טלוויזיה דיגיטלית יבשתית (DTT) ומהפכת הספקטרום

בסוף שנות השמונים של המאה שעברה שידורי טלוויזיה יבשתיים באמצעות גלי האתר הגיעו למגבלה פיזית מהותית. במשך למעלה מחצי מאה, שידורים אלה הסתמכו על גלי רדיו אנלוגיים רציפים (שאמצעות שידורים באחד משלו שיטות שידור בצבעים: NTSC בצפון אמריקה, PAL ו-SECAM ברחבי אירופה ואסיה).

האותות אנלוגיים אלה היו ידועים לשמצה בחוסר יעילותם: כל ערוץ צרך רוחב סרט של ששה עד שמונה מגהרץ של ספקטרום רדיו כדי לשאת רק שידור וידאו אחד בהפרדה (רזולוציה) רגילה.

יתר על כן, אותות אנלוגיים היו שבירים מאוד: מרחק, מזג אוויר, שטח ורעשי אטמוספרי גרמו לפגיעה בתמונה. כתוצאה מכך השידורים היו מלווים לעתים קרובות ברעשים סטטיים, דימום צבעים וצללים.

הפתרון שגובש: מעבר מהותי משידור צורות גל אלקטרוניות רציפות לשידור זרמי נתונים בינאריים דחוסים על גלי האתר. המעבר לא היה רק שיפוץ קוסמטי בבהירות התמונה. זה היה שיפוץ מוחלט של הנדסת תדרי רדיו.

תמונת שלג בקליטת שידור אנלוגי. source

ריבוב (multiplexing) ויעילות ספקטרום: באמצעות דחיסת וידאו מתקדמת (בתחילה MPEG-2, מאוחר יותר H.264/AVC ו-HEVC), גופי השידור כבר לא נזקקו לערוץ תדר רדיו שלם עבור תוכנית אחת. באמצעות ריבוב סטטיסטי, ערוץ יחיד בתדר 6 מגה-הרץ או 8 מגה-הרץ יכול היה לשאת "מולטיפלקס" (או mux) המכיל 4 עד 8 ערוצים דיגיטליים ברזולוציה סטנדרטית, או מספר שידורי HD (High-Definition) בו זמנית.
"אפקט הצוק" ("Cliff Effect") : בניגוד לאותות אנלוגיים שמתפרקים בהדרגה עד שמתקבלת תמונה של "שלג" ככל שמתרחקים מהמגדל השידור, אותות דיגיטליים מספקים תמונה נקייה עד לגבול חד. מקלט השידורים מפענח את זרם הנתונים המתוקן בשגיאות בצורה מושלמת, או שאינו קולט דבר כלל - תופעה המכונה אפקט הצוק.
תכונות משופרות: שידור דיגיטלי קרקעי מאפשר הוספה של מדריכי תוכניות אלקטרוניים (EPG) מובנים, סאונד סראונד דיגיטלי רב-ערוצי (כגון Dolby Digital 5.1), כתוביות ושירותי נתונים אינטראקטיביים ישירות דרך אנטנות גג.

מלחמת התקנים העולמית: ATSC מול DVB מול ISDB

במהלך שנות ה-90, צצו שלושה תקנים טכניים עיקריים, המשקפים בחירות הנדסיות אזוריות וגיאוגרפיה:

תקן	שם מלא	אזורים עיקריים	תכונות טכניות עיקריות
ATSC	Advanced Television Systems Committee	צפון אמריקה, דרום קוריאה, בחלק מהמדינות באיים הקריביים	משתמשת באיפנון 8VSB* (8-level vestigial sideband). מותאמת לכיסוי גיאוגרפי נרחב אבל התחילת הדרך היו בעיות בקליטה בא מצעים ניידים.
DVB-T / DVB-T2	Digital Video Broadcasting – Terrestrial	אירופה, אפריקה, אוסטרליה ואוקיאניה, חלק ממדינות אסיה	משתמשת באיפנון COFDM** - coded orthogonal frequency division multiplexing. עמידות גבוהה להפרעות (החזרים ממבנים), מאפשרת שימוש ב SFN - Single Frequency Networks (שימוש בתדר אחד לאזורים רבים באותה מדינה).
ISDB-T	Integrated Services Digital Broadcasting	יפן, ברזיל ומרבית מדינות דרום אמריקה	נבנתה סביב OFDM מפולח. תוכננה מלכתחילה לשידור בו זמנית לטלוויזיות קבועות בבית ולטלוויזיות ניידות ניידות (1seg).

