้วยจำนวนหลายช่องพร้อมกัน  สำหรับในประเทศไทยได้มีการกำหนดให้มีจำนวนช่องรวมทั้งหมด 42 ช่อง  โดยมีช่องแบบความคมชัดสูง 7 ช่องส่วนที่เหลือจะเป็นแบบความคมชัดปกติ 

ประวัติความเป็นมา

            ในเดือนมีนาคมปี 2006 DVB ได้ตัดสินใจที่จะทำการศึกษาทางเลือกเพื่อการพัฒนาปรับปรุงมาตรฐานการออกอากาศทางภาคพื้นดินแบบดิจิตัลที่มีอยู่เดิมให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น โดยมันถูกตั้งชื่อว่า DVB-T2  ทั้งนี้เพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการทางภาคธุรกิจและการตลาดที่เรียกร้องหาเทคโนโลยีใหม่ๆ

            ระบบนี้ได้เริ่มถูกแจกจ่ายออกมาให้เป็นที่รู้จักกันเป็นครั้งแรกเมื่อเดือนมิถุนายนปี 2006  จากโครงการระยะแรกของระบบ DVB-T2 มันได้พิสูจน์ให้เห็นว่ามันมีความเสถียรภาพสูง  ทั้งต่อชนิดการรับชมประจำที่และต่อชนิดการรับชมด้วยเครื่องรับชนิดเคลื่อนย้ายพกพาได้   แต่ทว่าก็ยังไม่ถึงขนาดที่ว่าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากนักอันจำเป็นต้องมีสายอากาศชนิดพิเศษโดยเฉพาะ   ต่อมาในโครงการระยะที่สองและสาม  เป็นการศึกษาวิธีการนำส่งข้อมูลด้วยปริมาณที่มากขึ้นพร้อมไปกับเรื่องของการรับชมบนพาหนะที่เคลื่อนที่พร้อมด้วยสายอากาศชนิดใหม่  ด้วยระบบล่าสุดนี้สามารถเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลได้มากกว่าระบบของ DVB-T แบบดั้งเดิมถึง 30 เปอร์เซ็นต์

คุณลักษณะทางเทคนิคของ DVB-T2

        ระบบการออกอากาศแบบใหม่นี้ได้รับการยืนยันให้เป็นมาตรฐานอย่างเป็นทางการโดยคณะกรรมการของ DVB เมื่อวันที่ 26 มิถุนายน ปี 2008   ต่อมาก็เป็นไปตามขั้นตอนกระบวนการมันถูกส่งต่อไปยังหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง  และได้รับการประกาศจากสถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมสหภาพยุโรป เมื่อวันที่ 9 เดือนกันยายนปี 2009   การตรวจสอบของหน่วยงานที่รับผิดชอบมีหลายระยะ  แต่เป็นเพียงเรื่องของการทำให้ข้อความตัวอักษรในเอกสารถูกต้องชัดเจนมากยิ่งขึ้น  ภายหลังจากที่การกำหนดคุณลักษณะทางเทคนิคเสร็จสมบูรณ์เรียบร้อยและไม่ได้มีปัญหาใดต้องทำการปรับปรุงแก้ไขอีกต่อไป   หลังจากนั้นการออกแบบชิปสมองกลขนาดใหญ่ภายในตัวเครื่องรับก็เริ่มต้นขึ้นด้วยคุณสมบัติทางเทคนิคที่ไว้วางใจเชื่อถือได้

การทดสอบ

        เครื่องรับสัญญานตัวต้นแบบได้นำออกแสดงเมื่อเดือนกันยายนปี 2008 ในงาน IBC และมีหลากหลายรุ่นมากยิ่งขึ้นในงานเดียวกันของปี 2009   โดยมีโรงงานผู้ผลิตจำนวนมากต่างนำออกมาแสดงและสาธิตการทำงาน   พอล่วงมาถึงปี 2012  บริษัทผู้ผลิตเครื่องรับโทรทัศน์ต่างๆก็ได้ทำการติดตั้งภาครับสัญญานมาพร้อมในเครื่องรับโทรทัศน์ที่ผลิตออกมาด้วยเลย   นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์อื่นที่เกี่ยวข้องเช่นอุปกรณ์ผสมสัญญานและอุปกรณ์รับส่งข้อมูลเป็นต้น   การทดสอบทำการออกอากาศรายการโทรทัศน์ด้วยเครื่องส่งแบบ DVB-T2 เป็นครั้งแรกมีขึ้นในอาทิตย์สุดท้ายของเดือนมิถุนายนปี 2008  โดยหน่วยงานวิจัยและพัฒนาของบริษัท BBC ประเทศอังกฤษ  ที่ได้ทำการพัฒนาและสร้างเครื่องอุปกรณ์ผสมสัญญานและถอดระหัสสัญญานต้นแบบขึ้นมา  ภายหลังจากนั้นอีกหลายประเทศในภาคพื้นของทวีปยุโรปได้ทยอยทำการทดสอบและถูกใช้ในการออกอากาศเรื่อยมา

