formatos de televisión digital

ì Formatos de Televisión Digital José Alejandro Franco Calderón

Agenda

1.  Televisión Digital IPTV. 2.  Televisión Digital Satelital. 3.  Televisión Digital por Cable. 4.  Televisión Digital Móvil. 5.  Televisión Digital Terrestre. 6.  Estándares de TDT. •  Estándares de TDT – ATSC •  Estándares de TDT – ISDB •  Estándares de TDT – DVB

7.  Resumen. 8.  Conclusiones.

Televisión Digital -‐ IPTV

IPTV es una agrupación de sistemas de distribución por subscripción, de señales de televisión y/o vídeo uTlizando las conexiones de banda ancha sobre el protocolo IP. •  Representado por un perfil de sistemas de TV cerrados y propietarios. •  Contenido exclusivo. •  El operador necesita hacer una gran inversión en infraestructura para

garanTzar la QoS (control total de la plataforma de emisión). •  IPTV es un compeTdor directo de TV por cable y satélite. •  IPTV se enfoca como una solución de negocio. •  El usuario final Tene un perfil personal único conocido por el operador. •  Permite monitorizar las preferencias del usuario (plataforma ideal para añadir

opciones de e-‐commerce personalizadas y hacer una publicidad más directa).


•  IPTV es el objeTvo de “Todos” Todo está listo (y a la espera) •  Redes de banda ancha •  Contenido protegido con múlTples sistemas •  Compresión MPEG4 •  Conectores HDMI (alta definición)

La mejor ventaja de IPTV sobre ADSL: à Siempre conectado con acceso de banda ancha!

Siempre conectado Banda ancha

No siempre conectados Banda estrecha Canal de Retorno

ADSL Otras opciones

El usuario decide InteracTvidad Parcial Interac?vidad Total


•  Triple Play: Servicios IPTV junto con servicios de voz y conexión de banda ancha para Internet

•  Quad-‐Play: agregar movilidad al “Triple Play” (tendencia)


Agentes involucrados: •  Proveedor de contenidos de TV. •  Desarrolladores de aplicaciones interacTvas de TV. •  Operador de redes IP. •  Proveedor de receptores. Algunas plataformas de IPTV: •  I-‐Zone. •  TV Core. •  Myrio InteracTve. •  Minerva Networks (iTV Manager). •  Microsoj Media Room.

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Televisión Digital Satélite

•  La Televisión Digital vía Satélite es el resultado de la aplicación de la tecnología digital a la señal de televisión, para luego transmiTrla a una amplia zona g eo g r áfi c a p o r med i o d e s a t é l i t e s d e comunicaciones.

Para recibir la Televisión Digital vía Satélite en los hogares es necesario: •  disponer de una antena parabólica correctamente

or ientada a l saté l i te de comunicac iones correspondiente.

•  Un disposiTvo de selección de bandas. •  Un amplificación denominado LNB. •  Un sintonizador de canales digitales (para canales "en abierto") o un decodificador

(para canales pertenecientes a alguna plataforma de pago).

Televisión Digital Satélite La transmisión de Televisión Digital vía Satélite se divide en dos tramos claramente diferenciados: •  El enlace ascendente o uplink , mediante el cual el

centro emisor envía las señales de televisión al satélite uTlizando grandes antenas parabólicas (de 9 a 12 metros de diámetro).

•  El enlace descendente , o downlink , por medio del cual

el satélite retransmite la señal de televisión recibida hacia su zona de cobertura sobre la superficie de la Terra, uTlizando una banda de frecuencias diferente a la del enlace ascendente, para evitar interferencias.

•  Un ejemplo de un estándar uTlizado para la transmisión de Televisión Digital vía Satélite y a demás uno de los mas implementados a nivel mundial es el DVB-‐S y/o DVB-‐S2 ( Digital Video BroadcasTng -‐ Satellite ).

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Televisión Digital Cable

•  La Televisión Digital por Cable es el resultado de la aplicación de la tecnología digital a la señal de televisión, para luego distribuirla por medio de redes híbridas de fibra ópTca y cable coaxial.

