capitulo 1

1

CAPTULO I

ELEMENTOS DEL DISEO

2

1.1. HEADEND

Se define a la Cabecera de Televisin Headend , como el centro de control en el

cual las seales de televisin procedentes de los diferentes proveedores y las seales

de produccin propia, son amplificadas, convertidas, procesadas y combinadas, para

ser transmitidas a los clientes. Existe dos tipos de Headends segn la naturaleza de la

seal que son: HeadEnd Analgico y HeadEnd Digital.

1.1.1. Headend Analgico

Un Headend analgico utiliza magnitudes analgicas de una seal elctrica para

representar parmetros como son la imagen y el sonido. Esto presenta una serie de

desventajas al momento de transmitir la seal hacia los abonados, entre las cuales

tenemos:

- No se aprovecha el espectro electromagntico.

- Al crecer el nmero de estaciones transmisoras, se presenta problemas de

interferencia.

La ventaja, es que el abonado solo necesita de un televisor y una antena comn para

poder visualizar las imgenes, sin necesidad de ningn dispositivo adicional.

1.1.2. Headend Digital

Un Headend digital es aquel que permite la transmisin de contenido televisivo (en

formato digital), sobre redes que comnmente se utilizan para la transmisin de

datos. Los parmetros como la imagen y el sonido son representados en un sistema

de base dos, esto es usando los dgitos 0 y 1. Para ello se requiere de una etapa

fundamental que es la compresin, la misma que permite la inclusin de la televisin

a las redes de datos. La transmisin de la seal digital se la puede realizar va satlite,

cable o por transmisin terrestre a los receptores existentes, presentando varias

ventajas frente a la analgica entre ellas:

- Incremento en la cantidad de programas que se pueden transmitir.

- Mayor inmunidad al ruido e interferencias.

- Mejor calidad de la imagen.

- Posibilidad de tener varios transmisores, en funcionamiento en reas

adyacentes, transmitiendo en la misma frecuencia, sin tener problemas de

interferencia entre ellos.

3

- Se eliminan problemas tpicos de la recepcin mvil analgica, como por

ejemplo: imgenes dobles, reflexiones, distorsiones entre otras. Es decir que

es posible tener una mejor calidad de la imagen en sistemas mviles.

- Posibilidad para transmitir simultneamente la informacin con datos

auxiliares.

- Da paso a una convergencia de servios como son: voz, datos y multimedia.

- Presenta la posibilidad de la encriptacin de las seales, evitando que

usuarios no autorizados tengan acceso a ellas.

Para explotar todos los beneficios que posee la televisin digital, el abonado requiere

decodificar/modular analgicamente la seal. Para esto es necesario de un elemento

conocido como SET TOP BOX.

Componentes

Los elementos que conforman el Headend digital son los siguientes:

- Antenas Receptoras

- Receptores Satelitales

- Codificadores

- Encriptadores

- Multiplexores

- Moduladores

- Equipo Complementario

1.2. PROVEEDORES DE CONTENIDO

El inicio para el funcionamiento de un Headend son los proveedores de contenido

que son los encargados de emitir las seales originales de televisin para ser

receptadas en el Headend y luego ser distribuidas. La forma en que los proveedores

de contenido envan las seales al Headend pueden ser: Seales satelitales, enlaces

de microondas, fibra ptica, insercin de canales VHF o UHF, seales provenientes

de un estudio de televisin conocido tambin como produccin local, reproductores

de video y servidores de video.

4

Actualmente en nuestro pas existen muchas empresas que brindan audio y video por

suscripcin, alrededor de 208 empresas a travs de cable1, unas 27 empresas

mediante televisin codificada terrestre2 y 1 empresa a travs de televisin codificada

satelital3, este es el servicio que la empresa internacional Direct TV brinda a travs

de la subsidiaria en Ecuador Galaxyecuador S.A.

Cada una de estas empresas tiene sus contratos con diferentes proveedores de

contenido que se encuentran en diferentes pases, logrando que cada uno de sus

usuarios obtengan diferentes opciones para su entretenimiento. Entre las compaas

que brindan audio y video por suscripcin podemos citar a las ms importantes

como: TV-Cable, Univisa, Van TV, Direct TV (Galaxyecuador S.A.)4. Estas

empresas brindan a sus clientes una gran variedad de canales, pero existen algunos

que son coincidentes entre las mismas. A continuacin se presentan algunos de los

canales ms comunes brindados por las diferentes empresas de audio y video por

suscripcin.

1. A&E

2. Amrica TV

3. Amrica Visin

4. Animal Planet

5. Antena 3

6. AXN

7. Boomerang

8. Canal de las Estrellas

9. Cartoon Network

10. Casa Club

11. Cine Latino

12. Cinecanal Classics

37. Fashion TV

38. Film & Arts

39. FOX

40. FOX Sports

41. Hallmark

42. HBO Este

43. HBO Oeste

44. HBO Plus Este

45. HBO Plus Oeste

46. Infinito

47. MGM

48. Movie City Este

1 SUPTEL, Listado de estaciones de Televisin por Cable Julio/2007, 31 de diciembre del 2007, http://www.supertel.gov.ec/pdf/tv%20por%20cable.pdf 2 SUPTEL, Listado de estaciones de Televisin Televisin Codificada Terrestre Julio/2007, 31 de diciembre del 2007, http://www.supertel.gov.ec/pdf/tv%20codificada%20terrestre.pdf 3 SUPTEL, Listado de estaciones de Televisin Codificada Satelital Julio/2007, 31 de diciembre del 2007, http://www.supertel.gov.ec/pdf/tv%20codificada%20satelital.pdf 4 SUPTEL, Suscriptores de Televisin Codificada y Tv Por Cable, 31 de diciembre del 2007, http://www.supertel.gov.ec/radiodifusion/estadisticas/suscriptores.htm

5

13. Cinecanal Este

14. Cinecanal Oeste

15. Cinemax Este

16. Cinemax Oeste

17. Citymix Este

18. Citymix Oeste

19. Cityvibe Este

20. Cityvibe Oeste

21. CNBC

22. CNN en Espaol

23. CNN Internacional

24. Cosmopolitan TV

25. Discovery Channel

26. Discovery Home & Health

27. Discovery Kids

28. Discovery Travel & Living

29. Disney Channel

30. DW

31. E! Entertainment

32. Ecuavisa Internacional

33. El Gourmet

34. ESPN

35. ESPN 2

36. EWTN

49. Movie City Oeste

50. MTV

51. National Geographic

52. Nickelodeon

53. People + Arts

54. Play Boy

55. Retro Channel

56. Sony Entertainment

57. The Biography Channel

58. The Film Zone

59. The History Channel

60. The History Channel en espaol

61. The History Channel

International

62. TLC

63. TNT

64. TV5

65. TVE Espaa

66. TVN Chile

67. Universal Channel

68. Utilisima

69. Venus

70. Voice of America TV

71. Warner Channel

1.3. RECEPTORES

Una parte fundamental del Headend son los receptores que como su nombre lo dice,

son los que se encargan de recibir las seales para poderlas procesar y luego

distribuir.

