Análisis de un Head End de televisión digital para sistemas IPTV y7o OTT.pdf

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Eléctrica

Análisis de un Head End de televisión digital para sistemas IPTV y/o OTT

Sebastián Tapia Acevedo Sebastián Tapia Acevedo

Profesor Guía: Arnaldo Dossi Dossi

Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el título de Ingeniero Civil Eléctrico.

SANTIAGO-CHILE 2015

(2)

Algunos derechos reservados. Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-Chile 3.0. Sus condiciones de uso pueden ser revisadas en: http//creativecommons.org/licenses/by/3.0/cl/

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TÍTULO:

Análisis de un

Head End

de televisión digital para sistemas IPTV

y o OTT.

CLASIFICACIÓN TEMÁTICA:

Televisión digital

–

Procesamiento de datos;

Protocolos de redes de computadores; Tecnología

–

Procesamiento de

datos; Satélites artificiales en telecomunicación.

AUTOR:

Tapia Acevedo, Sebastián José

CARRERA:

Ingeniería Civil en Electricidad

PROFESOR GUÍA:

Dossi Dossi, Arnaldo

AÑO:

2015

CÓDIGO UBICACIÓN BIBLIOTECA:

2015 / E / 008

RESUMEN

Este proyecto de título busca elaborar un documento de referencia para el

análisis de un sistema de transmisión de televisión digital en Chile, a través

del

Head End

, que entregue servicios a hogares y/o personas, con el uso

de las mejoras de Internet a través de IPTV (

Internet Protocol Television

) y

OTT (

Over the top

).

Para lograr esto se estudiarán diferentes etapas que involucran el proceso,

desde la ingesta de contenido, hasta la visualización del mismo.

Se presenta además la evolución del sector de telecomunicaciones,

buscando crear perfiles de visualización para el usuario final.

(4)

Dedicado a mis padres Jeremías y Ana María por su amor y comprensión. Mis hermanos, en especial a Daniel y Carolina. A Arnaldo Dossi por su tiempo y apoyo. Finalmente a Paz, por apoyarme en este lindo proceso.

(5)

TABLA DE CONTENIDOS TABLA DE CONTENIDOS

RESUMEN ... 1

CAPÍTULO I. EVOLUCIÓN DEL SECTOR DE TELECOMUNICACIONES Y ORIGEN DE TESIS ... 3

1.1 Antecedentes generales ... 3

1.1.1 Antecedentes nacionales ... 3

1.1.2 Pronósticos nacionales ... 7

1.1.3 Pronósticos Mundiales ... 10

1.2 Origen y necesidad de la tesis ... 11

1.2.1 Origen y necesidad de sistema integrado de transmisión ... 11

1.3 Sistemas de distribución de Televisión ... 12

1.4 Objetivo general y específico ... 13

1.4.1 Objetivo General ... 13 1.4.2 Objetivos Específicos ... 13 1.5 Desarrollo y alcance ... 13 1.5.1 Desarrollo ... 13 1.5.2 Alcance... 14 1.6 Aporte Personal ... 14

1.7 Descripción de los capítulos del trabajo de titulación ... 15

CAPÍTULO II. ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE ... 16

2.1 Introducción ... 16

2.2 Análisis del estado del arte de sistemas OTT TV ... 16

2.2.1 Estado del arte en Chile ... 16

2.2.2 Sistemas OTT en el resto del mundo ... 17

2.3 Discusión del estado del arte ... 20

CAPÍTULO III. SEÑAL DE TELEVISIÓN DIGITAL ... 22

3.2 Digitalización de la señal de televisión ... 22

(6)

3.2.2 Digitalización de la señal de video ... 24

3.3 Estándares de televisión ... 32

3.3.1 Conceptos básicos en televisión digital ... 32

3.3.2 Definición Estándar de televisión SDTV. ... 34

3.3.3 Definición mejorada de televisión EDTV... 36

3.3.4 Alta definición de televisión HDTV. ... 36

3.3.5 Ultra alta definición UHD ... 38

3.4 Algoritmos de compresión MPEG ... 39

3.4.1 Introducción a la codificación MPEG ... 39

3.4.2 Estándares de compresión ... 40

3.4.3 Codificación MPEG para audio ... 43

3.4.4 Codificación MPEG para video ... 44

3.5 Flujos de transporte en MPEG ... 49

3.6 Tendencia futura. Sistema de compresión H.265/HEVC ... 53

3.7 Consideraciones de sistemas de televisión digital ... 56

CAPÍTULO IV.HEAD END DE SERVICIOS DE TELEVISIÓN A TRAVÉS DEL PROTOCOLO DE INTERNET ... 58

4.2 Adquisición de contenido ... 58

4.2.1 Transmisión desde un proveedor de contenidos al satélite ... 60

4.2.2 Proceso de la señal en el satélite ... 65

4.2.3 Recepción de la información satelital ... 69

4.3 Contenido a través de redes computacionales ... 71

4.3.1 Interfaces de contenido en televisión ... 71

4.3.2 Video sobre Protocolo de internet ... 72

4.3.3 Conversión de contenido de televisión a protocolo de Internet ... 85

4.4 Entrega de contenido desde elHead End hasta el usuario... 88

4.4.1 Entrega de la información al usuario final ... 88

(7)