•  Junto con la señal de Televisión Digital, a través de estas

redes se proporcionan otros servicios como radio, telefonía fija y acceso a Internet.

Las redes uTlizadas en la distribución de este Tpo de servicios se dividen en cuatro secciones: •  Cabecera. •  Red troncal. •  Red de distribución. •  Red de acomeTda hacia los abonados.

Televisión Digital Cable

•  Para recibir el servicio de Televisión Digital por Cable , será necesario contactar con un operador de cable que, siempre que el domicilio del solicitante se encuentre dentro de su zona de cobertura, se encargará de instalar la acomeTda desde la red de distribución hasta el domicilio del abonado.

•  El operador de cable deberá poner adicionalmente un equipo

sintonizador externo que habrá de conectar al televisor, por medio del cual podrá acceder a los canales contratados, a los servicios de pago por visión y a otros servicios interacTvos.

Ejemplos de los estándar uTlizados para la transmisión de Televisión Digital por Cable son el DVB-‐C ( Digital Video BroadcasTng -‐ Cable ) o el OCAP ( Open Cable ).

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Televisión Digital Móvil

La Televisión Digital Móvil puede ser definida como aquel servicio de difusión de televisión con tecnología digital que se presta uTlizando como soporte ondas radioeléctricas, terrestres o por satélite, y cuya señal es recibida en disposiTvos o equipos móviles o portáTles (teléfono móvil, ordenador portáTl, PDA, etc).

A su vez, en la Televisión Digital en Movilidad se pueden diferenciar dos modalidades: Unicast : Se establece un canal exclusivo (comunicación punto a punto) entre la estación base y el usuario. Esta modalidad sólo puede ser uTlizada por un limitado número de usuarios de manera simultánea, tantos como canales exclusivos de comunicación puedan establecerse entre la estación base y los usuarios. Es la modalidad que vienen uTlizando los operadores de telefonía móvil.

Televisión Digital Móvil

Broadcast: Consiste en un auténTco servicio de difusión, ya que se establece una comunicación punto (estación emisora) -‐ mulTpunto (disposiTvos móviles), sin limitación en el número de usuarios que acceden al servicio de manera simultánea.

•  Un ejemplo de estándar seleccionado para ofrecer Televisión Digital es el DVB-‐H ( Digital Video BroadcasTng -‐ Handheld ), que es una adaptación del DVB-‐T pero con la adición de requisitos propios de disposiTvos móviles alimentados con baterías, como la compresión del vídeo y el bajo consumo, y con posibilidades de intercambio de datos por medio del protocolo TCP/IP.

•  Sin embargo, existen otros estándares de transmisión de Televisión Digital en móviles, como por ejemplo:

Digital Audio Broadcas?ng (DAB), Terrestrial-‐Digital Media Broadcast (T-‐DMB) ,Cellular Mul?cas?ng, MediaFlo.

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Televisión Digital Terrestre

La Televisión Digital Terrestre (TDT) es el resultado de la aplicación de la tecnología digital a la señal de televisión, para luego transmiTrla por medio de ondas hercianas terrestres , es decir, aquellas que se transmiten por la atmósfera sin necesidad de cable o satélite y se reciben por medio de antenas UHF convencionales.

La TDT está llamada a susTtuir, debido a sus múlTples ventajas, a la Televisión Analógica Terrestre , que es la que se ha estado recibiendo hasta ahora en la mayoría de los hogares Colombianos. Esto se producirá tras la fecha de cese de las emisiones en tecnología analógica, fijada en Colombia en agosto de 2019

Televisión Digital Terrestre

El estándar uTlizado y aprobado en Colombia para la transmisión de TDT , al igual que en más de 110 países a lo largo del mundo, entre los que se encuentran todos los de la Unión Europea, es el DVB-‐T ( Digital Video BroadcasTng -‐ Terrestrial ).

