Introducción de Televisión Digital en Colombia: Aspectos Técnicos y Económicos

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1 Introducción de Televisión Digital en Colombia: Aspectos Técnicos y Económicos Fabio Guerrero Universidad del Valle IEEE Communications Society Member Mauricio Serna, ZTE 1

2 Especificaciones Duración: 50 min Nivel: Introductorio Tipo: divulgación tecnológica Audiencia objeto: público general de ingeniería Orientación: Académica Origen: grupo de investigación SISTEL-UV. 2

3 Agenda Introducción Limitaciones del estándar actual Estándares de televisión digital terrestre Implicaciones técnicas para los operadores Implicaciones técnicas para los usuarios Algo sobre costos de implantación Conclusiones 3

4 Introducción El estándar de televisión que se usa actualmente en Colombia fue promulgado por la EIA en El gobierno colombiano (CNTV) se prepara a dar la discusión sobre el estándar de televisión digital terrestre que se usará en Colombia. Primera transmisión comercial de HDTV en Estados Unidos: Febrero El último día de transmisión de televisión análoga en los Estados Unidos será el 17 de febrero de 2009, a partir de la cual toda la televisión difundida en ese país será digital. 4

5 Limitaciones del estándar NTSC Utiliza 6 MHz de ancho de banda para un solo programa (canal). Resolución de la imagen: 480x340. Sonido: estéreo de 2 canales. Baja inmunidad de la señal al ruido y a la interferencia debido a la naturaleza análoga del sistema de transmisión. Aislado de la infraestructura global de la información. 5

6 Qué significa HDTV? ATSC: Un sistema de televisión que provee una resolución de aproximadamente el doble de la televisión convencional (dimensiones H y V) y una relación de aspecto (H V) de 16:9. Rec. ITU-R BT-709: Al menos 1080 de resolución vertical y 720 de resolución horizontal con una relación de aspecto16:9. Audio: Sonido envolvente digital de 6 canales (similar al sonido en teatros de cine modernos y DVDs). No confundir con IPTV. 6

7 Relación de aspecto Claramente, en HDTV la imagen es proporcionalmente más ancha, lo cual permitirá entre otros aprovechar la gran cantidad de material de programación en formato de cine. 7

8 Modelo de difusión de televisión digital terrestre ITU-R 8

9 Modelo de Capas del Sistema de Televisión Digital Terrestre 9

10 Extremo receptor 10

11 «Back to the basics» No existe forma de transmitir la información de una fuente continua de forma exacta a través de un canal con un ancho de banda finito. En la mayoría de casos de interés práctico podemos aceptar cierta distorsión como, por ejemplo, en las señales de audio y video las cuales están sujetas a la interpretación de nuestros sentidos. Sin embargo, para una distorsión dada (por ejemplo, un índice MOS dado) existe un valor óptimo de R [b/s]. A mayor D, menor R y viceversa. Rate-distortion theory (C. E. Shannon, 1948). 11

12 Codificación de fuente SIN CODIFICACION CON CODIFICACION 12

13 MPEG-2 13

14 Principales estándares de televisión digital terrestre 14

15 Estándar ATSC (A/53, Jan ) Diseñado para transmitir audio, video y datos auxiliares de forma digital en 6 MHz. Throughput: 19 Mb/s en un canal de difusión terrestre de 6 MHz, y 38 Mb/s en un canal de televisión por cable de 6 MHz. Codificación de video: MPEG-2 (ISO/IEC ). Codificación de audio: Digital Audio Compression (AC-3) Standard (ISO/IEC ). Paquetización y Multicanalización: MPEG-2 (ISO/IEC ) 15

16 Diagrama general ATSC 16

17 Formatos de compresión ATSC Fuente: ATSC Digital Television Standard Part 4 MPEG-2 Video System Characteristics (A/53, Part 4:2007) 17

18 Manejo flexible de la capacidad 18

19 Audio AC-3 19

20 Subsistema de transporte y multiplex Es un subconjunto compatible de la especificación de los sistemas MPEG-2 definida en ISO/IEC Torrente de transporte de paquetes de longitud fija definido y optimizado para aplicaciones de televisión digital. 20