4.4.3 Calidad en la entrega de contenidos ... 92

4.4.4 Redes de entrega de contenido ... 93

4.5 Consideraciones deHead End de televisión digital ... 96

CAPÍTULO V. SERVICIO DE TELEVISIÓN A TRAVÉS DEL PROTOCOLO DE INTERNET IPTV ... 99

5.2 Servicio de Televisión sobre el protocolo de internet IPTV ... 99

5.2.1 Características del servicio IPTV ... 101

5.2.2 Video bajo demanda ... 102

5.2.3 Transmisión de eventos en vivo en IPTV ... 103

5.2.4 Aplicaciones interactivas y otras funcionalidades de IPTV ... 106

5.3 Arquitectura de IPTV ... 107

5.3.1 Middleware de IPTV ... 107

5.3.2 DecodificadoresSet Top Boxes ... 109

5.3.3 IPTV como conexión en el hogar ... 111

5.4 Mediciones de servicio y seguridad en IPTV ... 113

5.4.1 Mediciones de calidad de servicio y calidad de experiencia en IPTV ... 113

5.4.2 Seguridad de contenido en IPTV ... 116

5.5 Consideraciones de servicio de televisión a través del protocolo de internet ... 118

CAPÍTULO VI. SERVICIO DE TELEVISIÓN OTT (OVER THE TOP)... 120

6.2 Características de servicios OTT ... 120

6.3 Diferencias con servicios IPTV ... 121

6.4 Entrega de servicios OTT a través de HTTP ... 123

6.4.1 Diferencias con otros tipos de entrega ... 126

6.4.1 HDS (HTTP dynamic streaming) para Adobe ... 127

6.4.2 HSS (HTTP Smooth Streaming ) ... 130

6.4.3 HLS (HTTP Live Streaming ) ... 131

(8)

6.5 Redes de entrega de contenido al usuario final ... 136

6.5.2 Redes de igual a igual (Peer to peer ) ... 138

6.6 Estudios de OTT sobre redes LTE ... 138

6.7 Consideraciones al servicio de televisión OTT ... 140

CAPÍTULO VII. CREACIÓN DE PERFILES OTT AL USUARIO FINAL ... 142

7.2 Servicio de entrega desde elHead End al usuario final ... 142

7.3 Creación de perfiles para usuarios del tipo hogar y/o personas del tipo fijo y móvil ... 144

7.3.1 Perfiles de usuarios del tipo hogar y/o personas asociados a clientes móviles ... 144

7.3.2 Perfiles de usuario del tipo hogar y/o personas asociados a clientes fijos. ... 151

7.4 Consideraciones de justificación de servicio OTT al usuario final ... 153

CONCLUSIONES ... 155

BIBLIOGRAFÍA ... 161

Anexos ... 167

Anexo A. Formatos de video MPEG ... 167

A.1 MP4. ... 167

Anexo B. Sistema de funcionamiento DVB-S2. ... 167

B.1 Diagrama de bloques de DVB-S2 para flujos de transporte TS. ... 167

B.2 Sistema de potencia en el satélite. ... 168

Anexo C. Cabeceras asociados a protocolos en redes de computación. ... 169

C.1 Cabecera Ethernet. ... 169

C.2 Cabecera IP. ... 170

C.3 Cabecera UDP. ... 172

C.4 Cabecera TCP. ... 173

(9)

ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. 1. Anchos de banda asociados a conexiones fijas [2]. ... 5

Tabla 1. 2. Ancho de banda asociado a conexiones móviles 3G [2]. ... 5

Tabla 1. 3. Ancho de banda asociado a conexiones móviles LTE [2]. ... 6

Tabla 3. 1. Características de los sistemas NTSC y PAL. ... 25

Tabla 3. 2. Características de los sistemas para muestrear en HDTV. ... 26

Tabla 3. 3. Diferencias de resolución en señales cromáticas... 30

Tabla 3. 4. Ventajas y desventajas de exploración entrelazada y progresiva. ... 34

Tabla 3. 5. Estándares SMPTE para SDTV... 35

Tabla 3. 6. Formato de Interfaz común para HDTV. ... 37

Tabla 3. 7. Técnicas y características de MPEG-4 H.264/AVC. ... 48

Tabla 3. 8. Diferencias en b/s de H.264 y H.265. ... 53

Tabla 4. 1. Características de sistemas DVB-S y DVB-S2. ... 62

Tabla 4. 2. Características del satélite amazonas 2. ... 68

Tabla 4. 3. Formato de trama MAC ... 75

Tabla 4. 4. Diferencia entre red de datagramas y de circuitos virtuales. ... 77

Tabla 4. 5. Trama Ethernet, cabecera de Paquete IP. ... 79

Tabla 4. 6. Formato trama Ethernet, cabecera IP y segmento UDP. ... 81

Tabla 4. 7. Algunos puertos designados en TCP. ... 82

Tabla 4. 8. Formato trama Ethernet, cabecera IP y segmento TCP. ... 82

Tabla 4. 9.Flujo MPEG sobre una unidad de transmisión. ... 86

Tabla 5. 1. Diferencias de IPTV respecto a otros sistemas de transmisión sobre Internet. ... 100

Tabla 5. 2. Marcadores de niveles de calidad de video. ... 116

Tabla 6. 1. Diferencias entre OTT e IPTV. ... 122

Tabla 6. 2. Consideraciones de HDS. ... 129

Tabla 6. 3. Consideraciones HSS. ... 131

Tabla 6. 4. Consideraciones HLS. ... 133

Tabla 6. 5. Diferencias entre los protocolos HTTP. ... 135

Tabla 7. 1. Características de versiones de Android en HLS. ... 145

Tabla 7. 2. Características de HLS para relación de aspecto 16:9. ... 146

Tabla 7. 3. HLS en redes móviles de conexión 3G. ... 147

Tabla 7. 4. HLS referidas a redes móviles LTE. ... 148

Tabla 7. 5. Perfiles de resolución asociados a las conexiones móviles. ... 148

Tabla 7. 6. Escenario futuro de perfiles propuestos para el año 2019. ... 149

Tabla 7. 7. Uso de datos de video respecto a cada perfil. ... 150

Tabla 7. 8. HLS referido para conexiones fijas. ... 151

(10)

