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Sistemas de Telecomunicación
Plan 1994
E.T.S. Ingenieros de Telecomunicación
Departamento de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
Universidad Politécnica de Madrid
Sistema interactivo de distribución de servicios audiovisuales
combinando servidores de información, sistema de
navegación interactivo, red de transporte de fibra óptica, red
interactiva de acceso por satélite
Enero de 2000
Sistemas de Telecomunicación 1994
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1. Definición del servicio.........................................................................................................................................................................................4
2. Normalización internacional sobre el servicio.....................................................................................................................................................5
3. Regulación española sobre el servicio .................................................................................................................................................................6
3.1 Regulación general ......................................................................................................................................................................................6
3.2 Regulación específica de las estaciones terrenas receptoras ........................................................................................................................7
3.2.1 Generalidades......................................................................................................................................................................................7
3.2.2 Requisitos de seguridad ......................................................................................................................................................................8
3.2.3 Requisitos técnicos para compatibilidad electromagnética...............................................................................................................10
3.2.4 Requisitos de inmunidad...................................................................................................................................................................11
4. Arquitectura técnica...........................................................................................................................................................................................11
4.1 Consideraciones generales para la elección del sistema.............................................................................................................................11
4.2 Propuesta genérica de arquitectura de redes ..............................................................................................................................................13
4.3 Propuesta de aplicativos cliente servidor ...................................................................................................................................................17
4.4 Protocolos en canales interactivos y broadcast ..........................................................................................................................................19
4.4.1 Propuesta general..............................................................................................................................................................................19
4.4.1.1 Canal de broadcast ...................................................................................................................................................................20
4.4.1.2 Canal interactivo......................................................................................................................................................................21
4.4.2 Desarrollo de las pilas de protocolos ................................................................................................................................................21
4.4.2.1 Desarrollo de la propuesta general...........................................................................................................................................21
4.4.2.2 Desarrollo de la propuesta del canal de broadcast....................................................................................................................22
4.4.2.2.1 Broadcast en la red de transporte ....................................................................................................................................23
4.4.2.2.2 Broadcast en la red de acceso..........................................................................................................................................23
4.4.2.3 Desarrollo de la propuesta del canal interactivo.......................................................................................................................24
4.4.2.3.1 Canal interactivo en la red de transporte.........................................................................................................................24
4.4.2.3.2 Canal interactivo en la red de acceso ..............................................................................................................................24
4.4.2.3.2.1 Sobre RDSI ............................................................................................................................................................24
4.4.2.3.2.2 Sobre SIT ...............................................................................................................................................................25
4.4.2.4 Desarrollo de la propuesta del canal interactivo.......................................................................................................................26
5. Diseño de las redes y los nodos del sistema.......................................................................................................................................................26
5.1 Diseño del canal de broadcast....................................................................................................................................................................26
5.1.1 Fuente del proveedor de contenidos..................................................................................................................................................26
5.1.2 Segmento PDH en la red de transporte .............................................................................................................................................31
5.1.3 Nodo de transporte............................................................................................................................................................................32
5.1.4 Segmento óptico de la red de transporte ...........................................................................................................................................34
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5.1.5 Nodo de acceso................................................................................................................................................................................. 35
5.1.6 Segmento de red de acceso por satélite............................................................................................................................................. 39
5.1.7 Segmento local de distribución a usuarios........................................................................................................................................ 41
5.2 Diseño del canal interactivo ...................................................................................................................................................................... 44
5.2.1 Generalidades en las redes de transporte y de acceso....................................................................................................................... 44
5.2.2 Segmento de acceso.......................................................................................................................................................................... 45
5.2.2.1 Análisis RDSI y SIT................................................................................................................................................................ 45
5.2.2.2 SIT........................................................................................................................................................................................... 45
6. Dimensionamiento de las redes del sistema ...................................................................................................................................................... 48
6.1 Generalidades............................................................................................................................................................................................ 48
6.2 Dimensionamiento en el canal de broadcast.............................................................................................................................................. 48
6.2.1 Cálculos generales de capacidad de flujos MPEG-2......................................................................................................................... 48
6.2.2 Segmento de acceso por satélite ....................................................................................................................................................... 51
6.2.3 Sección óptica de transporte ............................................................................................................................................................. 55
6.3 Dimensionamiento en el canal interactivo................................................................................................................................................. 57
6.3.1 Base tecnológica............................................................................................................................................................................... 57
6.3.2 Acceso aleatorio en la VSAT ........................................................................................................................................................... 59
7. Marcación del material y derechos de propiedad............................................................................................................................................... 62
8. Análisis económico de la propuesta .................................................................................................................................................................. 63
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1. Definición del servicio
Se desea dar un servicio de MoD (VoD). Se admite la posibilidad de que en alguna circunstancia no se pueda dar de forma
completa el VoD (MoD), ofreciéndose de forma alternativa una simulación mediante la variante NVoD. En este caso, el sistema debe proveer
también capacidad de TV interactiva (autorrealización de emisiones en directo).
El usuario debe poder navegar en servidores de información pertenecientes a proveedores de servicios diversos, hasta seleccionar
el material audiovisual deseado. La navegación se realiza entre metadatos del material audiovisual, tanto descriptivos (información de
catálogo), como basados en contenidos (si están disponibles), como estructurales sencillos (por ejemplo, tiempos del vídeo) o más complicados
(por ejemplo, tomas o escenas, si están disponibles). Una vez encontrado dicho material, la película deberá poderse bajar hasta un terminal de
usuario en tiempo real (streaming) en forma de servicio conversacional, con control de la presentación por parte de éste (VoD/MoD). La
calidad del material recibido por el usuario debe estar entre 2 y 8 Mbps, y la estación cliente debe consistir en un terminal de TV con control
remoto o PC (con teclado y ratón), que tendrá un descodificador de vídeo codificado en MPEG-2 (en todo momento según recomendaciones
DVB) y la posibilidad de conexión con un canal interactivo que puede ser mediante SIT (Satellite Interactive Tecnologies) o mediante alguna
red terrenal tipo PSTN o RDSI.
El material audiovisual seleccionado por un usuario puede no estar en el servidor del punto de acceso de información del
proveedor de servicio por no haberse cedido los derechos por parte del dueño de dicho material (proveedor de contenidos). En este caso, el
material estará en un servidor del proveedor de contenidos, que puede estar en cualquier parte. No obstante, el número de proveedores de
contenidos siempre será inferior al de usuarios, y a la vez sus ubicaciones siempre están definidas una vez identificados claramente quiénes son
dichos proveedores; sin embargo, no se puede hacer ninguna previsión con respecto a la ubicación física de un potencial usuario cualquiera que
quiera darse de alta en el servicio, al que habrá que atender de forma fácil y lo más rápida posible en una área muy dispersa.
Ningún actor interviniente en la cadena de servicio tiene licencia para operar con el material en calidad de contribución, con
excepción del dueño (proveedor de contenidos). De esta forma, todo el material audiovisual se transmite en calidad de distribución, sin
posibilidad alguna de manipulación una vez que ha abandonado el proveedor de contenidos.
Los proveedores de contenidos darán valor añadido a sus materiales audiovisuales por medio de la indexación y generación de
metadatos, para que sean localizables por el usuario los contenidos deseados. Los metadatos que el proveedor de contenidos extraerá de los
materiales que tenga en sus archivos son de los tipos siguientes:
• Metadato descriptivo: son datos de catálogo, fundamentalmente, sobre la película, los actores, director, etc.
• Metadato basado en contenidos: son contenidos de las tomas del material, como por ejemplo “catedrales”, “pájaros blancos
sobre fondo azul”, o incluso las tomas en las que aparece un determinado actor cuyo nombre figura en el catálogo (por
ejemplo, encuéntrese la toma en la que aparece Alfred Hitchcock en cada una de sus películas; esto implica el
reconocimiento de caras).
• Metadato estructural: son datos para la localización de elementos de tiempo (lo más sencillo), o elementos semánticos del
vídeo, como por ejemplo separación en tomas o escenas (agrupación semántica de tomas consecutivas realizadas en un
mismo entorno). La extracción de este tipo de metadato exige la segmentación del vídeo en tomas, escenas, etc., con
detección lo más automatizada posible de cortes de escenas, efectos de cámara, efectos de edición de vídeo, etc.
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Esta función de indexación de material audiovisual es muy importante hoy día para los difusores de contenidos cuando son
también proveedores de contenidos (obsérvese que aunque la función es distinta como actores de una cadena de servicio, pueden ser las mismas
Instituciones o empresas que cambian el rol según operen en la cadena). Por ejemplo, en aplicaciones de postproducción es fundamental.
También lo es, por ejemplo, para la generación de documentales sobre un tema concreto, ya que es mucho más económico editar un vídeo con
material existente que enviar un equipo de grabación cada vez que hay que hacer un documental que tenga contenidos similares o comunes con
respecto a documentales producidos anterioremente; pero hay que tener los archivos indexados apropiadamente, porque si no vuelve a ser más
económico enviar el equipo de grabación. Por otra parte, en el servicio que se propone en este caso práctico, también es de suma importancia
tener los materiales apropiadamente indexados, porque la misma película que puede encontrarse por un usuario si está bien indexada en un
proveedor de contenidos, puede no hallarse si no está apropiadamente indexada en otro proveedor de contenidos, con lo que este segundo no
venderá la emisión del producto al usuario.
2. Normalización internacional sobre el servicio
Dada la dispersión de usuarios, es razonable pensar que parte de la infraestructura de comunicaciones del sistema, sobre todo la
red de acceso, estará soportada por un satélite. El servicio descrito se puede dar con una infraestructura basada en recomendaciones de DVB
(Digital Video Broadcast) de la EBU. La mayoría de estas recomendaciones están recogidas por ETSI y por UIT (Serie BO), aunque hay más
fuentes que se han consultado para componer este caso práctico. La lista de recomendaciones más relevantes que se siguen para definir toda la
arquitectura del sistema que se propondrá en capítulos siguientes es:
[1]
ETS 300 421: "Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 Ghz
satellite services”.
[2]
TR 101 194: "Digital Video Broadcasting (DVB); Guidelines for the use of the DVB network-independent protocols for
interactive services".
[3]
ETS 300 801: "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interaction channel through PSTN/ISDN".
[4]
ETS 300 802: "Digital Video Broadcasting (DVB); Network-independent protocols for DVB interactive services".
[5]
ETS 300 814: "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interfaces to Synchronous Digital Hierarchy (SDH) networks".
[6]
ETS 300 815: "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interfaces to Asynchronous Transfer Mode (ATM) networks".
[7]
ANSI Standard: T1.413 Network and Customer Installation Interface-Asymetric Digital Subscriber Line (ADSL)- Metallic )
Interface, March 1995
[8]
DE/SPS-03047: V interfaces at the digital Service Node (SN), interfaces at the VB5.2 reference point for the support of
broadband or combined narrowband and broadband Access Networks
[9]
RFC 768 (UDP): "User Datagram Protocol", J. Postel, 28.08.1980.
[10]
RFC 791 (IP): "Internet Protocol", J. Postel, 01.09.1981.
[11]
RFC 793 (TCP): "Transmission Control Protocol", J. Postel, 01.09.1981.
[12]
RFC 1332 (IPCP): "The PPP Internet Protocol Control Protocol", G. McGregor, 26.05.1992.
[13]
RFC 1661 (PPP): "The Point-to-Point Protocol", W. Simpson, 21.07.1994.
[14]
RFC 1662: "PPP in HDLC-like Framing", W. Simpson, 21.07.1994.
[16]
"Universal Network Object Specification". Version 1.0 (identical to OMG-UNO Specification for CORBA 2.0).
[15]
ITU-R 601 Encoding Parameters of Digital Television for Studios.
[17]
RFC 1717 (MP): "The PPP Multilink Protocol", K. Sklower, B. Lloyd, G. McGregor, D. Carr, T. Coradetti, 16.08.96.
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[18]
RFC 1072 “TCP extensions for long-delay paths”. V. Jacobson R. Braden. October 1988
[19]
ISO/IEC 13818-6: "Information Technology: Coding of moving pictures and associated audio - Part 6 - Digital Storage
Media Command and Control (DSM-CC)".
[20]
ETS 300 174: Network Aspects (NA); Digital coding of component television signals for contribution quality applications in
the range 34 - 45 Mbit/s” November 1992
[21]
ITU-T J.81 (09/93) - Transmission of component-coded television signals for contribution-quality applications at the third
hierarchical level of ITU-T Recommendation G.702
[22]
ITU-T J.82 (07/96) Transport of MPEG-2 constant bit rate television signals in B-ISDN
[23]
ETS 300 421 (12/94) Digital Video Broadcasting; Framing structure, channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite
services.
[24]
ITU-T I.363.1: “B-ISDN ATM Adaptation Layer specification.
[25]
RFC 1323 “TCP Extensions for High Performance”
[26]
RFC 1334 “Password Authentication Protocol (PAP) and Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP)”.
[27]
ADSL Forum Technical Report TR004: “Network Migration” December 1997
[28]
DAVIC 1.4 Part 03: “Service Provider System Architecture”
[29]
DAVIC 1.4 Part 04: “Delivery System Architecture and Interfaces”
[30]
DAVIC 1.4 Part 07: “High and Mid-Layer Protocols”
[31]
ETS 300 473: "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB Sateliite Master Antenna Television (SMATV) distribution
systems”.
[32]
ETS 300 800: "Digital Video Broadcasting (DVB); Ineraction channel for Cable TV distribution systems".
[33]
ETS 300 249: “Satellite Earth Stations (SES); Television Receive-Only (TVRO-BSS”.
[34]
ETS 300 158: "Satellite Earth Stations (SES); Television Receive-Only (TVRO Satellite Earth Stations Operating in the
11/12 GHz FSS bands".
3. Regulación española sobre el servicio
3.1 Regulación general
Como ya se ha mencionado, dada la dispersión de usuarios, es razonable pensar que parte de la infraestructura de comunicaciones
del sistema, sobre todo la red de acceso, estará soportada por un satélite. La regulación española para un servicio de difusión de televisión por
satélite se puede encontrar en:
•
Ley 37/1995 de 12 de diciembre, de Telecomunicaciones por satélite.
•
RD 136/1997 de 31 de enero, por el que se aprueba el Reglamento Técnico y de Prestación del Servicio de Telecomunicaciones
por Satélite, que incluye dicho Reglamento como Anexo, y a su vez, un Anexo al Reglamento (un Anexo al Anexo).
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•
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RD LEY 1/1998, de 27 de febrero, sobre infraestructuras comunes de los edificios para el acceso a los servicios de
telecomunicación.
•
Ley 11/1998 de 24 de abril, General de Telecomunicaciones.
Toda la reglamentación existente se refiere al servicio de difusión, pero en ningún caso al servicio interactivo de búsqueda y manejo de
servidores de vídeo en modalidad VoD (MoD).
Tendrá consideración de segmento espacial los satélites y las instalaciones y sistemas en Tierra que efectúen las funciones de
telemedida, telemando y seguimiento, y el apoyo logístico para los satélites. Para el ejercicio de estas funciones, el segmento espacial engloba
los enlaces ascendentes y descendentes destinados a garantizar la operatividad del satélite y los sistemas del control en Tierra.
Las normativas distinguen entre servicios portadores de telecomunicaciones por satélite (oferta de capacidad de transmisión o suministro
a terceros del transporte de señales a través de redes de satélite) y los teleservicios correspondientes (por ejemplo, difusión de TV por satélite).
En cualquier caso, los servicios de telecomunicaciones para cuya prestación se utilicen de forma principal redes de estélties de comunicaciones
no tendrán la consideración de servicio público. En cualquier caso, existirá la necesidad de solicitud de dominio público radioeléctrico, que
deberá hacerse de acuerdo a los siguientes puntos:
•
La concesión de dominio público radioeléctrico aparejada a la autorización o licencia individual podrá obtenerse de forma
individualizada para una frecuencia determinada o blogalmente para paquetes de bandas o subbandas de frecuencias.
