2 3-distribucion dvb-s ua

8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA

1/84

1

(SISTEMAS DVB-S/S2)


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2

ARQUITECTURA DE RED

EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA

NORMATIVA TECNICA:DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH

EJEMPLOS DE DIMENSIONADO


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3

ARQUITECTURA DE RED





4/84

4

podrían ser la misma Red

interfacesindependientes

para cada canal

video por satélite: arquitectura de red /1


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5


ARCHIVOPROVEEDOR DECONTENIDOS

PROVEEDOR DECONTENIDOS

ARCHIVO

NODO DE

ACCESO

NODO DE

ACCESO

ARCHIVO

USUARIO

USUARIO

USUARIO

USUARIO

USUARIO

USUARIO

PUNTO DE ACCESOA INFORMACION DEL

PROVEEDOR DE SERVICIOSDONDE SE REPLICAN LOS

CONTENIDOS MASDEMANDADOS

CAP( C ommon A ccess P oint )

RED DETRANSPORTE

RED DE

ACCESO


6/84

6


Canal de BROADCAST

IP-MPLS/ ATM

SDH/EO

RDSI Internet

ADSL

downstream

channel

ADSL

interactive

channel

SAT

DVB-S

SITRDSI

I n

t e r n e

t

Canal de BROADCASTCanal de BROADCAST

Canal INTERACTIVO Canal INTERACTIVO

RED DE ACCESORED DE TRANSPORTE

DVB-RCS

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite)DVB-RCS (DVB – Return Channel Satellite)RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

IP (Internet Protocol)MPLS (MultiProtocol Label Switching)

ATM (Asynchronous Transfer Mode)SDH (Synchronous Digital Hierarchy)EO (Ethernet Optica)RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)


7/847


D V B

F o r w

a r d L i

n k

D V B F o r w a r d L i n k S I T R

e t u r n L i n k s

S I T

R e

t u r n

L i n k s

HubStation

Feeder Station

BroadcastNetwork Adapter

Interactive

ServiceProvider

InteractiveNetwork Adapter SIT SIT

SIT SIT

FIP ( dentro del canalBROADCAST) y RIP

con tecnología SIT

FIP (Forward Interactive Path )RIP (Return Interactive Path )


8/848

6 _ Supuesta una distribución de video digital por satélite, elsentido descendente del canal interactivo (FIP, Forward Interactive Path ), suele facilitarse:

a) vía la Red Telefónica Pública Conmutada (RTPC).b) mediante cualquiera de las redes de comunicaciones

móviles.c) por medio del sistema ADSL.d) multiplexado junto al canal broadcast de video.


9/849

Canal INTERACTIVO - Red de ACCESO ( sobre SIT )

10-Base-T

802.3MPEG-2 / PS

DVB-RCS

MPEG-2 / TS

IP

FIP

10-Base-T

802.3

IP

RIP

802.3

IP

UDP / TCP

10-Base-T

APLICACION

IDU -> In Door Unit

ODU -> O ut Door Unit

UIUNIU

MPEG-2 / TS

MPEG-2 / PS

DVB-S

NIU (Network Interface Unit)UIU (User Interface Unit)



10/8410

RxTx

IDU

User Device/Client(e.g. PC, IRD, TV)

e.g. 10 base T,IEEE 1394,

USB

10 MHz Ref.

2500 - 3000 MHz;Tx On/Off (22kHz PWK)

950 - 2150 MHz

IDU(In Door Unit)

ODU (Out Door Unit):Antena + Low Noise Block



11/8411

ARQUITECTURA DE RED





12/8412

video por satélite: estándar DVB-S /1

RELOJ

MPEG-2

(8)(8)

(I)FORMACIONBANDA BASE (Q)

CABLE (RF)ModuladorQAM

(m) (m)CODIFICADOR DIFERENCIAL

CONVERSOR BYTE -> m

(8)

(8)

S

ENTRELAZADOCONVOLUCIONAL

CodificadorREED-SOLOMON

Inversión SYNC1ALEATORIZADOR

INTERFAZFISICO (BB)

estándar DVB-C

La s primeras etapas (aleatorización, codificación RS y entrelazado) del estándar DVB-S(Digital Video Broadcasting – Satellite) son similares a las correspondientes del estándar DVB-C, ya analizada s . La diferencia entre ambos radica en que, debido a la mayor “agresividad” del medio radioe -léctrico, el estándar DVB-S incorpora una codificación adicional, de tipo convolucional, y utili-za una modulación más “robusta” (menos densa) que la n -QAM del estándar DVB-C.