Para recibir la TDT en casa hay que seguir estos tres sencillos pasos: 1.  Comprobar si ya se Tene una cobertura en la zona. 2.  Adaptar una antena ya sea individual o colecTva. 3.  Disponer de un equipo receptor de TDT.

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Estándares de TDT

En DTT (Televisión Digital Terrestre) existen, básicamente, cuatro estándares: ATSC de Estados Unidos, DVB en Europa, DMB-‐T/H de China y el ISDB-‐T en Japón. Esto no quiere decir que solamente se uTlicen allí pero sí significa que son donde principalmente se uTlizan.

Estándares de TDT

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Estándares de TDT -‐ ATSC

En 1987, la Federal Communica?ons Comisión de los Estados Unidos de Norteamérica (FCC), estableció el Advisory CommiXee on Advanced Televisión Service (ACATS). Este comité trabajó en estrecha relación con el Advanced Televisión Systems ComiXee (ATSC), organización privada creada en 1982 para coordinar el desarrollo y definir el estándar de televisión digital que adoptaría Estados Unidos.

El estándar ATSC describe un sistema para transmisión de video, audio y datos que transporta datos a una tasa neta de 19,4 Mbps a través de un canal convencional de 6 MHz de ancho de banda.

Una transmisión ATSC puede portar ya sea una señal única de televisión de alta definición (HDTV), o varios programas diferentes con definición normal (SDTV). Asimismo, es posible incluir datos adicionales en la transmisión, como canales adicionales de audio, servicios especiales para personas con discapacidades visuales o audi?vas, o canales de comentarios (teletexto).


El diagrama de bloques del sistema se muestra a conTnuación, en la que se aprecia que el sistema ATSC consiste de tres subsistema. •  Codificación y compresión de fuentes (video, audio, datos). •  MúlTplex y transporte de los servicios. •  Transmisión de radiofrecuencia (RF)


El subsistema de Codificación y Compresión de Fuentes comprime los flujos de audio y video con el propósito de minimizar la can?dad de bits necesarios para representar la información correspondiente. Para la compresión y codificación de los flujos de video el sistema ATSC uTliza la sintaxis MPEG-‐2, mientras que para la compresión de audio digital se uTliza la norma de compresión digital de audio AC-‐3.

El subsistema Múl?plex y Transporte de Servicios divide el flujo conTnuo de información en paquetes de datos, inserta marcas de iden?ficación únicas a cada paquete, y mulTplexa los flujos de paquetes de video, audio y datos anexos para componer un único flujo de transporte (TS). El sistema de transporte de ATSC uTliza el sistema de múl?plex y transporte definido por el estándar MPEG-‐2.

El subsistema Transmisión de RF agrega codificación de canal y realiza la modulación del flujo de transporte para su posterior transmisión inalámbrica. El sistema de modulación usa la modalidad 8 VSB para transmisiones terrestres.


Existen tres Tpos básicos de resolución de pantalla que pueden uTlizarse con el estándar ATSC: 1.   El nivel más sencillo incluye los formatos básicos y extendidos de las

normas de TV analógicas NTSC y PAL, con 480 X 576 líneas visibles, respecTvamente, y hasta 720 pixeles por línea.

2.   El nivel medio incluye imágenes de resolución media con 720 líneas de resolución y 960 pixeles por línea (razón de aspecto 4:3 tradicional) y 1280 pixeles por línea (razón de aspecto 16:9 en pantalla extendida).

3.   El nivel de mayor resolución Tene 1080 líneas, y 1440 y 1920 pixeles por línea para razones de aspecto 4:3 y 16:9, respecTvamente.

Estándares de TDT -‐ ATSC ²  El sistema de audio está diseñado para transportar hasta seis señales de audio de alta

calidad para su uTlización en sistemas de Tpo Home Theater (También denominadas señales “Dolby 5.1”).