La mayora de los canales, llegan al Headend va satlite, por lo tanto se debe tener

una antena receptora que estar dentro de la huella del satlite para recibir la seal en

las banda C [Downlink (Canal de bajada) 3.7- 4.2 Ghz y Uplink (Canal de

subido)5.925 - 6.425 Ghz] y Ku (Downlink 11.7-12.2 Ghz, Uplink 14-14.5 Ghz) que

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luego pasar por un LNB Low Noise Block (Bloque de bajo ruido) que ser el

encargado de amplificar la seal y de entregarla al Headend mediante un cable

coaxial en la banda L [950 1750 Mhz].

Dentro de los receptores podemos incluir a todos los equipos que cumplen con la

etapa de recepcin de la seal, o sea que estos van desde las antenas, amplificadores,

preamplificadores, soportes para las antenas, etc., hasta el receptor propiamente

dicho, que es el equipo encargado de procesar la seal recibida.

Existe una gran variedad de receptores satelitales, se los puede encontrar en

diferentes marcas y en diferentes tecnologas, pero la determinacin del equipo a ser

utilizado depender de la tecnologa que el proveedor de contenido est usando.

Actualmente, los proveedores de contenido transmiten sus canales a travs de seales

digitales con el estndar DVB-S o DVB-S2. La ventaja que los proveedores de

contenido utilicen estos estndares es que los receptores satelitales pueden

desempear funciones como descodificacin, desencriptacin, desmodulacin,

recuperacin de seal, correcin de errores adems de sintonizar la frecuencia de

emisin satelital. Otra ventaja que se tiene, es que se puede tener la recepcin de

varios canales en un solo equipo. Esta ltima caracterstica es posible si el proveedor

de contenido nos entrega varios canales mediante el modo MCPC Multiple

Channel Per Carrier (Canal Mltiple Por Portadora) y si usa el modo SCPC

Single Channel Per Carrier (Canal Simple Por Portadora) entonces necesitaremos

un receptor por cada seal. En cualquier modo, siempre se necesitar al menos un

receptor satelital por cada proveedor de contenido. El proveedor autenticar el

equipo para permitir el acceso en base a varios sistemas como por ejemplo, el BISS

Basic Interoperable Scrambling System (Sistema Codificador de Interoperacin

Bsico). Esto quiere decir, que cada uno de los receptores tiene un cdigo propio de

identificacin, para que el proveedor, en base de esto, pueda dar los permisos

suficientes para tener acceso a la seal.

Los receptores no solo son satelitales, existen receptores para diferentes tecnologas

y con diferentes tipos de salidas. El tipo de salida digital que los receptores pueden

manejar son muchos, se pueden nombrar entre los principales a:

7

- SDI Serial Digital Interface (Interfaz Serial Digital): Se la denomina de

esta manera a la interfaz de bits en serie. Posee una velocidad de tren de datos

de 270Mbps, con una estructura de muestreo 4:2:2 y una resolucin de

cuantificacin de 10 bits por muestra. Se transmite por un cable coaxial, el

cual posee una impedancia caracterstica de 75 Ohms.

- ASI Asynchronous Serial Interface (Interfaz Serial Asncrona):

Diseada como medio de transferencia de flujos de transporte MPEG-2.

Posee una velocidad de transmisin de datos constante de 270Mbps. Los

datos MPEG tienen una codificacin 8B/10B. Se transmite por un cable

coaxial, con una impedancia caracterstica de 75 Ohms.

- SMPTE 292M: Norma que trata sobre la Interfaz Digital de Bits Serie para

televisin de alta definicin HDTV. Define una interfaz mediante cable

coaxial y fibra ptica, con una estructura de muestreo digital de 4:2:2 y una

velocidad de 1.5Gbps.

- Otras interfases de Salida: Podemos nombrar a las interfases DHEI

DigiCable Headend Expansion Interface (Interfaz para Cable Digital con

Cabecera de Expansin) y por supuesto MPEGoIP MPEG Over IP

(MPEG sobre IP).

Para un anlisis general de los receptores satelitales, se tomar como referencia a

Scientific Atlanta que es una compaa de CISCO. En general los servicios y

prestaciones de satelitales que otras compaas ofrecen son casi los mismos, pero

para dar una idea general nos basaremos en los equipos que Scientific Atlanta ofrece.

Cabe recalcar que los receptores a ser utilizados, tanto como marca y tecnologas,

dependern en gran parte de los proveedores de contenido.

Las caractersticas generales, que tienen los equipos receptores son; el tipo de entrada

y salida con la que funcionan, por ejemplo que sean compatibles con DVB-S y DVB-

S2. Se debe tomar en cuenta el diseo modular que deben tener estos, en caso de

adquirir un rack (bastidor), hay que procurar que este sea compatible con estos

equipos; algunos quipos trabajan mejor si se los incorpora a los racks que

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recomienda el fabricante. Otros equipos tienen la capacidad de optimizar el ancho de

banda hacindolos muy verstiles para recibir seales de alta definicin. Las

modulaciones que manejan pueden ser QPSK, 8PSK, etc., dependiendo el modo en

el que se trabaja, que pueden ser DVB-S, DVB-S2, DVB-T, IP, ASI, etc. Se debe

tener muy en cuenta el modo de trabajo, ya que pueden ser MCPC o SCPC,

reduciendo equipos y costos en el caso de que los proveedores requieran de equipos

MCPC para de esta forma recibir varios canales.

La mayora de equipos manejan un tipo de entrada/salida para el monitoreo mediante

software, dependiendo del fabricante, existen diferentes programas para el control de

trfico, codificacin, etc., de los equipos. A ms de un control por software, los

equipos receptores pueden tener salidas analgicas de audio y video para la funcin

exclusiva de monitoreo, ya que mediante estas salidas podemos ver como nos est

llegando los diferentes contenidos y si hay fallas en el origen de la seal. Algunos

equipos de Scientific Atlanta son:

Titan S2

Fuente: CISCO, Hoja de Datos del Receptor Satelital Titan S2

ATLAS MKII

Fuente: CISCO, Hoja de Datos del Receptor Satelital ATALS MKII

Modelo D9887

Fuente: CISCO, Hoja de Datos del Receptor D9887

Power VU Model 9852

Fuente: CISCO, Hoja de Datos del Receptor Power VU Model 9852

9

Power VU Model 9850


Power VU Model D9828


Figura 1. 1. Receptores Satelitales Scientific Atlanta, 2007.

1.4. CODIFICADORES

Los codificadores de video son utilizados para transformar las seales de video

analgicas a seales de video digital. Comprimen la informacin, para que pueda

ocupar menos espacio al momento de transmitirla o almacenarla. Este proceso consta

de cuatro etapas fundamentales: El muestreo, la cuantificacin la codificacin y la

compresin.

Figura 1. 2. Esquema General de un Codificador de Video, 2007.

El muestreo consiste en tomar muestras del valor de la seal analgica entrante, a

intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor e igual que el doble de la

frecuencia ms alta de la seal (Teorema de Nyquist). Mientras mas muestras

obtengamos, tendremos ms informacin de la seal y por ende la seal digital se

asemejar mucho ms a la seal analgica. Cabe destacar que el incremento en el

nmero de muestras, aumenta el tiempo de procesamiento de la seal.

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Para el muestreo de la seal de video se utilizan estructuras de muestreo. Estas se

identifican con tres nmeros, por ejemplo la estructura 4:2:2 (utilizada

frecuentemente en estudio).