13/8413


modulación QPSK(en lugar de la n-QAM del DVB-C)

aleatorización, codificación Reed-Solomony entrelazado convolucional,

(similares a los del estándar DVB-C)

codificación convolucional(que no existe en DVB-C)


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14


modulador

QPSK

codificador

convolucionalQ

I

razón de codificación:1/2 , 2/3 , 3/4 , 5/6 , 7/8

roll-off: ≤ 0,35

I

QI=0

Q=0

I=0Q=1

I=1Q=0

I=1Q=1 W W Q PEB exp22

si E b/N0 >>la probabilidad de error en bits

(PEB, o BER) será:

R

B

N

C

BN

RC

N

E W b

/

/

0


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15

7 _ Como se sabe, el sistema DVB-S utiliza lamodulación QPSK, cuya probabilidad de error esproporcional a:

a) la exponencial de (+ E b/N0)b) la exponencial de (- E b/N0)c) la raíz cuadrada de (+ E b/N0)d) la raíz cuadrada de (- E b/N0)


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16


OUTER CODE ( REED-SOLOMON )INNER CODE ( VITERBI )

10 -11 / 10 -122 x 10 -410-1 / 10 -2

ganancia de los códigos convolucional y RS, hasta obtener el flujo QEF (QuasiError Free), y relación E b/N0 en función de la razón del código convolucional


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17

8 _ El sistema DVB-S maneja enrecepción (en “bornas de antena”)una tasa de error del orden de:

a) 10 -2

b) 10 -6

c) 10 -10

d) 10 -20


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18

9 _ Si para una E b/N0 de 5,5 dB el sistema DVB-Sestipula una codificación convolucional de razón 3/4,para una E b/N0 de 4,5 dB establecerá una razón decodificación:

a) superior a 3/4 (de 7/8, por ejemplo).b) inferior a 3/4 (de 1/2, por ejemplo).c) de, también, 3/4 de valor.d) en DVB-S la relación E b/N0 no guarda relación

alguna con la razón de codificación.


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19

Mbps

r r

n R

r r

R R

S REEDCONV C

S

S REEDCONV C

bU 6,34

188/2042/3

2125,28

..

MHz B R Rn

R B S S

b 125,2828,1

36)1(

11



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20

el estándar DVB-S2 (EN 302307), aprobado en 2005, introdu-ce las siguientes novedades (con relación al DVB-S):

flexibilidad ACM ( Adaptative Coding and Modulation ), que permite implementar esquemas de protección diferentes para

cada servicio (TV, HDTV,..), sin perjuicio del BC-BS (Backwards Compatible Broadcast Services ), merced al que los receptoresDVB-S puedan descodificar parte de la señal DVB-S2.

-> con el ACM, tanto la FEC como el esquema de modulación

se establecen trama a trama, y estación por estación, en funciónde las condiciones meteorológicas y/o los requerimientos delcliente.

video por satélite: estándar DVB-S2 /6


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21

DVB-S2 soporta cuatro modos de modulación: QPSK y8PSK para transpondedores no-lineales (cerca desaturación), y 16APSK y 32APSK para transpondedoressemi-lineales (en los que prima el throughput frente a laeficiencia en potencia), así como tres factores de redondeo:20%, 25%, y 35%.

-> en términos de C/N, DVB-S2 puede operar desde -2 dBcon modulación QPSK hasta 16 dB con modulación 32

APSK ( Amplitude-Phase Shift Keying ).



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22

como FEC (Forward Error Correction ), y en lugar de laconcatenación Reed-Solomon más Viberbi del DVB-S, usauna concatenación de código externo tipo BCH (Bose- Chaudhuri-Hocquenghem ) con código interno LDPC (Low Density Parity Check , con razones 1/4, 1/3, 2/5, 1/2,… 8/9, y 9/10), que alcanza prestaciones tan solo 0,7 dB por debajodel límite de Shannon.

-> a efectos de FEC, y según la sensibilidad de laaplicación al retardo, se utilizan dos tramas: la normal, de64.800 bits, y la corta, de 16.200 bits.