•
Cuando el servicio portador de telecomunicaciones por satélite se vaya a utlizar para prestar servicios de difusión de televisión por
satélite, el titular de la autorización para la prestación del servicio portador deberá, antes del inicio de la prestación del servicio,
notificar a la Administración la capacidad individualizada de dominio público radioeléctrico que pondrá a disposición del
prestador del servicio de difusión de televisión por satélite, salvo que, con anterioridad, éste hubiese notificado dicho extremo.
Los servicios de difusión de televisión por satélite que sean totalmente digitales, de ámbito nacional y comunitario, deberá utilizar un
sistema de transmisión que haya sido normalizado por un organismo europeo de normalización reconocido. En particular, serán de aplicación
las normas ETS 300 421 y asociadas sobre codificación y modulación de canal para televisión digital por satélite, en correspondencia con la
recomendación UIT-R BO.1211 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. En reslación con el acceso condicional a los servicios de
difusión de televisión digital, lo s módulos de abonado que se utilicen dispondrán de capacidad para descodificar (desenredar) las señales de
televisión digital, con arreglo al algoritmo común de descodificación administrado por un organismo europeo de normalización reconocido.
3.2 Regulación específica de las estaciones terrenas receptoras
3.2.1 Generalidades
Esta regulación se refiere a las especificaciones técnicas de las estaciones terrenas receptoras del servicio de radiodifusión de
televisión directa por satélite, y también para las del servicio fijo por satélite para televisión en bandas de 11 y 12 GHz. Se extiende a todos los
equipos descritos en estas especificaciones que vayan a ser instalados y utilizados en todo el territorio nacional.
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Se toman como base las recomendaciones ETS 300 249 y ETS 300 158.
El equipo considerado en estas especificaciones técnicas se limita a la unidad exterior de la estación terrena, consistente en la
antena con su alimentador y en el amplificador de bajo ruido con su conversor a frecuencia intermedia, conjunto éste último al que se hará
referencia como Conversor de Bajo Ruido (CBR).
La interfaz de salida hacia la unidad interior se define en el conector de salida del CBR, por lo que el enlace por cable coaxial, el
amplificador de frecuencia intermedia y el demodulador no se consideran en estas especificaciones técnicas.
El equipamiento de la instalación (medios de fijación) no está incluído en estas especificaciones técnicas. Sin embargo, las
estructuras de antena y otros componentes directamente montados en la antena y formando parte integral de ella, en particular, el equipamiento
para controlar su posición, están sujetos a estas especificaciones.
Estas estaciones terrenas se clasifican en dos tipos diferentes, de acuerdo con los servicios que presten:
•
Tipo A para recepción colectiva, en particular :
⇒ Televisión por satélite para distribución por cab le (CATV).
⇒ Televisión por satélite por antena colectiva (MATV).
•
Tipo B para recepción individual.
Estas especificaciones técnicas son aplicables a estaciones terrenas sólo para recepción de televisión, que reciben programas
audiovisuales en los márgenes de frecuencias de la banda Ku del servicio de radiodifusión directa por satélite, comprendidos entre 11,70 GHz
hasta 12,50 GHz y que utilizan polarizador circular.
La estación se compondrá de dos subsistemas:
• El subsistema de antena. Aunque pueden emplearse diferentes tipos de subsistemas, como arrays de antenas planos,
habitualmente habrá una antena de apertura de plato y con alimentador en el foco. El alimentador puede incluir dispositivos
despolarizadores opcionales para recibir distintas polarizaciones lineales orgonales, de forma simultánea o exclusiva. Así,
puede incluir un despolarizador (conversión circular a lineal) y un transductor ortomodo opcional, capaz de separar dos
señales entrantes con polarizaciones ortogonales que formasen la polarización circular mencionada.
• El CBR, que puede incluir un filtro opcional, consiste en un conjunto de dispositivos con un ruido interno muy bajo, que
amplifica las señales recibidas en radiofrecuencia y las convierte a frecuencias intermedias.
3.2.2 Requisitos de seguridad
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Los requisitos de seguridad hacen referencia al diseño, fabricación e instalación de la unidad exterior, que eviten, tanto en
funcionamiento normal como averiada, a usuarios, a personal de mantenimiento o a cualquier otra persona o a sus bienes, la exposición a
cualquier peligro o daños.
No deberá haber peligro de daño físico por contacto con ninguna parte de la unidad exterior, incluso con bordes agudos o
esquinas. Todas las partes de la unidad exterior, incluyendo componentes estructurales (pero excluyendo los medios de fijación), deberán estar
diseñadas para que resistan las siguientes cargas principales:
• El peso de la antena y componentes estructurales.
• La velocidad del viento.
Las cargas debidas a la nieve y al hielo no han sido consderadas. La sobrecarga debida al viento se calculará como sigue:
W=cpA
Donde W es la sobrecarga debida al viento en Newtons (N), c es el coeficiente de corrección de la antena, de valor entre 1 y 2, p
es la presión del viento (N/m²), y A es la componente del área de la antena (m²).
Si la unidad exterior está instalada hasta a 20 m sobre el nivel del suelo, se tomará un valor de p de 800 N/m² (que corresponde a
una velocidad del viento de 130 km/h). Si la unidad exterior está instalda por encima de 20 m sobre el nivel del suelo, se tomara un valor de p
de 1100 N/m² (que corresponde a una velocidad del viento de 150 km/h). Donde haya condiciones adversas, puede ser necesario tomar un valor
superior para la presión del viento, por ejemplo:
• Un valor de p = 1250 N/m² corresponde a una velocidad del viento de 160 km/h.
• Un valor de p = 1900 N/m² corresponde a una velocidad del viento de 200 km/h.
A las máximas presiones del viento aplicables, ninguo de los componentes deberá desprenderse. El peso de instalación máximo de
la antena y la máxima velocidad del viento deberán ser declarados por el fabricante. También deberá declarar el fabricante las sobrecargas
mecánicas en la interfaz del dispositivo de fijación.
Además de cumplir con la normativa vigente en materia de seguridad eléctrica, deberá cuidarse en extremo todo lo que le
concierne si se emplean voltajes superiores a los 60 voltios en corriente contínua, los cuales pueden estar presentes para alimentar dispositivos
auxiliares como un motor para orientación de la antena o un sistema de deshielo. Todas las partes accesibles que deban ser manipuladas o con
las que el cuerpo humano pueda establecer contacto deberán estar a potencial de tierra o adecuadametna aisladas. Para ello, cualquier parte
activa del interior de la unidad exterior no deberá ser accesible sin quitar previamente una cubierta de protección, necesariamente haciendo uso
de alguna herramienta. También deberá existir una conexión de un conductor de cobre de sección al menos 4 mm² para descargas de rayos.
Para evitar quemaduras debidas a la radiación solar y a los efectos de su concentración en un foco cerca del alimentador, las
superficies reflectantes del subsistema de antena deberán ser tratadas para evitar que quemen, o en caso contrario, la unidad exterior dispondrá
d eun aviso advirtiendo de este peligro en una posición claramente visible.
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También deberá estar dotada la unidad exterior de medidas anticorrosión y estar hecha de materiales difícilmente inflamables.
3.2.3 Requisitos técnicos para compatibilidad electromagnética
La frecuencia de conversión (es decir, la diferencia entre la frecuencia de una señal de entrada y la frecuencia de salida de esta
señal) no deberá desviarse en más de +/- 5 MHz de su valor nominal, con los siguientes factores tenidos en cuenta:
• Variaciones de temperaturas ambientales en el margen de –20ºC a +55ºC.
• Variaciones en la tensión de alimentación, según declaradas por el fabricante.
• Error de ajuste del oscilador local, según declarado por el fabricante.
• Envejecimiento.
La desviación en la frecuencia de conversión de su valor nominal debido conjuntamente a las variaciones primera y segunda de la
lista anterior no deberá exceder +/- 3 MHz.
Con respecto a radiaciones de la unidad exterior, las radiaciones no deseadas son las siguientes:
• La emisión procedente del oscilador local en el haz de +/- 7º del eje del lóbulo principal de la antena receptora.
• Cualquier otra radiación de la unidad exterior en cualquier otra dirección.
Las radiaciones procedentes de dispositivos auxiliares se regirán por la normativa aplicable al tipo de dispositivo de que se trate:
• Radiación no deseada incluyendo la procedente del oscilador local radiada por la antena. El valor máximo de esta radiación
no deseada, incluyendo tanto la frecuencia del oscilador local como su segundo y tercer armónicos, medida en la interfaz de
la antena (ya considerados el polarizador, el transductor ortomodo, el filtro pasobanda y la guiaonda de radiofrecuencia), será
como sigue (en un rango desde 2,5 GHz hasta 40 GHz):
⇒ El fundamental no deberá exceder de –60 dBm en una anchura de banda de 120 kHz.
⇒ El segundo y tercer armónicos no deberán exceder de –50 dBm en una anchura de banda de 120 kHz.
•
Radiación de la unidad exterior. La PIRE de cada señal no deseada individual radiada por la unidad exterior dentro de la
banda de 30 MHz hasta 40 GHz no deberá exceder los siguientes valores medidos en una anchura de banda de 120 Khz (en
todas las direcciones excepto en el margen de +/- 7º de la dirección del eje de la antena):
⇒ 20 dBpW en el rango de 30 MHz a 960 MHz.
⇒ 43 dBpÇW en el rango más de 960 MHz hasta 2,5 GHz.
⇒ 57 dBpW en el rango más de 2,5 GHz hasta 40 GHz.
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3.2.4 Requisitos de inmunidad
La inmunidad interna de un dispositivo es su capacidad para resistir una perturbación electromagnética que apareciese en sus
terminales de entrada típicos o antena.
La inmunidad externa de un dispositivo es su capacidad para resistir una perturbación electromagnética que apareciese en otros
terminales de entrada que no sean los típicos o de antena.
El nivel de inmunidad es el valor máximo de una perturbación electromagnética dada, indicente el dispositivo, equipo o sistema
considerado, para el cual éste siguie siendo capaz de satisfacer el nivel de calidad de funcionamiento requerido.
El nivel de inmunidad externa frente a campos ambientales viene dado por el valor de la perturbación electromagnética incidente,
que produce una perturbación que empieza a ser perceptible a la salida del CBR, cuando se aplica a su entrada el nivel mínimo de la señal
deseada. SE asume que la perturbación que empieza a ser perceptible corresponde a una relación C/N de 35 dB (tanto en RF como en FI).
El campo ambiental mínimo que produce una perturbación que empieza a ser perceptible no deberá ser inferior a 130 dBu (para
Tipo A desde 1,5 hasta 2000 MHz) y a 125 dBu (para Tipo B, desde 0,15 hasta 150 MHz). La señal interferente deberá estar modulada en
amplitud con un tono de 1 kHz y profundidad de modulación del 80%.
También se especifica inmunidad externa de la unidad exterior frente a corrientes conducidas vía cable, que esté insuficientemente
apantallado o sin apantallar. No es aplicable la normativa a conductores de alimentación eléctrica. A cada frecuencia interferente, la inmunidad,
expresada como el valor en dBu de la fuerza electromotriz de la fuente interferente, de 150 ohmios de resistencia interna, y que produce una
perturbación que empliza a ser perceptible en la salida del CBR cuando se aplica en su entrada el nivel mínimo de la señal deseada, tendrá un
valor no menor que 125 dBu (para Tipo A desde 1,5 hasta 230 MHz) y 128 dBu (para Tipo B, desde 26 hasta 30 MHz).
La señal interferente deberá estar modulada en amplitud con un tono de 1 kHz y profundidad de modulación del 80%.
4. Arquitectura técnica
4.1 Consideraciones generales para la elección del sistema
Un esquema general de sistema que combine canales interactivos con canales de broadcast se puede ver en la Figura 1, según las
recomendaciones de DVB. Existen siempre dos alternativas para la realización del canal interactivo:
• Canal FIP (Forward Interaction Path) dentro del canal de broadcast, y aprovechando toda su infraestructura.
• Canal FIP en infraestructura completamente aparte, en un sistema bidireccional (que puede ser asimétrico) compartido con el
RIP (Return Interaction Path).
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La misma Figura 1 muestra que se debe mantener independencia en las interfaces de red entre el canal interactivo y el canal de
broadcast, cuestión que preside la realización del presente caso práctico.
Figura 1 - Esquema general de infraestructura para servicios interactivos
Dado la potencial dispersión de los usuarios, parece interesante buscar una configuración del sistema en la que el segmento de
acceso contenga un satélite, al menos para el canal de difusión. Con respecto al canal interactivo, se podrían utilizar otras alternativas
dependiendo de la capilaridad (y precio por uso) que haya alcanzado alguna red terrenal de baja velocidad.
Por otra parte, hay que conectar el punto de acceso de información perteneciente al proveedor de servicio (cabecera del segmento
de acceso) a diversos proveedores de contenidos. De esta forma se cubre la contingencia de que el material seleccionado por el usuario no esté
en el servidor de información de dicho punto de acceso de información, y pueda circular por toda la red en tiempo real hasta el usuario. Debido
al hecho de que la ubicación física del archivo de un proveedor de contenidos es previsible, o al menos fija, la conexión con los proveedores de
información no exigiría la utilización de un satélite si están en condiciones razonables de ser alcanzados mediante una red terrenal (en otro
caso, se podría considerar). Supóngase de ahora en adelante que éste es el caso bajo estudio; en caso contrario se estaría a lo dispuesto en otras
recomendaciones que las aquí propuestas para una parte de la red del sistema bajo estudio. Por ejemplo, serían objeto de seguimiento las
recomendaciones UIT-R Serie SNG (Satellite News Gathering) para el caso de que el proveedor de contenidos fuera un generador de noticias
en tiempo real.
Como último argumento anterior al planteamiento de una posible arquitectura, habría que contemplar las disponibilidades
logísticas que existan de redes terrenales y por satélite que hicieran posible la realización del sistema. Supóngase que después de un pequeño
análisis logístico y económico, se llega a la conclusión de la arquitectura que se propone a continuación (con la salvedad de estudio aparte del
canal interactivo).
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Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
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4.2 Propuesta genérica de arquitectura de redes
Las consideraciones anteriores pueden llevar a una arquitectura genérica del tipo descrito en la Figura 2. El usuario utiliza una red
de acceso que le permite llegar hasta un nodo de acceso. Este nodo de acceso pertenece a un proveedor de servicios, y es el punto común de
acceso de información. El usuario realiza una búsqueda interactiva por medio de los servicios de guías de programación que le ofrezca el
proveedor de servicios en este nodo. Dependiendo de si el material audiovisual seleccionado se encuentra o no en este nodo, pueden ocurrir las
siguientes circunstancias:
• El material audiovisual seleccionado por el usuario puede estar residente en un servidor de este nodo de acceso, en cuyo caso
descenderá por la red de acceso en tiempo real hasta el usuario.
• Si el material audiovisual seleccionado no está en ese archivo local del nodo de acceso, entonces habrá que buscarlo en
archivos de proveedores de contenidos, en cuyo caso habrá que pasar por una red de transporte. El papel del nodo de
transporte puede ser el de aglutinar rutas procedentes de diversos proveedores de servicio para multiplexarlos en una ruta de
mayor capacidad, por estrategia del proveedor de red (proveedor de servicio portador).
Archivo
Punto de acceso
de información
Proveedor
de servicios
Proveedor de
contenidos
Nodo de
transporte
Proveedor de
contenidos
Red de
transporte
Nodo de
acceso
Usuario
Red de
acceso
Usuario
Archivo
Archivo
Figura 2 - Diagrama de bloques genérico
A partir de la Figura 2 se puede llevar a la práctica la implementación del sistema con muchas propuestas. La Figura 3 muestra un
posible abanico de alternativas de red para el segmento de transporte y para el segmento de acceso:
• Segmento de transporte: en dicha Figura 3 se puede ver que el canal de broadcast de la red de transporte se puede basar en
ATM/SDH/PDH, mientras que el canal interactivo puede ser Internet o RDSI.