Tabla 7. 10. Escenario futuro perfiles conexión fija para año 2019. ... 152 Tabla 7. 11. Evolución de los perfiles en cantidad de Petabytes por mes. ... 153

(11)

ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. 1. Penetración de conexiones fijas y móviles [1]. ... 4

Figura 1. 2. Conexiones 4G en Chile de 2014 [1]. ... 4

Figura 1. 3. Suscripción de TV en Chile de 2014. ... 7

Figura 3. 1. Estructura de muestreo 4:2:2. ... 28

Figura 3. 4. Retorno par e impar. ... 33

Figura 3. 5. Exploración de imagen progresiva. ... 33

Figura 3. 6. Proceso de digitalización, compresión y multiplexión. ... 40

Figura 3. 7. Introducción de nuevas herramientas sobre los estándares previos de MPEG. ... 42

Figura 3. 8. Técnicas de compresión en imágenes. (a) codificación espacial. (b) codificación temporal. (c) Codificación “entre” en MPEG usada para crear diferencias de imágenes. ... 46

Figura 3. 9.GoP con imágenes “I” con un número de imágenes “P”. ... 46

Figura 3. 10. Codificación bidireccional. ... 47

Figura 3. 11. Construcción de un paquete PES [13]. ... 50

Figura 3. 12. Representación de flujo de programa PS, como combinación de video con dos audios como flujo elemental paquetizado PES. ... 51

Figura 3. 13. Partición de una imagen a CTU y CU [19]. ... 54

Figura 3. 14. Convergencia de arquitectura de codificación de múltiples pantallas [19]. ... 55

Figura 4. 1. Componentes en una transmisión de video digital. ... 59

Figura 4. 2. Transmisión satelital desde un proveedor de contenidos a un Head End. ... 60

Figura 4. 3. Transmisión desde un proveedor de contenidos al satélite. ... 60

Figura 4. 4. Proceso de la señal en el satélite. ... 65

Figura 4. 5. Tipos de transpondedor. Tanto Transpondedor transparente, como transpondedor con procesamiento a bordo... 66

Figura 4. 6. Mapa de cobertura Sudamérica en banda Ku (izquierda) y banda C (derecha) para satélite amazonas 2 [27]. ... 68

Figura 4. 7. Recepción de la información satelital. ... 69

Figura 4. 8. Parrilla programática en el Head End. ... 72

Figura 4. 9. Presentación de los modelos TCP/IP y OSI. ... 74

Figura 4. 10. Funcionamiento básico en la capa de red. ... 76

Figura 4. 11. Protocolos para transporte. ... 80

Figura 4. 12. Encabezado y carga útil por capa. ... 80

Figura 4. 13. Encabezado de RTP respecto al resto de capas. ... 83

Figura 4. 14. Partes de una red GPON. ... 89

(12)

Figura 4. 16. Redes de entrega de contenido. ... 94

Figura 4. 17. Redes de igual a igual. ... 95

Figura 5. 1. Diferencia de entrega en servicios IPTV con CATV y DTH con IPTV. ... 101

Figura 5. 2. Diagrama en el tiempo del servicio TSTV. ... 104

Figura 5. 3. Arquitectura para sistemas de transmisión en vivo. ... 105

Figura 5. 4. Entrega desde el Head End hasta el usuario final. ... 111

Figura 5. 5.Entrega con distintos tipos de contenidos a los usuarios finales. ... 112

Figura 6. 1. Diferencias entre transmisión tradicional (izquierda) y adaptativa (derecha). ... 124

Figura 6. 2. Transmisión adaptativa. ... 124

Figura 6. 3. Capas de un proveedor de servicios de internet ISP [46]. ... 125

Figura 6. 4. Flujos de trabajo para HDS [47]. ... 128

Figura 6. 5. Flujo de trabajo en HLS. ... 133

Figura 6. 6. Transmisión entre un servidor HTTP y un cliente DASH. ... 134

Figura 6. 7. Arquitectura OTT. ... 136

Figura 6. 8. Paquetizador respecto al Head End. ... 138

Figura 6. 9. Métricas en QoE de redes móviles [55]. ... 139

Figura 6. 10. Optimización para entrega de video adaptativo HTTP [56]. ... 140

Figura 7. 1. Especificaciones técnicas [58]. ... 143

(13)

RESUMEN RESUMEN

El siguiente trabajo de titulación se enfoca en el análisis de un Head End de televisión para sistemas IPTV y/o OTT, siendo estos sistemas de televisión transportados sobre Internet, los que se basan en sistemas computacionales.

Estos nuevos sistemas de televisión tienen la opción de entregar sus servicios de contenidos sobre diferentes plataformas (Wi-Fi, celular móvil, etcétera), entregando al usuario final la opción de cambiar sus hábitos de ver televisión desde un dispositivo fijo (televisor), a la opción de visualizar el contenido a través de distintas plataformas y con distintos dispositivos.

Para lograr esto, este trabajo de titulación se enfocará en analizar un contenido desde el momento en que es digitalizado y comprimido, para ser entregado a estas cabeceras (Head End ) asociadas a lugares geográficos predeterminados, que servirán de punto de agregación para diferentes proveedores de contenidos; para luego armar una parrilla final de información y llegar al usuario final en cuestión.

Actualmente en Chile elHead End opera en entregar servicios de televisión al usuario final a través de tecnologías como CATV y DTH, ambas trabajando con una parrilla completa de contenido en bandas de frecuencias; por lo tanto el usuario final sintoniza la frecuencia portadora del canal de televisión específico al que quiere acceder, obteniendo la señal en cuestión. Ahora bien, con la migración del servicio de televisión a redes de computación, el usuario final ya no tendrá una parrilla completa todo el tiempo, sino que tendrá un flujo de datos asociados a direcciones IP que entregaran el contenido requerido, ahora bien, con las ventajas de las redes de computación, se mejora el servicio incluyendo interactividad con el usuario final.