²  Los seis canales de audio son: •  Izquierdo (L). •  Central ( C ). •  Derecho (R). •  Sunrround Izquierdo (LS). •  Sunrround Derecho (RS). •  Énfasis de Baja Frecuencia (LFE). ²  El audio de cada canal está limitado a un ancho de banda de 20 kHz, con excepción del

canal LFE, el que está limitado a 120 Hz. ²  También es posible enviar otras combinaciones de señales de audio, siempre que no se

exceda la tasa máxima total de 448 kbps.

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Estándares de TDT -‐ ISDB ²  El estándar de televisión digital Japonés, Integrated Services Digital Broadcas?ng (ISDB),

fue establecido por la Associa?on of Radio Industries and Businesses de Japón (ARIB, www.arib.or.jp/english/ ).

²  Es promovido en el mundo por el Digital Broadcas?ng Experts Group (DiBEG, www.dibeg.org ).

²  La invesTgación y desarrollo para ISDB comenzó en los años 1980 y el estándar propiamente tal fue forjado en los años 1990.

²  El estándar ISDB comprende una serie de documentos que especifican la distribución de video digital por satélite (ISDB-‐S), cable (ISDB-‐C) y terrestre (IDSB-‐T), este úlTmo incluyendo terminales móviles.

²  ISDB también especifican aspectos como:

•  Provisión de servicios interac?vos sobre diversos canales de retorno (líneas telefónicas fijas, teléfonos móviles, redes de área local cableadas e inalámbricas, etc.)

•  Acceso condicional y protección de copia. •  Transmisión de señales mediante red de frecuencia única. •  Distribución de datos genéricos, no restringidos a audio y video, aunque posibilitando

por ejemplo flujos de video alterna?vos como MPEG-‐4.

Estándares de TDT -‐ ISDB

²  La norma ISDB-‐T especifica las propiedades de la capa ssica para la transmisión terrestre de video y audio digital.

²  ISDB-‐T es muy similar a DVB-‐T en términos de señales y modulación, y

ambos estándares coinciden en los siguientes aspectos. •  Ambas normas están basadas en codificación MPEG-‐2 de audio y video. •  Ambas normas soportan transmisión de otros formatos de datos (MPEG-‐4 u

otros). •  Ambas normas uTlizan códigos de canal Reed-‐Solomon y Convolucionales

idénTcos, así como el mismo aleatorizador. •  Ambas normas uTlizan modulación OFDM con modos 2k, 4k y 8k, y

modulación QAM de las sub-‐portadoras.


Codificación del canal y

jerarquización


Programas para HDTV

Programas para SDTV

EPG


Transmisión de Datos


Acceso a Internet


Soporte para recepción de TV Móvil y PortáTl HDTV y/o SDTV


Caracterís?cas del Video Al igual que en los sistemas ATSC y DVB-‐T, el sistema ISDB-‐T soporta diferentes resoluciones de pantalla y tasas de trama.


Caracterís?cas de Audio El sistema de audio de ISDB-‐T usa el estándar MPEG-‐2. La especialización, en este caso, está definida en el estándar ISO/IEC 13818-‐7 (MPEG-‐2 – AAC audio), la que permite el transporte de canales de audio Dolby 5.1 con una tasa de bits de hasta 320 kbps.

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Estándares de TDT -‐ DVB

El estándar de televisión digital europeo, Digital Video Broadcas?ng (DVB), fue establecido por el European Telecommunica?ons Standards Ins?tute (ETSI, www.etsi.org) durante los años 1990 y consiste de un conjunto de aproximadamente 30 especificaciones y documentos técnicos que cubren la vasta gama de tópicos relacionados con la distribución digital de video.

DVB fue diseñado para transmi?r información de audio y video codificada de acuerdo a una versión especializada del estándar de codificación de audio y video MPEG-‐2.

DVB conTene especificaciones para distribución de video digital por diversos medios, incluyendo satélite (DVB-‐S), cable (DVB-‐C), terrestre (DVB-‐T) y microondas (DVB-‐MS y DVB-‐MC). Recientemente también fue incorporada la especificación para distribución terrestre de contenido a terminales móviles y portá?les (DVB-‐H).