El primer nmero (4), indica la frecuencia de muestreo de la seal de luminancia (Y),

la misma que tiene un valor de 13,5MHz. El segundo nmero (2), indica la

frecuencia de muestreo de la seal diferencia de color al azul, que tiene un valor en

6,75MHz y el tercero (2), indica la frecuencia de muestreo de la seal diferencia de

color al rojo, que toma el valor de 6,75MHz. En la siguiente tabla se muestran las

caractersticas principales de algunas estructuras de muestreo, entre ellas las

frecuencias utilizadas para muestreo de la seal de video.

ESTRUCTURA FRECUENCIA DE MUESTREO (Y),(Cr),(Cb) MUESTRAS TOTALES

NMERO DE BITS/MUESTRA

VELOCIDAD BINARIA

8 324Mbps 4:4:4 13,5MHz:13,5MHz:13,5MHz 40.500.000

10 405Mbps

8 216Mbps 4:2:2

13,5MHz:6,75MHz:6,75MHz

27.000.000

10 270Mbps

8 162Mbps 4:1:1

13,5MHz:3,375MHz:3,375MHz

20.250.000

10 202,5Mbps

4:2:0 En lneas impares el muestreo es 4:2:2 En lneas pares solo se muestrea (Y) no

se muestrea croma - - 25% menos que en 4:2:2

Tabla 1. 1. Estructuras de Muestreo para la seal de video, 2008.

Una vez que se han muestreado las seales de luminancia y de diferencia de color

(Y,Cr,Cb), a cada uno de los valores que se toman en el proceso de muestreo, se le

asigna un valor binario de una determinada cantidad de bits. Esta asignacin se

denomina cuantificacin. Finalizada la digitalizacin del video, se procede a

comprimir la seal. Este proceso incluye etapas como:

- Conversin

- Formacin de Macrobloques

- Aplicacin de la DCT Discreet Cosine Transform (Transformada del

Coseno Discreto)

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- Cuantificacin

- Tipo de Barrido: Barrido irregular y Barrido en Zig Zag.

- Tipo de codificacin: Codificacin RLC Run Length Coding

(Codificacin de Longitud de Cadenas), Codificacin VLC Variable Length

Coding (Codificacin de Longitud Variable).

Para comprimir la seal de video, se aprovecha la redundancia en las dimensiones

espacial y temporal.

Compresin espacial: Es aplicada cuando existen datos redundantes en una imagen

o cuadro, por ejemplo grandes reas del mismo color como un csped de un campo

de ftbol o un cielo azul. En estos casos, se aplica una codificacin que reduce la

redundancia de estas reas. Los datos repetitivos son reemplazados por notaciones

matemticas ms simples como es el caso de la transformacin de coseno discreta

(DCT).

Compresin temporal: Es utilizada cuando se presenta similitudes entre cuadros

consecuentes, tal es el caso de pxeles del mismo color. Aqu se conserva los valores

del primer cuadro y se actualiza las reas que cambian. Mediante este mtodo se hace

posible la eliminacin de cuadros completos, en los casos en que no exista

movimiento en el video.

La seal a la salida del compresor, es paquetizada en paquetes de longitud variable.

A estos paquetes se los denominan PES Packet Elementary Stream (Flujo

Elemental de Paquetes). Las tcnicas utilizadas para la compresin, difieren

dependiendo del tipo de seal analgica. Es por esto que para seales de video y

audio los procesos de compresin son diferentes. Cada una de las seales tendr su

propio compresor, es decir que se las comprimir por separado. En la actualidad los

codificadores poseen entradas tanto para el audio como para el video, pero cabe

destacar que para cada una de las seales, el proceso internamente se lo hace por

separado. Para comprender de mejor manera a continuacin se desarrollar la

compresin del video en el estndar MPEG-2.

12

1.4.1. Compresin MPEG-2

El sistema de compresin MPEG-2, es el ms utilizado en aplicaciones de video

broadcast. Es una tcnica que permite reducir datos redundantes y como

consecuencia de ello se produce una disminucin de la velocidad binaria del flujo.

Fuente: Televisin Digital Avanzada, SIMONETTA Jos

Figura 1. 3. Diagrama de bloques de un compresor de video en MPEG-2, 2002.

Asumiremos que la seal ya ha sido digitalizada. La primera etapa por la que se tiene

que pasar es el de una conversin de muestreo, de una estructura 4:2:2/10 bits a una

de 4:2:0/8bits, esto es debido a que con esta estructura se facilita el proceso de

compresin. La segunda etapa consiste en el formateo de bloques, es decir que en

este proceso se forman los macrobloques. Estos estn constituidos por cuatro bloques

de luminancia (Y), uno de deferencia de color al rojo (Cr) y uno de diferencia de

color al azul (Cb), cada uno de estos formado por una matriz de 8x8 muestras de

pixeles, esto es reproducido en la figura siguiente.

8x8 8x8

8x8

8x8 8x8

8x8

Y(1) Y(2)

Y(3) Y(4)

Cb(5) Cr(6)

Figura 1. 4. Macrobloque en 4:2:0, 2008

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El nmero colocado en la parte derecha de las letras, representa la secuencia de

ingreso de los macrobloques a la Transformada del Coseno Discreta5 (DCT). En esta

tercera etapa se transforman los bloques de muestras (macrobloques), del dominio

del tiempo al dominio de la frecuencia. Cada una de las 64 muestras que estn

contenidas en cada bloque de 8x8 muestras de pxel, son sometidas a

transformaciones matemticas con el fin de lograr esto. Esta transformacin implica

que las muestras de los pixeles pasan a ser coeficientes de las componentes de

frecuencia, incluyendo una divisin por zonas de baja y alta frecuencia. Estas dos

caractersticas se las indica en la figura:

Figura 1. 5. Coeficientes de un bloque de 8x8 luego de aplicar la DCT, 2008.

El primer coeficiente (fila 1, columna 1), recibe el nombre de DC, es el de ms alto

valor del bloque de coeficientes, mientras que los restantes el de AC. El coeficiente

64 (fila 8, columna 8), representa el de mayor frecuencia espacial de todo el bloque.

En la zona de alta frecuencia se encuentran ordenados los coeficientes producidos

por las reas de la imagen que tienen ms detalles, por el contrario, en la zona de

baja frecuencia se agrupan los coeficientes producidos por las reas que tienen pocos

detalles. La aplicacin de la DCT es un proceso previo a la compresin ya que aqu

no existe ninguna reduccin de datos sino una transformacin.

5 Para mayor informacin sobre la Transformada del Coseno Discreta (DCT) el lector puede consultar el libro, CONVERGENCE IN BROADCAST AND COMMUNICATIONS MEDIA, John Watkinson, 2001

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La cuarta etapa referida a la cuantificacin, es un proceso que permite la eliminacin

de datos redundantes, es aqu donde empieza la verdadera compresin. Cada

componente de frecuencia es cuantificado a un nmero entero. Este nmero

depender de los fabricantes ms no del estndar a utilizar. Los coeficientes de la

matriz que se encuentran en la zona de alta frecuencia espacial son cuantificados con

poca precisin, es decir que se utilizan pocos bits, debido a que el ojo es poco

sensible a estas frecuencias. Los coeficientes que se encuentran el la zona de baja

frecuencia espacial, son cuantificados con mayor precisin ya que el ojo es sensible a

estas frecuencias. Por lo tanto cada uno de los coeficientes se cuantifica con un

nmero determinado de bits, que depender de la relacin de compresin que se

utilice. Para lograr esto primeramente se genera una nueva matriz de 8x8

coeficientes, los mismos que se formarn de un anlisis realizado a la matriz anterior.