Una tecnología nueva que está operando en Chile trata de IPTV, el cual entrega el servicio requerido de televisión al usuario final en conjunto con servicios de telefonía sobre Internet e Internet como tal, teniendo un ancho de banda designado para cada servicio. Un problema al respecto trata de la visualización de contenido fuera de esta red gestionada IPTV, ya que al visualizar contenido desde Internet, ya sea video Internet (caso deNetflix ,Hulu, Amazon, entre otros) o televisión Internet (asociado a la entrega desde el proveedor de televisión o de servicios), no se utiliza la red gestionada IPTV por la no compatibilidad en términos de red, transporte, etcétera. En base a esto, no se presenta una compatibilidad completa de servicios de Internet para Televisión y/o Video a través de IPTV.

La inclusión de sistemas OTT, puede visualizar el contenido antes mencionado, asociado al video Internet y televisión Internet, con técnicas de transmisión que permiten al usuario tener movilidad en su contenido; ahora el usuario final tendrá la posibilidad de visualizar el contenido desde sus dispositivos móviles asociados a la red celular móvil, ya que con las mejoras de OTT en relación

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al uso de tasas de bits adaptativas, permitirán al usuario tener conectividad con diferentes condiciones de entrega. Todo esto con las mejoras que permiten los sistemas de transmisión de TV en OTT.

El siguiente trabajo de titulación por lo tanto, contendrá un capítulo que describirá el comportamiento de Internet en Chile y también pronósticos asociados a la red para el país, esto con el fin de argumentar el análisis de unHead End para sistemas IPTV y/o OTT, además se analizará el problema actual de migrar a las nuevas tecnologías para la visualización de contenido, con el fin de utilizar el protocolo de Internet, y en base a esto, pasar a continuación a un capítulo que cite a través de un estado del arte, el avance tecnológico de OTT para video Internet y televisión Internet; los siguientes capítulos explican de manera detallada en como un usuario puede ver un evento en vivo desde su dispositivo móvil o televisor conectado al decodificador, e incluso en almacenar este contenido y hacer uso de interactividad con el sistema en cuestión, partiendo en como un proveedor de contenidos ya sea ESPN, FOX, etcétera, transmita su contenido alHead End , y éste se encargue de la transmisión de contenido al usuario final.

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CAPÍTULO I. EVOLUCIÓN DEL SECTOR DE TELECOMUNICACIONES Y ORIGEN DE TESIS CAPÍTULO I. EVOLUCIÓN DEL SECTOR DE TELECOMUNICACIONES Y ORIGEN DE TESIS 1.1 Antecedentes generales

1.1 Antecedentes generales

A continuación se presentarán antecedentes asociados al sector de telecomunicaciones Chileno en comportamientos de Internet y Televisión, como este trabajo de titulación consiste en un análisis de un Head End de Televisión digital para sistemas IPTV y OTT que operan sobre Internet, se mostrarán también comportamientos futuros definidos por estudios deCisco con el fin de poner el contexto al lector de la migración del servicio.

1.1.1 Antecedentes nacionales 1.1.1 Antecedentes nacionales

De acuerdo a la subsecretaría de telecomunicaciones en un documento válido desde abril 2015, se define el comportamiento de Internet y televisión del año 2009 hasta el año 2014, algunas de las principales consideraciones son [1]:

 Los accesos a internet llegan a 11,5 millones, siendo el 2014 el año con mayor

crecimiento de accesos (2,8 millones de accesos al año 2014 con 32,5% de crecimiento anual).

_{La utilización de internet fija y móvil en el año 2014 llega a 64 accesos sobre 100}

habitantes, mientras en el año 2013 fue de 49,1 accesos sobre 100 habitantes.

 Gran cantidad de accesos móviles con un total de 78,2% provenientes de dispositivos

móvilessmartphones.

 Los servicios de televisión tuvieron una penetración del 52,1% en hogares.

 Los suscriptores de televisión pagada aumentaron un 10% en los últimos 12 meses del

año 2014.

A continuación se detallará el mercado actual chileno en términos de Internet y televisión. Mercado de Internet

Mercado de Internet

El mercado de internet llegó a ser, como se mencionó, de 64 accesos sobre 100 habitantes, esto mostrado en la Figura 1.1.

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Figura 1. 1. Penetración de conexiones fijas y móviles [1].

Siendo los 2,8 millones de nuevos accesos de internet repartidos de la siguiente forma:

 Accesos Fijos de banda ancha de 192.530.  Accesos móviles 3G de 2.073.619

 Accesos móviles 4G de 545.410

El crecimiento celular de Internet comienza a tener una gran penetración, esto se muestra en la Figura 1.2 con la inclusión de 4G LTE durante el año 2014, llegando a un crecimiento importante.

Figura 1. 2. Conexiones 4G en Chile de 2014 [1].

De la Figura 1.2, se puede mencionar el despliegue de Entel con un 42%, frente a Movistar y Claro con 44% y 14% respectivamente, considerando que la implementación de 4G de Entel comenzó en marzo de 2014 respecto a su competencia (Claro en Junio de 2013 y Movistar en Noviembre de 2013).

En lo que se refiere a Internet Fija, se alcanzaron 2,5 millones de accesos, llegando en diciembre de 2014 a 14 accesos por cada 100 habitantes, de éste un 87,2% corresponde al perfil hogar, mientras el restante 12,8% corresponde al segmento comercial.