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23


y más concretamente, en el estándar DVB-S2 se utilizan los shortened BCH

shortened BCHn*=(2 m – 1)-s bits

palabra-código

k*=k-s bits

palabra-fuente

verificándose también que: n* - k* ≤ m x t (tal que m ≥ 3)dmin = 2 x t - 1

los códigos BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem ) son un subconjunto decódigos cíclicos, bien de tipo binario o bien de tipo no-binario (como los

Reed-Solomon, por ejemplo); los de tipo binario verifican:

codificador BCHn = 2 m – 1 bits

palabra-código

k bits

palabra-fuente

verificándose que: n - k ≤ m x t (tal que m ≥ 3)dmin = 2 x t - 1


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24


00 -> 00001 -> 01110 -> 10111 -> 110

palabra-código errónea

palabra-código asociada auna secuencia de fuente

100 ->101 ->110 ->111 ->

000 ->001 ->010 ->011 ->

dmín

1t t

capacidad del código para corregir errores = t = (1/2) • [dmín – 1]

capacidad del código para detectar errores = dmín - 1 = 2t


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25


la concatenación de codificadores Reed-Solomon y Convolucional del estándar DVB-Sse sustituye en el DVB-S2 por la concatenación de codificadores BCH y LDPC,

ambos de bloque, porque esta última concatenación “escala” mejor (es más fácil de implementar en el caso de regímenes binarios elevados)

outer encoder

(N,K)Dmin

equivalentencoder(Nn,Kk)Dmin dmin

inner encoder

(n,k)dmin

inner encoder

LDPC(razón=3/5) (38.880 x 5/3)

64.800 bits38.880 bits38.688 bits

(38.688 + m x t)ejemplo de

configuración DVB-S2

outer encoder

BCH(m=16 / t=12)


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26


mientras que el estándar DVB-S únicamente admite el formato de entrada MPEG Transport Stream(MPEG-2/TS), el estándar DVB-S2 acepta cualquier “ generic streams ”, paquetizado o continuo


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27



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28

32APSK

QPSK 8PSK

16APSK



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29



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30


DVB-S2 versus DVB-S ( B ≈ 37 MHz )

2

Mbps

razon

nBR

LDPC

UTIL 593

2

25,1

3371

1 48/8,334

311/8,334216/8,332

120/8,332

MPEG

MPEG MPEG

MPEG


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31


SDTV HDTV576i 720p 1080i 1080p

Cuadros/seg 25 50 25 50

Campos/Cuadro 2 1 2 1

Barrido Entrelazado Progresivo Entrelazado Progresivo

Líneas/Cuadro 625 750 1 125 1 125

L.Activas/Cuadro 576 720 1 080 1 080

Muestras/Línea 864 1 650 2 640 2 640

720 1 280 1 920 1 920

414.720 921.600 2.073.600 2.073.600

Flujo Binario 270 Mbps 1,485 Gbps 1,485 Gbps 2,97 Gbps

con MPEG-2 12/16 Mbps 16/20 Mbps 24/30 Mbps

con MPEG-4 6/12 Mbps 8/15 Mbps 12/15 Mbps

estándares 720p (SMPTE 296M-2001) y 1080i (UIT-R/BT.709-5), ambos tipo 16:9

MPEG-4 part.10 (H.264 o AVC).


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32

10 _ Si se utiliza una modulación16-APSK, el estándar en cuestiónserá el:

a) DVB-Cb) DVB-Sc) DVB-S2d) ADSL Inalámbrico.


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34

RECEPCION COLECTIVA ( SMATV , EN 300 473 ) :( S atellite M aster A ntenna TV )

RECEPCION INDIVIDUAL : directamente en FI ( 950-2.050 MHz )con cableado específico al efecto.

Banda-S ( 230-470 MHz ) : escasa capacidad.

DTM ( D igital T rans M odulation ):remodulación desde QPSK a 16/32/64- QAM

FI ( F recuencia I ntermedia: 950-2.050 MHz ) :salvo en los edificios que disponen de ICT, exigiría nuevocableado.

video por satélite: recepción SMATV /1


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35


BANDAESPECTRO

( MHz )NUMERO

CANALES CANALES

VHF I 47 -68 3 2 - 4

VHF III 174 - 223 7 5 - 11

UHF IV 470 - 590 15 21 - 35

UHF V 590 - 862 34 36 - 69

como se aprecia, la Banda-S (230 – 470 MHz) no se utiliza para recepciónde televisión terrenal, por lo que podría emplearse para el transporte de latelevisión vía satélite por el cableado interior de los edificios

canalización del espectro para televisión terrenal


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36


DTM

QPSK -> QAM

CABLEADOINTERIOR DEL EDIFICIO

R = 40 MbpsB64-QAM = (40/6) x 1,15 ≈ 7,7 MHz

BQPSK = (40/2) x 1,35 ≈ 27 MHz

como se aprecia, con la trans modulaciónQPSK -> 64QAM, los 27 MHz del trans-

pondedor de un satélite pueden “com -primirse” hasta los 8 MHz de

un canal UHF de televisión

Digital

TransModulation


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37

DTM



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38

11 _ La modalidad DVB-S / SMATV que posibilita introducir la señal QPSK (de, típicamente, 36 MHz) en un canal_UHF(8 MHz) de la red interior del inmueble es:

a) la IF ( Intermediate Frecuency ), de 950 a 2.050 MHz.b) la DTM ( Digital TransModulation ).c) la DMT ( Discrete MultiTione ).d) la CAP ( Carrierless AmPlitude Modulation ).


