PROCESO DE CONVERSIÓN DE TRANSMISIÓN ANÁLOGA A DIGITAL EN UN SISTEMA DE

TELEVISIÓN POR CABLE MANTENIENDO CONTINUIDAD

CON LOS OTROS SERVICIOS QUE SE TRANSMITEN EN LA RED HFC

María Belén Egüez Del Pozo

CONTENIDO

• DESVENTAJAS DE LA TELEVISIÓN ANALÓGICA

• LA TELEVISIÓN DIGITAL

• ESTÁNDARES PARA LA TRANSMISIÓN DE TELEVISIÓN DIGITAL A TRAVÉS DE UNA RED DE CABLE

• DISEÑO DE LA RED

• COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN E INFRAESTRUCTURA

• CONCLUSIONES

DESVENTAJAS DE LA TELEVISIÓN ANALÓGICA

• BAJA RESOLUCIÓN • RELACIÓN ALTURA:ANCHO

• ANCHO DE BANDA • INFORMACIÓN REDUNDANTE

LA TELEVISIÓN DIGITAL

• TERRESTRE:Adquisición de nuevas antenas transmisoras.

Terminales con elevado precio.Incursionar en el Mercado de la televisión pagada.

• SATELITAL:Transmisión en banda Ku.Servicios interactivos requieren la negociación de un canal de subida.

• POR CABLE:Mayor oferta de canales en la red HFC.Guía Electrónica de Programas, PPV interactivo, VOD.Mayor inmunidad al ruido.

MPEG• MPEG-1:

-VCD calidad de imagen similar a un VHS-Baja tasa de bits.-Formato progresivo

• MPEG-2:-Mayor calidad de imagen.-Alto grado de compresión: Video digital sin comprimir: [13.5Mhz (Y) +6.25Mhz(I)+6.25Mhz (Q)] *10bits/muestra=270Mbps

Video digital comprimido: 15 - 4 MbpsRedundancia Espacial o Temporal.Redundancia de Entropía.Redundancia Psico-visual.

-Formato entrelazado y progresivo.

CODIFICACIÓN DEL VIDEO1. Muestreo de la señal

Redundancia Psico-visual

8 bits por muestra

4:2:0 , 4:2:2, 4:4:4

2. Transformada Discreta Coseno

CODIFICACIÓN DEL VIDEO (2)

• CODIFICACIÓNElimina la redundancia por Entropía

Código de longitud variable Código administrador de longitud

• PREDICCIÓNElimina Redundancia espacial y temporal

Predicción Interframe:

CODIFICACIÓN DEL VIDEO (3)• PREDICCION

Predicción interframe con compensación de movimiento

Predicción bidireccional

TIPOS DE IMÁGENES• Imágenes tipo “I” (Intra-pictures)

• Imágenes tipo “P” (predictive)

• Imágenes tipo “B” (bidirectional)

GOP (Group of Pictures)

N= número de elementos en el GOP

M= espaciado entre cuadros P

ELEMENTARY STREAM (ES)

CODIFICACIÓN DEL AUDIO

• ENMASCARAMIENTO DE LA SEÑAL

• CINCO CANALES DE AUDIO

EL FLUJO DE TRANSPORTE (TS)

• PES: Packet Elementary Stream.• Longitud variable.

PID: Indica si el payload contiene un flujo

PES o la PSI

PSI (Información Específica de programa)

• Permite generar tablas de información del sistema.

• PID= 0 Tabla de Asociación de Programas

• Tabla de Mapeado de Programas, PMT.

• Tabla de Acceso Condicional, CAT.