En cuanto a las conexiones asociadas a una tasa de bits definida para conexiones fijas de internet, se pueden diferenciar los siguientes anchos de banda definidos en la Tabla 1.1:

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Tabla 1. 1. Anchos de banda asociados a conexiones fijas [2]. Año 256 Kb/s a 512 Kb/s 512 Kb/s a 1 Mb/s 1 Mb/s a 2 Mb/s 2 Mb/s a 5 Mb/s 5 Mb/s a 10 Mb/s 10 Mb/s a 100 Mb/s 100 Mb/s a 1 Gb/s Más de 1Gb/s 2009 725.092 2.703.652 10.078.650 3.810.683 1.277.549 21.416 4.492 719 2010 599.860 2.352.239 10.999.495 3.459.617 2.621.333 707.491 3.781 1.053 2011 278.657 1.469.681 7.201.580 3.676.678 7.810.152 2.524.950 961 626 2012 144.014 1.762.849 5.503.054 4.442.836 8.588.873 4.678.199 2.648 665 2013 420.626 1.438.123 5.595.826 4.446.912 9.240.438 5.804.613 5.127 1.448 2014 163.105 1.299.753 5.229.770 5.102.607 9.191.814 7.820.951 81.540 1.362

Mientras en la Tabla 1.2 se presentan las conexiones asociadas a tasas de bits definidas para conexiones móviles 3G.

Tabla 1. 2. Ancho de banda asociado a conexiones móviles 3G [2].

Año 128 Kb/s a 256 Kb/s 256 Kb/s a 512 Kb/s 512 Kb/s a 1 Mb/s 1 Mb/s a 2 Mb/s Más de 2 Mb/s 2009 851.981 1.205.675 2.521.478 245.337 14 2010 155.750 3.687.015 7.861.089 1.003.365 149.527 2011 22.983 9.570.220 12.063.579 2.667.899 3.912.703 2012 175.148 22.512.314 13.550.636 9.007.499 3.429.674 2013 729.395 9.755.290 38.645.967 12.732.207 4.715.870 2014 1.038.166 4.273.474 58.174.147 19.783.819 5.498.498

En la Tabla 1.3 se presentan las conexiones totales asociadas a las tasas de bits definidas para conexiones 4G.

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Tabla 1. 3. Ancho de banda asociado a conexiones móviles LTE [2]. Año Hasta 256 Kb/s 256 Kb/s a 512 Kb/s 512 Kb/s a 1 Mb/s 1 Mb/s a 2 Mb/s 2 Mb/s a 5 Mb/s Más de 5 Mb/s 2014 118 151 493.572 105.150 33.732 1.903.885

Según el índice de red visual VNI (Visual Network Index ) de Cisco, publicado en mayo de 2015, se presentan los datos del año 2014 en términos de conectividad de redes. Algunas consideraciones son [3]:

 El trafico IP total alcanzo los 278 Petabytes1 por mes en 2014, de los 207Petabytes por

mes del año 2013.

 El tráfico IP anual alcanzó un valor de 3,3Exabytes en 2014, de los 2,5Exabytes del año

2013.

 El tráfico de Internet alcanzó 253 Petabytes por mes en 2014, de los 188Petabytes por

mes del año 2013.

En relación al tráfico móvil de Internet asociado a dispositivos móviles, VNI presenta las siguientes consideraciones [3]:

 El tráfico de datos por mes en Chile, para la conexión móvil fue de 8Petabytes por mes.  El promedio de tráfico móvil dado por smartphones por mes en 2014 fue de 420

Megabytes, de los 279Megabytes del año anterior.

 El promedio de tráfico móvil dado por computadores por mes en 2014 fue de 3.075 Megabytes, de los 2.476Megabytes de 2013.

 El promedio de tráfico móvil dado por Tablets por mes en 2014 fue de 2,867Megabytes,

de los 1,614Megabytes del año 2013.

 El número de smartphones alcanzó las 12 millones de cantidades, mientras que para Tablet alcanzó 300.000 cantidades y los computadores personales con 1.000.000, teniendo 1.7 dispositivos móviles per cápita.

 La conexión promedio de conexiones móviles en ancho de banda fue de 1,5 Mb/s para

dispositivos móviles. Mercado de Televisión Mercado de Televisión

En la televisión pagada los suscriptores aumentan de forma sostenida, alcanzando una penetración de 15,7 suscriptores por cada 100 habitantes, esto se muestra en la Figura 1.3

(19)

Figura 1. 3. Suscripción de TV en Chile de 2014 [1].

Un punto a considerar es la migración de servicios alámbricos a inalámbricos en el año 2014. En relación a los servicios de Televisión y video sobre Internet en Chile durante el año 2014, los resultados son los siguientes:

 El consumo de tráfico de video IP fue de 151Petabytes por mes en 2014.

 El consumo de tráfico de video sobre Internet fue de 135Petabytes por mes en 2014.

El tráfico de video sobre Internet incluye servicios como video Internet, televisión internet, entre otros, mientras el tráfico de video IP incluye el video sobre Internet y video sobre redes gestionadas.

1.1.2 Pronósticos nacionales 1.1.2 Pronósticos nacionales

Primero se explicarán los pronósticos para el caso de Chile, según el índice de red visual VNI (Visual Network Index ) de Cisco, publicado en mayo de 2015 [3]. Se separan los datos según el tipo de servicio asociado a:

 Consumo de tráfico.

 Trafico asociado a redes móviles.  Dispositivos móviles.

 Tráfico de video.

Consumo de tráfico:

 El tráfico IP crecerá a 791 Petabytes por mes para el 2019, a diferencia de los 278 Petabytes por mes del año 2014.

