Transferencia\Apropiación Tecnológica en Televisión Digital Terrestre (TDT) en Venezuela: Una Visión Académica

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1 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009 Transferencia\Apropiación Tecnológica en Televisión Digital Terrestre (TDT) en Venezuela: Una Visión Académica Dr. Nelson Alexander Pérez García Coordinador del Grupo de Investigación de Telecomunicaciones (GITEL) Universidad de Los Andes Douglas Paredes, José Rafael Uzcátegui. José Bernardo Peña, Luís Duque, Roger Hau, Carlos Lucena

2 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009

3 Fuente: El Comercio (Perú)

4 Diferencia entre TV Analógica y Digital TV analógica: utiliza señales continuas, análogas a las señales originales. TV digital: las señales originales son muestreadas, digitalizadas y transmitidas en forma de secuencia de bits. En realidad, nuestro sistema actual de TV ya utiliza señales digitales: captación de imágenes (cámaras digitales), en el transporte de contenido (por enlaces de microondas y sistemas vía satélite punto-punto) e incluso en la distribución de la señal por satélite (DSB), microondas (MMDS) o cable, pero Toda la transmisión de TV digital terrestre (TDT), en Venezuela aún es analógica.

5 Tiene la TV Digital mejor calidad? TV digital o tiene mejor calidad o simplemente no tiene imagen La señal sufre distorsiones e interferencias en el canal entre el transmisor y receptor En el caso analógico, la señal reproducida contiene estas distorsiones En el caso digital, siempre y cuando las distorsiones no sean excesivas, impidiendo al receptor identificar correctamente los bits 0 ó 1, la información original es recuperada con perfección

6 La TV Digital es sólo mejor calidad? La TV digital presenta otras ventajas importantes: Mejor definición o mayor capacidad Movilidad Portabilidad Flexibilidad Múltiple transmisión (multicasting) Interactividad

7 Mejor definición o mayor capacidad? Mejor definición de imagen y calidad de sonido: Las señales digitales se pueden compactar (como en un archivo zipado) en el mismo ancho de banda del canal de TV analógica es posible transmitir la imagen con mejor definición Aumento de la capacidad: por la misma razón, es posible, alternativamente, transmitir más canales digitales en la misma banda de frecuencias de un canal de TV analógica.

8 Grados de definición Baja definición LDTV (Low Definition TV) 320 pixels x 240 l;ineas o 480 pixels x 272 líneas, sin entrelazamiento, para recepción en celulares, ipods y PDAs (240p). Definición estándar SDTV (Standard Definition TV) 704 pixels x 480 líneas (formato 16x9) ó 640 pixels x 480 líneas (formato 4x3), con entrelazamiento, para recepción con calidad equivalente a la de los televisores analógicos (480i). Definición superior EDTV (Enhanced Definition EDTV) 720 pixels x 576 líneas ó 704 pixels x 480 líneas, sin entrelazamiento (576p ó 480p). Alta definición HDTV (High Definition TV) 1280 pixels x 720 líneas, sin entrelazamiento, ó 1920 pixels por 1080 líneas, con entrelazamiento (720p ou 1080i).

9 Ejemplos de resolución

10 Barrido de la Imagen Entrelazado: Para economizar ancho de banda, el total de líneas se dividen en líneas pares e impares. Cada conjunto de líneas se transmite de forma alternada, y se actualiza a razón de 30 imágenes por segundo. Distorsión (recortes o parpadeo), debido al retraso entre las actualizaciones de una línea impar y una línea par Fuente: Anchor Bay

11 Barrido de la Imagen Progresivo: Se transmiten todas las líneas secuencialmente en cada cuadro, a razón de 1/16 segundos Mínimo efecto de parpadeo Consumo de mayor ancho de banda Fuente: Anchor Bay

12 Barrido de la Imagen Barrido Progresivo Barrido Entralazado Fuente: Axis Communications

13 Portabilidad, Movilidad y Flexibilidad Portabilidad Posibilidad de recepción en diversos tipos de equipos portátiles, como celulares, PDAs y laptops. Movilidad Posibilidad de recepción en movimiento, inclusive en vehículos desplazándose en velocidad. Flexibilidad Posibilidad de utilización del sistema para diferentes aplicaciones y servicios.