Los coeficientes de la matriz a la cual se aplic la DCT (figura 1.6), se los divide

para los nuevos coeficientes de la matriz generada, intentando llevar a cero o valores

cercanos a cero a la matriz resultante de esta operacin. Debido a que en este proceso

no todos los datos resultantes son enteros, se necesita de un factor de redondeo

(impuesto por el fabricante), consiguiendo una matriz similar a la mostrada en la

figura 1.7.

1106 12 -22 12 4 6 2 0

145 -15 -16 10 3 7 1 0

98 -4 -20 16 45 1 1 -1

52 -15 -8 1 -1 2 -2 0

9 -4 -3 -2 1 -1 0 0

-4 2 -4 1 -3 2 1 0

-4 2 4 1 -3 2 1 0

-13 1 0 0 -1 1 1 2

Fuente: Televisin Digital Avanzada, SIMONETTA Jos, 2002.

Figura 1. 6. Matriz con los coeficientes para la cuantizacin, 2008.

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138 1 -1 1 0 0 0 0

8 -1 -1 0 0 0 0 0

5 0 -1 0 0 0 0 0

2 -1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0


Figura 1. 7. Matriz con los valores cuantificados y aplicados los factores de redondeo, 2008.

Como resultado, la mayor parte de coeficientes que se encuentran situados en la zona

de alta frecuencia, sern iguales a cero o cercanos a cero. Estos valores pasan a la

siguiente etapa, que es el barrido en Zig Zag.

El barrido en Zig Zag, es utilizado para leer la matriz de 8x8 y ordenar los

coeficientes en un flujo de bits serie. Este tipo de barrido ordena los coeficientes en

funcin del incremento de frecuencia, ya que lee primero el coeficiente DC, luego la

zona de baja frecuencia, a continuacin la zona de alta frecuencia y por ltimo el

coeficiente 64 que es el de ms alta frecuencia.

Figura 1. 8. Barrido en Zig Zag, 2008.

16

El orden de los coeficientes al aplicar este barrido ser:

(138, 1 , 8, 5 ,-1, -1, 1, -1, 0, 2, 1, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0).

Luego del barrido, los datos son transmitidos de la siguiente manera:


Figura 1. 9. Matriz resultante del barrido en Zig Zag, 2008.

El ultimo trmino es el (-1), luego de este existen 51 ceros. Estos ceros no se

transmiten y en lugar de esto se enva una sentencia de EOB End of Block

(Finalizacin del Bloque), indicando de esta manera que todos los coeficientes que

siguen a esta sentencia son ceros, logrando una pequea reduccin de datos.

La cadena de datos de la figura 1.9, pasa por el proceso de codificacin RLC Run

Length Coding (Codificacin de Longitud de Cadenas), el mismo que codifica el

nmero de veces de aparicin de los coeficientes de valor cero y el valor del prximo

coeficiente que es diferente de cero, reduciendo de esta manera la cantidad de bits a

transmitir. Esto es aplicado a todos los coeficientes a excepcin del primero (DC).

Por ejemplo si se tiene que transmitir los valores de los coeficientes (00008), ledos

en Zig Zag en la matriz, se transmitir solo el cdigo (4,8). Este cdigo nos indicar

que hay cuatro ceros ledos en Zig Zag en la matriz, para llegar al coeficiente de

valor 8. Teniendo en cuenta esto en la siguiente figura se muestra los cdigos al

aplicar codificacin RLC a los valores de los coeficientes de la figura 1.9.


Figura 1. 10. Codificacin RLC, 2008.

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La sptima etapa consiste en la codificacin VLC Variable Length Coding

(Codificacin de Longitud Variable), que utiliza la tabla de Huffman6 para lograr la

compresin de los datos. Para cada par de valores de la codificacin RLC, se asigna

un cdigo. La Codificacin de Longitud Variable, asigna pocos bits a los elementos

que tienen mayor periodicidad o probabilidad de aparicin, por el contrario si los

elementos son de poca periodicidad se asignan una mayor cantidad de bits. Por

ejemplo si tomamos un valor de (0,1), al 0 se le asigna un cdigo de 001111 y al 1

otro de 010, repitindose este proceso para todos los valores RLC, incluyendo al

coeficiente DC. Cabe destacar que estos cdigos dependern de la tabla de

Huffman, por lo que el proceso es mucho ms complejo. En la siguiente figura se

representa la asignacin de bits para los datos de la figura 1.10, en la que el flujo

final es de 76 bits.


Figura 1. 11. Codificacin VLC, 2008.

Si realizamos una comparacin entre el nmero de bits despus del proceso de la

DCT y el nmero de bits despus de la codificacin VLC, obtendramos la siguiente

relacin:

6 Para mayor informacin sobre los cdigos de Huffman el lector puede consultar el libro, DIGITAL COMMUNICATIONS, Ian Glover, 1998.

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Nmero de bits en la Matriz de 8x8 despus de la DCT:

Matriz de 8x8 = 64 coeficientes.

8 bits por coeficiente = 64 x 8 bits = 512 bits

Nmero de bits despus de la codificacin VLC = 76 bits

Relacin de reduccin de bits:

512 bits / 76 bits = 6,73

Como se observa se puede deducir que habido una reduccin en el flujo de datos, ya

que en lugar de enviar 512 bits, enviamos solamente 76 bits.

1.4.2. Caractersticas Principales

Mediante la siguiente tabla podremos enumerar algunas de las caractersticas de un

codificador de video:

ENTRADAS DE VIDEO PROCESAMIENTO DE VIDEO

FORMATOS ANALGICOS

NTSC PAL

SECAM

TASA DE CODIFICACIN DE

VIDEO

CBR VBR

FORMATOS DIGITALES

SDI ASI

SMPTE 292M

FORMATOS DE COMPRESIN DE

VIDEO

MPEG-2 MPEG-4

SALIDAS DE VIDEO PROCESAMIENTO DE AUDIO

INTERFAZ DVB-ASI ATSC-ASI

IP

FORMATOS DE COMPRESIN DE

AUDIO

MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4

Dolby AC-3

ENTRADAS DE AUDIO MONITOREO Y CONTROL LOCAL PANEL FRONTAL

FORMATOS ANALGICO DIGITAL AES/EBU REMOTO ETHERNET

Tabla 1. 2. Caractersticas principales del codificador, 2008.

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ENTRADAS DE VIDEO

Formatos Analgicos:

- NTSC National Television Standard Committee (Comit Nacional de

Estndares de Televisin): Sistema de televisin a color analgico

desarrollado en Estados Unidos. Las caractersticas principales se muestran

en la siguiente tabla:

NTSC Lineas/Campos 525/60

Frecuencia Horizontal 15.734 kHz

Frecuencia Vertical 60 Hz Frecuencia de las

Subportadoras de color 3.579545 MHz

Ancho de banda del Video 4.2 MHz

Portadora del Sonido 4.5 MHz

Tabla 1. 3. Caractersticas principales de NTSC, 2008.

- PAL Phase Alternation Line (Lnea Alternada en Fase): Sistema de

televisin analgico que corrige los errores de fase producidos por el NTSC.