VENTAJAS DEL VIDEO CODIFICADO MPEG-2 SOBRE EL ESTANDAR NTSC

• Características de imagen similar a DVD• Características de audio similara CD• Relación S/N NTSC........49 dB

Relación S/N MPEG-2....27dB

“La compresión de la señal de televisión en formato digital recalca un uso eficiente del espectro el cual puede ser reasignado para cubrir otras áreas de servicio, ya sea transmitiendo un mayor número de canales, o extender su red a servicios de telefonía o datos”

ESTÁNDARES PARA LA TRANSMISIÓN DE

TELEVISIÓN DIGITAL A TRAVÉS DE UNA RED DE

CABLE

• DVB Codificación de video y audio: MPEG-2

Interfaz de transporte DVB-ASI Modulación QAM 64 o QAM 256 ACCESO CONDICIONAL:

Algoritmo común de Encriptado CAS

Interfase Común para Acceso Condicional

• OPEN CABLECodificación de video MPEG-2 y codificación de audio AC-3.

Interfaz no estandarizada generalmente usa DVB-ASI

Modulación QAM 64 y QAM 256ACCESO CONDICIONAL.

Algoritmo de encriptado DES.POD a nivel del usuario.

Sistema de seguridad

SISTEMA DE SEGURIDAD

IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS ILEGALES

• HOST validado por el Sistema de Acceso Condicional

• HOST no validado por el Sistema de Acceso Condicional

DVB

• Todos los elementos que lo conforman están estandarizados

• BIT RATE de 41Mbps – 64 QAM

• C/N > 27 dB• CONTROL DE ACCESO:

Un algoritmo en el HE se encarga de validar los terminales de usuario.

OPEN CABLE

• Estandar de aplicación exclusiva a sistemas de cable

• BIT RATE de 39 Mbps – 256 QAM.

• C/N> 33 dB• CONTROL DE ACCESO:

tres algoritmos, uno a nivel del HE, los otros dos dentro del equipo terminal de usuario.

Open Cable se define como el estándar más adecuado para la implementación del servicio de televisión digital por la red HFC.

DISEÑO DE LA RED

SEÑALES DE ENTRADA:

-Digitales transmisiones satelitales

-Analógicas transmisiones locales

EL ENCODER

Convierte las señales de entrada analógicas en un flujo de transporte MPEG-2.

ENTRADA

•Video:

NTSC

BW: 4.75 Mhz

•Audio:

BW: 20-20Khz

SALIDA•Flujo de transporte MPEG-2

•Video codificado: MPEG-2

•Audio codificado: AC-3

•Salida: DVB-ASI

•BIT RATE VIDEO < 4Mbps

•BIT RATE AUDIO: 198 kbps

•MAIN PROFILE@MAIN LEVEL

FLUJO DE BITS DE SALIDA MPEG-2: 216Mbps

INTERFAZ ASI: 270 Mbps

Codificación a nivel de capa física: 270 Mbps * 8/10 = 216Mbps

EQUIPOS DE RECEPCIÓN SATELITAL

IRD (decodificador-receptor integrado)

D/D - RECEPTOR-DESENCRIPTOR MULTIPLE

- Flujo de salida: DVB-ASI ; MPTS.

- Formatos de transmisión: DCII y DVB

D/A - Usado actualmente para la red de televisión

analógica

- Utilizado durante el proceso de transición y para la inserción de publicidad

MULTIPLEXOR• Configura los PID de los canales recibidos y

genera nuevas tablas, PAT, y PMT• Multiplexado: estadístico o en tiempo.

ENCRIPTADOR

• DES, General Instruments.

• Bloques de 64 bits y una clave de 56 bits

MODULADOR

Determinación de la tasa de transmisión para un esquema de modulación 64-QAM

B64-QAM= fb/ 6= 6 Mhz = fb /6 fb = 36 Mbps Rc = 30.34Mbps (DVS-031)

1. CODIFICACIÓN REED SOLOMONRRS =K/N=122/128=0.953125

N= número de símbolos de código= (854+42)/7=128símbolos K= número de símbolos de información= 854/7=122 símbolos