Además, las especificaciones DVB establecen normas sobre aspectos como: •  Provisión de servicios interacTvos mediante canales de retorno sobre varios medios (ADSL, GSM, PSTN, satelital, etc.) y protocolos (IP).

•  Acceso condicional a contenidos pagados y protección de copia. •  Formato e interfaz para transferir señales DVB hacia las localidades de distribución mediante de redes de datos tradicionales.

•  Transmisión de señales DVB-‐T mediante red de frecuencia única. •  UTlización de DVB para distribución de datos genéricos, no limitado a audio y video, y posibilitando formatos como MPEG-‐4.


Estándares DVB, evolución

•  DVB sigue siendo el único estándar GLOBAL, ABIERTO. •  DVB comenzó con los sistemas de Transmisión y que conTnúa EVOLUCIONANDO

Luego conTnuó con la capa para interac?vidad y posteriormente lanzo el MHP. •  DVB es una organización fiable, de largo plazo, que en el 2004 lanza DVB H y en el

2002 DVB IPTV.


² Modulación mul?portadora COFDM. ² Dos modos: N = 2k o N = 8k

•  Modo 2k: Adaptado para MFN •  Modo 8k: Adaptado para SFN

² Varios intervalos de guarda (1/32, 1/16, 1/8, 1/4). ² Modulación portadoras: QPSK, 16QAM ó 64 QAM. ² Corrección de errores: Convolucional FEC (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8) y Reed-‐

Solomon. ² Varios anchos de banda de canal (6, 7 y 8 MHz). ² Pilotos TPS: El receptor reconoce el modo de funcionamiento

automáTcamente.


² Transmisión FLEXIBLE punto a mulTpunto de TV digital. ² Canalización: 6 MHz, 7 MHz, 8 MHz. ² Gran Capacidad (hasta 23.75 Mbps @ 6 MHz) Eficiencia espectral soporta calidades SD y HD.

² Video (flujo MPEG-‐2/4/...), audio, datos y paquetes IP. ² Despliegue Escalable: Gran robustez frente a mulTtrayecto y ruido impulsivo tamaño de la célula hasta 100 km (vpico 60 km).

² MulTfrecuencia: Redes MFN. ² Frecuencia Única: Redes SFN (Ganancia de red). ² Posibilidad de compar?r espectro y múl?plex con servicios móviles DVB-‐T/H.


Caracterís?cas del Video Al igual que en los sistemas ATSC y DVB-‐T, el sistema DVB-‐T soporta diferentes resoluciones de pantalla y tasas de trama.


Caracterís?cas de Audio El sistema de audio usa el estándar MPEG-‐2. Sin embargo, es posible uTlizar formatos AC-‐3. El sistema permite transportar hasta seis señales de audio, es decir, sonido envolvente (sunrround sound), a tasas de hasta 384 kbps.


DVB-‐H es una extensión de la norma DVB-‐T incorporada en 2004 para definir el formato de distribución de televisión digital terrestre a terminales móviles y/o portá?les.


En Resumen DVB ² DVB dispone de soluciones industrializadas y tecnológicamente maduras para

resolver todos los modelos de servicio que se puedan presentar. ² Televisión abierta, masiva, libre y gratuita en múlTples canales de calidad DVD

En Alta definición. ² Televisión móvil vehicular. ² Televisión móvil celular ² Televisión InteracTva. ² Televisión estatal y social de cobertura nacional en una única frecuencia. ² Televisión de pago codificada, en modalidades prepago y pospago. ² ATSC está parTcularmente inclinado al modelo de televisión abierta en alta

definición, que no corresponde a la realidad de LaTnoamérica, por conducir a equipos más caros, algo similar se puede aplicar a ISDB.

² ATSC NO TIENE, al día de hoy, NORMALIZADA la TV en movilidad.