Este fue desarrollado en Europa, el mismo que posee las siguientes

caractersticas:

PAL B,G,H PAL I PAL N PAL M Lineas/Campos 625/50 625/50 625/50 525/60

Frecuencia Horizontal 15.625 kHz 15.625 kHz 15.625 kHz 15.750 kHz Frecuencia Vertical 50 Hz 50 Hz 50 Hz 60 Hz Frecuencia de las

Subportadoras de color 4.43361875

MHz 4.43361875

MHz 3.582056

MHz 3.575611

MHz Ancho de banda del Video 5.0 MHz 5.5 MHz 4.2 MHz 4.2 MHz

Portadora del Sonido 5.5 MHz 5.9996 MHz 4.5 MHz 4.5 MHz

Tabla 1. 4. Caractersticas principales de PAL, 2008.

- SECAM Squentiel Couleur a Mmoire (Color Secuencial con

Memoria): Sistema de televisin analgico desarrollado en Francia, el

mismo que posee las siguientes caractersticas:

20

SECAM B,G,H SECAM D,K,K',L Lineas/Campos 625/50 625/50

Frecuencia Horizontal 15.625 kHz 15.625 kHz Frecuencia Vertical 50 Hz 50 Hz

Ancho de banda del Video 5.0 MHz 6.0 MHz Portadora del Sonido 5.5 MHz 6.5 MHz

Tabla 1. 5. Caractersticas principales de SECAM, 2008.

Formatos Digitales:

- SDI Serial Digital Interface (Interface Digital Serie): La velocidad de

datos que este formato presenta es de 270 Mbps, con una estructura de

muestreo 4:2:2 y una resolucin de cuantificacin de 10 bits por muestra. Su

conector normal es el BNC. Este flujo de datos se transmite por un solo cable

coaxial, con una impedancia caracterstica de 75 Ohms.

- ASI Asynchronous Serial Interface (Interface Serial Asncrona): La

velocidad de datos es de 270 Mbps. Los datos MPEG tienen una codificacin

8B/10B, que produce una palabra de 10 bits por cada byte de 8 bits en el flujo

de transporte.

- SMPTE 292M Society Motion Picture Television Engineering

(Sociedad de Ingenieros de Televisin para Imgenes en Movimiento): Es

un estndar que trata de la interfaz Digital de Bits Serie para HDTV. Define

la interfaz de fibra ptica y del cable coaxial, para operar con seales por

componentes digitales con una velocidad de hasta 1.5 Gbps.

SALIDAS DE VIDEO

Interfases:

- DVB-ASI Digital Video Broadcasting (Difusin de Video Digital):

Estndar digital con interfaz serial asncrona. Entre los ms utilizados

tenemos: (DVB-S) Utilizado para Sistemas Digitales de Satlite. (DVB-C)

Empleado en Sistemas Digitales de Cable. (DVB-T) Estndar para Televisin

Digital Terrestre.

21

- ATSC-ASI Advanced Televisin Systems Committee (Comit para

Sistemas de Televisin Avanzada): Estndar digital con interfaz serial

asncrona. Comnmente utilizada en Televisin Digital Terrestre (DTT).

- IP Internet Protocol : Salida digital que permite obtener todas las ventajas

del protocolo IP como por ejemplo el encaminamiento a travs de varias

redes.

ENTRADAS DE AUDIO

Formatos:

- Analgico: Entrada directa de datos analgicos de voz.

- AES/EBU Audio Engineering Society/European Broadcasting Union

(Unin de Difusin Europea/Sociedad de Ingenieros de Audio):

Corresponde a la Sociedad de Ingeniera de Audio/Unin Europea de

Radiodifusin. Soporta entradas con este estndar que digitaliza la seal

analgica de audio utilizando tres frecuencias de muestreo que son: 32 - 44.1

y 48KHz.

PROCESAMIENTO DE VIDEO

Tasa de codificacin de video:

- CBR Constant Bit Rate (Velocidad Constante de Bit): Procesa tasas de

bits con velocidad constante.

- VBR Variable Bit Rate (Velocidad Variable de Bit): Procesa tasas de

bits con velocidad variable.

Formatos de compresin de video:

- MPEG-1: Es un estndar de compresin de video, audio y datos en

aplicaciones broadcast desarrollado para una velocidad binaria mxima de

1.41Mbps.

22

- MPEG-2 Moving Picture Experts Group - 2 : Es un estndar de

compresin de video, audio y datos en aplicaciones broadcast. Utiliza

velocidades binarias de hasta 15Mbps para SDTV y 80Mbps para HDTV.

- MPEG-4: Es un estndar de compresin de video, audio y datos en

aplicaciones broadcast. Utiliza tres intervalos distintos de velocidades

binarias que son: 64Kbps o menos, 64 a 384Kbps y 384 a 4Mbps.

PROCESAMIENTO DE AUDIO

- MPEG-1: Este estndar tambin es utilizado para compresin de audio en

aplicaciones broadcast con una velocidad binaria mxima de 1.41Mbps.

- Dolby AC-3: Estndar de compresin de audio desarrollado por los

laboratorios Dolby. Utiliza el algoritmo de compresin AC-3, para codificar

hasta seis canales de audio Dolby Digital. Estos se componen de un canal

central, uno izquierdo y derecho (stereo), uno izquierdo y derecho y un canal

de baja frecuencia de 20 a 120Hz.

1.5. MULTIPLEXORES

Los multiplexores son los encargados de formar el TS Transport Stream (Flujo

de Transporte), a partir de los distintos paquetes PES de video, audio y datos o de los

distintos flujos de programa PS Program Stream (Flujo de Programa) que

provienen de codificadores, receptores satelitales, estudio, etc. Pueden modificar los

TS, agregando datos y tablas de informacin de servicios, entre las cuales tenemos:

NIT Network Information Table (Tabla de Informacin de la Red), SDT

Service Description Table (Tabla de Descripcin del Servicio), EIT Event

Information Table (Tabla de Informacin del Evento) y TDT Time and Date

Table (Tabla de Fecha y Tiempo), consideradas como tablas de informacin

principal. Existen varias modalidades en las que el multiplexor procesa las seales de

los diferentes servicios entrantes, entre ellas tenemos: Multiplexador estadstico,

estadstico limitado, velocidades constantes y modalidad combinada.

Multiplexador estadstico: Ya que el flujo de programa PS es variable en velocidad,

el multiplexor estadstico, permite distribuir los PS de diferentes fuentes con

23

diferentes velocidades instantneas dentro de una salida comn con velocidad fija.

Permitiendo de esta manera, transportar altas velocidades instantneamente en una

salida de baja velocidad.

Multiplexador estadstico limitado: En este tipo de multiplexaje, la velocidad de

cualquier cadena de video, no podr caer por debajo de un umbral programado. Para

esto se tomar en cuenta los picos de velocidad de cada uno de los flujos de

programa (PS).

Multiplexador velocidad constante: En este multiplexaje, las velocidades de los

flujos de programa (PS) de las diferentes fuentes son fijas.

Multiplexador modalidad combinada: Se mezclan todas las modalidades de

multiplexaje dentro de un solo flujo de transporte TS.


Figura 1. 12. Diagrama de formacin del Flujo de Transporte, 2002.