(20)

 El tráfico de Internet crecerá a 706 Petabytes por mes para el año 2019, a diferencia de

los 253Petabytes por mes del año 2014.

 En Chile, el tráfico de datos móviles crecerá 9 veces respecto al año 2014, con una tasa

de crecimiento anual compuesto CAGR (Compound Annual Growth Rate) del 56%.

 En términos de Bytes, habrá con un consumo de 77Petabytes por mes en 2019, de los

8Petabytes consumidos por mes en el año 2014 en redes móviles.



El tráfico móvil crecerá 3 veces más rápido que el tráfico fijo de datos para el año 2019 y la velocidad promedio de ancho de banda subirá 2 veces respecto al año 2014.

Tráfico asociado a redes móviles.

 En redes 4G, para el año 2019 se tendrá un 22,3% de conexiones del mercado móvil

celular, respecto al 1,5% del año 2014.

celular, respecto al 35,1% del año 2014.

celular, respecto al 63,4% del año 2014. En el año 2016, las conexiones 3G superarán a las conexiones 2G.

Dispositivos móviles.

En la cantidad de dispositivos móviles comosmartphones,tablets y computadores personales el crecimiento será para los años 2014 a 2019 de:

 Smartphones

o La cantidad de dispositivos crecerá de 12 millones a 24 millones de aparatos. o El tráfico asociado será de 44.5Petabytes por mes para el 2019, con un 58% del

tráfico total, respecto al 62% en el año 2014 y un promedio mensual para el año 2019 de 1.878Megabytes por dispositivo.

 Tablets

o

La cantidad de dispositivos crecerá de 300.000 unidades a 1,8 millones aproximadamente.

o Del tráfico total, el tráfico asociado atablets será 20,9Petabytes con un 27% del

tráfico total, respecto al año 2014 con un 9,1% y un promedio mensual para el año 2019 de 11.692Megabytes por dispositivo.

 Computadoras personales.

o El mercado aumentará de 1 millón a cerca de 2 millones.

o El tráfico asociado será de 8,1 Petabytes con un 11% del tráfico total, respecto

al 26% al final del año 2014 y un promedio mensual para el año 2019 de 7.143

(21)

 El aumento per cápita de dispositivos pasará de 1,7 a 2,2.

Tráfico de video.

 El tráfico de video IP alcanzará los 610 Petabytes por mes para el 2019, de los 151 Petabytes por mes del año 2014.

 El tráfico de video sobre internet alcanzará los 536 Petabytes por mes para el 2019, de

los 135Petabytes por mes del año 2014.

 Dentro de la entrega al usuario final de contenido, se desprende el término redes de

entrega de contenido CDN (Content Delivery Network ), el cual se analizará en el documento, durante el año 2014 los CDN cubren un 17% del tráfico de internet, pero para 2019 estos cubrirán un 34%.

 Para diferentes tipos de resolución, las proyecciones son las siguientes: o Televisión de definición estándar:

 En video IP en el año 2014, se tiene un 74,4%; mientras para el año

2019, esto será un 41,2%.

 En video Internet en el año 2014, se tiene un 74,6%; mientras para el

año 2019, esto será un 41,5%.

o

Televisión de alta definición:

 En video IP en el año 2014, se tiene un 25,4%; mientras para el año

2019, esto será un 53,2%.

 En video Internet en el año 2014, se tiene un 25,2%; mientras para el

año 2019, esto será un 52,4%.

o Televisión de ultra alta definición:

 En video IP en el año 2014, se tiene un 0,1%; mientras para el año 2019,

esto será un 5,6%.

 En video Internet en el año 2014, se tiene un 0,1%; mientras para el año

2019, esto será un 6%.

Respecto a redes móviles, el tráfico asociado a la televisión en vivo o video pre grabado tendrá las siguientes características:

 El tráfico de video crecerá 13 veces, con un GACR de 56% para el año 2019, respecto al

año 2014.

 El tráfico asociado en video será de 70% en el año 2019, respecto al 49% del año 2014,

(22)

1.1.3 Pronósticos Mundiales 1.1.3 Pronósticos Mundiales

Según el apartado anterior, de pronósticos nacionales, es importante realizar una comparativa con el resto del mundo, para conocer el estado en el que se encuentra, Chile en el mercado de Televisión; para esto se analizarán los mismos apartados del punto anterior para indicar como se ha dicho el escenario nacional.

_{Consumo de tráfico IP y de Video en el año 2014.}

o En tráfico IP, en Chile hubo un consumo de 278 Petabytes por mes en el año

2014, representando un total de 6% de tráfico IP que se consume en América Latina (4,3Exabytespor mes), siendo Brasil el país dominante en la región, el cual abarca un 44% del tráfico IP con 1,9Exabytes por mes.

o En lo referente a tráfico de Video en Chile, durante el año 2014, se alcanzó un

consumo de 151Petabytes por mes, representando un 5,8% del tráfico de video que se consume en América Latina (2,6Exabytes por mes), Brasil por su parte abarca un 46% con 1,2Exabytes de consumo por mes.

o Durante el año 2014 Latino América tuvo un tráfico IP de 4,3Exabytes por mes,

Comparados con Norteamérica y Asia, los que representan el mayor consumo con 19,6 y 20,7Exabytes por mes respectivamente, siendo muy bajo el consumo IP en la región de Latino América respecto a las mencionadas.