14 Posibilidad de transmisión, en el mismo canal de 6, 7 ó 8 MHz, de señales con diferentes niveles de resolución, para recepción en diferentes tipos de equipamiento: LDTV (para recepción en celulares, PDAs) SDTV (para recepción, via set-top box, en TVs analógicas) EDTV y HDTV (para recepción en TVs digitales) Multicasting Fuente: ANATEL (Brasil)

15 Interactividad El sistema digital podrá ofrecer interactividad, permitiendo al usuario: Elegir el ángulo de la cámara en un juego de fútbol Responder encuestas Votar en elecciones virtuales en tiempo real Hacer llegar, en línea, sus reclamos, sugerencias, etc., a las autoridades gubernamentales Realizar la compra de productos Buscar empleo Etc, etc, etc.

16 Niveles de Interactividad y Servicios Nivel 4 Acceso abierto a Internet Nivel 3 Servicios restrictos a portales Nivel 2 Servicios colectivos ofrecidos por las operadoras Nivel 1 Mosaico

17 Niveles de interactividad 2 y 3 Goles Cámara Lenta

18 Niveles de interactividad 4 Programación interactiva colectiva Programación normal/extra Usuario ve la programación Proveedor de Servicios Interactivos Interacción bidireccional... Canal de TVD Canal de Interactividad Usuario accede a servicios de forma prácticamente ilimitada

19 El canal de retorno Aún no resuelto, ya que, cualquiera que sea la tecnología empleada, habrá irremediablemente un costo adicional: Líneas telefonicas fijas tiene una penetración del orden de 16% de las residencias en Venezuela (contra 95% de la TV analógica), capacidad limitada de transmisión (banda angosta) y costo de utilización Telefonia celular tiene buena cobertura y penetración (pero no es total, particularmente en regiones de pocos habitantes) y costo de utilización elevado Otras soluciones inalámbricas como WiFi (ya posible) y WiMax (posible en breve) involucran costo de implantación y de utilización Redes HFC también con baja penetración ( 22%), implican costo de implantación y de utilización Fuente: Dr. Silva Mello (PUC\Rio Brasil)

20 OFDM - Características Multiportadora Baja tasa del símbolo por portadora Bajo umbral de relación S/N Resistentes a reflexiones, interferencias, etc. Cuando se combina con códigos de corrección de error (FEC), se denomina COFDM Utiliza FFT (Fast Fourier Transform): Versiones 2K y 8 K

21 COFDM Trayectoria Múltiple Transmisor Distante Transmisor Cercano Fuente: Dr. Rodolfo Lima (PUC\Rio Brasil) Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

22 Velocidades de Transmisión Modulación DQPSK QPSK 16-QAM 64-QAM Tasa de Intervalo de guarda código 1/4 1/8 1/16 1/32 1/2 3,651 4,056 4,295 4,425 2/3 4,868 5,409 5,727 5,900 3/4 5,476 6,085 6,443 6,638 5/6 6,085 6,761 7,159 7,376 7/8 6,389 7,099 7,517 7,744 1/2 7,302 8,113 8,590 8,851 2/3 9,736 10,818 11,454 11,801 3/4 10,953 12,170 12,886 13,276 5/6 12,170 13,522 14,318 14,752 7/8 12,779 14,198 15,034 15,489 1/2 10,953 12,170 12,886 13,276 2/3 14,604 16,227 17,181 17,702 3/4 16,430 18,255 19,329 19,915 5/6 18,255 20,284 21,477 22,128 7/8 19,168 21,298 22,551 23,234 Fuente: ISDB-T Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

23 Procesamiento de la Señal Modulación: ATSC-T: QAM de 256 niveles DVB-T: QAM de 16 y 64 niveles, PSK ISDB-T: QAM de 64 niveles Audio: ATSC-T: Dolby-AC3 DVB-T: MPEG2-BC ISDB-T: MPEG2-AAC Video: MPEG-2 Video MPEG-4 H.264 (para sistemas que contemplan movilidad del usuario)

24 Evolución de los Estándares de Codificación de Video ITU-T VCEG H.261 (1990) ISO/IEC MPEG H.263 (1995/96) H.263+ H (2000) (1997/98) H.264 MPEG-2 ( MPEG-4 (H.262) Part 10 ) (1994/95) MPEG-4 v1 (2002) (1998/99) MPEG-4 v2 MPEG-1 (1993) (1999/00) MPEG-4 v3 (2001)