24

1.5.1. Caractersticas Principales

Mediante la siguiente tabla podremos enumerar algunas de las caractersticas

principales de un multiplexor de video:

ENTRADAS SEGURIDAD

FORMATOS DIGITALES

ASI

SALIDAS

FORMATOS DIGITALES

ASI PDH G.703

SCRAMBLER DVB BISS

SIMULCRYPT

PROCESAMIENTO DEL TS MONITOREO Y CONTROL

LOCAL PANEL FRONTAL

Remapping PCR re-stamping

Insercin de tablas adicionales EPG insercin

REMOTO ETHERNET

Tabla 1. 6. Caractersticas principales del multiplexor, 2007.

PROCESAMIENTO DEL TS

Procesamiento del TS:

- Remapping: Tiene la posibilidad de reestructurar rpidamente y/o ajustar las

paletas de colores de imgenes, para que se produzca la menor distorsin.

- EPG insercin: (Electronic Program Guide). Es una de las prestaciones que

ofrece la televisin digital, ya que mediante esto podemos organizar todos los

canales que nos ofrecen un distribuidor de televisin.

- Insercin de las tablas adicionales: Tienen la posibilidad de agregar tablas

de informacin de servicios como por ejemplo: NIT, SDT, EIT y TDT.

1.6. MODULADORES

Los moduladores incluyen el flujo de datos digitales multiplexados del TS, en

canales de distribucin de 6, 7 y 8MHz. Cada uno de los estndares (ATSC, DVB,

25

ISDB-T), adopta una modulacin diferente. En el siguiente cuadro se muestran cada

uno de ellos y su modulacin correspondiente.

ESTNDAR MODULACIN ATSC 8-VSB

DVB-S QPSK DVB-C QAM DVB DVB-T COFDM

ISDB-T COFDM

Tabla 1. 7. Modulaciones utilizadas en los estndares, 2007.

En todos los esquemas de modulacin digital, la portadora se mueve continuamente

por varias posiciones predefinidas de fase y amplitud. Cada una de estas posiciones,

representan una sucesin de TS transmitido.

1.6.1. ATSC 8-VSB

El estndar ATSC utiliza la modulacin 8-VSC Vestigial Side Band (Banda

Lateral Residual), la cual es de amplitud modulada con 8 niveles de amplitud y con

la banda lateral parcialmente cancelada. Una modulacin VSB, permite obtener un

espectro mucho ms eficiente, en trminos de potencia y ancho de banda, en

comparacin con un espectro de una seal analgica, como por ejemplo el sistema

NTSC.

En VSB, se inserta una seal piloto en el extremo inferior de la banda, que se crea

antes de la modulacin, aplicando un pequeo nivel de continua en la seal de banda

base 8-VSB. Esto genera una pequea portadora residual, la misma que aparece en el

punto de frecuencia cero del espectro modulado. La funcin del piloto es el de

proveer el enganche del PLL en el decodificador y es independiente de los datos

transmitidos. Es comnmente utilizada para la transmisin terrestre.

26


Figura 1. 13. Diagrama de modulador 8-VSB, 2002.

1.6.2. DVB-S QPSK

El estndar digital de servicios de satlite DVB-S, emplea una modulacin por fase

conocida como QPSK Quadrature Phase Shift Keying (Modulacin por

Desplazamiento de Fase en Cuadratura). Este sistema de modulacin es de una sola

portadora. Es utilizada en microonda terrestre y sistemas satelitales como la

contribucin, distribucin y transmisin.


Figura 1. 14. Diagrama de modulador QPSK, 2002.

27

1.6.3. DVB-C QAM

El estndar digital de sistemas de cable DVB-C, utiliza una modulacin de amplitud

en cuadratura QAM Quadrature Amplitude Modulation (Modulacin de

Amplitud en Cuadratura). Este sistema de modulacin es de portadora nica. Es

utilizada para enlaces de microonda terrestre, MMDS y CATV.


Figura 1. 15. Diagrama de modulador QAM, 2002.

1.6.4. DVB-T COFDM

El estndar digital para sistemas de Televisin Digital Terrestre DVB-T, utiliza una

modulacin que emplea mltiples portadoras y cada una de ellas es modulada en

QPSK o 64-QAM. Dicha modulacin se conoce como COFDM Codec Orthogonal

Frecuency Division Multiplex (Multiplex por Divisin de Frecuencia de Portadoras

Ortogonales Codificadas). Se emplea en transmisin terrestre y enlaces de microonda

de mviles.


Figura 1. 16. Diagrama de modulador COFDM, 2002.

28

1.7. DISTRIBUCIN

Cuando se tienen ya todas las seales receptadas y procesadas, el siguiente paso es la

distribucin de estas seales que estn unificadas en una sola seal digital y que

pueda ser transmitido por un solo medio de transporte a nivel nacional.

El medio utilizado ser el que nos brinde la compaa portadora que se contrate.

Cada una de estas compaas manejan distintos medios, pero por requerimientos de

ancho de banda, deberemos tomar en cuenta a las que utilicen fibra ptica para su

transporte y las de radio enlace, para efectos de seguridad en caso de que se pierda el

enlace por el primer medio. Si este segundo medio resulta mas conveniente que la

fibra, ya sea por precio, seguridad, etc., entonces se lo usar como principal dejando

la fibra como secundario. Todo esto debe someterse a un anlisis de las ofertas de las

empresas portadoras, que sern el tema de los prximos captulos.

Lo que se va a considerar en esta parte, son las diferentes tecnologas existentes para

los diferentes medios de transporte de datos, para poder llegar a Quito y Guayaquil

que son las ciudades propuestas para esta investigacin.

Figura 1. 17. Headend y la Distribucin de la seal, 2007.

29

La transmisin de datos de audio y de video se la puede hacer de diferentes formas,

por ejemplo utilizando adaptadores de ASI a ATM, SDH, PDH o tambin mediante

televisin sobre IP (IPTV). Esta ltima sera una de las ms acertadas, ya que la

mayora empresas portadoras requieren de una infraestructura de una red TCP/IP

para transportar los datos, entonces el tipo de tecnologa a ser utilizada depender

exclusivamente de las ofertas de las portadoras.

Por informacin general obtenida de las diferentes pginas web de las empresas

portadoras, la mayora manejan anchos de banda de hasta 2048 kbps, un ancho de

banda bastante limitado si tomamos en cuenta que solamente un canal de alta

definicin requiere un ancho aproximado de 6 Mbps, siendo solamente TELCONET,

la que podra brindar una solucin a los requerimientos, puesto que maneja una red a

nivel nacional de 10 Gbps, esto solo es informacin referencial de las pginas web

de cada una de las empresas.

Entre los equipos existentes en el mercado existen en diferentes marcas, como por

ejemplo el adaptador ATM ALCOR de Scientific Atlanta o el Adaptador ATM AXIS

de la misma empresa.

Alcor ATM Adapter

Fuente: CISCO, Hoja de Datos de Alcor ATM Adapter.

Axis ATM Adapter

Fuente: CISCO, Hoja de Datos de Axis ATM Adapter.

Figura 1. 18. Adaptadores de Red Scietific Atlanta, 2008.