21 Subsistema transmisión y RF Diagrama Servicio principal 21

22 Subsistema de modulación terrestrial broadcast mode: 8-VSB (19.39 Mb/s) Opcional: E8-VSB (mayor inmunidad, < Mb/s) Los modos mejorados son una respuesta a las deficiencias encontradas en la especificación inicial para entornos multitrayectoria. high data rate mode: 16-VSB (38.57 Mb/s) 22

23 Ancho de banda (BW) 23

24 DVB-T Desarrollado por ETSI. Clásica granularidad en la especificación del estándar. Especificado para anchos de banda de 8 MHz, 7 MHz y 6 MHz. Permite usar diferentes niveles de modulación QAM y diferentes ratas del código interior para balancear bit rate versus robustez. Directamente compatible con señales de TV codificadas con MPEG-2 (ISO/IEC 13818). Hasta 23,7517 Mbit/s de carga útil para sistemas no jerárquicos en canales de 6 MHz. 24

25 Diagrama general DVB-T 25

26 Subsistema de framing, codificación de canal y modulación 26

27 Esta figura es propiedad de ETSI. Se ha usado en esta presentación con propósitos estrictamente educativos sin ánimo de lucro. Tomada de ETSI EN V1.5.1 ( ). 27

28 Ejemplos de resoluciones DVB-T Tomado de: Estándar ETSI ETR 154 "Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications" 28

29 Fuente: Estándar ETSI ETR 154 "Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications" 29

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

31 Transmisión jerárquica y no jerárquica MODO NO JERARQUICO MODO JERARQUICO LP: alta rata de bits, baja robustez HP: baja rata de bits, alta robustez 31

32 Audio Sistema basado MPEG-2. Sigue las recomendaciones del estándar MPEG-2 para sonido estéreo y surround. ISO/IEC : Especificación de audio MPEG-2. Se puede usar también audio Dolby AC-3 or DTS para sonido surround. DVB-T no tiene una especificación de audio propia. 32

33 Internet Protocol Opciones de banda ancha residencial: ADSL, HFC, Wi-Max. Adicionalmente Wi-Fi + hubs y switches de cada vez menor precio. Servicios de audio/video hacia/desde el hogar a través IP networking. La especificación DVB de ETSI para uso de IP permite el transporte de servicios DVB Services sobre redes basadas en IP. Orientado hacia integración con GII. 33

34 Implantación de HDTV en Europa Los servicios de HDTV comercial empezaron con el canal Belga Euro180 en Telewest lanzó el primer servicio de HDTV en el Reino Unido en Marzo 2006 «The BBC announced today that it will broadcast its 2006 World Cup coverage and major Wimbledon matches in high definition this summer as part of its pioneering trial». BBC Press Release, 26 February Como se puede ver, la introducción de HDTV en Europa ha sido más lenta que en Estados Unidos. 34

35 Pero, cuál es mejor? 35

36 Implicaciones para los operadores Cámara de alta definición Grass Valley LDK 6000 HD 36

37 Transmisor Harris Platinum-i digital transmitter 37

38 Antenas Las antenas de TV digital difieren en tamaño, configuración, y operación. Baja potencia (~2 kw), low band VHF (~54-88 MHz): antenas Yagi or log-periódicas. > 2 kw: antena batwing con unas cuantas bahías. High band VHF (~ MHz): antenas batwing y arreglos de dipolos. UHF ( MHz, MHz): antena slot, broadband arrays. 38

39 Patrones de radiación azimuth (horizontal) 39

40 Consideraciones Equipo de Transmisión Microondas 40

41 Compartiendo infraestructura Figura tomada de: UPGRADE OR REPLACE?: ANTENNA AND FEEDER OPTIONS FOR ASIAN DIGITAL TELEVISION. M. F. Dallimore, N. Franke. Radio Frequency Systems Pty Ltd, Australia. 41