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Sistemas de Telecomunicación 1994
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• Segmento de acceso: el canal de broadcast para la red de acceso puede ser, por ejemplo, ADSL (ya se descartará en función
de argumentos posteriores) o por satélite. En lo que respecta al canal interactivo del segmento de acceso, se inicia con cuatro
propuestas posibles: el canal interactivo del ADSL, SIT (Satellite Interactive Technologies), RDSI (incluída la posibilidad de
que sea como red de acceso a Internet hacia el segmento de transporte), o la propia Internet directamente.
Figura 3 - Primeras alternativas de red para canales broadcast e interactivos
Canal de broadcast
ADSL
SAT
downstream DVB-S
channel
ATM
SDH
RDSI
Canal de broadcast
Internet
ADSL
interactive
channel
Canal interactivo
SIT
RDSI
Canal interactivo
Figura 34 – Alternativas de Red
La Figura 5 muestra una particularización de la arquitectura de la Figura 2. En ella, se propone como alternativa posible que conecte los
proveedores de servicio al nodo de transporte un enlace por coaxial a 34 Mbps (E3 - PDH) en canal de broadcast, con canal interactivo RDSI de
acceso primario (2048 kbps). Se puede hacer una posterior estimación a la vista del resultado total de diseño del sistema, pero en principio esta
alternativa puede sonar razonable como punto de partida, por los siguientes motivos:
• Un canal de difusión de 34 Mbps es suficiente para introducir por él varios flujos MPEG-2 a diversas calidades dentro del
rango especificado (esto se verá más tarde cuantitativamente). Podría ser insuficiente tras un análisis exhaustivo del tráfico
esperado de descenso de material audiovisual de un determinado proveedor de servicios, en cuyo caso habría que dotar un
enlace de mayor capacidad. Supongamos de momento que es una opción de partida. La transmisión simultánea de varios
canales MPEG-2 desde el mismo proveedor de servicios satisface las dos opciones especificadas en el servicio:
• Varios usuarios solicitando VoD del mismo proveedor de contenidos.
• Un usuario que requiera NVoD o TV interactiva (autorrealización) de una emisión única.
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• Un canal interactivo de 2048 kbps permite a varios usuarios interactuar con un servidor de información del proveedor de
contenidos a una calidad suficiente. Si se hiciera con un acceso básico, podría comprometerse la velocidad de acceso. En
cualquier caso, deberá rediseñarse este enlace interactivo en función del tráfico interactivo esperado hacia este proveedor de
servicios, por si fuera más económico instalar una solución parcial tipo p x 64 kbps, que sería de esta forma también
compatible con RDSI.
La misma Figura 5 continúa proponiendo que el nodo de transporte sea un multiplexador en el canal de broadcast de diferentes
flujos E3 que vienen de los diferentes proveedores de contenidos. La multiplexación de los flujos E3 - PDH se realiza por medio de un esquema
SDH, hasta el nivel STM-16. A continuación, cuatro STM-16 se multiplexan en un esquema WDM, que se transmite por el canal de broadcast
de la red de transporte sobre fibra óptica. La distancia de la red de transporte es grande (600 km), de forma que se hace necesario el concurso de
repetidores tipo EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier).
De esta forma, el canal de broadcast alcanza el nodo de acceso o cabecera de red de acceso. Este nodo consiste en un
desmultiplexador del edificio WDM/SDH, que vuelve a dejar los flujos E3 al descubierto. Cada flujo E3 se codifica y modula siguiendo las
normas DVB (formando el MPEG-2 TS), y se encamina hacia un satélite. Cada flujo E3 va por un transpondedor de forma independiente de los
demás; es decir, que cada flujo E3, con su codificación de canal y su modulación, debe caber en el ancho de banda de un transpondedor.
Con respecto a la continuación de descripción de los canales interactivos, la Figura 5 propone una solución tipo Internet para la
red de transporte, por lo que los nodos de transporte y de acceso son pasarelas a Internet desde la red de acceso del usuario o del proveedor de
servicio. Para el usuario, la Figura 5 propone un acceso RDSI básico, que es más que suficiente, pero sería un mínimo instalable en RDSI por
un operador. Por otra parte, los dos canales B del acceso básico de RDSI van a cumplir dos funciones diferentes (que no necesariamente han de
darse por los dos canales de forma separada, pero esto es una opción que se propone y puede dar mayor flexibilidad al uso del sistema por el
usuario):
• El primer canal se va a utilizar como canal de navegación, hasta que el usuario encuentre lo que busca en el proveedor de
servicios (nodo de acceso) o en el proveedor de contenidos. A continuación, se dará orden de abrir un canal interactivo para
manejar la bomba de vídeo (servidor de vídeo o video server), de forma que sea posible el servicio VoD.
• La bomba de vídeo (la que sea, bien la del nodo de acceso del proveedor de servicios, bien la del proveedor de contenidos) se
manejará en forma similar a un VCR doméstico a través del segundo canal de la RDSI.
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20 km
WDM 4 x STM-16
fibra óptica EDFAs
Canal de broadcast
Desmultiplexación
y modulación
s/DVB
Nodo de
acceso
Pasarela
RDSI/Internet
RDSI primario
Canal interactivo
Pasarela
RDSI/Internet
E3 - PDH BB coax
Canal de broadcast
Multiplexación
PDH/SDH/WDM
Nodo de
transporte
Internet
Canal interactivo
600 km
Archivo
DVB satélite E3
Canal de broadcast
RDSI básico
Canal interactivo
2000 km
Figura 5 - Particularización de la arquitectura (opción 1)
La Figura 6 ofrece una versión diferente del canal interactivo en el segmento de acceso de usuario. En este caso se propone el
análisis de SIT (Satellite Interactive Technologies), implementadas por medio de una red VSAT. La viabilidad económica de esta opción
depende de la capilaridad (y precio por uso) de la red terrenal que pueda soportar el acceso propuesto en la Figura 5 por RDSI acceso básico.
En condiciones de gran capilaridad, puede no ser rentable la opción tipo SIT.
20 km
WDM 4 x STM-16
fibra óptica EDFAs
Canal de broadcast
Internet
Canal interactivo
600 km
Desmultiplexación
y modulación
s/DVB
Nodo de
acceso
Pasarela a
Internet
RDSI primario
Canal interactivo
Pasarela
RDSI/Internet
E3 - PDH BB coax
Canal de broadcast
Multiplexación
PDH/SDH/WDM
Nodo de
transporte
Archivo
Figura 6 - Particularización de la arquitectura (opción 2)
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DVB satélite E3
Canal de broadcast
SIT - VSAT
Canal interactivo
2000 km
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Otras alternativas para la red de broadcast o interactiva, como por ejemplo en el segmento de acceso la utilización de ADSL, se
descartan por dos razones:
• La necesidad de transmisión de varios canales MPEG-2 hasta el usuario en el caso de servicios NVoD o TV interactiva
(autorrealización). La capacidad de un ADSL-3 en broadcast es de 6 Mbps, lo que desaconseja totalmente el uso de este
sistema para varios flujos de MPEG-2, cuya calidad equivalente a PAL está precisamente alrededor de los 6 Mbps, por lo
que no se puede dar un servicio NVoD con esa calidad por ADSL.
• La distancia entre el nodo de acceso y el usuario que se propone es variabla, y puede ser de hasta 2000 km como se indica en
la Figura 5 y en la Figura 6. Aun considerando esta opción cuando el usuario se encuentre relativamente cerca del nodo de
acceso, se descarta por lo descrito en el punto anterior.
La red local se presenta en forma de diagrama genérico en la Figura 7. En ella se puede ver que también consta de un canal de
broadcast y un canal interactivo. Se puede implementar ambas cosas de acuerdo con las recomendaciones DVB, sin perjuicio de que la
implementación del canal interactivo sea por medio de SIT o de RDSI.
Usuario
Red de acceso
Red local
Usuario
Usuario
Figura 7 - Resumen de la red local
4.3 Propuesta de aplicativos cliente servidor
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Sistemas de Telecomunicación 1994
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Abstrayendo las implementaciones particulares que se puedan hacer de redes, y que se han expuesto en la sección anterior, lo
cierto es que hay que hacer funcionar una arquitectura cliente servidor sobre cualquiera que sea la plataforma de red escogida. Quizá éste
debería haber sido el punto de partida en vez de la consideración de las redes, pero cualquier caso real es diferente del anterior y los
condicionantes más fuertes que tiene el diseñador pueden venir de cualquier factor del sistema; por lo tanto, también es válido el planteamiento
hecho de comenzar con la disponibilidad de redes y seguir con la propuesta de infraestructura de aplicativos.
La Figura 8 muestra los flujos de información descritos hasta ahora, y una posibilidad genérica de arquitectura cliente servidor.
Un usuario abre un canal de búsqueda (search) contra un servidor en el punto común de acceso de información o nodo del proveedor de servicio
(se llama Common Access Point - CAP, punto de acceso común en la Figura 8). El servidor del nodo de acceso tiene una base de datos
(browsing database) que permite al usuario realizar “queries” por los metadatos indicados en secciones anteriores (descriptivos, basados en
contenidos, o estructurales). Una vez encontrado lo que se busca, el usuario da orden de abrir un canal interactivo con el servidor de video
(video server, o video pump - bomba de vídeo). Esa orden fluye a través del canal de búsqueda. El resultado es que desde ese momento se
puede manejar la bomba de vídeo desde el terminal de usuario para un servicio VoD, como si fuera un VCR doméstico. Quizá el resultado sea
la utilización de diversos canales dando desde lamisma bomba de vídeo un servicio NVoD o TV interactiva (autorrealización), pero esto es otra
posibilidad más simple, en la que no existe el control remoto de la bomba de vídeo por el usuario.
El material audiovisual buscado puede no estar en el CAP, donde sólo estaría en este caso el metadato para encontrarlo por medio
de los “queries” del usuario. Esta circunstancia puede deberse a condicionantes legales de la cesión o no cesión del material audiovisual del
proveedor de contenidos al proveedor de servicios. Es por ello que la Figura 8 prevé en cualquier caso que se pueda abrir un canal interactivo y
un canal de broadcast directos entre el cliente y el proveedor de contenidos, para el manejo directo de la bomba de vídeo de dicho proveedor de
contenidos y la descarga del vídeo en tiempo real (streaming). Sin embargo, si el material está en el CAP, el canal interactivo y el canal de
broadcast se abren contra el CAP, la bomba de vídeo que se maneja es la del CAP, y el material se descarga en streaming directamente desde el
CAP.
Si el material buscado por el usuario no está en el servidor del nodo de acceso, se abre una búsqueda adicional. Otra instanciación
del mismo cliente abre una sesión contra otro servidor en el CAP, y comienza un mecanismo de búsqueda de catálogos o metadatos más
complicados por bases de datos de estructura heterogénea que pertenezcan a proveedores de servicios diferentes. Es por ello que se requiere que
este segundo servidor lleve un mecanismo de brokerage (broker), para poder interactuar con bases de datos heterogéneas y reducir las
estructuras de metadatos que cada base de datos tenga a estructura de datos que pueda entender la aplicación cliente del usuario.
Como soluciones prácticas de implementación para lo indicado, se propone la siguiente arquitectura:
• El cliente es un navegador habitual de WWW, instalado en un PC o STB de un televisor.
• El servidor del CAP consiste en dos servidores: uno de WWW, que conecta a la aplicación propia de navegación en el
archivo con los metadatos especificados.
• La base de datos de browsing (metadatos) está conectada al servidor de la aplicación por medio de CGIs, de forma que así la
pasarela es flexible en estructura y plataforma SW/HW. Su estructura puede ser orientada a objetos, pero probablemente es
más razonable que funcione sobre un motor relacional por conveniencias de rapidez, eficacia, y adaptabilidad a los “queries”.
• El manejo de la bomba de vídeo se puede realizar con el envío del servidor al cliente de un applet que incluya los controles
del video server para VoD (tipo VCR doméstico). El envío de este applet se produce como consecuencia de la instrucción del
cliente de abrir el canal interactivo contra un servidor determinado (el del CAP o el de un proveedor de contenidos),
mediante la identificación de tal servidor con su URL. De esta forma, el resultado del “query” realizado por un usuario debe
incluir la ubicación del vídeo deseado como resultado de la navegación, es decir, la URL del video server donde se encuentra
localizado físicamente.
• La bomba de vídeo puede ser una batería de máquinas UNIX con capacidad multitarea, multiusuario, etc., de muy altísimas
prestaciones para poder manejar en tiempo real todas las instrucciones de los usuarios sobre control del flujo de vídeo, y de
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muchos vídeos y usuarios al mismo tiempo. Obsérvese que puede ocurrir que el mismo vídeo tenga que estar saliendo por
varios canales de broadcast, y a la vez controlado de forma diferente por diferentes canales interactivos, y que por supuesto
existe total asincronía en la reproducción de todas las instanciaciones del mismo vídeo, ya que cada usuario puede hacer lo
que quiera en el control de la bomba, y haber comenzado a ver la película en un instante diferente.
Content ProviderArchive
Open
Interactive channel
Video
Pump
CAP
Search
Server
Application
Content ProviderArchive
Search
Server
Application
Broker
Open
Search
Search Interactive channel
Browsing
database
Update
Search
Open I C
Update
Browsing
database
Search
I nteractive
Open I C
I nteractive
channel
Server
Application
channel
Search and Open I C
Video
Pump
Browsing
database
Open Interactive channel
(if appropriate)
Search and Open I C
Video Pump
Interactive
channel
Client
Application
Video Stream Control
Interactive
channel
Client
Application
Video Stream Control
Viewer
Viewer
Customer
Customer
Figura 8 - Arquitectura cliente servidor y flujos de información
La información de metadatos para navegación se puede conseguir por parte del usuario con esta infraestructura en modalidades de
servicios de búsqueda y navegación ya bien conocidos: Web-TV, EPGs (por ejemplo OpenTV, etc.). La estructuración del metadato es
extremadamente importante para que el usuario encuentre lo que busca. Es por ello que todos estos servicios tienen siempre una apariencia muy
“friendly user”, y además están habitualmente conectados con bases de datos que ofrecen otros servicios (estado de bolsa, estado de carreteras,
etc.), siendo de esta forma modernas versiones de “teletexto” pero con interacción real con el servidor remoto.
4.4 Protocolos en canales interactivos y broadcast
4.4.1 Propuesta general
La Figura 9 presenta una propuesta general para los protocolos en el sistema en ambos canales broadcast e interactivos, sin
perjuicio de que el material audiovisual venga del proveedor de servicio o del proveedor de contenidos, y por tanto de contra qué servidor se
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abra el canal interactivo de manejo de la bomba de vídeo. En todos los casos, los protocolos expuestos en la Figura 9 irían encapsulados (según
los oportunos estándares) en los protocolos de la red que soportase la comunicación.
SERVER
Video
Video
Server
Server
HTTP
HTTP
CLIENT
DNS
DNS
FTP
FTP
SMTP
SMTP
SMTP
SMTP
FTP
FTP
TCP
TCP
UDP
UDP
DNS
DNS
HTTP
HTTP
TCP
TCP
IP
IP
Video
Video
Viewer
Viewer
UDP
UDP
IP
IP
Interactive channel
PES
PES
PES
PES
TS
TS
TS
TS
FEC/QPSK
FEC/QPSK DVB-DBS
DVB-DBS
DVB-ATM
DVB-ATM
ADSL
ADSL
Broadcast channel
FEC/QPSK
FEC/QPSK DVB-DBS
DVB-DBS
DVB-ATM
DVB-ATM
ADSL
ADSL
Figura 9 - Vista general de las pilas de protocolos propuestos
4.4.1.1 Canal de broadcast
En la Figura 9 se puede apreciar que una primera alternativa para el canal de broadcast podría ser la de enviar el vídeo por dicho
canal en forma de paquetes. En este caso, la salida directa del video server se empaqueta en UDP, y los paquetes UDP sobre IP. No se realiza el
empaquetamiento en TCP/IP sino en UDP/IP porque para entregar streaming de vídeo no es conveniente la utilización de un protocolo como
TCP que asegura la entrega a cambio de comprobaciones y requisición de retransmisión de paquetes en caso de error; es preferible aceptar el
error del dominio de transporte del sistema y tratar de corregir las consecuencias (falta de paquete, paquete con error, etc.) en el dominio de
aplicación de la forma que sea posible, para no perder el tiempo real del stream de vídeo. Los paquetes así formados se introducen en un MUX
PES (Multiplexador de Packet Elementary Streams de MPEG-2) y después en un MUX de TS (Transport Stream) de MPEG-2 (MPEG-2 TS).