Lo que se debe buscar, es la flexibilidad de los equipos y que reduzca los costos de

transmisin, muchos de estos equipos permiten usar diferentes redes, tales como

SDH/SONET, PDH, ATM para ser usado a travs de cualquier medio, ya sea fibra

ptica, microondas o radio enlaces; cualquiera de los dos equipos mostrados permite

30

hacer estas operaciones, adems que ofrecen la combinacin de varios servicios

como video, E1/T1, Ethernet. Los equipos mencionados, de Scientific Atlanta,

permiten estas funciones adems de las entradas y salidas ASI para poderlas conectar

directamente a Fibra ptica con una transmisin de 122 Mbps aproximadamente.

Algunos de estos adaptadores que pueden dar IP directamente como es el caso del

Equipo Axis, cumpliendo con los requerimientos de algunos de las empresas

portadoras.

Estas consideraciones son las que se deben tomar en cuenta, al final el equipo a ser

utilizado depender de las empresas portadoras.

Para entender un poco acerca de lo que estos equipos hacen, se definir a

continuacin, de una manera rpida y bsica, lo que son cada una de las redes en las

que se pude trabajar con estos equipos.

PDH es una tecnologa usada en las redes de telecomunicaciones para trasmitir

grandes cantidades de informacin a travs de equipos digitales que pueden usar

fibra ptica, cable coaxial, microondas o radio enlaces. PDH Plesiochronous

Digital Hierarchy (Jerarqua Digital Plesiosncrona), funciona de tal manera que

las diferentes partes de la red estn casi sincronizadas, ms no perfectamente

sincronizadas. Las velocidades que maneja PDH en sus respectivas jerarquas son

presentadas en la siguiente tabla:

Norteamrica

Europa Japn

Nivel de Jerarqua Digital Plesicrona Mbit/s



T1 1,544 E1 2,048 J1 1,544 T2 6,312 E2 8,448 J2 6,312 T3 44,736 E3 34,368 J3 32,064 T4 274,176 E4 139,264 J4 97,728

Tabla 1. 8. Velocidades binarias jerrquicas PDH, 2008.

Actualmente la tecnologa PDH, est siendo reemplazada por SDH Synchronous

Digital Hierarchy (Jerarqua digital Sncrona), que es una tecnologa para redes de

fibra ptica. Las redes pticas sncronas, es un mtodo para comunicar redes

31

digitales a travs de diodos emisores de luz a travs de la fibra ptica, la ventaja de

estas redes sobre PDH es que pueden manejar mayor cantidad de informacin y

pueden operar con diferentes equipos y tecnologas incluso se puede adaptar

directamente a ATM lo que se conoce como POS Packet Over SONET (Paquete

Sobre SONET). Las velocidades que maneja SDH, as como cada una de sus

jerarquas se muestran en la siguiente tabla:

Nivel de Jerarqua Digital Sncrona

Velocidad binaria jerrquica (Mbit/s)

STM-1 155,52

STM-4 622,08

STM-16 2 488,32

STM-64 9 953,28

STM-256 39 813,12

Tabla 1. 9. Velocidades binarias jerrquicas SDH, 2008.

Los dos estndares utilizados para redes pticas sncronas son: SDH, y SONET

Synchronous Optical Networking (Red ptica Sncrona). Ambas tecnologas son

usadas ampliamente alrededor del mundo, SONET en Estados Unidos y Canad y

SDH en el resto del mundo. La ventaja de estas redes es que la sincronizacin a

travs de toda la red, puede ser posible gracias a los relojes atmicos y por esto es

que se puede trabajar entre pases y entre continentes, reduciendo la cantidad de

datos que deben ser almacenados en los diferentes elementos de la red.

A continuacin se presenta un cuadro comparativo entre SDH y PDH.

PDH SDH

Red Plesiosncrona Sncrona

Multiplexacin Asincrnico, intercalacin por bits Sincrnico con punteros, intercalacin por bytes Estrcturado de trama Distinta para cada nivel Idntica en todos los niveles

Adaptacin de tiempo Justificacin positiva de bits Justficacin positiva cero negativa de byte Acceso a canales de bajo nivel Por demultiplexado Por evaluacin del puntero

Tabla 1. 10. Comparacin de PDH y SDH, 2008.

32

1.8. EQUIPAMIENTO COMPLEMENTARIO

1.8.1. Antenas Satelitales

Son dispositivos utilizados para la recepcin de seales de radiofrecuencia

provenientes de satlites ubicados en el especio, empleados comnmente por los

proveedores de contenidos para enviar sus seales. Estas antenas varan

dependiendo de las caractersticas de la seal entrante, siendo las ms utilizadas las

antenas parablicas de tipo Cassegrain, Foco Primario y Ofsset, las cuales tienen los

siguientes componentes en comn.

- Reflector Parablico.

- LNB Low Noise Block (Bloque de Bajo Ruido): El Bloque Amplificador

de Bajo Ruido, es utilizado para captar la seal reflejada en la parbola con la

menor cantidad de ruido posible.

- Gua de ondas: Es utilizado para llevar la alimentacin del LNB.

Figura 1. 19. Componentes principales de una antena parablica, 2008.

Algunas de las caractersticas principales de las antenas parablicas son:

- Tamao: Podemos encontrar a partir de los 1.2 a 9.4 metros de dimetro.

Esto depender de la ganancia o del rea de recepcin que se requiera.

- Bandas: Pueden trabajar en una o varias bandas de frecuencias. Las bandas

de frecuencia utilizadas para los sistemas satelitales son las siguientes:

BANDA Uplink/Downlink Rango de Frecuencia (GHz) Ancho de Banda Disponible

(MHz) L 1.6/1.5 15 S 3/2 15 C 6/4 500

Xc 7/5 500 X 8/7 500

Ku 14/12 500 Ka 30/20 2500

Fuente: Telecommunications Survival Guide, Pete Moulton,2001.

Tabla 1. 11. Bandas de frecuencias utilizadas en sistema satelitales, 2008.

33

1.8.1.1. Antena Parablica Cassegrain

Este tipo de antenas poseen dos reflectores, un mayor en forma de parbola y un

menor en forma de hiprbola. El reflector mayor es aquel en el cual las ondas

electromagnticas chocan y se reflejan hacia el foco, mientras que el reflector menor

se encuentra ubicado en el foco, llamado tambin subreflector que debe tener

curvatura hiperblica para reflejar los rayos emitidos por la antena primaria. La

fuente de radiacin primaria (antena primaria), no se encuentra en el foco, sino se

encuentra ubicada en una pequea abertura en el vrtice del paraboloide. Las ondas

emitidas por la fuente primaria se reflejan en el subreflector, a la vez estas inciden en

el reflector mayor, obteniendo un haz de rayos paralelos como se indica en la figura:

Figura 1. 20. Antena Parablica Cassegrain, 2008.

Las antenas parablicas Cassegrain, se suelen utilizar para recibir seales

extremadamente dbiles, o cuando se requieren lneas de transmisin o tramos de

guas de onda extremadamente largos.

1.8.1.2. Antena Parablica de Foco Primario

La antena de Foco Primario, esta compuesta por una superficie que es un paraboloide

en revolucin. A diferencia de la antena Cassegrain, posee un solo reflector, el

mismo que refleja las ondas incidentes sobre el foco que est centrado respecto al

paraboloide. La fuente de radiacin primaria (antena primaria) se encuentra colocada

en el foco. De esta manera la energa irradiada por la antena primaria hacia el

reflector se refleja hacia fuera. Este tipo de antenas, se utilizan principalmente en

34

instalaciones colectivas. En la siguiente figura se muestra como las ondas inciden

paralelamente al eje principal, luego se reflejan y van a parar al foco.