* 8VSB - 8-level vestigial sideband - אפנון זה הוא טכנולוגיית שידור דיגיטלית המקודדת נתונים לשמונה רמות משרעת שונות כדי להעביר אותות טלוויזיה דיגיטליים באוויר
** COFDM - אלטרנטיבה לצורת גל בודד ( single carrier waveform) של ספקים המשמשת לעתים קרובות בגלל המגבלות של מערכות נושאות בודדות עבור יישומי פס רחב שבהם קיים multipath. מגבלות אלה נובעות מהתדירות הסלקטיבית הגורמת לחוזקת אות מקבלת משתנה על פני ערוץ הפס הרחב, כמו גם את ההפרעה בין הסמלית שיכולה להתרחש בסביבות עם התפשטות עיכובים ארוכה.

הכיבוי האנלוגי (Anlog Switch Off)

העברת אוכלוסיות שלמות מטלוויזיה אנלוגית לדיגיטלית הייתה אחת מהגירות הטכנולוגיה הצרכניות הגדולות בהיסטוריה האנושית. זה דרש מאמץ מתואם בין ממשלות, גופי שידור ויצרני חומרה.

השקות DTT מסחריות ראשונות

1998: בריטניה (ONdigital) וארצות הברית משיקות את שידורי הטלוויזיה הדיגיטלית הקרקעית המסחרית הראשונה בעולם, הפועלות משדרים דיגיטליים לצד מגדלים אנלוגיים קיימים (סימולcasting).
כיבוי אנלוגי מלא ראשון (לוקסמבורג והולנד)

2006: לוקסמבורג הופכת למדינה הראשונה שהשלימה את הסיום המלא של שידורים יבשתיים אנלוגיים בסוף 2006, ואחריה הולנד.

2009: המעבר הגדול בארה"ב - ביוני 2009, ארצות הברית מסיימת רשמית את שידורי הטלוויזיה האנלוגית בעוצמה גבוהה. מיליוני ערכות ישנות יותר של שפופרות קתודיות (CRT) דורשות תיבות ממירים דיגיטליים לאנלוגיים כדי להישאר פעילים.

2012: האיחוד האירופי ומועד אחרון אולימפי - בריטניה, גרמניה, צרפת וחלק גדול ממערב אירופה משלימות את הכיבוי שלהן, ומשחררות חלקים עצומים של ספקטרום תדרי הרדיו בזמן לאירועים בינלאומיים גדולים.

הדיבידנד הדיגיטלי

סיום השידורים האנלוגיים הניב תוצר לוואי כלכלי עצום המכונה הדיבידנד הדיגיטלי (The Digital Dividend). מכיוון שאותות דיגיטליים דוחסים הרבה יותר נתונים ברוחב פס קטן יותר, ממשלות יכלו לפנות ערוצי UHF (תדר גבוה) (במיוחד בסרטי בתדרים 700 מגהרץ ו-800 מגהרץ).

תדרים אלה שהתפנו נמכרו במכירה פומבית לספקי טלקומוניקציה, והניחו את עמוד השדרה האלחוטי הפיזי עבור רשתות סלולריות 3G, 4G LTE ו-5G.

החזית הבאה: NextGen TV (ATSC 3.0)

שידורי טלויזיה דיגטליים יבשתיים ממשיכים להתפתח כדי להתחרות בשירותי סטרימינג באינטרנט. התקן האחרון, ATSC 3.0 (המכונה NextGen TV), מגשר על הפער בין אותות אלחוטיים לרשתות פרוטוקול אינטרנט (IP):

4K HDR ופס קול משופר: מאפשר רזולוציית 4K Ultra HD מקורית של עד 120 פריימים לשנייה עם טווח דינמי גבוה (HDR) ואודיו מרחבי Dolby Atmos דרך אנטנה.
שידור משולב עם אינטרנט רחב סרט (Hybrid Broadcast-Broadband) : משלב אותות וידאו באוויר עם הזנות נתונים מהאינטרנט, ומאפשר לצופים גישה לתוספות לפי דרישה, התראות חירום מקומיות ותכנות דינמי ממוקד.

