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Introducción a la Televisión Digital Terrestre

Fabio G. Guerrero(fguerrer@univalle.edu.co)

Universidad del ValleIEEE Communications Society Member

Mauricio Serna, ZTE

Octubre 2008

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Agenda

� Introducción

� Limitaciones del estándar actual

� Estándar de televisión digital terrestre DVB-T

� Implicaciones técnicas para los operadores

� Implicaciones técnicas para los usuarios

� Algo sobre costos de implantación

� Conclusiones

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Introducción� La versión inicial del estándar de televisión análoga

usado en Colombia fue publicada por la EIA en 1953.

� Primera transmisión comercial de HDTV en Estados Unidos: Febrero 02 1997.

� El último día de transmisión de televisión análoga en los Estados Unidos: 17 de febrero de 2009. A partir de esta fecha toda la televisión difundida en ese país será digital.

� El gobierno colombiano (CNTV) tomó recientemente la decisión de elegir el estándar de televisión digital terrestre europeo DVB-T como el estándar de HDTV para Colombia. 4

Implantación de HDTV en Europa

� Los servicios de HDTV comercial empezaron con el canal Belga Euro180 en 2004.

� Telewest lanzó el primer servicio de HDTV en el Reino Unido en Marzo 2006

� «The BBC announced today that it will broadcast its

2006 World Cup coverage and major Wimbledon

matches in high definition this summer as part of its

pioneering trial». BBC Press Release, 26 February 2006.

� Como se puede ver, la introducción de HDTV en Europa ha sido más lenta que en Estados Unidos.

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Estándares nivel global

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Limitaciones del estándar NTSC

� Utiliza 6 MHz de ancho de banda para un solo programa (canal).

� Resolución de la imagen: 480x340.

� Sonido: estéreo de 2 canales.

� Baja inmunidad de la señal al ruido y a la interferencia debido a la naturaleza análoga del sistema de transmisión.

� Aislado de la infraestructura global de la información.

7Figura tomada de “La TDT está en camino”, CNTV 8Figura tomada de “La TDT está en camino”, CNTV

9Figura tomada de “La TDT está en camino”, CNTV 10

Qué significa HDTV?

� ATSC: Un sistema de televisión que provee una resolución de aproximadamente el doble de la televisión convencional (dimensiones H y V) y una relación de aspecto (H × V) de 16:9.

� Rec. ITU-R BT-709: Al menos 1080 de resolución vertical y 720 de resolución horizontal con una relación de aspecto16:9.

� Audio: Sonido envolvente digital de 6 canales (similar al sonido en teatros de cine modernos y DVDs).

� No confundir con IPTV.

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Relación de aspecto

� Claramente, en HDTV la imagen es proporcionalmente más ancha, lo cual permite, entre otros, aprovechar la gran cantidad de material de programación en formato de cine.

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Modelo de difusión de televisión digital terrestre ITU-R

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Modelo de Capas del Sistema de Televisión Digital Terrestre

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Extremo receptor

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«Back to the basics»

� No existe forma de transmitir la información de una fuente continua de forma exacta a través de un canal con un ancho de banda finito.

� En la mayoría de casos de interés práctico podemos aceptar cierta distorsión como, por ejemplo, en las señales de audio y video las cuales están sujetas a la interpretación de nuestros sentidos.

� Sin embargo, para una distorsión dada (por ejemplo, un índice MOS dado) existe un valor óptimo de R

[b/s]. A mayor D, menor R y viceversa.

� Rate-distortion theory (C. E. Shannon, 1948).16

Codificación de fuente

SIN CODIFICACION

CON CODIFICACION

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MPEG-2

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Manejo flexible de la capacidad

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DVB-T� Desarrollado por ETSI. Clásica granularidad en la

especificación del estándar.

� Especificado para anchos de banda de 8 MHz, 7 MHz y 6 MHz.

� Permite usar diferentes niveles de modulación QAM y diferentes ratas del código interior para balancear bit rate versus robustez.

� Directamente compatible con señales de TV codificadas con MPEG-2 (ISO/IEC 13818).

� Hasta 23,7517 Mbit/s de carga útil para sistemas no jerárquicos en canales de 6 MHz.

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Diagrama general DVB-T

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Subsistema de framing, codificación de canal y

modulación

22Esta figura es propiedad de ETSI. Se ha usado en esta presentación con propósitos estrictamente educativos sin ánimo de lucro. Tomada de ETSI EN 300 744 V1.5.1 (2004-5 11) .

LDPCBCH

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Ejemplos de resoluciones DVB-T

Tomado de: Estándar ETSI ETR 154 "Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications"

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Fuente: Estándar ETSI ETR 154 "Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications"

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El concepto de COFDM

Fuente: “IMPLANTACION DE TELEVISIÓN DIGITAL EN COLOMBIA: ESTUDIO TÉCNICO Y ECONÓMICO (Para el Estándar ATSC, Doc. A/53B: Revisión B con Enmiendas 1 y 2)”. Mauricio Serna, Trabajo de grado, Universidad del Valle. 2005

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Transmisión jerárquica y no jerárquica

MODO NO JERARQUICO

MODO JERARQUICOLP: alta rata de bits, baja robustezHP: baja rata de bits, alta robustez

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Audio

� DVB-T no define una especificación de audio propia.

� Puede usar las recomendaciones del estándar MPEG-2 para sonido estéreo y surround (ISO/IEC 13818-3: Especificación de audio MPEG-2).

� Se puede usar también audio Dolby AC-3 or DTS para sonido surround.

