INTRODUCCIÓN A LOS SERVICIOS DE TV MÓVIL

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1 INTRODUCCIÓN A LOS SERVICIOS DE TV MÓVIL ING. EDISON CEPEDA edisoncepedak@hotmail.com RESUMEN El creciente aumento de la demanda de servicios con carácter móvil ha impulsado al sector tecnológico a incursionar en el mercado de los servicios de la TV móvil. Trabajando en conjunto con las redes móviles de comunicación, las redes de difusión móvil de TV se proyectan como una alternativa a los servicios fijos de TV por suscripción. Siguiendo esta línea, la industria ha venido desarrollando al estándar DVB-H, el cual se muestra como una fuerte opción para la implantación de redes de difusión de TV móvil en EE.UU. y Europa. Palabras claves: TV Móvil, TV digital, Redes de difusión de TV móvil, DVB-H. ABSTRACT INTRODUCTION TO THE MOBILE TV SERVICES. The growing demand on mobile services has pushed the technological sector to the mobile TV services market. Working in junction with mobile communication networks, the mobile broadcasting TV networks show themselves as an alternative to the fixed subscribed TV services. In this sense, the industry have been developing the DVB-H standard, wich shows itself as a strong option for the implementation of mobile broadcasting networks in USA and Europe. Key words: Mobile TV, Digital TV, Mobile TV broadcasting networks, DVB-H. 1 INTRODUCCIÓN Los servicios de TV móvil han sido diseñados para que el usuario pueda disfrutarlos mediante el uso de un dispositivo portátil, como un teléfono celular o PDA, con capacidades especiales. La TV móvil ha sido concebida para brindar al usuario, los mismos contenidos que normalmente accede mediante servicios de suscripción fijos como TV satelital, TV digital e incluso TV por cable, con la diferencia que provee el servicio a dispositivos que poseen movilidad dentro de la red, característica normalmente asociada a servicios de telefonía. Según proyecciones de la antigua Alcatel ahora Alcatel Lucent uno de los principales proveedores de soluciones en el ámbito de TV móvil, se espera que para el año 2010, la TV Móvil llegue a ser una killer application para operadores de 3G y genere beneficios que estén alrededor de billones de Euros. No existe un patrón único que defina la forma en que un dispositivo móvil accede a contenidos de TV, sin embargo, el broadcast se perfila como la forma más económica de ofrecer el servicio. Existen diversos estándares, que definen como es el proceso de broadcast en TV móvil, pero la industria, tanto en Europa como en Estados Unidos, apunta al uso de DVB-H (Digital Video Broadcast to a Handheld), que se deriva del estándar de difusión de servicio de TV fijo DVB-T. Una red de TV móvil implica un poco más que difusión de TV, involucra capacidades interactivas como los son VoD (Video on Demand) y PPV (Pay per View), lo que hacen de la TV móvil, una extensión de los servicios actuales de la TV por suscripción, con carácter móvil. 2 TOPOLOGÍAS DE EXISTENTES PARA LA DIFUSÓN DE TV MÓVIL Múltiples mecanismos de entrega de TV digital a dispositivos portátiles como teléfonos celulares y PDAs han sido 1

2 desarrollados. Tales mecanismos pueden agruparse en tres bloques, que dependen directamente de la tecnología de transporte. Estos bloques se definen como: Redes de transmisión celular Redes de difusión (broadcast) Podcasts Fig. 1.-Topologías de TV Móvil 2.1 Redes de transmisión celular La difusión de TV móvil soportada en redes celulares existentes se puede clasificar en dos tipos de servicios: Unicast: Es un servicio uno a uno soportado por una red celular, que permite ofrecer servicios VoD, utilizando el canal de vos del usuario, para cursar el tráfico de video. Este tipo de topología no es capaz de proveer video de alta calidad, debido a las limitantes de ancho de banda que presentan las redes celulares actuales. Así mismo, este modo de transmisión de video es uno de los más costosos. En general, los operadores de redes celulares ofrecen servicios de TV a sus usuarios, mediante esta topología. Fig. 2.-Topología Celular Unicast Multicast: También denominado MBMS - Multimedia Broadcast Service es un servicio que contempla conectividad de una a varios (one to many), generando una especie de broadcast sobre la red celular. Para lograr este modo de transmisión, se reserva parte del ancho de banda de la red para realizar difusión de contenidos de TV a múltiples usuarios simultáneamente. Dado que el canal de transmisión posee mayor ancho de banda que en el caso de unicast, se logra transmitir video de mayor calidad, sin embargo, tal calidad aún está limar tada por el ancho de banda disponible en redes celulares. Si bien, el costo de esta topología de transmisión es elevado, es inferior al de la topología unicast, ya que el costo se comparte entre los múltiples usuarios con acceso a los contenidos de TV. A pesar de que esta topología es más eficiente que unicast, se presenta el inconveniente que la difusión de TV consume excesivos recursos dentro de la red celular (por cada canal de video, se dejan de cursar hasta 10 canales de voz, en el mejor de los casos, dependiendo de la tasa de transmisión del video digital. Fig. 3.-Topología Celular Multicast 2.2 Redes de difusión (broadcast) Las redes de difusión o broadcast proveen de un servicio one to many soportado sobre una red independiente que opera de forma paralela a la red celular, en una banda de frecuencia separada. Esta topología brinda un canal de transmisión de TV separado de la red celular, por lo que no se cuentan con limitantes de ancho de banda presentes en redes celulares. El canal dedicado de transmisión de TV que brinda esta topología, permite que se el móvil reciba video de alta calidad, al más bajo costo, en comparación a la transmisión que se efectúa por medio de redes celulares. 2