25 Resolución HD vs. Tasa del Bit MPEG 2 MPEG 4

26 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009

27 Modulación/Transmisón Recepción/Demodulación Transporte Transporte Codificación Middleware Decodificación Middleware Audio Video Video Audio Aplicativos Interactivos Aplicativos Interactivos Proveedor de Servicios Interactivos Canal de Interacción Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA) Fuente: ISDB-T

28 ATSC Sistemas y estándares DVB-T/H

29 ISDB-T Sistemas y estándares DTMB

30 Sistemas y estándares SBTVD

31 ATSC-T Advanced Television Systems Committee-Terrestrial Estándar promovido por los Estados Unidos Portadora única Velocidades de transmisión hasta 19 Mbps Ancho de banda de 6 MHz Modulación digital 8-VSB (Vestigial Sideband, versión 8) Concebido para recepción fija y condiciones moderadas de trayectoria múltiple

32 DVB-T Digital Video Broadcasting-Terrestrial Estándar europeo Múltiple portadora (2K ó 8K) Velocidades de transmisión desde 5 a 27 Mbps. Ancho de banda: 8 MHz (probados 6 MHz y 7 MHz) COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) Concebido para recepción fija y reuso de frecuencia, con robustez ante la trayectoria múltiple intensa Movilidad soportada por DVB-H (bateria, handover, etc.), con 4K Requiere red adicional para DVB-H

33 ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial Estándar japónes Múltiple portadora (2K, 4K ó 8K) Velocidades de transmisión de hasta 34 Mbps Ancho de banda de 5,6 MHz (compatible con 6 MHz) Segmentación en frecuencia: BST-OFDM (organizado en 13 segmentos) Basado en DVB-T, introdujo entrelazamiento en el tiempo, agregando capacidad para recepción móvil. Permite transmisión jerárquica (algunos de los 13 segmentos pueden tener una mayor protección)

34 ISDB-T One-Seg For mobile receivers 1ch bandwidth (6MHz) Spectrum segment ( divided into 13 segments ) For stationary receivers either 3 SDTV or 1 HDTV programs on 1 channel Launched on April 1, 2006 In service since Dec 1, 2003 Mobile terminal receivers w/ small screen Large screen receivers Fuente: ARIB

35 SBTVD Sistema Brasileiro de Televisão Digital Basado en el estándar japónes Múltiple portadora (2K, 4K ó 8K) Velocidades de transmisión de hasta 34 Mbps Ancho de banda de 5,6 MHz (compatible con 6 MHz) Segmentación en frecuencia: BST-OFDM (organizado en 13 segmentos) Codificación de vídeo: H.264 (MPEG Part 10) Middleware: GINGA Operación: 02/12/2007 (São Paulo)

36 DTMB Digital Television Terrestrial Multimedia Broadcasting Creado en la República Popular China Canal de 8 MHz (pruebas satisfactorias en 6 MHz) Velocidades de transmisión de hasta 32 Mbps (con 64-QAM) TDS-OFDM (Time-domain Synchronous OFDM) modulación en frecuencia y en el tiempo (teóricamente) alta eficiencia espectral Utiliza secuencias PN (pseudonoise) como intervalos de guarda (teóricamente) procesos de sincronización y estimación del canal más rápidos

37 DTMB Código BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) + código para corrección de errores LDPC (Low Density Parity Check) + LTDI (Long Time-Domain Interleaver) (teóricamente) mayor cobertura, disponibilidad y robustez ante el ruido impulsivo MPEG-2 (transmisión simultánea) y H.264 (HDTV) Middleware abierto, pero aún sin definir