Este encapsulado para formar el MPEG-2 TS es necesario para poder utilizar sistemas de transmisión que cumplan las recomendaciones de
DVB y para poder utilizar estaciones cliente incluído el STB siguiendo las mismas recomendaciones de DVB.
Sin embargo, en el sistema que se va a proponer a continuación se va a descartar la opción de vídeo por paquetes, y se va a utilizar
la vía directa que se muestra en la misma Figura 9 desde el servidor de vídeo hasta el PES MUX.
Una vez que existe el MPEG2-TS, éste se puede encapsular en cualquiera de los segmentos de red que se ha propuesto:
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• En la red de transporte, en ATM o en SDH, o en ATM incluído en SDH, por ejemplo, sin perjuicio de posterior
multiplexación en WDM como se ha propuesto.
• En el segmento de acceso de usuario, modulando en QPSK para acceso al satélite.
• En el segmento local, transmodulando, por ejemplo, el QPSK a 64-QAM para distribución doméstica.
• En el acceso al proveedor de servicios, encapsulando el MPEG2-TS en un E3-PDH. La Figura 10 muestra cómo se realiza
esta operación, encapsulando previamente el MPEG2-TS en ATM.
Figura 10 - Insertando MPEG2-TS sobre ATM en un enlace PDH
4.4.1.2 Canal interactivo
El canal interactivo (tal como está propuesto en la Figura 9) se basa en TCP/IP, que se encapsula en los protocolos de transporte
que tengan las redes de cada segmento del sistema (RDSI, SIT, etc.). Por encima de TCP se encuentran los protocolos de aplicación, entre los
que destaca el HTTP para el manejo de las URLs de los servidores de vídeo donde se localice el material audiovisual o en los que se efectúe la
navegación para encontrar dicho material audiovisual por medio de “queries” sobre las bases de datos de metadatos o por búsqueda de algún
tipo en guías de programación más simples.
4.4.2 Desarrollo de las pilas de protocolos
4.4.2.1 Desarrollo de la propuesta general
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La Figura 11 muestra el “protocol stack” general, tanto para el canal de broadcast como para el canal interactivo, a la vista de las
elecciones que se han ido haciendo en el caso bajo estudio.
MPEG video stream
HTTP
MPEG TS
DSM-CC UU
TCP/UDP
IP
AAL 1
AAL 5
PPP
ATM
PPP
FEC/QPSK
SDH
ADSL
ISDN
Figura 11 - Pila general de protocolos
4.4.2.2 Desarrollo de la propuesta del canal de broadcast
El canal de broadcast puede transportar streams de vídeo, pero también hay que prever la circunstancia de que pueda llevar tráfico
IP (por ejemplo, vídeo por paquetes, aunque no va a ser el caso en este ejemplo práctico).
MPEG 2 Video and Audio Streams
MPEG2 PES / TS
ATM (AAL1) /SDH
Figura 12 - MPEG-2 TS en el canal de broadcast
UDP
TCP
IP
MPEG2 Private Section (DSM-CC Section)
MPEG2 TS
Figura 13 - Transporte de paquetes IP sobre el MPEG-2 TS (red de transporte)
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La Figura 12 muestra cómo se puede llevar a cabo el soporte de streams procedentes de material audiovisual tipo MPEG-2 sobre
el sistema de este caso práctico. La Figura 13 muestra cómo se podrían llevar paquetes IP (por ejemplo, de vídeo, si son UDP, o de control u
otras informaciones, si son TCP) sobre el MPEG-2 TS. Esta pila de protocolos se puede superponer a la de la Figura 12 a la altura de la
formación del MPEG-2 TS. El mecanismo para transmitir paquetes IP dentro del MPEG-2 TS Private Sections (DSM-CC Sections (Digital
Storage Media - Command and Control) se describe dentro de la norma EN 301 192.
4.4.2.2.1 Broadcast en la red de transporte
Las pilas de protocolos de las secciones anteriores se pueden particularizar para la red de transporte en la forma que se indica en la
Figura 14.
Other data
MPEG video stream
MPEG 2 Private
MPEG audio stream
MPEG 2 PES
MPEG 2 TS
AAL 1
ATM
SDH
Figura 14 - Broadcast en la red de transporte
Un paquete del MPEG-2 TS se puede acomodar aproximadamente dentro de cuatro celdas ATM AAL1 (los ATM Adaptation
Layers se encuentran descritos en UIT-T I.363). AAL1, por otra parte, sólo soporta aplicaciones con CBR (Constant Bit Rate), por lo que la
recomendación UIT-T J.82 indica el uso de AAL1 para transportar MPEG-2 TS y celdas ATM, mientras que recomendará el uso de AAL5 para
paquetes IP.
La introducción (o empaquetamiento) de ATM en enlaces SDH se describe en la norma ETS 300 814 de ETSI.
4.4.2.2.2 Broadcast en la red de acceso
Las pilas de protocolos de las secciones anteriores se pueden particularizar para la red de acceso en la forma que se indica en la
Figura 15.
MPEG 2 Video and Audio Streams
MPEG2 PES / TS
ADSL
FEC / QPSK
Figura 15 - Broadcast en la red de acceso
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4.4.2.3 Desarrollo de la propuesta del canal interactivo
El canal interactivo tiene dos funciones (que pueden ser, como ya se ha descrito, dos redes o dos canales diferentes de la misma
red, o soportar las dos funciones por el mismo canal de la misma red en diferente momento):
• Navegación, búsqueda y selección del material audiovisual deseado.
• Manejo interactivo del servidor de vídeo para obtener VoD.
La idea es llevar a cabo la segunda funcionalidad (VCR-like control) por medio del protocolo DSM-CC UU (Digital Storage
Media - Command and Control User to User interaction), y la primera a través de HTTP, ambas después sobre IP. DSM-CC se puede encontrar
en ISO/IEC DIS 13818.
4.4.2.3.1 Canal interactivo en la red de transporte
La Figura 16 da una visión total de la pila de protocolos utilizada en el canal interactivo, en la red de transporte.
DSM-CC UU
HTTP
TCP
IP
AAL 5
ATM
SDH
Figura 16 - Pila general de protocolos en el canal interactivo (red de transporte)
Por lo anteriormente comentado respecto a que AAL1 sólo soporta CBR, la recomendación UIT-T J.82 indica el uso de AAL5
para el transporte de paquetes IP. Esta es una diferencia mayor en la configuración de protocolos del canal interactivo con respecto al canal de
broadcast.
4.4.2.3.2 Canal interactivo en la red de acceso
4.4.2.3.2.1 Sobre RDSI
En este caso, normalmente se trata de RDSI o PSTN, que son muy sencillos. Los protocolos más habituales en el caso RDSI son:
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• PPP (Point to Point Protocol), para dar conexiones entre diferentes subredes a nivel de enlace.
• Multilink PPP, con el que varios canales B se agregan para dar un ancho de banda mayor.
• CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol), con el que se provee un mecanismo de autenticación de usuario
sobre PPP.
• PAP (Password Authentication Protocol), que es similar pero más simple que CHAP.
Figura 17 - Pilas de protocolos sobre RDSI en canal interactivo
La Figura 17 muestra alternativas de pila de protocolos sobre RDSI según explicado, incluyendo la posibilidad de montar un
protocolo SNMP para manejo de sesión, si ello es necesario según el aplicativo del servicio interactivo.
4.4.2.3.2.2 Sobre SIT
Una SIT (Satellite Interactive Technologies) tiene un terminal SIT (Satellite Interactive Terminal) que consiste en una unidad
outdoor y otra indoor (IDU y ODU - In Door Unit y Out Door Unit). La IDU contiene una NIU (Network Interface Unit) y una UIU (User
Interface Unit). La UIU provee una interfaz con un dispositivo de usuario, tal como un PC.
La Figura 18 muestra la pila de protocolos para una red de acceso tipo SIT (Satellite Interactive Technologies), en la que el
usuario tenga una “In Door Unit” (IDU) externa. Se puede ver que las pilas previstas para los canales de ida y vuelta (FIP y RIP) del canal
interactivo son diferentes; esto se debe al hecho de que el FIP va incluído en el canal de broadcast, y por tanto debe ir soportado dentro del
MPEG-2 TS. Lo indicado bajo las siglas DVB-S en la misma Figura 18 es equivalente a todo el tratamiento que tiene la señal procedente del
satélite (igual que en el canal de broadcast) hasta que queda el MPEG-2 TS al descubierto (se hace así para simplicidad y mejor comprensión de
la figura).
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Appli
IDU
TCP/
UDP
IP
IP
AAL5
ATM
Air
interf.
Return
NIU
802.3
802.3
10
base T
10
base T
UIU
user device
IP
multi-p.
section
802.3
MPEG-TS
DVB-S
Forward
NIU
10
base T
UIU
Figura 18 - Pila de protocolos en SIT con usuario que tiene IDU externa
4.4.2.4 Desarrollo de la propuesta del canal interactivo
5. Diseño de las redes y los nodos del sistema
Este capítulo hace una propuesta concreta de redes que soporten el sistema, que no es necesariamente la única viable o interesante.
En donde sea necesario, se comentarán otras opciones posibles pero que por necesidades de tiempo y espacio en la descripción, no se realizarán
en detalle.
5.1 Diseño del canal de broadcast
Todo lo descrito en esta sección está de acuerdo con las diversas recomendaciones del DVB para cada segmento del sistema, así
como con las recomendaciones de la UIT-R Serie BO.
5.1.1 Fuente del proveedor de contenidos
La Figura 19 muestra las secciones de la fuente del proveedor de contenidos. Se puede ver que después de los archivos fuente hay
dos secciones: formación del MPEG-2 TS y adaptación al E3. Se describen a continuación ambas secciones.
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Archivos
fuente
Formación del
MPEG-2 TS
Adaptación al
E3
Fuente del proveedor de contenidos
Figura 19 - Secciones en la fuente del proveedor de contenidos
MPEG-2
Video
server
Canal 1
Video
server
Canal 2
PES
MUX
Video
server
MPEG-2 PES
TS
MUX
Canal n
MPEG-2 TS
31,672 Mbps
MPEG-2 PES
MPEG-2 PES
Figura 20 - Formación del MPEG2-TS en la fuente
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La Figura 20 muestra el esquema de la fuente en el proveedor de contenidos para formación del MPEG-2 TS. Este esquema se
puede aplicar en general a la formación del MPEG-2 TS en el caso de que el stream de vídeo salga del nodo de acceso del proveedor de
servicios, porque el material buscado por el usuario se encuentre residente en el servidor de vídeo del nodo de acceso. En dicha Figura 20 se
puede ver cómo los diversos flujos MPEG-2, tal como salen de los servidores de vídeo, se introducen en un multiplexor que forma el MPEG2PES, y varios flujos de estos se combinan para formar el MPEG2-TS. Por ejemplo, todo lo que entre en cada PES puede ser un programa
completo para TV interactiva o NVoD (es decir, todos los canales que tengan la misma información retardada para NVoD o diferentes vistas
del mismo documental para TV interactiva).
34,368 Mbps = E3 PDH
UIT-T G.702
Interleaver
12 ramas
Retardo en rama M-ésima = 17 x M bytes
M = 0,.....,11
34,368 Mbps = E3 PDH
Block Coder
RS (204, 188, 8)
31,672 Mbps
Scrambler
g (x) = 1 + x14 + x15
MPEG-2 TS
31,672 Mbps
Una vez obtenido el MPEG-2 TS, el paso siguiente es preparar este stream para su transmisión por el primer segmento de red. El
segmento que se ha propuesto es un E3 PDH, porque es una de las posibilidades que DVB contempla para encapsularlas en un sistema que
cumpla sus recomendaciones. La Figura 21 muestra cómo se realiza tal acondicionamiento según recomiendan DVB y UIT-R BO. El MPEG-2
TS que procede de la fuente debe llevar un régimen binario de 31,672 Mbps, porque el codificador de bloque que viene después en la cadena
introducirá una redundancia que llevará el flujo justo a la velocidad de 34,368 Mbps, que corresponde a un E3 PDH. Por tanto, esa velocidad de
31,672 deberá repartirse entre los diferentes flujos de MPEG-2 procedentes de la fuente: cuanta mayor calidad se quiera en cada flujo, menor
cantidad de flujos habrá (se cuantificará más tarde). Debe recordarse en este punto que esto no es más que un ejemplo de caso práctico, y que
en ningún caso esto constituye una limitación real, ya que si fuese insuficiente un E3 podría verse cualquier otra alternativa.
Figura 21 - Acondicionamiento en fuente para transmisión en E3 PDH
Continuando con la descripción de la Figura 21, el MPEG-2 TS se introduce en un scrambler. La función del scrambler es la de
aumentar la periodicidad del flujo binario de entrada, al objeto de que el espectro de la señal en el medio de transmisión no tenga rayas
espectrales claras que puedan interferir con alguna portadora de radiofrecuencia o de FI.
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Figura 22 - Scrambler de set-reset según DVB
El scrambler recomendado por DVB se encuentra en la Figura 22 y se describe por la función g (x) = 1 + x 14 + x 15. Se trata de un
scrambler típico de set-reset, que lleva un “enabler” para evitar que se detenga su funcionamiento (únicamente no se altera la salida) cuando
hay algún byte que no haya que tocar. La Figura 23 muestra la estructura del MPEG-2 TS, de 188 bytes; el primer byte es de sincronismo (fijo
y de valor 47 HEX), y DVB recomienda que este byte no se someta al scrambler. Por tanto, el “enabler” inhibe el funcionamiento del scrambler
en estos bytes de sincronismo. Cualquier scrambler de set-reset puede llegar a dar una salida equivalente a la entrada al cabo de varios ciclos de
funcionamiento, dependiendo de las combinaciones de bits que reciba a la entrada para tratar; por ello, de vez en cuando hay que recargar
(inicializar) las posiciones de bits de los 15 egistros de desplazamiento del scrambler; esta inicialización se hace cada 8 paquetes del MPEG-2
TS (1503 bytes, equivalentes a una secuencia PRBS). La secuencia de bits de inicialización se muestra también en la Figura 22 y es
100101010000000.
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Figura 23 - MPEG-2 TS
Siguiendo la Figura 23, se puede ver que la PRBS compuesta por 8 paquetes elementales de MPEG2-TS tiene invertido el byte de
sincronismo del primer paquete (B8 HEX), mientras que los otros siete paquetes no lo tienen invertido (47 HEX).
El flujo de salida del scrambler tiene la misma velocidad binaria (31,672 Mbps) porque no ha habido más que un cambio de los
bits del flujo, pero ningún añadido ni retirada de bits del mismo flujo.
El paso siguiente indicado en la Figura 21 es un codificador de bloque tipo Reed Solomon (RS), con parámetros RS (204, 188, 8).
Es decir, que este código convertirá los bloques de 188 bytes (cada paquete elemental del MPEG2-TS) en bloques de 204 bytes. En cada
bloque, podrá corregir hasta 8 errores que se produzcan en el sistema. De esta forma, el nuevo paquete elemental del MPEG-2 TS de salida
queda con 204 bytes, tal como se describe en la parte inferior de la Figura 23.
La salida del codificador de bloque RS (204, 188, 8) es un flujo binario de velocidad igual al producto 31,672 x (204/188), que da
un valor de 34,368 Mbps. Este valor coincide con el de un flujo E3 PDH, que es lo que se persigue en nuestro ejemplo. De hecho, estos pasos
son los recomendados por DVB para empaquetar MPEG-2 TS en un E3 PDH.