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39


bloques funcionales de la recepción SMATV enlas modalidades de Frecuencia Intermedia(superior) y de Banda-S (inferior)


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40

12 _ Un servicio de distribución de video digital queutiliza tres transpondedores, de 36 MHz cada uno, yque se recibe en frecuencia intermedia (banda de 950

a 2.050 MHz), ocupará en la misma un espectro:a) de, tan solo, 36 MHzb) de 3 x 36 MHzc) de, únicamente, 8 MHzd) de 3 x 8 MHz


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BLOQUES FUNCIONALES DEL IRD (I ntegrated

R eceive andD ecoder ) PARA EL ESTANDAR DVB-S Y LA RECEPCION EN

FRECUENCIA INTERMEDIA ( IF )

DESCODIFICACION MPEG-2

DEMODULACION_QPSK

DESCODIFICACION DE VITERBI

DESENTRELAZADO

DESCODIFICACION REED_SOLOMON

DESALEATORIZACION



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42

ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:

DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH



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los RCST (Return Channel Satellite Terminal).

DVB-RCS( DVB - R ETURN C HANNEL S ATELLITE ), aprobado porel ETSI en Marzo de 2000.

Arquitectura de red articulada sobre:

el NCC (Network Control Centre) y el NCR (Network Clock Reference).

TR 101 790, DVB I.C.S.D.S.: Guideline for use EN 301 790

Estándar sustentado en dos documentos:

EN 301 790, DVB Interaction Channel for Satellite Distribution System

video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /1


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44



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45

DVB-RCS -> articulado sobre DSM-CC( Digital Storage Media – Command and Control ),para el control de la bomba de video.

-> con modelo Cliente – Servidor.-> con mecanismo de “ sliding windows ”.-> con encapsulamiento MPE, que encapsula los datos en tramas

Ethernet, las cuales se insertan en paquetes MPEG-2/TS (al e-fecto, cada RCST dispone de una dirección_MAC).

tipos de receptores (RCST):

CONSUMER PROSUMER CORPORATE

entre 64 y 144 Kbps 384 Kbps 2 Mbps

0,75

metros de 0,95

metros de 1,2

metros de 40 dBW de EIRP 45 dBW de EIRP 50 dBW de EIRP

1.000 euros 3.000 euros 50.000 euros



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46

13 _ El protocolo MPE, MultiProtocol Encapsulation ,utilizado (por ejemplo) cuando se accede a Internet por satélite mediante el estándar DVB-S, encapsula:

a) los paquetes IP en paquetes MPEG2-TS, y éstos

en tramas Ethernet.b) los paquetes IP en tramas Ethernet, y éstas enpaquetes MPEG2-TS.

c) las tramas Ethernet en paquetes IP, y éstos enpaquetes MPEG2-TS

d) los paquetes MPEG2-TS en tramas Ethernet, yéstas en paquetes IP.


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47

ente

isotrópico

antenareal

E antena

E iso

2

isotrópica

antena

E

E G Ganancia

222

D G

D

EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) == PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente)== Potencia del Transmisor x Ganancia de la antena



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48

el RCST accede al NCC vía SLOTTED- ALOHA , tras lo cual se produce unaasignación de canal tipo FM-TDMA (“Multiple Frecuency, Time Division Mul -tiple Access”): una frecuencia, y, en la misma, uno o varios intervalos de tiempo.

Modulación QPSK con roll-off ( ) de 0,35

DVB-RCS ->banda C (4-8 GHz), banda Ku (12-18 GHz), o banda Ka(~30 GHz)

Codificación Reed-Solomonmás codificación Convolucional(de razón 1/2,2/3, 3/4, 4/5, y 6/7), o, en su lugar, turbo-códigos.