การตลาดเป็นตัวตัดสิน

        เมื่อระบบการออกอากาศด้วยคลื่นภาคพื้นดินเริ่มต้นให้บริการด้วยช่องที่มีความคมชัดสูงในระยะแรกนั้นในบางประเทศยังคงใช้ระบบออกอากาศแบบ DVB-T ที่มีมาตรฐานอันเก่าดั้งเดิมอยู่  ด้วยไม่ได้มีแผนรองรับต่อการเปลี่ยนระบบการออกอากาศไปเป็นระบบ DVB-T2 ทันทีทันใด  เช่นในประเทศฝรั่งเศส  ไอร์แลนด์  อิตาลี  นอรเวย์  เดนมาร์ค และสเปน  ประเทศเหล่านี้ยังคงใช้ระบบของ DVB-T แบบดั้งเดิมเพื่อใช้งานออกอากาศรายการโทรทัศน์แบบความคมชัดสูง(HDTV)  แต่ก็ได้ทำการทยอยปรับเปลี่ยนระบบการออกอากาศเป็นแบบใหม่  ให้สอดคล้องกับเทคโนโลยีใหม่นี้ควบคู่กับระบบเดิมไปด้วย
       เช่นเดียวกับในประเทศไทยที่แม้ว่าจะนำเทคโนโลยีการออกอากาศแบบดิจิตัลมาใช้    ก็ยังคงจำเป็นต้องเปิดให้บริการออกอากาศรายการโทรทัศน์แบบแอนะลอกควบคู่กันไปก่อน   จนกว่าจะยุติอย่างสิ้นเชิงภายในปี 2015

DVB-S2

            เป็นตัวย่อที่มาจากคำเต็มว่า “Digital Video Broadcasting-Satellite-Second Generation” อันเป็นมาตรฐานของการออกอากาศรายการโทรทัศน์แบบดิจิตัลผ่านดาวเทียม  ที่ได้รับการพัฒนามาจากระบบ DVB-S ดั้งเดิมที่ได้รับความนิยมแพร่หลายมาก่อนแล้วนั่นเอง  ระบบของ DVB-S2 นี้ถูกพัฒนาขึ้นในปี 2003 แล้วต่อมาก็ได้ผ่านการรับรองโดยหน่วยงานด้านโทรคมนาคมของสหภาพยุโรปเมื่อเดือนมีนาคมปี 2005   มาตรฐานนี้ตั้งอยู่บนพื้นฐานการออกอากาศผ่านดาวเทียมแบบดิจิตัลเดิมและประกอบเข้ากับระบบของการส่งข่าวสารผ่านดาวเทียมที่มีใช้กันอยู่ก่อนแล้ว (DSNG)   ระบบที่ว่านี้ถูกใช้โดยอุปกรณ์ส่งสัญญานภาพและเสียงชนิดเคลื่อนที่ได้  และตามปกติมักติดตั้งเอาไว้บนรถถ่ายทอดสัญญานผ่านดาวเทียมเพื่อส่งภาพและเสียงกลับมายังสถานีแม่ข่าย

            ระบบการออกอากาศแบบ DVB-S2 ถูกออกแบบมาเพื่อให้รองรับบริการออกอากาศรายการโทรทัศน์ทั้งชนิดความคมชัดตามปกติและชนิดความคมชัดสูง (SDTV,HDTV)  รวมไปถึงรูปแบบของการปฏิสัมพันธ์แบบเชื่อมต่อกับอินเตอร์เน็ทและการแจกจ่ายข้อมูลเนื้อหา  การพัฒนามาตรฐานการออกอากาศแบบ DVB-S2  ถูกตัดสินด้วยการแนะนำระบบโทรทัศน์ชนิดความคมชัดสูงควบคู่ไปกับมาตรฐานการเข้าระหัสสัญญานวิดิโอแบบใหม่ที่มีชื่อเรียกว่า H.264 (MPEG-4 AVC)

            ปัจจัยใหม่สองประการที่ถูกเพิ่มเติมเข้าไปเมื่อเปรียบเทียบกับระบบการออกอากาศแบบมาตรฐานดั้งเดิม ก็คือวิธีการเข้ารหัสที่ทันสมัยและลดขั้นตอนที่ซับซ้อนลงไป  กับวิธีการผสมคลื่นสัญญานที่ยินยอมให้ใช้แถบย่านความถี่อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด  โดยให้ตัวแปรการส่งสัญญานปรับเปลี่ยนได้  นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มอัตราของการเข้ารหัสและกลไกสำหรับการส่งผ่านข้อมูลแบบ IP packet เข้าไปอีกด้วย

            ระบบการออกอากาศแบบใหม่ของ DVB-S2 นี้มีคุณสมบัติที่ดีกว่าระบบเดิมด้วยการยินยอมให้เพิ่มอัตราการส่งข้อมูลได้มากขึ้นในแถบช่องทรานสปอนเดอร์ของดาวเทียมดวงเดิม  ซึ่งเมื่อทำการวัดเปรียบเทียบกันกับระบบเดิมแล้วเพิ่มปริมาณข้อมูลขึ้นได้มากกว่าสามสิบเปอร์เซ็นต์ทั้งที่ใช้ดาวเทียมเดียวกันและกำลังส่งเท่าเดิม

ตารางเปรียบเทียบระหว่าง DVB-s กับ DVB-S2

	DVB-S	DVB-S2
Input Interface	Single Transport Stream(TS)	Multiple Transport Stream and Generic Stream Encapsulation(GSE)
Modes	Constant Coding & Modulation	Variable Coding & Modulation and Adaptive Coding & Modulation
FEC	Reed Solomon(RS)1/2,2/3,3/4,5/6,7/8	LDPC+BCH1/4,1/3,2/5,1/2,3/5,2/3,3/4,4/5, 5/6,8/9,9/10
Modulation	Single Carrier QPSK	Single Carrier QPSK with Multiple Streams
Modulation Schemes	QPSK,8QPSK,16QAM	QPSK,8QPSK,16APSK,32APSK
Pilots	Not Applicable	Pilot symbols
Interleaving	Bit-Interleaving	Bit-Interleaving

คราวหน้าจะมีวิธีการเข้าระหัสและบีบอัดข้อมูลของวิดีโอแบบใหม่ที่เป็น H.265 มาแนะนำครับ