על ידי העברת שידורי טלוויזיה מגלים אנלוגיים נוקשים למסגרת IP דיגיטלית גמישה, שידורי טלויזיה דיגטליים יבשתיים מבטיחים, ששידורים מסורתיים באוויר יישארו חיוניים, ברזולוציה גבוהה ונגישים לכולם ללא מנוי בתשלום.

בעוד ש-ATSC 3.0 (NextGen TV) מייצג עיצוב מחדש יחיד, מהיסוד, המכוון בעיקר לשוק הצפון אמריקאי, המערכת האקולוגית של שידור וידאו דיגיטלי (DVB) בהובלת אירופה נקטה בגישה מודולרית ואבולוציונית יותר.

במקום ליצור "DVB 3.0" יחיד, פרויקט DVB פיצל את יכולות הליבה של NextGen TV - שידור יעיל, הובלת פרוטוקול אינטרנט (IP) והתכנסות שידור אינטרנט - על פני שלושה סטנדרטים משלימים:

1. DVB-T2 (יעילות שכבה פיזית)

אם השדרוג הפיזי העיקרי של ATSC 3.0 היה מעבר לאפנון OFDM כדי להשיג קצבי נתונים גבוהים יותר ותמיכה ב-4K HDR, המקבילה האירופית הישירה שלו היא DVB-T2.

המציאות: DVB-T2 נפרס שנים לפני ATSC 3.0. הוא הציג טכנולוגיות מתקדמות כמו אפנון 256-QAM* (Quadrature Amplitude Modulation) וצינורות שכבה פיזיים מרובים (PLPs), המאפשרים שידורי 4K ושימוש יעיל בספקטרום באוויר.
QAM, או אפנון משרעת ריבועי, היא שיטת איתות ששולחת נתונים על ידי שינוי הגודל (משרעת) וזווית הגל (פאזה) של שני גלי נושא. השיטה משתמשת בשני גלי נושא נפרדים באותו תדר, בדרך כלל גל סינוס וגל קוסינוס. שני גלים אלה ממוקמים ב-90 מעלות מחוץ לפאזה זה מזה, מה שנקרא ריבועי. המערכת קוראת לשני החלקים הללו רכיב הפאזה (I) ורכיב הריבועי (Q).על ידי שינוי חלקי ה-I וה-Q יחד, המערכת אורזת מספר פיסות נתונים לסמל יחיד על גבי רשת הנקראת דיאגרמת קונסטלציה. הסבר מלא כאן
היכן זה שונה מ-ATSC 3.0: ה- DVB-T2 הסתמך במקור על זרמי תעבורה מדור קודם של MPEG-2 (MPEG-TS) לצורך אנקפסולציה ("אריזה"), בעוד ש-ATSC 3.0 זנח לחלוטין את MPEG-TS לטובת עמוד שדרה של IP בלבד.

2. DVB-NIP (שידור IP מקורי)

כדי להתאים לתכונה המגדירה של ATSC 3.0 - התייחסות לאות השידור כחבילות נתוני IP טהורות - פרויקט DVB הציג את DVB-NIP (שידור IP מקורי).

איך זה עובד: DVB-NIP מסיר זרמי תעבורה מדור קודם ומשדר וידאו באמצעות פורמטי אינטרנט מודרניים כמו HTTP Live Streaming (HLS) ו-DASH באופן טבעי על פני ספקטרום RF.
המטרה: זה מאפשר לסמארטפונים, טאבלטים וטלוויזיות חכמות סטנדרטיות לקבל עדכוני שידור חי ישירות מבלי להזדקק למקלטי שידור ייעודיים, ובכך מגשר על הפער בין טלוויזיה באוויר לבין סטרימינג OTT.