42 Durante la transición existen muchas opciones Compresor y Mux. ATSC / DVB 42

43 Implicaciones para los usuarios Recibir señales de televisión digital (ya sea de forma aérea, satelital o por cable) requiere un receptor que pueda entender el formato digital de las señales. Sin embargo, los televisores análogos podrán seguir siendo usados a través de un convertidor, el cual recibe las señales digitales y las convierte al formato análogo NTSC. En estos casos se podría considerar apoyo gubernamental para contribuir a subsidiar el costo del convertidor. 43

44 Algunas políticas de masificación En Estados Unidos a partir de marzo de 2007, todos los TVs (y aparatos diseñados para recibir señales de difusión de televisión) deberán incorporar sintonizadores digitales. 44

45 La antena En general, la antena aérea que se usa para recibir señales de TV análogas TV signals (VHF y UHF) también funciona para recepción de televisión digital. Porqué? Winegard Prostar 1000 VHF/UHF/FM 45

46 Costos Modelos de Negocio: forma en que los recursos tecnológicos son usados para proveer servicios a los usuarios. Televisión Analógica: modelo bien definido, poco flexible. Televisión Digital: variedad de modelos de negocio. 46

47 Estimación costos (cerca 2005) Tamaño del Mercado (Cobertura) Pequeño Medio Grande Sistema Transmisor 500 W Codificador SD Línea Tx / Antena Transmisor 7.5 kw Codificador SD (2 Canales) Línea Tx / Antena Transmisor 20 kw Codificador HDTV Línea Tx / Antena Precio del Sistema ($US) Costos de Construcción Costos de Operación Transmisión HDTV Medio - Alto Bajo Producción HDTV Alto Bajo - Medio Transmisión SDTV Bajo - Medio Bajo Producción SDTV Bajo - Medio Medio - Alto Producción / Tx Datos Bajo - Medio Bajo 47

48 Transmisores televisión digital (Harris Corporation, cerca 2005) 48

49 Costos usuarios (cerca 2005) Antena de Recepción: $US 30 - $US 140 Televisor Digital Integrado (idtv): $US $US Decodificador: $US $US

50 Conclusiones La televisión digital no estará definida por un conjunto monolítico de especificaciones. Los estándares de televisión digital estarán en continua actualización incorporando los avances de las tecnologías de trasmisión de datos, procurando por supuesto preservar la compatibilidad dentro de un sistema. ATSC y DVB-T presentan ventajas y desventajas pero la estandarización de este último pareciera estar más sintonizada con las necesidades de la GII. DVB-T es, en general, más flexible que ATSC (formatos compresión, manejo de ancho de banda, etc.). 50

51 Conclusiones (II) La movilidad y la portabilidad son hoy en día factores muy importantes en los dispositivos de la GII. El concepto de televisión por tanto se extiende también a dispositivos móviles y PDAs. En el estándar DVB-T se observa que la operación en contextos inalámbricos pareciera haber sido considerada desde el inicio. Los operadores con equipos de transmisión análogos tendrán que renovar sus equipos, lo cual puede suponer una inversión importante al inicio. La mayoría de elementos pasivos como las antenas de transmisión y líneas de transmisión pueden ser reutilizados para operación digital. 51

52 Conclusiones (III) El mercado de televisión digital de Estados Unidos presenta una gran evolución (marzo 2007) y esto puede pesar mucho sobre la decisión final del estándar de televisión digital en Colombia aunque quizás el estándar europeo sea en algunos aspectos mejor que el americano. El manejo del espectro durante la transición en Colombia supone muchos menos desafíos que en otros países dada el bajo número de canales públicos que existen. En todo caso, el espectro de frecuencia liberado podría suponer unos ingresos interesantes para el regulador. 52

53 Conclusiones (IV) En la televisión digital no existe un único modelo de negocios. Los operadores pueden explotar el mercado de diversas maneras dada la flexibilidad con que han sido concebidos los estándares de televisión digital. 53

54 Muchas gracias 54

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