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acceso múltiple FM-TDMA(se asigna una frecuencia, FM, y, dentro de ella, uno o varios

intervalos de tiempo, TDMA)



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50

14 _ De las siguientes, la banda de f recuencias quepodría utilizar el estándar DVB-RCS (DVB – ReturnChannel Satellite ) es:

a) la banda ionosférica (3-30 MHz).b) la UHF (300-3.000 MHz).c) la banda Ka (20-30 GHz).d) la banda Q/V (40-50 GHz).


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HubStaion

SITSIT SIT

SITRCST RCST

RCST RCSTNCC

mismo canal(compartido)

COLISION

HubStaion SIT SIT

SIT SITRCST RCST

RCST RCSTNCC

2

1

1

2

mismo canal(compartido)

al no recibir el asentimiento ASKlos terminales RCST entienden

que ha habido una colisión,

por lo que transmitirán de nuevo(retransmitirán) la solicitud ACK

la solicitud de recursos (frecuenciae intervalo temporal) se realiza me-diante el protocolo Slotted-ALOHA

ilustracción del protocolo S-ALOHA


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52

REDSI G

retransmisiones ALOHA: S = G x e -2G

S-ALOHA: S = Gx

e-G

G i

k

i

kEXITO

G EXITO

e p

p pkkP kNMI

p pkP entoskenP

eG

S pP

11

1int

1

1

1

1

throughtputtráfico ofrecido

número medio de intentos, NMI, hasta envío con éxito (incluido)



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53

D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1 )] + 1,5 m + 2a

a -> TIEMPO DE PROPAGACION (EN UN SENTIDO) SATELITAL≈ (2 x 36.000) / 300.000 = 0,24 seg.

eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS= (G/S) - 1

K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA DE ESPERA PARARETRANSMISION (típicamente, K= 5)

m -> DURACION DEL PAQUETE= longitud del paquete (L) / capacidad del canal (C)

W -> TIEMPO DE PROCESO EN NCC (típicamente, W ≈ 10 mseg. )

tiempo de envío de paquete (hasta intento, final, con éxito)



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54


HubStaion

SITRCSTNCC

aa

1,5 x m

m m

transmisióndel paquete

paquete preparado(media)

m m

W -> tiempo de procesode paquete en el NCC

caso de no recibir el asentimientoen un tiempo 2a+W el terminalentiende que ha habido colisión,por lo que retransmitirá de nuevo

el paquete, pero no inmediata-mente (pues volvería a repetirsela colisión), sino tras esperar untiempo aleatorio entre 1 xm y K xm

[ media = m x (1+K)/2 ]


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55

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,30,35

0,4

0

0 , 1

5

0 , 3

0 , 4

5

0 , 6

0 , 7

5

0 , 9

1 , 0

5

1 , 2

1 , 3

5

1 , 5

1 , 6

5

1 , 8

1 , 9

5

2 , 1

2 , 2

5

2 , 4

2 , 5

5

2 , 7

2 , 8

5 3

t h r o u g

h t p u

t S

( n o r m a l

i z a

d o

a c a p a c

i d a

d d e

l c a n a l , C

)

tráfico ofrecido G (normalizado a capacidad del canal,C)

máximo: G=1 -> S=e -1=0,368

S-ALOHA: S = G x e -G

throughtput ( S ) t i e m p o

d e e n v

í o

h a s t a

é x

i t o

( D )

al objeto de que el retardo D sea pequeño,se trabaja con un throughtput S inferior al máximo

(típicamente, S = S máx /2 =0,368/2 = 0,184)



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56

ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




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57

video por satélite: estándar DVB-SH /1

el estándar DVB-SH (ETSI EN 302 583), aprobado en Enero2007, sirve para el envío de señal audiovisual y datos, a terminalesmóviles desde satélite con las siguientes características:

Diseñado para frecuencias por debajo de 3 GHz, normalmentebanda S (2,17 – 2,2 GHz), intenta complementarse con la señal deDVB-H (EN 302 304) que proporciona señal audiovisual y datos aterminales móviles mediante transmisión terrestre.

Incluye turbocódigos para el FEC (3GPP2), entrelazador flexibletemporal, … .

Dos modos de funcionamiento:-> SH-B: TDM en satélite y COFDM en terrestre.

-> SH-A: COFDM en el segmento satelital y terrestre.