3. DVB-I (גילוי שידורים ושירותי פס רחב היברידיים)

ATSC 3.0 משתמש בשכבת IP כדי לשלב אותות אלחוטיים עם אינטרנט בפס רחב, מה שמאפשר מדריכי טלוויזיה היברידיים, פרסומות ממוקדות ותכונות אינטראקטיביות. המקבילה של DVB לחוויה זו היא DVB-I.

איך זה עובד: DVB-I מספק דרך סטנדרטית, ללא אפליקציה, עבור טלוויזיות חכמות לגלות ערוצי טלוויזיה ליניאריים ללא קשר לאופן שבו הם מועברים.
החוויה: מדריך ערוץ יחיד משלב בצורה חלקה ערוצי אנטנה אלחוטיים (DVB-T2) עם זרמי אינטרנט ישירים (DVB-I), ומאפשר למשתמשים לעבור בין שידור ליניארי לזרמי אינטרנט מבלי לפתוח אפליקציות סטרימינג נפרדות.

תכונה	ATSC 3.0 (NextGen TV)	המקביל ב DVB
איפנון פיזיקלי - Physical Modulation	OFDM (עד to 4096-NUC)	DVB-T2 (OFDM up to 256-QAM)
ארכיטקטורת הליבה- Core Architecture	IP מקורי מקצה לקצה	DVB-NIP (Native IP over RF)
מדריך ערוצים היברידי - Hybrid Channel Guide	תוכנת ביניים מקורית של ATSC 3.0	DVB-I (Unified Broadcast + OTT Guide)
קודקים של וידאו ואודיו - Video & Audio Codecs	HEVC (4K HDR) + Dolby AC-4	HEVC / VVC + Dolby AC-4 or MPEG-H
אופן היישום - Deployment Model	מעבר "קשה" הכל באחד	שדרוגים מודולריים על גבי תשתית קיימת

בעוד ש-ATSC 3.0 ארז את כל החידושים המודרניים הללו לתקן יחיד ומקיף, אזורים המשתמשים במערכת האקולוגית של DVB משיגים את אותה פונקציונליות בדיוק על ידי שילוב DVB-NIP ו-DVB-I על גבי רשתות DVB-T2 קיימות.

פריסות וניסויי שוק של DVB-I בעולם האמיתי

המעבר ל-DVB-I (Digital Video Broadcasting – Internet) מְגַשֵּׁר בין שידור ליניארי מסורתי לבין שידור IP. במקום להחליף אותות דרך האוויר בן לילה, גופי שידור ויצרנים של מוצרי אלקטרוניקה מְמַנְּפִים את DVB-I כדי לְאַחֵד שידורים יבשתיים (DTT), לווייניים וסטרימינג למדריך טלוויזיה יחיד ומקורי - מבלי להזדקק לאפליקציות סטרימינג עצמאיות. להלן הפריסות המסחריות הבולטות ביותר, ההשקות הארציות ופריסות הפיילוט שמעצבים את התקן העולמי.

1. Freeview ניו זילנד: השקת ההפקה הארצית הראשונה

ניו זילנד מיצבה את עצמה בחזית אימוץ DVB-I באמצעות פלטפורמת Freeview NextGen שלה.

ההיקף: Freeview ניו זילנד מציגה שירות DVB-I ארצי שנועד להכין שידורים חופשיים לעתיד.
איך זה עובד: Freeview NextGen משלב ערוצי אנטנה/לוויין מסורתיים (DVB-T / DVB-S) עם ערוצי IP בפס רחב ישירות בתוך מערכת ההפעלה של הטלוויזיה החכמה. המדריך מבטל אוטומטית כפילויות ערוצים, ומאפשר למשקי בית ללא גישה לאנטנה להזרים ערוצים ליניאריים חיים בצורה חלקה דרך Wi-Fi.
מערכת אקולוגית של חומרה: Freeview שיתפה פעולה עם יצרניות טלוויזיה גדולות, כולל TCL ו-Hisense, כדי לשלב DVB-I ברמת הקושחה, לצד בדיקות תאימות המגובות על ידי בדיקות DTG.

2. פריסות וניסויים באירופה

מדינות אירופה נקטו בגישה שיתופית, וקבעו "פרופילי יישום" לאומיים כדי להבטיח שטלוויזיות חכמות הנמכרות בחנויות יתמכו ברשימות ערוצי DVB-I מאוחדות כבר מהקופסה.