El paso siguiente en la Figura 21 es un entrelazador (interleaver). Este entrelazador se describe con mayor detalle en la Figura 24.
Está formado por 12 ramas numeradas de cero a 11. En cada rama se va teniendo un retardo de 17 x M bytes, con M desde el valor cero (rama
cero) hasta valor 11 (rama 11). El dimensionamiento de este entrelazador no es casual, porque 204 dividido entre 12 da justamente 17; esto
permite que el byte de sincronismo de cada paquete MPEG-2 TS de salida del codificador RS pase siempre por la rama cero.
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Figura 24 - Entrelazador (interleaver) convolucional según DVB
El papel del entrelazador es el de dispersar los paquetes en el medio de transmisión. De esta forma, un error en ráfaga afectaría a
bits consecutivos en el medio de transmisión, que pertenecerían a paquetes diferentes. Al deshacer en el receptor el entrelazado, los bits
afectados por el error vuelven a sus posiciones en los paquetes MPEG-2 TS, de forma que el error se ha distribuído en pequeñas porciones,
afectando a muy pocos bits en cada paquete MPEG-2 TS. Esto deja al codificador RS en muy buenas condiciones para corregir los errores. Si
no hubiera habido entrelazador, una ráfaga de bits erróneos podría no haber sido corregida por el código RS en el caso de superar el número de
bits que es capaz de corregir con la redundancia (204, 188, 8) en cada paquete.
5.1.2 Segmento PDH en la red de transporte
La Figura 25 describe el segmento PDH en la red de transporte. Este segmento tiene a ambos lados interfaz tipo UIT-T G.702. La
transmisión se efectúa en BB. El segmento es de más o menos unos 20 km; según la longitud del cable habría que estudiar la ubicación de
algún regenerador intermedio.
La transmisión se efectúa con un codificador de adaptación al medio de transmisión pseudoternario del tipo HDB3, típico en este
tipo de sistemas. No se sigue en profundidad este asunto, puesto que los sistemas de transmisión digital en BB con regeneración han sido
estudiados anteriormente en otras asignaturas.
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UIT-T G.702
Red terrenal PDH
E3 - 34,368 Mbps
BB coax 4H
UIT-T G.702
20 km
Figura 25 - Segmento de red de transporte hasta nodo de transporte
5.1.3 Nodo de transporte
La función del nodo de transporte, siguiendo la Figura 5 y la Figura 6, consiste en una multiplexación de diferentes flujos E3
procedentes de diversas fuentes (o incluso del mismo proveedor de contenidos). Un resumen del diagrama de bloques de este nodo de
multiplexación se puede ver en la Figura 26.
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E3
(coax)
CV3
CV3
CV3
MUX
SDH
STM-1
155,520 Mbps
MUX
SDH
STM-4
622,080 Mbps
MUX
SDH
STM-16
2488,320 Mbps
4 x 2,5 Gbps
(f.o.)
MUX
WDM
N=4
Figura 26 - Nodo de transporte (alternativa 1)
En dicha Figura 26 se puede ver que la entrada procedente de los diversos flujos E3 PDH entra se empaqueta en contenedores
virtuales tipo CV3, que después se multiplexan para dar una salida STM-1 a 155 Mbps. Cuatro de estas entradas se multiplexan para dar una
salida STM-4, y luego cuatro flujos de este tipo se vuelven a multiplexar para dar un flujo STM-16. Una vez conseguido un flujo STM-16 de
2,5 Gbps, se efectúa de nuevo una multiplexación de cuatro (N=4) de estos flujos para conseguir un múltiplex WDM que irá por fibra óptica en
la red de transporte.
La Figura 27 muestra una alternativa a la composición del nodo mostrada en la Figura 26. En ella, las tres entradas E3 se
substituyen por cuatro entradas E3 que se multiplexan en un MUX PDH para formar un flujo E4 a 140 Mbps. Este flujo E4 se introduce en un
contenedor virtual CV4 para poder introducirse en un múltiplex MUX SDH que proporcione una salida STM-1 a 155,520 Mbps. Otra
diferencia con la configuración de la Figura 26 está en que desaparece el paso intermedio de multiplexación en STM-2, ya que el STM-16 se
forma directamente a partir de 16 flujos síncronos STM-1.
La configuración de la Figura 27 puede tener una ventaja sobre la de la Figura 26: se aumenta el número de flujos E3 a la entrada,
por lo que el mismo sistema puede transportar un flujo E3 más por cada múltiplex formante de un STM-1 que exista en el nodo (es decir, 64
flujos E3 adicionales, de 34 Mbps cada uno). Este aumento de capacidad tiene un precio, y es el de que la formación del cuatro nivel PDH en
E4 implica una pérdida de conciencia de sistema separado para cada flujo E3 tributario del E4 (que típicamente ocurre en PDH por el
entrelazado a nivel de bit y el relleno debido a la plesiocronía), y en cualquier caso un paso intermedio de multiplexación que no es síncrono.
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STM-1
155,520 Mbps
E3
E4
(coax) MUX (140 Mbps)
PDH
CV4
MUX
SDH
MUX
SDH
STM-16
2488,320 Mbps
4 x 2,5 Gbps
(f.o.)
MUX
WDM
N=4
Figura 27 - Nodo de transporte (alternativa 2)
5.1.4 Segmento óptico de la red de transporte
La Figura 28 ofrece un diagrama posible del segmento óptico de la red de transporte, incluídos los dos extremos que están,
respectivamente, en los nodos de transporte y de acceso. La distancia a cubrir es, según el ejemplo que se viene planteando, de unos 600 km;
por ello, es posible que haya que poner una cadena de EDFAs repetidores. La distancia de repetición dependerá fundamentalmente de la
atenuación de la fibra óptica y del factor de ruido de cada EDFA.
Dado que los nodos de acceso y de transporte pueden enrutar diversos flujos, los equipos terminales pueden ser ADM o más bien
DCC en vez de simples equipos MUX o DEMUX ópticos.
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MUX
ADM
DCC
(WDM)
Array
óptico
MUX
ADM
DCC
(WDM)
EDFA
Nodo de
transporte
λ1 λ2 λ3 λ4
f.o.
f.o.
f.o.
EDFA
EDFA
λ1 λ2 λ3 λ4
600 km
λ1 λ2 λ3 λ4
EDFA
Array
óptico
Nodo de
acceso
(puede
combinarse
con ser
otro nodo de
transporte)
Figura 28 - Segmento óptico de la red de transporte
5.1.5 Nodo de acceso
El nodo de acceso se puede dividir en tres secciones, tal como muestra la Figura 29: desmultiplexación y recuperación del E3,
recuperación del MPEG-2 TS, y adaptación al canal de satélite. Adicionalmente, existe una incorporación desde el archivo local que debe
generar también un MPEG-2 TS antes de adaptarse al canal de satélite.
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Desmultiplexación
y recuperación del E3
Recuperación
del MPEG-2 TS
Archivo
local
Adaptación al
canal de satélite
Formación
del MPEG-2 TS
Nodo de acceso
Figura 29 - Secciones del nodo de acceso
La Figura 30 muestra la primera sección del nodo de acceso. En esta sección, se efectúa la destrucción del edificio múltiplex hasta
recuperar el flujo E3. Formalmente, son los pasos inversos a los de la Figura 26. Se ha tomado la opción de invertir la Figura 26 y no la opción
alternativa de la Figura 27, porque hay que escoger opciones en el amplio abanico posible para describir un caso concreto.
MUX
WDM
(ADM,
DCC)
A otros destinos por
otros enrutamientos o
sistemas
STM-16
(2488,320 Mbps)
MUX
SDH
STM-4
(622,080 Mbps)
MUX
SDH
STM-1
(155,520 Mbps)
Figura 30 - Nodo de acceso (parte múltiplex)
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36
MUX
SDH
E3 PDH
(34,368 Mbps)
Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
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Punto QEF
31,672 Mbps
MPEG-2 TS
Interfaz BB E3
31,672 Mbps
MPEG-2 TS
Descrambler
g (x) = 1 + x14 + x15
31,672 Mbps
Descodificador de bloque
RS (204, 188, 8)
34,368 Mbps
Deinterleaver
12 ramas
retardo en rama m-ésima = 17 x M
M = 0,....,11
34,368 Mbps
La Figura 31 muestra la segunda sección del nodo de acceso. En ella fundamentalmente hay una reversión de los pasos de la
Figura 21. La novedad está en la llegada a un punto QEF (Quality Error Free). Este punto es un lugar en el que la probabilidad de error está
entre 10-11 y 10-10. Sirve como lugar de medida, o punto de prueba. En toda cadena de transmisión, es conveniente establecer puntos QEF.
Figura 31 - Nodo de acceso (recuperación del MPEG2-TS)
La parte superior de la Figura 32 muestra la tercera sección del nodo de acceso. En ella se realiza la adaptación al canal de satélite
del MPEG-2 TS, a partir del QEF; es decir, que prácticamente hay que volver a realizar todos los pasos hasta ahora explicados, con el añadido
de una protección adicional que un canal de radio tipo satélite exige para mantener una probabilidad de error baja. Se trata esta novedad
adicional de la inclusión de un codificador convolucional. La misma Figura 32 muestra en su parte inferior cómo sería el diagrama de bloques
del receptor correspondiente (que obviamente no está en el nodo de acceso, sino que estaría en el terminal del usuario). No obstante, en el caso
que se está describiendo se describirá cómo se realiza la recepción y distribución en el segmento local de red.
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Figura 32 - Nodo de acceso (adaptación al canal de satélite)
La Figura 33 muestra un detalle del codificador convolucional, al que sigue una perforación (puncturing) y ya por fin el
modulador QPSK. El factor de roll-off para conformación en BB que DVB recomienda en este caso es de valor α = 0,35.
Figura 33 - Detalle del codificador convolucional y adaptación al modulador QPSK
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5.1.6 Segmento de red de acceso por satélite
Cada flujo E3 sigue el mismo camino, de tal forma que se introduce cada flujo E3 en un transpondedor independientemente de los
demás flujos E3. Es decir, que cada flujo E3, debidamente preparado, modula una portadora en QPSK para atravesar el segmento de acceso por
satélite. Esto quiere decir que habrá que dimensionar el número de transpondedores según los canales MPEG-2 y la calidad que se desee en
ellos.
Codificador interior
(convolucional)
Pe = 10-1 a 10-2
Codificador exterior
(RS)
Pe = 2 x 10-4
MPEG-2 TS
Llegada desde el satélite
La combinación del tratamiento hecho sobre el MPEG-2 TS (RS, entrelazador, codificador convolucional), proporciona una
probabilidad de error QEF a pesar del segmento de satélite. Los tres escalones de probabilidad de error que se consiguen se pueden ver en la
Figura 34. Se puede ver que el sistema de satélite hay que dimensionarlo con una probabilidad de error en el enlace global (ascendente, satélite,
descendente) entre 10-1 y 10-2. Estos valores permitirán establecer unas antenas receptoras de diámetros relativamente pequeños, y sin
exigencias grandes en cuanto a su ubicación por captación de ruido del suelo o de edificios circundantes. Para corroborar esta afirmación, se
puede ver en la Figura 35 que los valores de Eb/N0 del enlace global son relativamente discretos para varios índices del codificador interior
(convolucional); particularmente, para una combinación habitual del tipo índice 2/3, con K=7, se obtiene un valor de Eb/N0 de 5 dB. Este valor
no tiene en cuenta la limitación debida al ancho de banda del transpondedor, cuestión que se analiza a continuación.
Pe = 10-10 a 10-11
Figura 34 - Probabilidades de error tras los descodificadores
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Figura 35 - Energía por bit respecto a densidad espectral de ruido para mantener QEF después de la descodificación (sin tener en
cuenta efecto de limitación por ancho de banda del transpondedor)
Figura 36 - Velocidades binarias en función de la anchura de banda del transpondedor y del índice del codificador
convolucional
Figura 37 - Comportamiento del sistema con transpondedor de 33 Mhz
La Figura 36 muestra una tabla en la que se pueden ver diversas velocidades binarias en función de anchura de banda del
transpondedor, y para varios índices del codificador convolucional. En esta figura, Ru se refiere a la velocidad binaria útil tras el MUX de
MPEG-2; Rs se refiere la velocidad de símbolos que corresponde con el ancho de banda a -3 dB de la señal modulada. Las cifras que ofrece esta
figura corresponden a una degradación de 1 dB en la relación Eb/N0 con respecto a la situación de no tener en cuenta la degradación por ancho
de banda del transpondedor.
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La Figura 37 expone el comportamiento particular del sistema para un transpondedor de 33 MHz de ancho de banda; se puede
observar que para el caso que se está describiendo (E3 a 34,368 Mbps tras el RS), el valor de C/N total del enlace global por satélite necesario
para obtener el QEF después del proceso de descodificación es tan sólo de 5,8 dB. Los valores de la Figura 37 ya se han corregido para tener en
cuenta 0,2 dB por limitaciones en las anchuras de banda de los filtros del MUX, y en 0,8 dB para tener en cuenta el comportamiento no lineal
del TOP. Aún así, aún existen efectos debidos a interferencia que no se han tenido en cuenta, por lo que añadir algún dB más sería conservador
para un diseño.
Por otro lado, la Figura 38 muestra una cuantificación de la degradación por limitación del ancho de banda del transpondedor
utilizando diversos índices en el codificador convolucional (o incluso no utilizando el codificador convolucional). Dicha figura muestra el
incremento necesario en la relación Eb/N0 cuando se efectúan reducciones del ancho de banda en el transpondedor del satélite.
Figura 38 - Degradación por limitación de ancho de banda del transpondedor con y sin uso del codificador convolucional
5.1.7 Segmento local de distribución a usuarios
La recepción de la señal de satélite se realiza por medio de una antena de plato, normalmente de diámetro entre 0,50 m y 1,20 m.
Las recomendaciones de DVB (SMATV) permiten tres alternativas de distribución:
• DVB SMATV DTM (Digital Transmodulation): Mediante la utilización de TDT (Transparent Digital Transmodulators), la
información que modula cada portadora en QPSK en el satélite se transmodula a 64-QAM. Después, el resultado de la
modulación se introduce en un cable de bajada de antena colectiva; cada portadora se introduce con su información
modulada en 64-QAM a través del ancho de banda de un canal analógico del cable (7 MHz de ancho de banda en VHF, y 8
MHz en UHF). En resumen, todo lo que venía por cada transpondedor se introduce ahora por el ancho de banda de cada
canal analógico del cable de bajada; esto es posible merced al proceso de transmodulación de QPSK a 64-QAM, que reduce
el ancho de banda a costa de menor robustez contra errores. Ahora no hace falta tanta robustez porque es una transmisión por
línea en comparación con lo vulnerable que puede ser una transmisión en general por radio y en particular por satélite. Esta
opción de DTM permite habitualmente una completa reutilización de las instalaciones domésticas de antenas colectivas, por
lo que no hay que efectuar un recableado; a cambio, require la inversión en la batería de TDTs. La Figura 39 muestra el
detalle de esta modalidad de distribución DTM. La Figura 40 muestra un detalle del TDT; aquí se ve que además del cambio
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de modulación, se substituye el codificador convolucional por otro diferencial, por el mismo motivo de no existir grandes
necesidades de robustez del sistema con respecto al trayecto por satélite.
• DVB SMATV IF: Consiste en distribuir directamente en FI, que DVB normaliza entre 950 y 2050 MHz. No hay
transmodulación, por lo que la distribución se realiza en QPSK. Requiere esta opción normalmente recablear toda la
instalación doméstica, ya que el cable de bajada habitualmente instalado normalmente no soporta ese rango de frecuencias.
La Figura 41 ilustra esta modalidad S de distribución.
• DVB SMATV S: Consiste en una distribución en una banda denominada “extended S-band”, que se ubica entre 230 y 470
MHz. Al llegar al domicilio, de nuevo se convierte en FI (950-2050 MHz), y por tanto el STB trabaja detrás con entrada
directa en FI. Permitiría una reutilización parcial del cableado, pero a cambio se necesitan conversores de frecuencia detrás
del receptor de FI en antena y en la casa de cada usuario. No hay transmodulación, por lo que la distribución se realiza en
QPSK. La Figura 41 ilustra esta modalidad S de distribución.