3 3 ESTÁNDARES PARA REDES DE BROADCAST DE TV MÓVIL Fig. 4.- Topología de Broadcast Si se opera la red de difusión en forma conjunta con la red celular, se puede ofrecer servicios interactivos como VoD, utilizando como canal de subida (que transmite información emitida por el usuario) a la red celular, y como canal de bajada el canal de TV de la red de difusión, por el cual se realiza la descarga de los contenidos de TV. Fig. 5.- Operación conjunta red de difusión/celular para la obtención de un servicio interactivo (VoD) 2.3 Podcasts La topología de Podcasts involucra una actividad de comunicación uno a uno entre el dispositivo de TV portátil y un PC o una fuente local con acceso a Internet. Tal actividad se puede realizar mediante una conexión LAN, WLAN, Bluetooth, u otro tipo de red PAN (Personal Area Network). De todas las topologías posibles en TV móvil, la única que se perfila como una verdadera alternativa a la TV por suscripción de la actualidad (cable/satélite), es la topología de broadcast, ya que permite ofrecer difusión de TV de alta calidad, comparable con la de los servicios de TV por suscripción actuales. En los últimos tiempos, se han desarrollado diversos estándares para la difusión de TV sobre dispositivos móviles. En general, estos estándares definen como es la capa física de comunicación con tales dispositivos. Los más resaltantes son nombrados a continuación. Digital Multimedia Broadcast (DMB): Es una evolución del la tecnología DAB (Digital Audio Broadcasting), en la cual los usuarios disfrutan de contenidos de TV en sus teléfonos móviles y en terminales diseñados para los vehículos. DMB adicionalmente puede soportar data sobre IP, incluyendo archivos. DMB cuenta con una versión basada en transmisión satelital conocida con el nombre de DMB S. Este estándar surgió en Corea y se ha extendido a otros países asiáticos. MediaFLO: es un sistema propietario de Qualcomm, que permite entregar servicios de difusión de TV a dispositivos móviles mediante el uso de OFDM (Orthogonal Frequency - division multiplexing). Acutlamente se encuentran redes operativas bajo este estándar en EE.UU., cursando tráfico a través de canales de TV analógicos, desde principios del año ISDB-T: desarrollado en Japón para proveer inicialmente TV digital terrestre, ha sido extendido para equipos portátiles puedan recibir señal de TV bajo este formato. Desde comienzos del 2006 se encuentran redes operativas bajo este formato. DVB-H: Adoptando la estructura ya existente del estándar para difusión de TV digital como servicio fijo DVB-T se 3