29Figura tomada de “La TDT está en camino”, CNTV 30

La familia DVB

� DVB-S for satellite networks

� DVB-C for cable networks

� DVB-T for terrestrial networks

� DVB-H for mobile networks

� DVB-IPTV

� Service information (DVB-SI), Subtitling (DVB-SUB), Interfacing (e.g. DVB-ASI), content protection and copy management (DVB-CPCM)

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Internet Protocol

� Opciones de banda ancha residencial: ADSL, HFC, Wi-Max.

� Adicionalmente Wi-Fi + switches de cada vez menor precio.

� Servicios de audio/video hacia/desde el hogar a través IP networking.

� La especificación DVB de ETSI para uso de IP permite el transporte de servicios DVB sobre redes basadas en IP.

� Orientado hacia integración con GII.

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Flexibilidad

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Implicaciones para los operadores

Cámara de alta definición Grass Valley LDK 6000 HD 34

Transmisor

Harris Platinum-i digital transmitter

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Antenas

� Las antenas de TV digital difieren en tamaño, configuración, y operación.

� Baja potencia (~2 kW), low band VHF (~54-88 MHz): antenas Yagi or log-periódicas.

� > 2 kW: antena batwing con unas cuantas bahías.

� High band VHF (~174-216 MHz): antenas batwing y arreglos de dipolos.

� UHF (512-608 MHz, 614-806 MHz): antena slot, broadband arrays.

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Patrones de radiación azimuth (horizontal)

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Consideraciones Equipo de Transmisión Microondas

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Compartiendo infraestructura

Figura tomada de: UPGRADE OR REPLACE?: ANTENNA AND FEEDER OPTIONS FOR ASIAN DIGITAL TELEVISION. M. F. Dallimore, N. Franke. Radio Frequency Systems Pty Ltd, Australia.

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Opciones transición

Compresor y Mux. ATSC / DVB

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Implicaciones para los usuarios

� Recibir señales de televisión digital (ya sea de forma aérea, satelital o por cable) requiere un receptor que pueda entender el formato digital de las señales.

� Sin embargo, los televisores análogos podrán seguir siendo usados a través de un convertidor, el cual recibe las señales digitales y las convierte al formato análogo NTSC.

� En estos casos se podría considerar apoyo gubernamental para contribuir a subsidiar el costo del convertidor.

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Algunas políticas de masificación

� En Estados Unidos a partir de marzo de 2007, todos los TVs (y aparatos diseñados para recibir señales de difusión de televisión) deberán incorporar sintonizadores digitales.

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La antena� En general, la antena aérea que se usa para recibir

señales de TV análogas TV signals (VHF y UHF) puede recibir señales de televisión digital, pero esto dependerá mucho de las frecuencias que se asignen a los canales de TV digital.

� Porqué?

Winegard Prostar 1000 VHF/UHF/FM

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Costos

� Modelos de Negocio: forma en que los recursos tecnológicos son usados para proveer servicios a los usuarios.

� Televisión Analógica: modelo bien definido, poco flexible.

� Televisión Digital: variedad de modelos de negocio.

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Estimación costos (cerca 2005)

Tamaño del Mercado

(Cobertura) Sistema

Precio del Sistema

( $US)

Pequeño

Transmisor 500 W

Codif icador SD

Línea Tx / Antena

160.000

Medio

Transmisor 7.5 kW

Codificador SD (2 Canales)

Línea Tx / Antena

625.000

Grande

Transmisor 20 kW

Codif icador HDTV

Línea Tx / Antena

1.250.000

Cost os de Construcción Costos de Operación

Transmisión HDTV Medio - Alto Bajo

Producción HDTV Alto Bajo - Medio

Transmisión SDTV Bajo - Medio Bajo

Producción SDTV Bajo - Medio Medio - Alto

Producción / Tx Datos Bajo - Medio Bajo

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Transmisores televisión digital (Harris Corporation, cerca 2005)

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Costos usuarios (cerca 2005)

� Antena de Recepción: $US 30 - $US 140

� Televisor Digital Integrado (iDTV): $US 1000 - $US 13000.

� Decodificador: $US 400 - $US 1000

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Conclusiones� La televisión digital no estará definida por un conjunto

monolítico de especificaciones. Los estándares de televisión digital estarán en continua actualización incorporando los avances de las tecnologías de trasmisión de datos, procurando por supuesto preservar la compatibilidad dentro de un sistema.

� ATSC y DVB-T presentan ventajas y desventajas pero la estandarización de este último pareciera estar más sintonizada con las necesidades de la GII.

� DVB-T es, en general, más flexible que ATSC (formatos compresión, manejo de ancho de banda, etc.).

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Conclusiones (II)� La movilidad y la portabilidad son hoy en día factores

muy importantes en los dispositivos de la GII. El concepto de televisión por tanto se extiende también a dispositivos móviles y PDAs.

� En el estándar DVB-T se observa que la operación en contextos inalámbricos pareciera haber sido considerada desde el inicio.

� Los operadores con equipos de transmisión análogos tendrán que renovar sus equipos, lo cual puede suponer una inversión importante al inicio. La mayoría de elementos pasivos como las antenas de transmisión y líneas de transmisión son más factibles de ser reutilizados para operación digital.

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Conclusiones (III)� El manejo del espectro durante la transición en

Colombia supone muchos menos desafíos que en otros países dada el bajo número de canales públicos que existen. En todo caso, el espectro de frecuencia liberado podría suponer unos ingresos interesantes para el regulador.

� En la televisión digital no existe un único modelo de negocios. Los operadores pueden explotar el mercado de diversas maneras dada la flexibilidad con que han sido concebidos los estándares de televisión digital.

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Muchas gracias

http://sistel-uv.univalle.edu.co