 Consumo de tráfico IP y de video en el año 2019.

o En tráfico IP, en Chile como ya se indicó habrá un consumo de 791Petabytes

por mes en el año 2019, representando un total del 6% de tráfico IP que se consume en América Latina (12,9 Exabytes por mes), siendo Brasil el país dominante en la región, el cual abarca un 35% del tráfico IP con 4.4Exabytes de consumo por mes para tal año.

o En lo referente a tráfico de Video en Chile, para el año 2019 habrá un consumo

mensual de 610Petabytes, representando un 5,8% del tráfico de video que se consumirá en América Latina (10,5 Exabytes por mes), Brasil por su parte

abarcará un 46% con 1,2Exabytes por mes.

o Durante el año 2019, las proyecciones indican que en América Latina habrá un

tráfico IP de 12,9Exabytes por mes, siendo los continentes de Norteamérica y Asia los que tienen el mayor consumo por mes de tráfico con valores de 49,7 y

54,4Exabytes respectivamente.

 Consumo de tráfico Móvil de IP y video en el año 2014

o En tráfico móvil IP, Chile tuvo un consumo de 8 Petabytes por mes en el año

(23)

Latina (201Petabytes por mes), siendo Brasil el país dominante en la región, el cual abarca un 32% del tráfico IP con 64Petabytespor mes.

o En lo referente a tráfico móvil de Video en Chile, durante el año 2014 se alcanzó

el consumo de 4Petabytes por mes, representando un 3,8% del tráfico de video que se consume en América latina (106,5Petabytes), Brasil por su parte abarca un 32% con 34Petabytes por mes.

o

Durante el año 2014 Latino América tuvo un tráfico IP de 201Petabytes por mes, Comparados con Norteamérica y Asia los que tienen el mayor consumo por mes de 563 y 977 Petabytes respectivamente, es de bastante menor consumo en redes móviles celulares.

 Consumo de tráfico móvil IP y de video en el año 2019.

o En tráfico móvil IP, en Chile como ya se indicó, habrá un consumo de 77 Petabytes por mes en el año 2019, representando un total del 3,9% de tráfico IP que se consume en América Latina (2Exabytespor mes ), siendo Brasil el país dominante el cual abarca un 30% del tráfico móvil IP de dicha región, con 602

Petabytes por mes para tal año.

o En lo referente a tráfico móvil de Video en Chile, para el año 2019 habrá un

consumo mensual de 54Petabytes, representando un 3,8% del tráfico de video que se consumirá en América Latina (1,44Exabytespor mes), Brasil por su parte

abarcará un 30% con 439Petabytes por mes.

o Durante el año 2019, las proyecciones indican que en América Latina habrá un

tráfico móvil IP de 2Exabytes por mes, siendo los continentes de Norteamérica y Asia los que tienen el mayor consumo por mes de tráfico móvil con valores de 3,8 y 9,5Exabytes por mes respectivamente.

1.2 Origen y necesidad de la tesis 1.2 Origen y necesidad de la tesis

El tema de la presente tesis, fue propuesto por el profesor guía señor Arnaldo Dossi, que trabaja en ENTEL, siendo el título de ésta:“ Análisis de unHead End para sistemas IPTV y/o OTT”.

1.2.1 Origen y necesidad de sistema integrado de transmisión 1.2.1 Origen y necesidad de sistema integrado de transmisión

Los servicios de Internet, tanto fijos como móviles, van teniendo cada vez más cabida en la vida cotidiana de las personas, por lo mostrado en la Sección 1.1.1 de antecedentes nacionales, cada vez habrá más conexiones o accesos por habitantes. Además el acceso a la televisión pagada va incrementando la suscripción de los hogares a este servicio; por lo tanto entregar un servicio unificado que incluya televisión e Internet en base a una misma plataforma es el objetivo de la convergencia a Internet, para evolucionar en el servicio de entrega de televisión, pasando de tener un dispositivo fijo en el hogar, a visualizar el contenido con inclusosmartphones.

(24)

En base a lo anterior, y aprovechando la inclusión de nuevas redes, como la red móvil LTE, el cual ofrece mayores tasas de bits, formas de entrega de contenido y movilidad mejorada respecto a su antecesor 3G, entre otras características; producirá que los servicios migren a Internet, aprovechando un protocolo universal para distintos contenidos como es el caso de IP (Internet Protocol ).

En el caso específico de televisión, hay cada vez más avances tecnológicos que involucran diferentes etapas para la transmisión y reproducción de los programas, abriendo investigaciones de desarrollo en la forma de entrega de estos servicios de televisión; por lo tanto el concepto de

Head End para sistemas IPTV y/o OTT da la posibilidad de satisfacer la necesidad de entregar un contenido de gran definición a usuarios de Internet fijos o móviles aprovechando los cambios y mejoras dadas por los servicios de Internet.

1.3 Sistemas de distribución de Televisión 1.3 Sistemas de distribución de Televisión

Los sistemas de distribución de televisión existentes, se pueden dividir en dos, uno de contenido abierto (local) y otro de contenido pagado (contrato).

En lo referente a contenido abierto, que es de libre recepción, se encuentran transmisiones de señales analógicas, además existen pruebas de transmisión digital que involucran los canales TVN, MEGA, entre otros.

El contenido pagado tiene diferentes sistemas de transmisión para su distribución, partiendo con sistemas de CATV (televisión por cable coaxial) y DTH (televisión satelital) siendo ambos sistemas de transmisión desplegados, con contenido completo todo el tiempo a través del uso de ciertas frecuencias portadoras, asociadas a cada canal en cuestión.

Para el contenido pagado, se dispone de hace algún tiempo de sistemas IPTV y OTT, en ambos casos la transmisión de las señales de televisión son a través del protocolo de Internet, con diferentes protocolos de transporte asociados a cada tecnología, como también diferentes formas en que se gestiona el contenido a visualizar. En el caso de IPTV se tiene una red gestionada por el proveedor de servicios, teniendo una gran cantidad de canales; pero con la salvedad de visualizar este contenido solo en el hogar, a diferencia de OTT que es una red no gestionada que puede operar desde distintos proveedores.