Figura 1. 21. Antena Parablica de Foco Primario, 2008.

Estas antenas tienen un rendimiento aproximado del 60%, el resto de las ondas

incidentes se pierden por efecto de la sombra del propio foco.

1.8.1.3. Antena Parablica Offset

La nica diferencia de la antena Offset, radica en que el foco est descentrado

respecto al eje principal del reflector. Esto soluciona el problema que causa la

sombra del foco, pues al encontrarse descentrado no se producir sombra, elevando

el rendimiento respecto a la antena de Foco Primario, hasta un 70%. Como se

observa en la figura, la gran mayora de las ondas que inciden sobre la antena Offset,

son reflejadas y recogidas por el foco.

Figura 1. 22. Antena parablica de tipo Offset, 2008.

35

1.8.2. Elementos Activos

Amplificadores: Son dispositivos que permiten compensar la atenuacin, ya sean

por prdidas por transmisin propia del cable o por la utilizacin de frecuencias altas.

Son comnmente utilizados cuando la seal recorre distancias considerables por la

red. Estos pueden ser unidireccionales o bidireccionales con control automtico sobre

la ganancia. Las caractersticas que se deben tomar en cuenta en un amplificador son:

- Ancho de banda en el que trabaja.

- Tipo de amplificador que utiliza, por ejemplo Push-Pull que es el ms

utilizado.

- Nmero de salidas que tiene.

- Ganancia en cada una de las salidas

Figura 1. 23. Fabricantes de amplificadores de video comnmente utilizados; (a) Amplificador BLONDER TONGUE; (b) Amplificador Scientific Atlanta; (c)

Amplificador PICO MACOM, 2008.

Fuentes de Alimentacin: Son los encargados de alimentar los elementos activos de

la red. Estos pueden ser internos o externos a la red. Para la alimentacin de los

elementos como receptores, codificadores, moduladores, etc., se utilizaran fuentes

AC. Estas comnmente son de 120/220V a 60/50 Hz para algunos dispositivos. Esto

depender del fabricante y se debe tener muy presente al momento de adquirir

cualquiera de estos equipos. Otra caracterstica importante es tener una buena

conexin de tierra ya que algunos equipos son muy sensibles a cargas electrostticas.

36

1.8.3. Elementos Pasivos

1.8.3.1. Splitters

Estn constituidos por una entrada (IN) y varias salidas (OUT). Son los encargados

de repartir la seal en 2 o ms salidas de igual nivel. Estos dispositivos no bloquean

la corriente alterna y poseen dos caractersticas importantes que son:

- Prdida de paso: Describe la atenuacin que existe entre la entrada (IN) y la

salida de la seal (OUT), medida en dB.

- Aislamiento: Se refiere a la separacin de la seal entre salida-salida medida

en dB.

Figura 1. 24. Caractersticas y tipos de Splitters, 2008.

1.8.3.2. Derivadores de Seal (Taps)

Estn constituidos por una entrada de lnea (IN), derivaciones (TAPs) y una salida

de lnea (OUT). Son utilizados para extraer una pequea parte de la seal del cable

de distribucin que ingresa a la entrada de lnea y enviarlas a 1 o ms salidas de

derivacin. Presentan la posibilidad de obtener la seal del cable de distribucin en la

salida de lnea, pero, a diferencia de la seal de ingreso, esta tendr una pequea

atenuacin. Estos dispositivos bloquean la corriente alterna y poseen tres

caractersticas que son:

- Prdidas de insercin: Se refiere a la atenuacin que sufre la seal entre la

entrada de lnea (IN) y la salida de lnea (OUT), medida en dB.

- Prdida de derivacin: Se conoce de esta manera a la atenuacin entre la

entrada de lnea (IN) y cada una de las salidas de derivacin (TAPs), medida

en dB.

37

- Aislamiento: Describe la separacin entre la salida de lnea (OUT) y cada una

de las salidas de derivacin (TAPs), medida en dB.

Figura 1. 25. Caractersticas y tipos de Derivadores, 2008.

1.8.3.3. Cable Coaxial

Es utilizado para transmitir seales analgicas como digitales. Debido al

apantallamiento que posee, es mucho menos susceptible a diferencia de otros cables

a interferencias como a diafona. Sus principales limitaciones son la atenuacin, el

ruido trmico y el de intermodulacin. Es utilizado frecuentemente en la conexin

entre perifricos o dispositivos a distancia cortas. Entre las caractersticas principales

tenemos la impedancia y la atenuacin por distancia. En el Anexo 1, se muestran los

tipos de cables as como las caractersticas principales de cada uno de ellos.

Figura 1. 26. Cables Coaxiales, 2008.

1.8.3.4. Gua de ondas

Se considera como gua de ondas a un tubo conductor hueco que permite la

propagacin de ondas electromagnticas. Sus paredes son conductores, por lo que

38

reflejan la energa electromagntica en su superficie. La conduccin de energa no se

realiza por las paredes, sino por un dielctrico colocado en su interior, que por lo

general es aire deshidratado a algn tipo de gas inherente. Esto quiere decir que la

energa electromagntica se propaga por una gua de ondas rebotando y reflejndose,

obteniendo una trayectoria en zigzag. Por lo general son de corte transversal

rectangular, aunque tambin se presentan en forma circular o elptica, siendo este

factor el que determinan los tipos de guas de onda. En consecuencia tendremos los

siguientes tipos:

- Gua de onda rectangular.

- Gua de onda circular.

- Gua de onda rgida.

- Gua de onda flexible.

Figura 1. 27. Tipos de Guas de Onda, 2008. (a) Gua de Onda Rectangular; (b) Gua de Onda Circular; (b) Gua de Onda Ranurada.

Entre las caractersticas de las guas de ondas tenemos: Impedancia caracterstica y la

constante de atenuacin.

Impedancia caracterstica: La impedancia caracterstica de una gua de onda (lnea

de transmisin) es la relacin existente entre la diferencia de potencial aplicada y la

corriente absorbida en una lnea de transmisin infinitamente larga o finita pero sin

39

reflexiones, representada como oZ . Es independiente de la longitud de la lnea pero

dependiente de los parmetros primarios como son:

- R, la resistencia por unidad de longitud, en /m.

- L, la inductancia por unidad de longitud, en H/m.

- G, la conductancia por unidad de longitud, en S/m.

- C, la capacitancia por unidad de longitud, en F/m.

Estos parmetros son relacionados con la impedancia caracterstica de la siguiente

manera:

CjGLjRZo

Atenuacin: Se denomina atenuacin, a la prdida de la energa de la seal con la

distancia, representada como . Por lo general al hablar de medios guiados, la

reduccin de la energa se presenta en forma exponencial, representndolo como un

nmero en decibelios por unidad de longitud. La atenuacin en una gua de ondas

puede ser originada en dos fuentes: dielctrico con prdidas o paredes que no son

conductores perfectos. Por lo tanto la constante de atenuacin consiste en dos partes,

que son: atenuacin por prdidas en el dielctrico y la atenuacin por prdidas de

potencia hmica en las paredes conductoras imperfectas, relacionndolas de la

siguiente manera:

cd

- d , es la constante de atenuacin por prdidas en el dielctrico.

- c , es la constante de atenuacin por prdidas de potencia en las paredes

conductoras

capitulo 1

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