4 desarrolló el estándar capaz de soportar difusión de TV sobre equipos portátiles DVB-H (Digital Video Broadcasting on Handhelds). Compatible en un 100% con DVB-T, DVB-H adopta el mismo esquema que el anterior, introduciendo ciertas mejoras en cuanto a consumo de energía, que permiten adaptar al estándar a un esquema de recepción móvil. DVB-H es un estándar desarrollado por el proyecto DVB y avalado desde el año 2004 por ETSI (European Telecommunications Standards Institute). A partir de finales del año 2006, TIA (Telecommunications Industry Association) adoptó al estándar DVB-H para TV móvil. En la actualidad, existen redes operativas bajo este estándar, tanto en EE.UU., como en Europa. Dado que DVB-H es, desde el punto de vista regional, con mayor área de aplicación (EE.UU. y Europa), y avalado por dos de las principales asociaciones que emiten estándares en materia de telecomunicaciones, es de interés conocer a detalle como opera este estándar. 4.1 Time Slicing Así como ocurre con cualquier equipo móvil, la vida de la batería es un aspecto de suma importancia. Para poder reducir el monto de energía consumido por el dispositivo móvil, DVB-H introduce el concepto de time-slicing. El proceso de Time-Slicing implica que el flujo de datos es enviado al dispositivo móvil en forma de ráfagas a ciertos intervalos de tiempo. Cuando el receptor no recibe la ráfaga deseada, el sintonizador contenido en el dispositivo portátil queda inactivo, y por lo tanto reduce su consumo de potencia. El usuario no nota el paso de períodos de actividad a inactividad, ya que las ráfagas son memorizadas en la memoria del receptor y reproducidas de forma continua. El proceso de time-slicing permite una reducción de hasta un 95% del consumo de energía. Cabe destacar que, mientras el receptor pasa a períodos de inactividad, el transmisor de difusión (broadcasting) permanece activo y enviando series de ráfagas continuas, para cada servicio, siguiendo una secuencia, 4 ASPECTOS TÉCNICOS DEL ESTÁNDAR DVB-H DVB-H se construyó sobre los principios de operación de DVB-T, al cual se le han agregado ciertos elementos funcionales necesarios para los requerimientos del entorno de recepción del equipo móvil. Ambos estándares se soportan sobre la misma capa física. Al igual que DVB-T, DVB-H puede soportar entramados MPEG- 2 y modulación OFDM para la transmisión. Las mejoras adicionales que introduce DVB- H incluyen ahorro de batería de los dispositivos, a través de técnicas de rebanado de tiempo (en inglés timeslicing) e incremento de la robustez ante posibles errores de transmisión, mediante la inserción del protocolo MPE-FEC. Fig. 6.- Parámetros definidos para una ráfaga en DVB-H 4.2 MPE-FEC (Multi-Protocol Encapsulation/Forward Error Correction) Debido al reducido tamaño de las antenas de los dispositivos móviles, que requieren recepción desde diversas localidades, aumentándose la probabilidad de errores de transmisión, es necesario contar con un robusto sistema de protección contra errores. 4

5 MPE-FEC brinda estas capacidades de protección extra contra los errores. 4.3 IPDC (Internet Protocol DataCasting) DVB-H solo define los aspectos inherentes a la capa física de transmisión de TV móvil. Sin embargo, se hace necesario definir la forma en que serán organizados los flujos de datos que soportará la capa física. Dependiendo de cómo sean organizados los flujos de datos, dependerá el desempeño final de la red de difusión de TV móvil. Dadas estas condiciones, usualmente se organizan los flujos de datos de video en forma de paquetes IP. En específico, la técnica que distribuye los flujos de información de TV en tales paquetes se denomina IP DataCasting. La ventaja de IP Datacast, es que se adapta fácilmente a los flujos de información correspondientes a la generación de imágenes en pequeñas pantallas, como es el caso de TV móvil sobre dispositivos portátiles. Con esta tecnología, tan solo se requiere un ancho de banda comprendido entre 128 a 384kbps por canal de TV móvil, para entregar un servicio con alta calidad de video en una pequeña pantalla. Tales flujos de información permiten que sean enviados entre 30 y 80 programas de TV sobre una red. En contraste, para generar una imagen de calidad equivalente en una pantalla grande, se necesitaría un flujo de bits entre 3 y 5 Mbps sobre una red similar. Una parte integral del concepto de IP DataCast móvil, es la disponibilidad de un canal interactivo de retorno. El contenido de broadcast es entregado por medio del canal de difusión, mientras que la interactividad, como elección de contenido, votación o petición de búsqueda de alguna información adicional toma lugar por vía de un canal interactivo soportado por la red celular. En tal sentido, IP DataCast permite optimizar el uso, tanto de la red de difusión, como la celular, en una estructura de transmisión de TV móvil. En líneas generales, el uso de IP DataCast provee de las siguientes tres capacidades básicas: Transmisión en tiempo real de video y audio, Generación de guía electrónica de servicio, que permite al usuario seleccionar, de forma interactiva, el servicio al cual desea acceder. Protección del servicio, al permitir encriptación de los datos, así como la transmisión de información inherente a la tarificación. 4.4 Arquitectura de la red Una red basada en DVB-H posee la estructura básica de una red de broadcast, pero con ciertos cambios, como puede ser difusión desde radio bases y satelital simultáneamente. Adicionalmente, la estructura de una red DVB-H, debe estar asociada a una red celular, para poder ofrecer servicios interactivos análogos a los de TV por suscripción, como son VoD y PPV. En la siguiente figura se aprecia la estructura general de una red DVB-H, en dónde se incluye un segmento de red celular, que es necesaria para brindar comunicación bidireccional entre el usuario y la red. Fig. 7Arquitectura General de una red DVB-H La estructura más simple de una red de difusión de TV móvil, contempla el uso de un transmisor principal, que bien podría un satélite o una radiobase, que se comunica con una serie de repetidores secundarios. 5