La recomendación de DVB para factor de roll-off en el cable doméstico de distribución es de valor α = 0,15; este valor es inferior
al del segmento de red de acceso por satélite.
Para la modalidad DTM, la Figura 42 muestra una tabla con velocidades binarias y anchos de banda para diferentes anchos de
banda de transpondedor y diferentes posibles modulaciones en el cable de bajada (16, 32 y 64 QAM). Se puede ver cómo a medida que
aumenta el ancho de banda del transpondedor (aumenta por consiguiente el número de canales MPEG-2 transportados o la calidad de los
mismos), habría que ir pasando a esquemas de modulación que consuman menor ancho de banda. Se puede ver cómo se consiguen
aproximadamente los 7 u 8 Mhz de ancho de banda, con 16-QAM a 25,2 Mbps útiles (sin RS) en el satélite, con 32-QAM a 31,9 Mbps útiles
(sin RS) en el satélite, y con 64-QAM precisamente para 31,672 Mbps útiles (sin RS) en el satélite (que corresponde a 34,368 Mbps con RS,
justamente el E3 que se viene manejando en este caso práctico expuesto).
La Figura 43 muestra el número de canales que caben en el cable de bajada de distribución cuando se utilizan las modalidades IF y
S. Se puede ver que la modalidad IF representa una mejora con respecto a la utilización de frecuencias más bajas, como puede ser la S y la
DTM. En cualquier caso, se puede utilizar la instalación reutilizada en modalidad S y un nuevo cableado en IF, con lo que se suman las
cantidades de canales de ambas modalidades. El orden de magnitud del número de canales digitales que caben en el ancho de banda de uno
analógico del cable de bajada en modalidad S es el mismo que en modalidad DTM.
Figura 39 - Ilustración de DVB SMATV en modalidad DTM
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Figura 40 - Detalle de un TDT
Figura 41 - Ilustración de DVB SMATV en modalidades IF y S
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Figura 42 - Anchos de banda y velocidades binarias en el cable de bajada en función del ancho de banda del transpondedor (para
canales de VHF y UHF en el cable), para distintas modulaciones QAM
Figura 43 - Número de canales que caben en la distribución en modalidades IF y S
5.2 Diseño del canal interactivo
5.2.1 Generalidades en las redes de transporte y de acceso
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En lo relativo al diseño del canal interactivo, se ha mencionado ya en la propuesta global de red que hay varias alternativas en
todos los segmentos (transporte, acceso), y algunas se han descartado para limitar algo más la descripción que se pretende realizar. Del caso
genérico de Internet no se va a describir nada en particular. Los nodos de acceso y de transporte serán simples pasarelas entre las redes (por
ejemplo, RDSI a Internet, SIT a Internet, etc.)
5.2.2 Segmento de acceso
5.2.2.1 An lisis RDSI y SIT
Las alternativas que han quedado para describir en este caso práctico como más relevantes son las del segmento de acceso. Entre
ellas, las más interesantes son:
• Por RDSI, PSTN o similar (módem de cable). En este caso el análisis es parecido al ya realizado en redes de acceso para
servicios de cable. El análisis para módems de cable debe realizarse a un 99% de probabilidad de funcionamiento (Erlang-B),
y en la RDSI la idea ya mencionada es la de mantener un canal B para la función de búsqueda y orden de apertura del canal
interactivo, y el otro canal B para el manejo del servidor de vídeo a modo de VCR para tener VoD. Se indica esta opción de
un canal B para cada función a modo orientativo de escoger una alternativa, pues podrían manejarse ambas funciones por un
sólo canal B dado que no son simultáneas en el tiempo (primero se busca, cuando se encuentra se abre el canal interactivo, y
después se maneja la bomba de vídeo).
• Por SIT. Dado lo novedoso de esta opción con respecto a la del cable que ya se ha descrito en otros temas de esta asignatura,
se presenta el desarrollo del caso práctico con esta elección de canal interactivo en el segmento de acceso.
5.2.2.2 SIT
Una SIT se ubica dentro del marco de una red general de acceso por satélite, que se describe en la Figura 44. En esta figura, se
entiende que el FIP de la SIT está dentro del canal de broadcast.
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Sistemas de Telecomunicación 1994
Lin
k
k
Lin
Feeder
Station
s
Interactive
Network
Adapter
Fo
rw
ar
d
turn
Re
Interactive
Service
Provider
Broadcast
Network
Adapter
DV
B
SIT
Broadcast
Service
Provider
SIT Retu
rn Links
DV
B
Fo
rw
ar
d
Lin
k
___________________________________________________________________________
Hub
Station
SIT
SIT
SIT
Figura 44 - Modelo de referencia de una red de acceso por satélite incluyendo SIT
La arquitectura de la Figura 44 se puede describir como sigue:
• Hub station: Esta estación recibe las señales de retorno de la SIT, provee control y funciones de “accounting”, servicios
interactivos, conexiones con otras redes y nodos, etc., a la vez que genera las señales de control y de datos que deben
transmitirse por la “Feeder Station” (canal FIP del canal interactivo).
• Feeder station: Esta estación no tiene por qué estar en la misma ubicación que la Hub Station, aunque puede darse el caso.
Transmite la señal del FIP dentro del flujo del canal de broadcast DVB-S. También envía multiplexadas las señales de
control y tiempo propias de sincronización de la red de satélite.
La arquitectura de una SIT tiene un terminal SIT (Satellite Interactive Terminal) tal como se describe en la Figura 45) que se
compone de:
• ODU: Out Door Unit, que tiene un módulo de transmisión (que consiste en un convertidor de frecuencia desde IF a RF y un
amplificador de estado sólido SSPA - Solid State Power Amplifier) y un bloque conversor de frecuencia al revés con un
amplificador de entrada de bajo ruido (LNB Low Noise Block); por último tiene una antena.
• IDU: In Door Unit, que tiene una interfaz de usuario (UIU User Interface Unit) que recibe y transmite datos desde/hacia la
aplicación de usuario o dispositivo de usuario (Customer Device de la Figura 18, que se reproduce aquí para mayor facilidad
del lector como Figura 46); tiene también una NIU (Network Interface Unit) que transmite la señal en FI a la ODU y recibe
información de tráfico y control desde el Hub a través del FIP.
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46
SIT
Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
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Rx
Tx
950 - 2150 MHz
2500 - 3000 MHz;
Tx On/Off (22kHz PWK)
10 MHz Ref.
e.g. 10 base T,
IEEE 1394,
USB
User Device/Client
(e.g. PC, IRD, TV)
IDU
Figura 45 - SIT (Satellite Interactive Terminal)
Appli
IDU
TCP/
UDP
IP
IP
AAL5
ATM
Air
interf.
Return
NIU
802.3
802.3
10
base T
10
base T
UIU
user device
IP
multi-p.
section
802.3
MPEG-TS
DVB-S
Forward
NIU
10
base T
UIU
Figura 46 - IDU del SIT
El acceso desde el SIT (Satellite Interactive Terminal) hacia el satélite es un acceso múltiple del tipo MF-TDMA (Multifrequency
Time Division Multiple Access). MF-TDMA permite que un grupo de terminales SIT se comunique con la estación Hub utilizando un conjunto
de frecuencias, cada una dividida en ranuras (slots) de tiempo. La estación Hub decide el conjunto de slots que serán activos para cada SIT,
definiendo con ello la frecuencia, el ancho de banda, el instante de comienzo y la duración asignada a cada SIT.
MF-TDMA admite dos modalidades:
• Fixed-Slot MF-TDMA. En esta modalidad, que es la más simple, el ancho de banda y la duración de slots sucesivos que
puede utilizar un SIT determinado son fijos.
• Dynamic-Slot MF-TDMA. En esta modalidad se puede variar el ancho de banda y la duración de slots sucesivos que puede
utilizar un SIT determinado. Adicionalmente, se puede cambiar la frecuencia portadora y la duración dela ráfaga de datos
procedente del SIT, a la vez que también la velocidad binaria puede variarse según necesidad del SIT. Existe un rango de
velocidades para que un SIT pueda efectuar el “frequency hopping” (FH cambio de frecuencia) y el “time hopping” (TH
_______________________________________________________________________
47
Sistemas de Telecomunicación 1994
___________________________________________________________________________
cambio de slot). Este rango de FH y TH se comunica desde el SIT a la estación Hub en una ráfaga de protocolo al comienzo
de una conexión.
Una red de acceso con SIT se puede implementar por medio de tecnología VSAT. En este caso práctico la implementación se
realizará en la forma más simple, es decir, con Fixed-Slot MF-TDMA.
6. Dimensionamiento de las redes del sistema
6.1 Generalidades
Se puede comenzar el dimensionamiento del sistema por la parte que parezca posible. En cualquier caso, siempre habrá que
verificar los resultados obtenidos de forma integral, cuestionando si el dimensionamiento de los primeros tramos que se escojan es acorde con
la consecución del objetivo de servicio.
Debe considerarse que el dimensionamiento que se ofrece en este caso práctico constituye un conjunto de aproximaciones que dan
idea del orden de magnitud que se maneja en cada segmento sobre diversas magnitudes. Por razones de no exceder la extensión inicialmente
concebida para este estudio, no se realiza un refinamiento de los resultados obtenidos, sirviendo por tanto de guía en órdenes de magnitud para
el lector, pero en ningún caso como dimensionamiento definitivo de recursos del sistema.
6.2 Dimensionamiento en el canal de broadcast
6.2.1 Cálculos generales de capacidad de flujos MPEG-2
Se comienza el dimensionamiento del canal de broadcast realizando una comparación, para saber el número de canales que
cabrían de vídeo en MPEG-2 y a qué calidad.
Como se ha mencionado, se va a utilizar en el segmento local una distribución tipo DVB SMATV DTM. Con ello, se va a
reutilizar el cable doméstico de antena colectiva. Los canales en VHF son de 7 MHz, mientras que en UHF son de 8 MHz. Dejando una banda
de guarda de 1 Mhz, se tiene que la separación entre canales en UHF (banda más habitual, reutilizando la capacidad de los canales analógicos
21 a 69 de UHF) viene a ser de 9 MHz.
Tomando los 8 MHz de capacidad por la que debe circular la información en cada canal, se tiene:
8 = 2 fN (1 + α)
Como se ha indicado, DVB SMATV DTM recomienda un valor de α = 0,15. Con esto, teniendo en cuenta que la modulación es
64-QAM (m=6 bits por símbolo):
___________________________________________________________________________
48
Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
___________________________________________________________________________
fN = 1 / (2Ts) = 1 / (2 x 6 x Tb) = R / 12
Siendo R el régimen binario (bps). Uniendo a lo anterior,
8 = 2 x (R/12) x (1 + 0,15)
De donde:
R = 41,74 Mbps
Quitando a esta cantidad la redundancia introducida por el código de bloque RS, se tiene:
41,74 x (188 / 204) = 38,47 Mbps
que es el régimen binario útil para la transmisión de flujos MPEG-2. A una calidad máxima según la especificación del servicio de
8 Mbps en cada flujo MPEG-2 (recuérdese que la calidad equivalente a PAL más o menos tiene lugar alrededor de los 6 Mbps en MPEG-2),
cabrían en el cable de bajada
38,47 / 8 = 4,8 canales = 4 canales
Es decir, que por cada canal analógico de UHF entre el 21 y el 69 cabrían 4 canales MPEG-2 de 8 Mbps en fuente. Caben casi 5
canales, con lo que habrá que ver si se baja un poco el régimen binario en función de que el resto de los elementos o segmentos del sistema
ofrezcan capacidades que permitan transmitir más canales.
Con este número como base de comparación, se va a ver ahora cuántos flujos MPEG-2 de esa misma calidad en fuente caben por
el transpondedor del satélite. Lo primero será conocer el ancho de banda del transpondedor. Si no se conoce, o esto es un dato que se puede
pedir como especificación, entonces el cálculo será justamente a la inversa. Procedamos de esta forma y veamos qué sale.
En DVB SMATV DTM, cada portadora 64-QAM procede de una portadora QPSK del satélite que va por un transpondedor
independientemente. Por ello, habrá que ver si caben los mismos flujos MPEG-2 que caben por el canal analógico de bajada de antena también
por el transpondedor, con el nuevo esquema de modulación y otro factor de roll-off (además de las peculiaridades de codificación
convolucional del segmento de satélite). Con ello, el ancho de banda del transpondedor para soportar los 4 canales que han salido anteriormente
sería:
Bw = 4 canales x 8 Mbps x (3/2) x (204/188) x (1/2) x (1 + 0,35) = 35,16 MHz
donde el factor 3/2 corresponde a una elección del código convolucional con K=7 y rate = 3/2, el factor 204/188 corresponde a la
redundancia del código RS y el factor ½ es el debido a que la modulación QPSK tiene dos bits por símbolo. El factor 1,35 incluye es la
corrección por roll-off de valor α = 0,35.
_______________________________________________________________________
49
Sistemas de Telecomunicación 1994
___________________________________________________________________________
Habría que utilizar un transpondedor de 36 MHz, lo cual es completamente normal. Si no se disponde de tal ancho de banda,
simplemente habría que bajar un poco la calidad de cada flujo MPEG-2, o disminuir su cantidad. En cualquier caso, por el momento hay un
acuerdo en la capacidad (en número de flujos MPEG-2) en QPSK del transpondedor con la capacidad de un canal analógico del cable
doméstico de distribución de antena colectiva en 64-QAM. También se podría utilizar un valor de roll-off menor, en caso de necesidad, pero
esto es un parámetro más fijo.
Ahora vamos a ver los flujos MPEG-2 que caben en el segmento de transporte con E3:
34,368 x (188/204) = 31,672 Mbps
31,672 / 8 = 3,959 canales
Como se puede ver, no caben cuatro canales, pero casi caben. Basta reducir un poco la calidad de los flujos MPEG-2 y ya caben
los cuatro flujos en toda la cadena empaquetando la primera fase en E3.
Cable bajada antena colectiva
Transpondedor 36 MHz
E3 PDH
Flujo MPEG-2 (Mbps) Canales Redondeo (canales) Canales Redondeo (canales) Canales Redondeo (canales)
8,0
4,808
4
4,096
4
3,959
3
7,5
5,129
5
4,369
4
4,223
4
7,0
5,495
5
4,681
4
4,525
4
6,5
5,918
5
5,041
5
4,873
4
6,0
6,411
6
5,461
5
5,279
5
5,5
6,994
6
5,958
5
5,759
5
5,0
7,693
7
6,553
6
6,334
6
4,5
8,548
8
7,282
7
7,038
7
4,0
9,616
9
8,192
8
7,918
7
3,5 10,990
10
9,362
9
9,049
9
3,0 12,822
12 10,922
10 10,557
10
2,5 15,386
15 13,107
13 12,669
12
2,0 19,233
19 16,383
16 15,836
15
Figura 47 - Canales MPEG-2 en cable de antena colectiva, transpondedor de 36 MHz y E3 PDH
La Figura 47 muestra una tabla con los canales (flujos) MPEG-2 que caben respectivamente en un canal de UHF del cable
analógico de bajada de antena colectiva, en un transpondedor de 36 MHz con modulación QPSK y demás aditamentos recomendados por DVB,
y en un E3 PDH, para diferentes calidades de los flujos MPEG-2. Se puede observar cómo prácticamente son las mismas capacidades para
diferentes calidades de los flujos MPEG-2.
Para el caso de servicios NVoD o TV interactiva (autorrealización), se puede considerar que los flujos MPEG-2 que caben en cada
canal analógico del cable de bajada de la antena colectiva son los que se pueden utilizar para las diferentes versiones retrasadas de película
(NVoD) o las diferentes vistas del mismo evento en TV interactiva. Así, por ejemplo, en el caso de calidad PAL se pueden transmitir hasta 5
canales (aunque un segmento admite 6, la cadena admite los canales que admita el segmento más exigente). Esto permitiría TV interactiva
___________________________________________________________________________
50
Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
___________________________________________________________________________
directamente 5 vistas diferentes del mismo evento para que el usuario pueda autorrealizar el programa en su domicilio; en NVoD, permitiría
transmitir una película de 100 minutos de duración, con cinco copias retrasadas 20 minutos cada una.