איטליה: איטליה הייתה חלוצה מוקדמת בהדגמת DVB-I בשוק שידורים אמיתי בצפיפות גבוהה.

שחקנים מרכזיים: Mediaset, לצד גופי שידור ציבוריים ופרטיים במסגרת HD Forum Italia.
הגורמים המניעים: בעקבות הקצאת ספקטרום 700 מגה-הרץ ל-5G, רוחב הפס של DTT הפך מוגבל מאוד. גופי שידור איטלקיים השתמשו ב-DVB-I כדי לשמור על בולטות ערוצים (מספרי ערוצים לוגיים או LCN) על ידי ניתוב הזנות נוספות באיכות סטנדרטית וב-HD דרך IP.
שילוב טלוויזיה מסחרית: מכשירי טלוויזיה קמעונאיים (כולל מותגים כמו Telefunken) שוחררו לשוק הצרכני כשהם טעונים מראש ברשימות שירות DVB-I איטלקיות. המסגרת הרגולטורית של איטליה קבעה סימן אישור רשמי של DVB-I (bollino) בתוך מפרטי מקלטי ה-UHD הלאומיים שלה.

גרמניה: פיילוט DVB-I ו"ספר DVB-I"

גופי השידור הציבוריים והמסחריים הגדולים בגרמניה הקימו את שולחן העגול של DVB-I כדי לתאם פריסה לאומית מאוחדת.

שחקנים מרכזיים: ARD, ZDF, ProSiebenSat.1, RTL ורשויות התקשורת.
המסגרת: בעקבות פיילוטים טכניים מוצלחים, גרמניה פרסמה את פרופיל היישום הרשמי של DVB-I בגרמניה ("ספר DVB-I" - DVB-I Germany Implementation Profile). זה קובע סטנדרטיזציה של האופן שבו מכשירי טלוויזיה מגלים זרמים ליניאריים דרך פס רחב תוך שמירה על כללי שידור אזוריים ושירותי נגישות.

אירלנד: פלטפורמת Saorview היברידית

פלטפורמת ה-DTT הלאומית של אירלנד, Saorview (המופעלת על ידי RTÉ), השיקה ניסויי משתמשים לבדיקת תכונות של פלטפורמת הדור הבא.

יכולות עיקריות: הניסוי האירי מתמקד בקישור עמוק ישירות ממדריך הערוצים הליניארי המקורי לנכסי צפייה לפי דרישה (כמו RTÉ Player).
בדיקת חוסן: היא מעריכה גיבוי דינמי - אם הפס הרחב של הצופה יורד, הטלוויזיה חוזרת בצורה חלקה לאות DTT באוויר מבלי להפריע לחוויית הצפייה.

אזור / מפעיל	מצב היישום	מוקד ארכיטקטורת המפתח
Eutelsat (Sat.tv Connect)	השקה מסחרית של הפקה	משתמש ברשימות שירות DVB-I כדי לארגן באופן אוטומטי ערוצי לוויין אזוריים בחינם בין מקלטי צלחות מחוברים.
Freeview Australia	שלב האימות והניסוי	בדיקת גילוי ערוצים ליניאריים המועברים באמצעות IP על פני חבילות שידור יבשתיות.
Spain (RTVE / Cellnex)	שלב הפיילוט הלאומי	פיילוטים של גופי שידור בוחנים הפצת IP של UHD לצד שילובי שידור 5G.
France (FAVN - Forum Audiovisuel Numérique	ניסוי עם בעלי עניין מרובים	הערכת DVB-I להפצה היברידית לקראת תוכניות מודרניזציה של שידורים מדור קודם.

DVB-I משנה באופן מהותי את האופן שבו צופים ניגשים למדיה דיגיטלית על ידי ביטול הגבול בין אותות שידור מסורתיים לבין סטרימינג מהאינטרנט.

ניווט במדיה באמצעות אפליקציות עצמאיות (כמו Netflix או BBC iPlayer) מעביר את נטל מציאת התוכן אל המשתמש, מאלץ אותו לפתוח גנים סגורים, להסתגל לפריסות ייחודיות ולחפש בקטלוגים נפרדים. DVB-I מחזיר את האחריות הזו לחומרת הטלוויזיה על ידי הפיכת כל ערוצי הסטרימינג לעדכוני שידור סטנדרטיים וניתנים לגילוי.