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58

video por satélite: estándar DVB-SH /2

B = 5 MHzOFDM (2K)

QPSKturbo = 1/3

R ≈ 2,3 Mbps

canalTV ≈ 256 kbps

C ≈ 9 canalesTV


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59

ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




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60

video por satélite: ejemplos de dimensionado /1

como supuesto de partida, se asume que en la red de transportese dispone de un E3 (nivel-3 de la PDH, con 34,367 Mbps) y queen dicha red únicamente se aplica la codificación de canal Reed-Solomon, con lo que la capacidad neta será:

34,367 x (188/204) = 31,672 Mbps

MPEG-2 PES

MPEG-2 PES

MPEG-2 PES

MPEG-2 TSTS

MUX 31,672 Mbps

8

1

2

considerando que los canalesde video se codifican según elestándar MPEG-2, a razón (me-dia) de unos 4 Mbps por canal,en la capacidad neta de 31,672Mbps se podrán alojar unos 8canales de video.

id éli j l d di i d /2


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61


supuesta, finalmente, una recepción comunitaria tipo SMA TV-TDM,considerando una modulación 64-QAM con factor de redondeo ( α)de 0,15 y recordando que en el cableado interior del edificio sólose aplica la codificación Reed-Solomon, la banda necesaria será:

[34,367 / 6] x (1+0,15) = 6,59 MHz

para la cual se puede utilizar un canal de UHF (8 MHz) de la redinterior de distribución de televisión del edificio.

tras la red de transporte, viene el segmento espacial, en el que,de acuerdo con el estándar DVB-S, hay que añadir la codificaciónconvolucional (supuesta de razón = 2/3) a la de Reed-Solomon,resultando un régimen binario de:

34,367 x (3/2) = 51,55 Mbps

que, en base al estándar DVB-S, requerirá un transpondedor de:

[51,55 / 2] x (1+0,35) = 34,8 ≈ 36 MHz

id télit j l d di i d /3


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62

NODO DE

ACCESO



ARCHIVO

NODO DE

ACCESO

ARCHIVO

RED DE

TRANSPORTE( WDM )

3367,34188/204672,31672,31/48

E Mbps

MbpscanalMbpscanalesTV

UHF canalMHz

MHzB

QAM DTM

859,6

59,615,16

367,34

15,064/

MHzB

Mbps

368,3435,1255,51

55,512/3367,34

12 GHz

17 GHz



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supuesto el marco inicial ya establecido en las transparencias pre-cedentes (8 canales de televisión digital, codificados a una mediade 4 Mbps/canal, que contabilizan un total de 31,672 Mbps), a con-tinuación se realiza el balance energético del enlace satelital.

el objetivo de dicho análisis es comprobar que la probabilidad deerror en bits esperada se sitúa dentro del entorno recomendadopor el estándar DVB-S (es decir, entre 10 -1 y 10 -2).

a continuación, y para una más fácil comprensión del balance e-nergético, en las cuatro transparencias que siguen a continuación

se refrescan las nociones más básicas de la propagación radioe-léctrica.


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RCX bf TRX

RCX TRX TRX RCX

LLL

G G P P

RCX RCX bf TRX TRX TRX RCX LG LG LP P

GRCX

PRCX

LRCX

GTRX

LTRX

PTRX

2244

c

df d L bf

d2d1

dBd f d L kmsMHzbf log20log205,324

2


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65


HUB ETRETR

ETRETR

bf

RCX TRX TRX

RCX bf TRX

RCX TRX TRX RCX

L

G G P

LLL

G G P P

BT kL

G G P

N

C

N L

G G P

N

P

bf

RCX TRX TRX

bf

RCX TRX TRX RCX

PIRE

kBLT G PIRE N C bf ETRSAT ETR )/(/dB = dBW + (dB/ºk) – dB – (dBW/ºk)

constante de Boltzmann = k = 1,38 x 10 -23 Julios / ºk

d él l d d d


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HUB ETRETR

ETRETR

(W TOT )-1 = (WASC)-1 + (W DES )-1HUB ETR ETR

ETRETR

transpondedor No-Regenerativo(sólo amplifica y

traslada de frecuencia)

transpondedor Regenerativo

(amplifica, regenera, ytraslada de frecuencia)

PEB TOT = PEB ASC + PEB DES

PEB ASC

WASC WDES

PEB DES



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ENLACEDESCENDENTE

ENLACEASCENDENTE

CC

NDESC

C

NASC DESC ASC TOT N N C

N C

111111

DESC ASC TOT

DESC ASC TOT

W W W B

RW

B

RW

B

RW

111

DESC ASC

DESC ASC DESC ASC

TOT N C

N C

C N

C N

C N N

N C



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Número de Canales de TV 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 34,367 x (3/2) Potencia de ETT ( P , dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora Portadora enlace Ascendente ( f , GHz) 17 Longitud de onda ( λ , metros) 0,018 λ = c/f Diámetro Antena ETT ( D, metros) 2,5