6.2.2 Segmento de acceso por satélite
A continuación se va a dimensionar el segmento de satélite. Como se ha visto durante el diseño, basta una relación Eb/N0 de valor
5 dB sin tener en cuenta la limitación por anchura de banda del transpondedor. Una corrección daba del orden de 5,8 dB para un transpondedor
de Bw = 33 MHz de ancho de banda, pero aún quedaban sin considerar los efectos de interferencias; este valor puede tomarse como un orden
de magnitud para comenzar, pero hay que hacer los números para todo el sistema en cada caso. DVB recomienda añadir un margen de 1,8 dB
de seguridad contra efectos como la no linealidad del TOP y no linealidades del MUX. Esta corrección de 1,8 dB ya está incluída en ese valor
orientativo de 5,8 dB, así que nominalmente se podría trabajar con valores de W próximos a 4 dB si se prescinde de márgenes de seguridad.
Por otro lado, hay que añadir un margen de seguridad adicional contra interferencias que DVB no especifica. Por tanto,
consideraremos en el resto del diseño un margen mínimo de seguridad total de 5 dB, de tal forma que quedan
5 - 1,8 = 3,2 dB
para efectos de interferencias y otros inesperados (pérdidas adicionales, etc.).
Se considera satélite geoestacionario (por tanto distancia aproximada 36.000 km en cada enlace ascendente y descendente), con
atenuación principalmente debida a espacio libre, de valor:
Lbf (dB) = 20 log (4 π d / λ)
La banda es Ku, a 12 GHz, con lo que la longitud de onda se puede calcular como:
λ (m) = 300 / f (MHz) = 300 / 12000 = 0,025 m
De esta forma, el balance de cada enlace queda como:
C/N = PIRE - Lbf - 10 log 1,38 * 10-23 - 10 log (Bw) + G/T - Margen de seguridad
donde la PIRE = Ptransmisor + Gantena (todo en unidades logarítmicas), el término exponencial corresponde a la constante de
Boltzman, Bw es el ancho de banda ocupado por la señal modulada en el transpondedor (todo el transpondedor en este caso), y G/T es el factor
de mérito de la estación receptora (enlace descendente) o del receptor del satélite (enlace ascendente).
La relación entre C/N y W se puede encontrar de la forma:
_______________________________________________________________________
51
Sistemas de Telecomunicación 1994
___________________________________________________________________________
C/N = C / (kT0Bw) = (CTb) / (N0 Bw Tb) = (Eb / N0) x (R / Bw) = W x (R / Bw)
donde R es el régimen binario. Particularizando para los valores que se vienen manejando en este caso, se tiene:
R = 34,368 x (3/2) = 51,552 Mbps
Bw = 36 MHz
Operando,
C/N = W x (51,552 / 36) = 1,432 W
A partir del valor de W se calcula la probabilidad de error. Para QPSK, se tiene:
Pe = Q ((2Eb / N0)1/2) = Q ((2 W)1/2)
Para x >> 1, se puede aproximar Q (x ) = (1/2) Erfc (x / 2(1/2)) = exp ((- (x2 / 2) / ((2 π )(1/2) x ) )
Utilizando la aproximación y resolviendo el sistema completo, para unos valores razonables, se tienen los resultados de las
tanteando, tal como se puede ver en la Figura 48 y en la Figura 49. Se han utilizado las formas típicas de evaluar los balances de enlace. En el
caso de transpondedor regenerativo, la probabilidad de error del enlace total es la suma de las probabilidades de error de los enlaces ascendente
y descendente:
Perror total = Perror EA + Perror DE
De esta forma, hay que evaluar separadamente los balances de enlaces ascendente y descendente, calcular independientemente la
probabilidad de error en cada uno, y sumar las probabilidades de error calculadas por separado.
En el caso de transpondedor no regenerativo, se calcula una W total de la forma típica:
Wtotal-1 = Wea-1 + Wed-1
y sobre la Wtotal se calcula la Perror total (probabilidad de error total) con la misma expresión que para cada caso separado en la
situación anterior.
___________________________________________________________________________
52
Sistemas de Telecomunicación Plan 1994
Modificación R por RS
Modificación R por conv.
R referencia (Mbps)
R total (Mbps)
Diámetro antena ETR (cm)
frecuencia (GHz)
λ (m)
G antena ETR (dB)
T receptor ETR (K)
T receptor ETR (dB/K)
G/T ETR (dB)
d (km)
Lbf (ED)
Bw transpondedor (MHz)
PIRE SAT (dBw)
C/N (ED) c/ margen (dB)
W (ED) c/ margen (dB)
La + Margen (ED)
C/N (ED) s/ margen (dB)
W (ED) s/ margen (dB)
PIRE ETT (w)
G antena ETT (dB)
PIRE ETT (dBw)
G/T SAT (dB)
Lbf (EA)
C/N (EA) c/ margen (dB)
W (ED) c/ margen (dB)
La + Margen (EA)
C/N (EA) s/ margen (dB)
W (EA) s/ margen (dB)
___________________________________________________________________________
1,0851
1,0851
1,0851
1,0851
1,0851
1,5000
1,5000
1,5000
1,5000
1,5000
31,672
31,672
31,672
31,672
31,672
51,551
51,551
51,551
51,551
51,551
50
70
70
70
100
12
12
12
12
12
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
33,37
36,29
36,29
36,29
39,39
60
120
90
60
240
17,78
20,79
19,54
17,78
23,80
15,59
15,50
16,75
18,51
15,59
36000
36000
36000
36000
36000
205
205
205
205
205
36
36
36
36
36
45,00
45,00
45,00
45,00
45,00
8,47
8,38
9,63
11,39
8,47
6,91
6,82
8,07
9,83
6,91
5
5
5
8
5
3,47
3,38
4,63
3,39
3,47
1,91
1,82
3,07
1,83
1,91
15
15
10
15
15
50
50
50
50
50
61,76
61,76
60,00
61,76
61,76
2
2
2
2
2
205
205
205
205
205
11,65
11,65
9,89
11,65
11,65
10,09
10,09
8,33
10,09
10,09
5
5
5
5
5
6,65
6,65
4,89
6,65
6,65
5,09
5,09
3,33
5,09
5,09
C/N global (dB) c/ margen
W global (dB) c/ margen
C/N global s/ margen (dB)
W global s/ margen (dB)
Pe
6,76
6,71
6,75
8,51
6,76
7,17
5,21
5,15
5,19
6,95
5,21
5,61
1,76
1,71
1,75
1,71
1,76
2,17
0,21
0,15
0,19
0,15
0,21
0,61
9,66E-02 9,86E-02 9,72E-02 9,84E-02 9,66E-02 8,32E-02
Figura 48 - Dimensionamiento del segmento de acceso por satélite para transpondedor no regenerativo
_______________________________________________________________________
53
1,0851
1,5000
31,672
51,551
120
12
0,025
40,97
300
24,77
16,20
36000
205
36
45,00
9,09
7,53
5
4,09
2,53
15
50
61,76
2
205
11,65
10,09
5
6,65
5,09
Sistemas de Telecomunicación 1994
___________________________________________________________________________
Modificación R por RS
1,0851
1,0851
1,0851
1,0851
1,0851
1,0851
Modificación R por conv.
1,5000
1,5000
1,5000
1,5000
1,5000
1,5000
R referencia (Mbps)
31,672
31,672
31,672
31,672
31,672
31,672
R total (Mbps)
51,551
51,551
51,551
51,551
51,551
51,551
Diámetro antena ETR (cm)
50
70
70
70
100
120
frecuencia (GHz)
12
12
12
12
12
12
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
λ (m)
G antena ETR (dB)
33,37
36,29
36,29
36,29
39,39
40,97
T receptor ETR (K)
80
170
150
80
300
300
T receptor ETR (dB/K)
19,03
22,30
21,76
19,03
24,77
24,77
G/T ETR (dB)
14,34
13,99
14,53
17,26
14,62
16,20
d (km)
36000
36000
36000
36000
36000
36000
Lbf (ED)
205
205
205
205
205
205
Bw transpondedor (MHz)
36
36
36
36
36
36
PIRE SAT (dBw)
45,00
45,00
45,00
45,00
45,00
45,00
C/N (ED) c/ margen (dB)
7,22
6,87
7,41
10,14
7,50
9,09
W (ED) c/ margen (dB)
5,66
5,31
5,86
8,59
5,94
7,53
La + Margen (ED) (dB)
5
5
5
8
5
7
C/N (ED) s/ margen (dB)
2,22
1,87
2,41
2,14
2,50
2,09
W (ED) s/ margen (dB)
0,66
0,31
0,86
0,59
0,94
0,53
8,15E-02 9,29E-02 7,57E-02 8,40E-02 7,31E-02 8,59E-02
Pe (ED)
PIRE ETT (w)
15
15
10
15
15
15
G antena ETT (dB)
50
50
50
50
50
50
PIRE ETT (dBw)
61,76
61,76
60,00
61,76
61,76
61,76
G/T SAT (dB)
2
2
2
2
2
2
Lbf (EA)
205
205
205
205
205
205
C/N (EA) c/ margen (dB)
11,65
11,65
9,89
11,65
11,65
11,65
W (ED) c/ margen (dB)
10,09
10,09
8,33
10,09
10,09
10,09
La + Margen (EA) (dB)
5
5
5
5
5
5
C/N (EA) s/ margen (dB)
6,65
6,65
4,89
6,65
6,65
6,65
W (ED) s/ margen (dB)
5,09
5,09
3,33
5,09
5,09
5,09
6,24E-03 6,24E-03 2,24E-02 6,24E-03 6,24E-03 6,24E-03
Pe (EA)
8,78E-02 9,92E-02 9,80E-02 9,02E-02 7,93E-02 9,21E-02
Pe Total
Figura 49 - Dimensionamiento del segmento de acceso por satélite para transpondedor regenerativo
La Figura 48 muestra cómo se puede tener una recepción dentro de las probabilidades de error recomendadas por DVB (entre 10-1
y 10 ) para el segmento de satélite, con un transpondedor no regenerativo. Las cifras marcadas en negrilla son aquéllas con las que se supone
hay más flexibilidad para realizar el diseño. Los diseños propuestos en esta figura son de mínimos, en el sentido de que las probabilidades de
error se han llevado al límite peor (cerca de 10-1).
-2
Se puede ver cómo con una antena de 50 cm de diámetro se está dentro de especificaciones para una temperatura de ruido
razonable del receptor (teniendo en cuenta que la antena está orientada al cielo, pero que puede captar ruido de edificios cercanos), de valor 60
K. El hecho de aumentar el diámetro de la antena a 70 cm hace que se pueda duplicar el ruido existente en la antena hasta los 120 K. La tercera
columna de la misma figura ofrece una posibilidad de reducción de la potencia del transmisor del nodo de acceso (habitualmente no se puede
tocar esta posibilidad), con la compensación de que la temperatura del receptor que resulta admisible es menor que en el caso anterior. La
siguiente columna, también con diámetro de antena de valor 70 cm, pero restaurando la potencia inicial del transmisor, muestra cómo un
aumento en el margen de seguridad hasta 8 dB hace que también la temperatura de ruido máxima admisible sea menor. La siguiente columna
eleva el diámetro de la antena hasta 1 m, lo que lleva la temperatura de ruido admisible hasta 240 K, y la última columna muestra que con una
antena de 1,20 m de diámetro se puede tener una temperatura de ruido equivalente a temperatura ambiente.
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La Figura 49 muestra la misma progresión que la Figura 48, pero esta vez para un satélite con transpondedor regenerativo. Se
puede observar cómo los valores de las temperaturas de ruido máximas admisibles son mayores que en los casos respectivos del transpondedor
no regenerativo. En algunos casos, también se puede ver cómo los márgenes de seguridad admisibles son también mayores.
Puede observarse, tanto en ambas condiciones de transpondedor regenerativo y no regenerativo que el enlace que condiciona el
sistema es el enlace descendente.
6.2.3 Sección óptica de transporte
Esta sección expone un modo de calcular dicha sección, sin que sea la única forma de hacerlo. Debe recordarse que es un modelo
de caso práctico, y que también la forma de resolverlo es un modelo.
La distancia a cubrir, según se ha indicado, es de unos 600 km. Se colocan EDFAs cada 50 km, que es una longitud típica para
este tipo de sistemas, ya que puede haber en transmisión por fibra óptica otros efectos que condicionan la longitud de la sección de repetición
además de la propia atenuación de la fibra (por ejemplo efectos de intermodulación y otros efectos adicionales, que para esta longitud son
despreciables frente al ruido térmico).
El EDFA es un amplificador que no regenera, sino que únicamente amplifica la señal óptica recibida. Por tanto, el tratamiento
para el cálculo de ruidos ha de hacerse de la forma en que típicamente se hace para una cadena de repetidores analógicos en línea de
transmisión. Dado que un detalle exhaustivo excedería del propósito de este estudio, se va a hacer un análisis típico del ruido térmico en este
tipo de sistemas.
Supuesto que la fibra óptica tiene una atenuación de valor α = 0,31 dB/km, se tiene como ganancia necesaria para cada EDFA:
GEDFA = 50 km * 0,31 dB/km = 15,5 dB
valor que se ha calculado estrictamente como la atenuación a compensar por los 50 km de fibra entre repetidores (como si cadena
analógica fuese, tal como se ha explicado).
El número de EDFAs que entrarían en total en el sistema sería:
nEDFAs = 600 / 50 = 12
Suponiendo la probabilidad típica de error en bruto (sin tener en cuenta efectos de corrección posterior de errores por códigos de
canal) de valor Pe = 10-9, se tiene, para transmisión digital en banda de base (que es como se hace en este tipo de sistemas):
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Pe = (1/2) * exp ((-C/N)/2)
Con el valor de probabilidad de error mencionado, sale, despejando,
C/N = 39,8 (=16 dB)
que es el valor de C/N que habría que tener al final de toda la cadena de repetición para cada canal múltiplex digital STM-16 que
entre en el desmultiplexor.
En los EDFAs, es trata con un parámetro NA tal que:
NA (w/Hz) = G F EF
donde G es la ganancia del EDFA, F es el factor de ruido (típicamente de unos 6 dB), y EF es la energía del fotón, de valor EF =
1,28 * 10 julios en tercera ventana (1500 nm) según la Ley de Planck. Operando con los valores mencionados, se tiene:
-19
NA (w/Hz) = 101,55 * 100,6 * 1,28 * 10-19 = 1,8 * 10-17
El ruido total se podrá calcular entonces como:
N = NA (w/Hz) * BIF
En cada canal de 2,5 Gbps (valor que se transmite multiplexado STM-16 en el caso bajo estudio) se utilizan 4 GHz de ahcno de
banda. Con ello,
N = 1,8 * 10-17 * 4 * 109 = 7,2 * 10-8 w = -71 dBw = -41 dBm
Dado que en una cadena analógica de transmisión, el ruido térmico crece con 10 log n, siendo n el número de repetidores, se tiene:
N (total) = -41 + 10 log (12) = -30,21 dBm
Antes se ha visto que C/N = 22 dB para obtener al final de la cadena de repetición la probabilidad de error deseada. Por ello,
C = N + 16 = -31 + 16 = -15 dBm
Este valor de potencia cumple las especificaciones para mantener las intermodulaciones de segundo orden (DSO) y tercer orden
(DTO) dentro de límites razonables (está en el límite entre 0 dBm y -15 dBm) como valor de potencia a la entrada de un EDFA, tal como se
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estudia en sistemas híbridos de cable y fibra. Por tanto, el diseño puede considerarse válido y se puede llevar a la práctica con replanteos
mínimos.