יתרונות עיקריים לצרכן: DVB-I לעומת אפליקציות עצמאיות

"נקודת כאב" בצפייה*	ניווט באפליקציות עצמאיות	חלופת DVB-I
גלישה בערוצים	מקוטע: דורש פתיחת אפליקציה, המתנה למסכי טעינה, עיון בתפריט, בחירת שידור, ולאחר מכן יציאה חזרה למסך הבית של הטלוויזיה כדי לעבור בין אפליקציות.	מיידית: לערוצים מוקצים מספרים סטנדרטיים (למשל, ערוץ 1, ערוץ 102). ניתן לעבור בצורה חלקה בין שידורים אלחוטיים לשידורים חיים של IP באמצעות כפתורי שלט רחוק פשוטים.
לוח שידורים אלקטרוני (EPG)	מחולק: כל אפליקציה שומרת על לוח הזמנים שלה מבודד בתוך ממשק התוכנה שלה.	מאוחד: מדריך טלוויזיה יחיד ומקורי מציג את כל התוכן הליניארי הזמין - בין אם הוא מועבר דרך אנטנה, לוויין, כבלים או אינטרנט בסיב אופטי - זה לצד זה.
עקביות ממשק	חוסר עקביות: כל אפליקציה משתמשת בתפריטי ניווט שונים, לוגיקת חיפוש, נגני וידאו ומיפויי כפתורי שלט רחוק.	ממשק משתמש מקורי: התוכן מוצג באמצעות הממשק המובנה והמקורי של הטלוויזיה. פקדי נגישות (כתוביות, תיאור שמע) פועלים באופן אחיד בכל הערוצים.
כניסה וחיכוכים בחשבון	גבוה: עדכוני אפליקציות מנתקים משתמשים באופן קבוע, מה שמחייב הזנת סיסמאות מייגעת באמצעות מקלדות על המסך או קודי QR של סמארטפון.	לא קיים : זרמי DVB-I פועלים כרשימות גילוי פתוחות לציבור. ערוצים רחבי סרט חופשיים מתכווננים באופן מיידי ללא הורדות אפליקציות או כניסות לחשבון.
אובדן אות שידור והדרדרות אותות	כשלון סטטי : מזג אוויר גרוע מנתק את אותות האנטנה; כשל באפליקציה מאלץ פתיחה ידנית של שידור גיבוי.	מעבר אוטומטי לגיבוי: DVB-I תומך בגיבוי דינמי. אם ענני סערה חוסמים אותות לוויין, הטלוויזיה עוברת אוטומטית לזרם פס רחב DVB-I זהה ברקע ללא הפרעה לצופים.
תמיכה בחומרה ובאפליקציות	התיישנות אפליקציות: טלוויזיות חכמות ישנות יותר מאבדות תמיכה עקב עדכון דרישות התוכנה של אפליקציות סטרימינג, מה שהופך את החומרה למיושמת.	עמיד לעתיד: מבוסס על תקני מטא נתונים של אינטרנט/XML פתוח. הטיונר של הטלוויזיה מעבד רשימות זרמים קלות משקל ישירות מבלי להסתמך על מסגרות אפליקציות כבדות של צד שלישי.

*"נקודת כאב" בצפייה: הכוונה בעיות או תסכולים ספציפיים שחווים לקוחות פוטנציאליים או נוכחיים שלך בזמן שהם מנסים להשיג מטרה

סוף "קיר האפליקציות"

בעוד שאפליקציות עצמאיות כמו נטפליקס נותרות אידיאליות לצפייה מרשימה לפי דרישה, הן הפכו את הצפייה בשידור חי וקלילה למסורבלת. על ידי שילוב שידורי אינטרנט במערכת ההפעלה המרכזית של הטלוויזיה, DVB-I משחזר את הקלות הפסיבית של גלישה בערוצים תוך מתן רוחב פס ואיכות וידאו לרשתות סיבים אופטיים ו-5G מודרניות.