Eficiencia de la antena ETT ( η , %) 55 Ganancia Antena ETT ( G, dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2] PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G) Distancia ETT-Satélite ( d , kms) 36.000 (distancia aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)

Constante de Boltzmann ( k , Julios/ºk) 1,38E-23 C/N nominal (dB) 12,936 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB)

E b/N0 nominal ( W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M) E b /N 0 efectiva (W, dB) 8,377 W nominal - margen(M)

ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO



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Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60 Portadora enlace Descendente ( f , GHz) 12 12 12 Longitud de onda ( λ , metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f

Distancia Satélite-Usuario ( d , kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 Eficiencia de antena de Usuario ( η , %) 55 55 55 Ganancia antena de Usuario ( G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2] Temperatura de ruido equipo Usuario ( T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940)

Constante de Boltzmann ( k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23 C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB)

E b/N0 nominal ( W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M) E b /N0 efectiva (W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M)

ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO



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Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2)

Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 E b/N0 efectiva E.Ascendente ( WASC , dB) 8,377 8,377 8,377 E b/N0 efectiva E.Ascendente ( WASC ) 6,881 6,881 6,881 antilog (W ASC , dB) E b/N0 efectiva E.Descendente ( WDES , dB) 6,636 9,559 11,742 E b/N0 efectiva E.Descendente ( WDES ) 4,609 9,034 14,934 antilog (W DES , dB) E b/N0 efectiva Enlace Satelital ( WTOT) 2,760 3,906 4,711 (W TOT )-1 = (W ASC )-1 + (W DES )-1 Probabilidad de Error en Bits (PEB) 6,3E-02 2,0E-02 9,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )

TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVOENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)

como se aprecia, la probabilidad de error en bits del enlace satelital total (ascendente “más” descendente)se inscribe en el entorno recomendado por el estándar DVB-S, es decir entre 10 -1 y 10 -2



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Número de Canales de TV 8

Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 34,367 x (3/2) Potencia de ETT ( P , dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora Portadora enlace Ascendente ( f , GHz) 17 Longitud de onda ( λ , metros) 0,018 λ = c/f Diámetro Antena ETT ( D, metros) 2,5 Eficiencia de la antena ETT ( η , %) 55

Ganancia Antena ETT ( G , dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2] PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G) Distancia ETT-Satélite ( d , kms) 36.000 (distancia aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Factor calidad del Satélite ( G/T , dB/ºk) 6 Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 Constante de Boltzmann ( k , Julios/ºk) 1,38E-23

E b/N0 nominal ( W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W, dB) 8,377 W nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W) 6,881 antilog (W, dB) Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )

ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO

ideo por satélite: ejemplos de dimensionado /13


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Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60 Portadora enlace Descendente ( f , GHz) 12 12 12 Longitud de onda ( λ , metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f Distancia Satélite-Usuario ( d , kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 Eficiencia de antena de Usuario ( η , %) 55 55 55 Ganancia antena de Usuario ( G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2] Temperatura de ruido equipo Usuario ( T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940) Factor calidad equipo Usuario ( G/T , dB/ºk) 3,367 6,290 8,473 G(dB) - 10 log T(ºk) Constante de Boltzmann ( k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23 C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB) E b/N0 nominal ( W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W) 4,609 9,034 14,934 antilog (W, dB) Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )

ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO



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como se aprecia, para un mismo balance energético el transpondedor regenerativo aporta mayor calidad(menor probabilidad de error en bits) que el no-regenerativo;

no obstante, y por razones varias (tecnológicas, económicas,..), la gran mayoría de lostranspondedores actuales son de tipo no-regenerativo

8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35

Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 PEB enlace Ascendente ( PEB ASC ) 1,0E-03 1,0E-03 1,0E-03 PEB enlace Ascendente ( PEB DES ) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07 Probabilidad de Error en Bits Total (PEB TOT ) 1,1E-02 1,1E-03 1,0E-03 PEB ASC + PEB DES

ENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)TRANSPONDEDOR REGENERATIVO



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por último, y supuesto un canal de retorno también satelital, acor-de con el estándar DVB-RCS, en las siguientes transparencias serealiza un ejemplo de dimensionado del mismo; en dicha línea:

primero se dimensiona la parte destinada a solicitud de recur-

sos: solicitud de frecuencia y de intervalo temporal, medianteel protocolo S-ALOHA, para el establecimiento del canal deretorno propiamente dicho.

y a continuación se dimensiona el canal de retorno (propia-mente dicho) que se utilizará para controlar la descarga delos programas multimedia.