6.3
Dimensionamiento en el canal interactivo
6.3.1 Base tecnológica
En el canal interactivo se va a diseñar exclusivamente el segmento de acceso, apoyado en una tecnología VSAT implementando
una red SIT. El resto del canal interactivo no se dimensiona, por ser segmentos típicos de RDSI o Internet, por las razones que ya se han
expuesto en este documento.
La parte que abarca el diseño mencionado es el segmento de acceso y el segmento local.
El segmento local consiste en una red de área local, tal como se ha diseñado en la conexión del terminal SIT con la IDU. Esta red
funciona con protocolo IEEE 802.3 (ya se ha explicado) y puede ser una Ethernet por cable aparte o a través del propio cable de distribución de
antena colectiva si la instalación lo permite. En cualquier caso, esta red presenta paquetes en la base de antena en la forma en que todos los
usuarios de la misma manzana de vecinos estén funcionando en los canales interactivos.
El segmento espacial se va a implementar con tecnología VSAT.
La Figura 50 muestra cómo se realiza el canal de subida. Hay un acceso de tipo aleatorio, en el que todos los terminales SIT de
todas las manzanas de vecinos compiten por el satélite, normalmente bajo un protocolo ALOHA o S-ALOHA. No se puede emplear ningún
protocolo que escuche el canal, dado que el satélite es geoestacionario y la distancia lo hace prohibitivo para funcionar la escucha
apropiadamente. La bajada desde el satélite hacia la estación Hub (ya se ha explicado la mecánica de funcionamiento de una red interactiva por
satélite) va en modalidad TDMA, por lo que ya no es un esquema de competición. De esta forma, queda un esquema MF-TDMA como se ha
mencionado, en donde la parte de subida hacia el satélite se realiza con varias portadoras por las que compiten los terminales SIT en acceso
aleatorio. También el acceso se utiliza la primera vez que se conecta un terminal SIT, para que el Hub le asigne slot en el esquema MF-TDMA
(se dijo que iba a ser Fixed Slot la alternativa a implementar).
La Figura 51 muestra cómo se realiza el canal de bajada, normalmente incluído (el FIP) dentro del canal de broadcast. Todo se
realiza en forma múltiplex por división en el tiempo, en la forma que se ha indicado MF-TDMA (varias portadoras cada una con rodajas de
tiempo).
La única parte de este segmento de canal interactivo que es relativamente “especial” es el acceso aleatorio de la parte “inbound” o
upstream del RIP. Por ello, todo lo que viene a continuación se dedica precisamente a dimensionar únicamente esta parte del segmento de
acceso interactivo.
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Satélite
AA
TDMA
AA
A
AA
D
A
B
B
A
B
C
D
C
AA
D
C
HUB
Figura 50 - Inbound (upstream) en VSAT
Satélite
D
A
D
C
B
A
B
B
D
C
B
A
A
A
TDM
C
D
C
B
D
C
B
A
D
C
HUB
Figura 51 - Outbound (downstream) en VSAT
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6.3.2 Acceso aleatorio en la VSAT
Como ya se ha mencionado, las estaciones A, B, C, D, etc. que ofrecen tráfico a la red VSAT son los terminales SIT ubicados en
cada manzana de vecinos. Supóngase que cada manzana tiene un conjunto de vecinos en diferentes casos (tal como se muestra en la Figura 52,
6 vecinos y 60 vecinos). El sistema tiene 15 manzanas de vecinos. Cada vecino en cada manzana ofrece un tráfico de 0,1 E en caso peor, que
viene a corresponder a una navegación de 6 minutos, supuesta contínua, en el canal interactivo, con paquetes de 1000 bits. Cada vecino se
contenta con una velocidad binaria para sus propósitos de navegación del orden de 2000 bps.
La velocidad de modulación de las portadoras puede ser de 16 y 64 kbps, donde esta cifra ya tiene en cuenta que no toda la ráfaga
VSAT se dedica al propósito de atender a este servicio interactivo. Típicamente, se asignan slots dentro de la portadora a otros servicios.
En cada manzana, en la base de antena procedentes de la red local tipo Ethernet aparecerán paquetes (en la hora peor, supóngase
todos los vecinos buscando a la misma hora qué pelicula ver) como sigue (caso de 6 vecinos):
Tráfico ofrecido = u = 0,1 * 6 = 0,6 E
Cada paquete está en la red de área local (a régimen binario mínimo de 2000 bps admisible) un total de:
1000 / 2000 = 0,5 s = E (s) = 1 / µ
u=λ/µ
Con ello,
λ = 0,6 / 0,5 = 1,2 paq/s
Es decir, que se produce un paquete cada 0,8 s en la base de la antena.
Haciendo un diseño S-ALOHA (mejor eficacia que ALOHA a costa de algo más de retardo) al 20%, se tiene:
N λ m = I = 0,2 = S < Smáx = 0,37 en S-ALOHA
donde N es el número de manzanas por cada portadora, λ es la tasa de llegada de paquetes a la base de la antena (al SIT) como ya
se ha mencionado y se ha calculado, y m es la duración de un paquete, de tal forma que, si la velocidad de modulación de la portadora para este
servicio es de 16 kbps (primera opción del caso que se describe), se tiene:
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m = 1000 / 16000 = 0,0625 s
Substituyendo en la expresión anterior el valor de m, λ se conoce y el 0,2 es el dato del 20%, sale un valor de N de:
N = 0,2 / 1,2 / 0,0625 = 2,6 manzanas / portadora (= 2,6 estaciones / portadora).
Como hay 15 manzanas, el total de portadoras que deben disponerse es de:
15 / 2,6 = 5,76 = 6 portadoras
Es decir, que el sistema completo debe tener 6 portadoras. Es decir, que cada manzana debe disponer de las 6 portadoras, o lo que
es lo mismo, el SIT de cada manzana debe tener posibilidad de utilizar cualquiera de las 6 portadoras disponibles en el sistema, para que el
diseño sea al 20%. Obviamente, al haberse hecho un redondeo por exceso para mantener el mínimo especificado, la velocidad binaria final por
usuario será mayor, o bien se podrá atender a un número mayor de usuarios.
El sistema se podía haber diseñado alternativamente para el caso pesimista de que todos los usuarios estuvieran conectados al
mismo tiempo, y todos desearan su velocidad binaria mínima de 2000 bps. Esta circunstancia puede darse en hora punta; Obsérvese que no
hace falta el precálculo de tráfico para realizar el diseño. De esta forma, el diseño alternativo más pesimista presentaría un escenario tal que:
Velocidad binaria caso peor (6 vecinos) = 2000 * 6 = 12000 bps
Paquetes por segundo en base antena caso peor (6 vecinos) = 12000 / 1000 = 12 paq/s
Y a partir de este valor se repetirían los cálculos. La Figura 52 muestra también este diseño en caso peor.
El canal interactivo tiene una segunda utilización tras la fase de búsqueda si el servicio es VoD. Se trata del manejo interactivo del
servidor de vídeo, a modo similar a VCR doméstico, como ya se ha explicado anteriormente. El tráfico generado en esta operación suele ser
despreciable con respecto al generado durante la navegación, por lo que en una primera aproximación, y a falta de mejor modelización del
tráfico ofrecido en esta segunda fase, puede darse por válido el diseño realizado.
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Velocidad de modulación en las portadoras (bps)
Número de manzanas
Número de vecinos en cada manzana
Tiempo de navegación de cada vecino (min)
Tráfico ofrecido por cada vecino (E)
Tráfico total en la base de un SIT (E)
Velocidad binaria mínima para cada usuario (bps)
Longitud de cada paquete (bits)
Tiempo de estancia de cada paquete en LAN (s)
Tasa de llegada de paquetes a la base del SIT (paq/s)
Tiempo medio entre cada dos paquetes en base de SIT (s/paq)
Eficacia de la VSAT
Número de manzanas por cada portadora
Número de portadoras disponibles en el sistema
Velocidad de modulación en las portadoras (bps)
Número de manzanas
Número de vecinos en cada manzana
Velocidad binaria mínima para cada usuario (bps)
Longitud de cada paquete (bits)
Tasa de llegada de paquetes a la base del SIT (paq/s)
Tiempo medio entre cada dos paquetes en base de SIT (s/paq)
Eficacia de la VSAT
Número de manzanas por cada portadora
Número de portadoras disponibles en el sistema
Caso 1 (optimista)
16000
64000
15
15
6
6
6
6
0,100
0,100
0,600
0,600
2000
2000
1000
1000
0,500
0,500
1,200
1,200
0,833
0,833
0,20
0,20
2,67
10,67
6
2
Caso 1 (pesimista)
16000
64000
15
15
6
6
2000
2000
1000
1000
12,000
12,000
0,083
0,083
0,20
0,20
0,27
1,07
57
15
Caso 2 (optimista)
16000
64000
15
15
60
60
6
6
0,100
0,100
6,000
6,000
2000
2000
1000
1000
0,500
0,500
12,000
12,000
0,083
0,083
0,20
0,20
0,27
1,07
57
15
Caso 2 (pesimista)
16000
64000
15
15
60
60
2000
2000
1000
1000
120,000
120,000
0,008
0,008
0,20
0,20
0,03
0,11
563
141
Figura 52 - Casos de dimensionamiento de red VSAT
Quedaría ahora por analizar el retardo de las órdenes emitidas por el canal interactivo en función del protocolo de competición de
acceso aleatorio S-ALOHA, para ver si puede ser soportable por el usuario. Hay que recordar que todo pasa por un satélite en órbita
geoestacionaria, y que los retardos pueden ser grandes. Dado que, en S-ALOHA,
S = G e-G
Substituyendo,
0,2 = G e-G
Y resolviendo,
G = 0,26
Utilizando la expresión típica del modelo de retardo en S-ALOHA, se tiene, para una órbita geoestacionaria (distancia aproximada
40000 km):
D = ( (eG - 1) (1,5 + 2 * (80000 * 103)/ (m / 3 * 108) + w + (k+1)/2 ) + (80000 * 103)/ (m / 3 * 108) + 1,5 ) * m
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donde w es el tiempo de recepción y generación del ACK (que no se genera en el caso de retransmisión porque el paquete no
llegó) normalizado a la duración de un paquete (m) y k es el máximo valor de una variable aleatoria uniforme de retardo del transmisor en
volver a enviar el paquete (para evitar colisionar otra vez con los mismos) normalizado a la misma duración de paquete (m).
Substituyendo el valor de G calculado (0,26) y los valores de m para las portadoras de 16 y 64 kbps (respectivamente 1000/16000
y 1000/64000), se tiene:
D (para la portadora de 64 kbps) = 474 ms
Este valor es relativamente respetable, pues es casi medio segundo.
D (para la portadora de 16 kbps) = 620 ms
Este valor es mayor aún que el anterior. Podría plantearse bajar el retardo a costa de bajar la eficacia del S-ALOHA al 10%.
Utilizando la misma expresión, se tiene:
D (para la portadora de 64 kbps) = 369 ms
D (para la portadora de 16 kbps) = 472 ms
Con ello, parece que sería aceptable funcionar al 10% en el caso de S-ALOHA.
Podría también plantearse bajar el retardo a costa de aumentar la probabilidad de colisiones, utilizando ALOHA en vez de SALOHA. La única variación con respecto a la expresión del retardo en S-ALOHA es que en vez de e-G, ahora será e-2G, porque el tiempo
vulnerable se reduce a la mitad.
Al bajar a ALOHA, no se puede funcionar al 20%, porque el máximo es el 18%. Tomando un valor conservador del 10% (S =
0,1), los retardos vuelven a subir:
D (para la portadora de 64 kbps) = 448 ms
D (para la portadora de 16 kbps) = 559 ms
7. Marcación del material y derechos de propiedad
En un servicio de este tipo, el proveedor de contenidos siempre debe salvaguardar los derechos de propiedad intelectual (IPR) del
material que sea suyo a nivel de obra (película, documental, etc.). Para ello, existen diversas formas de marcar el material audiovisual, entre las
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que destacan las marcas de agua (watermarking) y las huellas (fingerprinting). Por otra parte, el sistema descrito debe contar con un mecanismo
de seguridad que impida que alguien que no haya pagado por un determinado material audiovisual tenga acceso a él (autenticación de usuario y
sistema de facturación y pago).
Los sistemas de autenticación de usuario, así como los sistemas de facturación y pago, y los mecanismos y servicios para
salvaguardar los IPRs serían otro capítulo largo que escaparía al propósito de este caso práctico. No obstante, un sistema real debe contar con
dichos subsistemas.
Unicamente a título descriptivo, se va a hacer una breve mención de los mecanismos de salvaguarda de IPRs. Formalmente,
ambos esquemas propuestos, watermarking y fingerprinting, son similares en cuanto a su cometido: se trata de introducir un código digital en el
vídeo, de tal forma que no sea perceptible por el usuario. Este código, que para mayor seguridad puede flotar su posición a lo largo y ancho de
cada cuadro del vídeo es un identificativo del dueño del material en el caso del watermarking. En el caso del fingerprinting, se trata de eso
mismo más un identificativo del que compra o adquiere (aunque sea de forma temporal) los derechos de uso y disfrute de ese material
audiovisual. De esta forma, el fingerprinting permite hacer un “seguimiento” de la cadena de cesión de derechos del material, y es posible
detectar en qué punto se ha producido (si es que lo hay) fraude de utilización.
De lo descrito anteriormente, se concluye que el watermarking puede estar hecho sobre todo el material audiovisual archivado por
un proveedor de servicio, mientras que el fingerprinting hay que hacerlo en tiempo real a medida que el streaming de vídeo sale del archivo del
proveedor de contenidos, puesto que hay que aplicar también la marca del “comprador” del derecho.
8. Análisis económico de la propuesta
En este punto cabría la necesidad de realizar un análisis económico de las inversiones necesarias para dar el servicio, así como de
los costes de su explotación. No obstante, dada ya la dimensión de descripción de este caso práctico, se ha decidido simplemente hacer énfasis
en la parte técnica ya descrita, y dejar un boceto del análisis económico, en función del ya hecho para el caso del cable, que se ha detallado
totalmente. Por otra parte, este servicio depende de costes que pueden ser mucho más variables, tales como el alquiler de capacidad en el
transpondedor del satélite, y se mueve con variables mucho más grandes en cuanto al potencial número de clientes para compensar o absorber
esas desviaciones.
En comparación con el análisis hecho para el sistema de distribución de televisión por cable, el coste de implantación del servicio
es mucho más económico, puesto que no hay que hacer ningún tendido de cable. En cambio, está el coste de alquiler del transpondedor del
satélite, existiendo diversas posibilidades de operador para este servicio portador que, como se ha mencionado, no está considerado por la
legislación actual como servicio público.
Al igual que en el cable, está también el coste del descodificador, que se alquila al usuario, y de la instalación de un (por ejemplo)
DTM, que también se cobra al usuario salvo que se desee hacer “una oferta de paquete” por haber muchos usuarios potenciales en varias
manzanas de casas u hoteles grandes.
Los costes de programación son similares a los descritos para el cable, y son el mayor peso que ha de soportarse entre los gastos.
Para compensar los gastos y las inversiones anteriores, hay una diferencia radical con el sistema de cable: la gran cantidad de
usuarios potenciales del sistema por satélite, sin necesidad de hacer “pasar” un cable, y por tanto sin inversiones adicionales. Esto hace pensar
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que las infraestructuras mencionadas y los costes de establecimiento y explotación del servicio se van a amortizar en períodos de tiempo mucho
más breves que los estudiados para los sistemas por cable. De ahí que las plataformas digitales de difusión de televisión por satélite sean unos
muy fuertes competidores de los sistemas de cable.
En lo relativo al canal interactivo, aún las estimaciones de costes están por hacerse en el caso de que este canal se lleve a cabo
mediante un SIT. En principio, un sistema basado en SIT no sería competitivo con los precios de hoy día frente a un canal interactivo
implementado a través de redes convencionales tipo PSTN o RDSI, en lugares donde la capilarización de estas redes sea grande. Sin embargo,
un sistema basado en SIT podría ser competitivo en países muy extensos, con baja capilaridad de las redes mencionadas, y con la población
muy dispersa.
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