2. ALEATORIZACIÓN

3. FEC frame

RFRAME =L*N*7/(7*L*N+42)= 0.9992194

L= número de palabras de código por frame= 60

4. CODIFICACIÓN TRELLIS

RTRELLIS =[5*(q-2)+5*2*(4/5)]/(5*q)= 0.9992194

q= número de bits por símbolo en modulación QAM= 64-QAM q=6

RFEC = RRS RFRAME RTRELLIS = 0.8888889

RI = RC RFEC =30.34165 Mbps*0.8888889= 26.97035 Mbps

CAPACIDAD DEL CANAL

• En un esquema de transmisión de televisión digital con modulación QAM-64 pueden transmitirse:

6 canales a una razón de 4Mbps c/u

5 canales a una razón de 5Mbps c/u

8 canales a una razón de 8Mbps c/u

• Se tiene disponible en la red HFC un BW de 314Mhz:

Se pueden transmitir hasta 312 canales en formato MPEG-2.

• En la parte dedicada a la transmisión de canales analógicos de televisión (BW=496Mhz), se pueden transmitir hasta 82 canales.

C/N , BER , MER

MONITOREO

ANALIZADOR DE ESPECTRO

ANALIZADOR QAM

GANANCIA DE COMPRESIÓN RUIDO DEL SISTEMA

RUIDO DE FASE INTERFERENCIA COHERENTE

CAUSANTES DE LA PÉRDIDA DE CALIDAD DE LA SEÑAL

LA RED DE CONTROL

• MODULADOR DEL CANAL DE DATOS DE BAJADA (FDC) · Modulación QPSK

· Tasa de datos de transmision 2.048 Mbps

· Espaciado entre canales 1.8Mhz

· Rango de frecuencias: 70 a 130 Mhz

· C/N >20 dB

• DEMODULADOR DEL CANAL DE DATOS DE SUBIDA (RDC) · Modulación QPSK · Tasa de datos de transmisión 256Kbps· Espaciado entre canales: 192Khz· Rango de Frecuencias 8.096 MHz a 40.160 MHz· Modo de acceso TDMA

LA RED DE CONTROL (2)

• EL SISTEMA ADMINISTRADOR DEL HEAD END · Configuración de equipos· Organizar los servicios y programas · Generar reportes de estado del sistema· Enviar por el canal FDC, información de control de acceso, CAT (PID=1)

• SISTEMA DE ACCESO CONDICIONAL (CAS)

• GUÍA ELECTRÓNICA PROGRAMABLE

ESQUEMA DE LA RED

EQUIPO TERMINAL DEL USUARIO

• Decodificar video en formato MPEG-2 y audio con codificación AC-3

• Validación de los usuarios a través del POD.

• Modulación 64-QAM, 27Mbps/canal

• Permitir la interacción del usuario con la red.

COSTOS DE

IMPLEMENTACIÓN E

INFRAESTRUCTURA

1. Adquisición de equipos

2. Implementación del proyecto

2.1. Etapas preliminares

2.2. Pruebas

3. Capacitación y Mantenimiento

Inversión total: $4’441,900 dólares

% Crecimiento de TV pagada: 35%

% Crecimiento de suscriptores CM: 21%

Recuperación de la inversión

Resultados esperados

CONCLUSIONES

1. Open Cable Estándar más adecuado a implementar en la red HFC de Grupo TVCABLE.

2. Se diseñó la red que permitirá brindar los servicios de televisión digital y analógica de forma simultánea durante el proceso de transición.

3. Se demostraron las ventajas que las señales de televisión digitales presentan ante las analógicas.

4. La forma más apropiada de incursionar con el formato de televisión digital en nuestro país es a través de una red HFC

5. En base a una estimación de los costos de infraestructura se tiene que la empresa podrá recuperar su inversión al final del tercer año y podrá obtener un margen de rentabilidad entre el 54% y 67%.

PERSPECTIVAS DE FUTURO

• Transmisión: 312 canales + 1000 canales de televisión. Expansión de servicios de datos y telefonía.

• Servicios de VOD

• MPEG-4: interacción con las imágenes, con este tipo de codificación se pueden transmitir hasta 1400 canales de televisión.