38 Comparación entre Estándares DVB-T\H ISDB-T DTMB Madurez (mayor número de años en operación) Mejor desempeño (comprobado) en presencia de Teóricamente, menor tiempo requerido para interferencias tales como el ruido impulsivo (típico en recepción doméstica y ambientes de movilidad pedestre y vehicular), debido a la sincronización y estimación del canal, debido al uso de TDS-OFDM (Time Domain Synchronous OFDM) incorporación de un interleaver temporal Economía de escala en receptores Movilidad implementada en la misma red de TV Uso en conjunto de código BCH (Bosepara recepción fija (en uno de los 13 segmentos Chaudhuri-Hocquenghem), código para en que se divide la banda) corrección de errores LDPC (Low Density Parity Check) y el LTDI (long time-domain interleaver), implica, teóricamente, mayor cobertura, disponibilidad de operación y robustez ante ruido impulsivo Middleware basado en Java ( abierto?) Interactividad implementada Potencial eventual economía de escala en receptores (se hablar de set-top boxes de 15U$) Movilidad implementada, aunque requiera de una red auxiliar (basada en DVB-H) Reciente implementación de upgrade en la técnica de compresión de video utilizada (MPEG-4 Part 10 ó H.264, en Brasil), así como en el middleware abierto (GINGA, en Brasil) Se espera que el middleware a desarrollarse cuando se implemente la interactividad, sea abierto Interactividad implementada, con un significativo número de aplicaciones desarrolladas Adoptado por Brasil y Perú (países con características culturales y necesidades de país similares a las nuestras). Se espera sea adoptado también por Argentina y Chile

39 En Venezuela - Oficialmente Multiplexación Codificación de audio y vídeo Middleware Aplicaciones

40 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009

41 TDT en el Mundo Fuente: Wikipedia

42 Previsiones en Latinoamérica Perú: - Primera transmisión comercial en Nota: elección de ISDB-T en Perú basada en tres criterios: económico, tecnológico y de cooperación Colombia: - Fase de prueba en julio 2009 (112 municipios en el centro del país) - Primera transmisión comercial en 2do semestre de 2010 México: - 2do mercado latinoamericano con más de 4 millones de usuarios en los próximo 5 años (si EEUU logra precios accesibles de handsets) Fuente: Prof. Luis Valle (Argentina)

43 Previsiones en Latinoamérica Argentina: ISDB-T (o SBTVD) Chile: ISDB-T (o SBTVD) Países del ALBA (Cuba, Nicaragua, Bolivia, Dominica y Honduras): Estándar que adopte Venezuela

44 Previsiones en Venezuela Comisión Presidencial conformada (desconocemos desde cuando) Se espera anuncio del estándar elegido el día 18 de mayo de 2009 (Día Mundial de las Telecomunicaciones) Según la revista electrónica Inside Telecom, y el portal del CNTI (Centro Nacional de Tecnologías de Información), adscrito al Ministerio del Poder Popular para las Telecomunicaciones e Informática (MPPTI), el estándar sería DTMB (a anunciarse el 18/05/2009). Actualmente, hay un fuerte rumor de que sea ISDB-T Simulcast: De 7 a 10 años

45 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009

46 Asesoría a CONATEL y al MPPTI Elaboración del protocolo de pruebas de TDT (2007 y 2008) Revisión in situ de algunas de las pruebas (2007 y 2008) Análisis de los resultados de las mediciones (2007 y 2008) Elaboración del informe técnico final (2007 y 2008) Elaboración del documento Requerimientos para la Transferencia\Apropiación Tecnológica en Televisión Digital Terrestre en la República Bolivariana de Venezuela ( Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

47 Promoción del Tema TDT a Nivel Nacional Dictado de conferencias, charlas, talleres y minicursos en congresos científico-técnicos a nivel nacional Organización del Foro Sobre TV Digital Mérida 2007 (I Jornadas de Investigación y Desarrollo en Tecnologías Libres) Gestación de Diplomado en TV Digital en la ULA (último trimestre 2009) Gestación de la inclusión de la línea de investigación TV Digital en la Escuela Superior de Telecomunicaciones e Informática (CENDIT), y especializaciones y maestrías del país, como por ejemplo, la que está por abrirse en la ULA (Maestría en Telecomunicaciones) Creación del Foro Virtual sobre TV Digital ( Entrevistas en radio y televisión Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

48 Experiencia en otros Países Participación en mediciones realizadas en TDT en Brasil y Argentina Participación (como ponentes y/o asistentes) en congresos en España, Panamá, Brasil y Ecuador Participación en reuniones de trabajo sobre TDT en España y Brasil Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

49 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Industrialización Instalación de una o más fabricas en el país, no sólo para ensamblaje Incorporar al sector académico y de investigación venezolano en las fases de I+D+i del proceso Innovaciones y Nuevos Desarrollos en el Estándar Elegido Incorporar al sistema de TDT de Venezuela, las innovaciones, upgrades y desarrollos (incluyendo prototipos) que a futuro se hagan sobre el estándar elegido por parte de sus promotores, y viceversa Cooperación por parte de los promotores del estándar elegido, con recursos tecnológicos, al desarrollo y/o implantación de las innovaciones desarrolladas en Venezuela en materia de TDT Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