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premisas de partida (1):

portadoras de 512 kbps de capacidad neta (a nivel de flujo-IP,sin contar las cabeceras-Ethernet, la codificación de canal,...);cada portadora se estructura en 8 intervalos temporales, de64 kbps de capacidad cada uno.

canales S-ALOHA, de 64 kbps , “mapeados” sobre las portado -ras “físicas” de 512 kbps, con eficiencia ( throughtput ) del 20%

codificación Reed-Solomon 204/188, y codificación convolu-cional de razón 6/7.

abono de 1.000 clientes, cada uno de los cuales, en la horacargada (HC) y de media, activa tres veces el canal de retorno.



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premisas de partida (2):

la activación del canal de retorno comienza con el envío (conéxito, es decir sin colisión) de un paquete de 300 bytes de so-licitud de recursos (frecuencia e intervalo temporal) según elprotocolo S-ALOHA.

tras ello, el usuario utiliza el canal de retorno (frecuencia yslot, con 64 kbps de capacidad) durante una media de 2 mi-nutos por activación.

como requisito de calidad, se fija disponer de intervalos tem-porales libres para el 99% de las solicitudes (para lo que laErlang-B exige unos 1,2 servidores por cada erlang ofrecido).

en el régimen binario final se estimará una sobrecarga del10% debido a cabeceras (Ethernet, MPEG- 2/TS,…).




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número de canales S-ALOHA (de 64 kbps) necesarios:

capacidad soportadapor los canales S-ALOHA

capacidad demandadapor los usuarios ≤

n CANALES S-ALOHA x (64 kbps/canal x 0,2) = (12,8 x n) kbps

1000 clientes x 3 activaciones/cliente/HC x 300 bytes/activación= 900.000 bytes/HC = 900.000 (8/3600) bps = 2 kbps

2 ≤ (12,8 x n) -> n = 1 canal S-ALOHA(un intervalo temporal, de 64 kbps)



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retardo en la asignación del canal de retorno:

D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1 )] + 1,5 m + 2a

a -> TIEMPO DE PROPAGACION (UN SENTIDO) SATELITAL= (2 x 36000) / 300000 = 0,24 seg.

eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS= (G/S) - 1 = (0,26/0,2) - 1 = 1,3 - 1 = 0,3

K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA = 5

m -> DURACION DEL PAQUETE = (300 x 8) / 64000 = 0,0375 seg.

D = 0,726 seg.

W -> TIEMPO DE PROCESOS = 0,010 seg.


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15 _ Supuesto un canal de retorno por satélitecon protocolo S-ALOHA, un retardo razonablepara el mismo se puede aproximar por:

a) a ≈ 0,25 segb) 2 x a ≈ 0,50 segc) 5 x a ≈ 1,25 segd) 10 x a ≈ 2,5 seg



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número de canales de tráfico (de 64 kbps) necesarios:

tráfico por cliente = t = tiempo ocupación / tiempo observación= 3 x 2 minutos / HC = 6 / 60 = 0,1 erlangs

tráfico total = A = número de clientes x t = 1000 x t = 100 erlangs

Go S = 0,99 -> B(N,A) = 0,01 -> 1,2 servidores por erlang ofrecido

N = número de servidores = número de canales de tráfico= 100 x 1,2 = 120 canales de tráfico



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ancho de banda requerido para el canal de retorno:

1 canal S-ALOHA + 120 canales de tráfico = 121 canales

1 portadora de 512 kbps ≡ 8 x 64 kbps ≡ 8 canales-> 121 / 8 = 15,1 -> 16 portadoras

régimen total por portadora:512 x (204/188) x (7/6) x 1,1 = 713 kbps

ancho de banda por portadora:(713/2) x (1+0,35) = 481,275 kHz

ancho de banda total = 16 x 481,275 kHz ≈ 7,7 MHz


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16 _ Para los servicios de distribución devideo por satélite, se utilizan preferentementelos sistemas:

a) LEO ( Low Earth Orbit ).b) MEO ( Medium Earth Orbit ).c) GEO ( Geostationary Earth Orbit ).d) indistintamente, cualquiera de los tres.


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ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




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17 _ En lo que a televisión de pago se ref iere,la empresa que actualmente cuenta con másclientes en España es (ver CMTDATA) :

a) Telefónica (Movistar).b) ONOc) Vodafone.d) Sogecable.

2 3-distribucion dvb-s ua

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