6 Fig. 8.- Estructura básica de una red de difusión de TV móvil con DVB-H En general, la red DVB-H puede contemplar dos tipos de uso del espectro: SFN (Single Frequecncy Networks), que utiliza una misma frecuencia para toda la red y MFN (Multiple Frequency Networks), que emplea el uso de más de una frecuencia. En general, una red eficiente puede ser construida a partir de un esquema SFN, con ayuda del esquema en celdas mencionado previamente. 4.5 Uso del espectro en DVB-H En general, no hay una ubicación global en frecuencia para las aplicaciones DVB-H. Sin embargo, en diferentes regiones se está trabajando para desarrollar un plan de frecuencia general para la operación de servicios de DVB-H. Se ha estimado que el paso de la difusión de TV de analógica a digital reduzca los anchos de banda requeridos. Sin embargo, esperar a que esto ocurra no es viable. Adicionalmente, se debe tomar en cuenta que el espectro de la red DVB-H no debe solaparse con redes celulares existentes ni con posibles nuevas aplicaciones de 3G. Tomando en cuenta estas consideraciones, se han planteado tres posibles bandas para la operación de DVB-H: La primera opción, corresponde a la banda IV, que abarca desde 470 hasta 650MHz. Esta banda es la ideal para cualquier servicio inalámbrico, ya que es lo suficientemente baja para propagarse a largas distancias y aumentar así la cobertura, y es lo suficientemente alta para evitar interferencias por ruidos generados por actividades inherentes al hombre. Otra opción contempla el uso de la banda L ( MHz). Sin embargo, solo se proyecta el uso de este espectro en los Estados Unidos, ya que en Europa, la banda L ya esta reservada para otros servicios. En general, el desarrollo de una red DVB-H en la banda L, resulta mas costoso que si se realizase en la banda de UHF. Por último, la otra banda propuesta para la La implantación de DVB-H es la banda S, que abarca desde 2170 hasta A las redes que operan en este espectro se les denomina DVB-SH. Implementadas en Europa, normalmente constan de una topología mixta con transmisión satelital y desde radio bases. Fig. 9.- Frecuencias disponibles para difusión de DVB-H 5 CONCLUSIONES Dadas las tendencias actuales, se puede decir que las redes de difusión de TV móvil se perfilan como una solución robusta para la transmisión de TV, por lo que pueden resultar ser en un futuro, una alternativa a las redes fijas de TV por suscripción, tanto TV por cable, como TV satelital. En lo que a la diversidad de tecnologías disponibles para difusión de TV, DVB-H apunta a ser uno de los principales estándares en la materia, ya que a diferencia de otros estándares, está siendo adoptado por gran número de fabricantes de productos de tecnología, tanto en Europa como en EE.UU. 6

7 BIBLIOGRAFÍA [1] WIETERFELDT, R. Handset System Architectures for Mobile DTV. Texas Instruments. White paper extraído de la página: wnload.asp [2] SOLOMON, Y. The Economics of Mobile Broadcast TV. Mobile DTV Alliance. Año White paper extraído de la página wnload.asp [3] DigiTAG Digital Terrestrial Televisión Action Group. Television on a handheld receiver broadcasting with DVB-H. Año White paper extraído de la página H-Handbook.pdf [4] Mobile TV UMTSF/GSMA Joint Work Group. Mobile TV: The Groundbreaking Dimension. Año White paper extraído de la página: n/umts/multimedia_pdfs_papers_jointmobile-tv-group-white-paper [5] Nokia. IP Datacasting: Bringing TV to the Mobile Phone. Año White Paper extraído de la página: KIA_MAIN_18022/CDA/Categories/About Nokia/Press/WhitePapers/_Content/_Static_ Files/ipdcwhitepaper2_2004.pdf [6] Alcatel Lucent. Digital Video Broadcasting via hybrid satellite/ terrestrial network. Año lucent.com/com/en/appcontent/apl/a0605- Video_Broadcast-EN_tcm pdf [7] Texas Instruments. DVB-H mobile TV for the U.S. Año White paper extraído de la página: rds.pdf [8] Alcatel Lucent. Unlimited Mobile TV for the mass market. Año Extraído de la página: lucent.com/com/en/appcontent/apl/s0206- MOBILE_TV2-EN_tcm pdf Caracas, Febrero