50 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Alianzas Estratégicas Directas en I+D Entre Universidades/Entes del Estado Venezolano con Universidades/Empresas de los países promotores del estándar seleccionado (convenios directos) Creación del Centro I+D+i en Venezuela Apoyo, por parte de lo promotores del estándar, con recursos humano y tecnológico, a la creación y consolidación en Venezuela de un Centro I+D+i, que en conjunto con universidades y otros centros de I+D+i del país, conformarán la Red I+D+i Nacional en TDT Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

51 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Apoyo en la Elaboración del Marco Regulatorio Disminución del tiempo de elaboración de nuestro marco regulatorio Capitalización de las mejores prácticas que poseen los países promotores del estándar elegido en materia de marco regulatorio Despeje de dudas e inquietudes que nos puedan surgir en Venezuela en el establecimiento de nuestro propio marco regulatorio en TDT Apoyo en las Pruebas del Canal de Retorno Apoyo en transferencia y compartición de las experiencias/asesorías de los países promotores, de las mejores prácticas del canal retorno, así como en las pruebas que se realicen en Venezuela sobre dicho canal de retorno Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

52 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Venezuela como Escenario Físico de Pruebas de Utilización Los promotores del estándar seleccionado deberán garantizar que Venezuela sea escenario físico (en varias ciudades del país), para al menos algunas de las pruebas de utilización de las innovaciones realizadas por los países promotores del estándar Utilización Conjunta de Resultados Ambas partes, es decir, los promotores del estándar elegido y Venezuela, se deberán comprometer a compartir sus resultados de las mediciones de laboratorio y campo que se hagan sobre el estándar, con el fin de producir literatura científico-técnica en conjunto Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

53 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Apoyo para el Desarrollo del Middleware y Aplicaciones Los países promotores del estándar elegido, deberán dar apoyo técnico en el desarrollo de nuestro Middleware y nuestras Aplicaciones, independientemente de que el Middleware del sistema de TDT venezolano sea una derivación del existente en el estándar elegido, o sea desarrollado enteramente por nosotros Apoyo para el Implantación de la Supervisión y Gestión en la Red de TDT Transferencia en materia de supervisión y gestión de redes de TDT y de radiodifusión en general, para de esta forma optimizar el tiempo que emplearemos en Venezuela para alcanzar dicha meta Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

54 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Apoyo para la Investigación y Desarrollo en otras Áreas Científicas y Tecnológicas de la Nación Además de la transferencia\apropiación en materia de TDT para Venezuela, se debe aprovechar la ocasión de obtener propuesta concreta y detallada sobre la eventual cooperación con Venezuela en Investigación y Desarrollo de otras Áreas y Científicas y Tecnológicas de la Nación, especialmente en Telecomunicaciones Formación y Capacitación del Recurso Humano Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

55 Transferencia\Apropiación Tecnológica en TDT: Visión de Sector Académico Formación y Capacitación del Recurso Humano (Parte 5) Los promotores del estándar seleccionado deben comprometerse a cooperar con recursos tecnológicos, para el fortalecimientos de las instituciones universitarias y centros I+D+i de Venezuela, que participarán en el proceso de formación y capacitación Formación y Capacitación del Recurso Humano (Parte 4) En la selección del personal que será formado y capacitado en TDT, sería conveniente tomar en cuenta la opinión del Sector Académico y de Investigación de Venezuela. Los aspectos a ser abordados en al formación y capacitación en TDT, deben versar sobre los diferentes tópicos de la TDT, por ejemplo, hardware, canal de propagación, planificación de sistema, middleware, desarrollo de contenidos, entre otros Dr. Nelson Pérez (ULA), M.Sc. Douglas Paredes (ULA), Prof. José Rafael Uzcátegui (ULA)

56 Cuenca, 18 al 21 de junio de 2009 Transferencia\Apropiación Tecnológica en Televisión Digital Terrestre (TDT) en Venezuela: Una Visión Académica Dr. Nelson Alexander Pérez García Coordinador del Grupo de Investigación de Telecomunicaciones (GITEL) Universidad de Los Andes Douglas Paredes, José Rafael Uzcátegui. José Bernardo Peña, Luís Duque, Roger Hau, Carlos Lucena

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