DVB ofrece una amplia base de fundamentos para desarrollar círculos virtuosos industriales en Colombia, como demuestra la aparición de numerosas PyMEs en diferentes países para la producción de equipamientos, sojware y contenidos.

DVB Tene una clara vocación de futuro, favoreciendo el desarrollo evoluTvo de la convergencia de las tecnologías de información y comunicación en Colombia.

Esto es posible por una serie de ventajas, a saber: •  Mayores economías de escala mundiales •  Estandarización abierta •  Mayores posibilidades de exportación •  Menor costo de componentes

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Estándares de TDT -‐ Resumen

Nomenclatura [++] Excelente [ + ] Bueno [ 0 ] Aceptable -‐ Neutral [ -‐ ] Débil [-‐ -‐] Malo

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Conclusiones

1.  Los tres estándares no presentan diferencias importantes en cuanto a resoluciones de video posibles, pudiendo todos operar en definición estándar y alta definición.

2.  Los tres estándares no presentan diferencias importantes en cuanto a la calidad de las

señales de audio posibles. 3.  Que a diferencia de ATSC, ISDB-‐T y DVB-‐T Tenen gran flexibilidad para configurar las

transmisiones en función de tasas de datos deseadas y cobertura requerida, la que permite suavizar la transición desde TV analógica de definición estándar a TV Digital en alta definición.

4.  Que dicha flexibilidad permite, además, que cada operador configure, en cada

momento, sus transmisiones de acuerdo a su propio plan de negocios. 5.  Que a diferencia de ATSC, ISDB-‐T y DVB-‐T permiten organizar las transmisiones en

flujos jerárquicos.

Conclusiones

6.  Que pruebas de terreno no son concluyentes en cuanto a que ATSC logra mejor cobertura que DVB-‐T, y que la cobertura de ISDB-‐T a tasas de datos comparables es levemente menor.

7.  Que DVB-‐T Tene la mejor inmunidad a propagación de mulTtrayectoria, ya que este

aspecto es críTco en un entorno geográfico como el Colombiano. 8.  Que dicha inmunidad por parte de ATSC requiere complejos diseños en los receptores,

lo cual es regulado por fuerzas de mercados de contextos geográficos y socioeconómicos diferentes al Colombiano.

9.  Que mediante la introducción del estándar DVB-‐H, DVB-‐T ha resuelto sus limitaciones

originales para transmisión a terminales portáTles, logrando desempeños equivalentes a ISDB-‐T.

10.  Que ATSC no Tene la capacidad de recepción en terminales móviles ni portáTles.

Conclusiones

11. Que los tres estándares operando en bandas de 6 MHz presentan eficiencias espectrales similares.

12. Que, no obstante, la eficiencia espectral de DVB-‐T operando en bandas de 8 MHz es

mayor.

13. Que DVB-‐T operando en bandas de 8 MHz permite tasas de datos que pueden entregar transmisiones HDTV y SDTV simultáneas, facilitando de esta forma la introducción de HDTV.

14. Que en Colombia hay aceptable disponibilidad de espectro en la banda UHF.

15. Que el tamaño del mercado mundial de equipos DVB-‐T es superior al de ATSC, y muy superior al de ISDB-‐T, garanTzando gran variedad de disposiTvos a costos compeTTvos.

16. Que ISDB-‐T, además de poseer un mercado mundial pequeño, requiere de disposiTvos (set-‐top-‐boxes y televisores) comparaTvamente más complejos que DVB-‐T.

Bibliografía

h{p://www.subtel.cl/prontus_tvd/site/arTc/20070315/asocfile/20070315173311/estudio_uc.pdf

h{p://www.cntv.org.co/cntv_bop/tdt/presentaciones_agosto_13/americano.pdf

h{p://www.televisiondigital.es/Terrestre/Paginas/Index.aspx

h{p://es.wikipedia.org/wiki/Televisi%C3%B3n_digital

h{p://www.cntv.org.co/

Televisión Digital Avanzada, SIMONETTA José, HandBook.

Gracias

José Alejandro Franco Calderón

[email protected]

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