Pero el problema comienza con entregar el servicio completo al usuario final, sobre todas las plataformas (incluyendo a las redes móviles celulares, que están teniendo una gran inclusión en el usuario final). En primer lugar, una red IPTV gestionada podría transmitir contenido en redes móviles, pero se limita directamente a cierto contenido (algunos videos sobre demanda ofrecidos por el proveedor en cuestión y elegidos por él), teniendo en este caso una menor cantidad de contenidos y el problema de no adecuarse a la red para la entrega; en base a esto surgen los

(25)

sistemas de transmisión con tasas de bits adaptativas para la entrega de contenido a usuarios OTT, solucionando la dificultad de entregar contenido sobre cualquier tipo de plataforma, adecuándose a las condiciones de entrega del usuario final.

1.4 Objetivo general y específico 1.4 Objetivo general y específico 1.4.1 Objetivo General

1.4.1 Objetivo General

Elaborar un documento de referencia para el análisis de un sistema de transmisión de televisión digital en Chile a través delHead End que entregue servicios a hogares y/o personas con el uso

de las mejoras de Internet a través de IPTV (Internet Protocol Television) y OTT (Over the top). 1.4.2 Objetivos Específicos

1.4.2 Objetivos Específicos

1. Definir los avances tecnológicos asociados a la entrega de contenido sobre Internet. 2. Analizar los cambios y beneficios de la televisión digital.

3. Analizar un sistemaHead End como receptor de contenidos internacionales asociados a proveedores de contenidos como HBO, FOX, etcétera; que en conjunto a los contenidos locales, se pueda armar una parrilla de contenidos final para el usuario en cuestión. 4. Analizar y definir cómo se comporta la red de Internet para el transporte de servicios de

video y televisión.

5. Analizar componentes, sistema y funcionamiento de un sistema IPTV como referencia para lograr la comprensión de un sistema OTT.

6. Analizar componentes, sistema y funcionamiento de un sistema OTT.

7. Analizar los diferentes tipos de clientes, ya sean fijos y móviles, con el tipo de entrega que se adecue a sus necesidades y condiciones.

8. Diseñar unHead End desde la recepción de contenido hasta la entrega a diferentes tipos de dispositivos.

9. Definir si un sistema OTT tendrá penetración en Chile en conjunto con la problemática principal de entrega de contenido sobre todas las plataformas.

1.5 Desarrollo y alcance 1.5 Desarrollo y alcance 1.5.1 Desarrollo 1.5.1 Desarrollo

Este trabajo de título se realiza con el fin de estudiar y analizar, de cómo operan los servicios de televisión y video sobre las redes de Internet, pasando desde el envío desde los proveedores de contenidos (más conocidos como cadenas de televisión, como HBO, ESPN, FOX, etcétera), a la recepción y conversión para el envío de esta información, a través de Internet para la entrega de contenido al usuario final.

(26)

El desarrollo no solo se limita a la transmisión de la información, sino también, a mejoras en la calidad del contenido, ya que éste evoluciona desde tener un televisor fijo en casa a sistemas interactivos dados por la ventaja de utilizar Internet.

Este trabajo es de tipo teórico, se centra en cómo se enviará cierto contenido de televisión asociado a una resolución, luego esta información pasa a un posterior tratamiento y finalmente se distribuye a un grupo definido de usuarios, esta selección puede ser geográficamente o de algún otro tipo de clasificación.

1.5.2 Alcance 1.5.2 Alcance

En relación a este proyecto de título, los alcances para el desarrollo se basan en:

 Análisis de tecnologías utilizadas para la ejecución de un proyecto de Head End de

televisión digital para sistemas IPTV y/o OTT.

En base a esto las mejoras en la transmisión de televisión, han definido estándares de calidad para la definición de la imagen, obteniendo definición estándar (SDTV) y estándar de alta definición (HDTV) y con esto, entregar un servicio de calidad teniendo en cuenta las distintas formas de entrega, tanto como por fibra óptica y/o con movilidad. Esto en conjunto con servicios de VoD (video on Demand ), transmisión en vivo, grabar contenido, entre otros; que serán entregados por elHead End , siendo éste capaz de preparar el contenido a entregar al usuario final de forma personalizada.

 Diseño de Head End en el sistema de entrega OTT para dispositivos fijos y móviles

asociados a redes fijas y móviles.

Definir el tipo de transmisión a utilizar para difundir el contenido al usuario final, y con esto, determinar los posibles escenarios y condiciones de entrega asociados al caso actual en Chile. 1.6 Aporte Personal

1.6 Aporte Personal

El desarrollo de este trabajo tiene por finalidad elaborar un documento que pueda servir de consulta; por lo tanto en términos de investigación habrá un desarrollo exhaustivo en cada tecnología asociada para el desarrollo de la memoria, incluyendo tópicos teóricos en desarrollos de nuevos sistemas de compresión, nuevos sistemas de resolución y tecnologías asociadas que van más allá de tener simplemente un televisor en casa, sino a tener un dispositivo que sea capaz de entregar interactividad en variados servicios con el hogar y/o usuario final.

Se busca aportar con el desarrollo de la televisión desde sus distintos procesos, como también, la forma en que se capta el contenido, para luego en elHead End , entregar un buen servicio para el usuario final, independiente de la forma en que se vaya a transmitir.

(27)

El aporte no sólo implica entrega de conocimientos teóricos, sino también, en entregar datos que justifiquen la decisión de implementar un sistema de transmisión de video y televisión Internet OTT, proponiendo distintos perfiles comerciales de reproducción de contenido para clientes OTT. 1.7 Descripción de los capítulos del trabajo de titulación

1.7 Descripción de los capítulos del trabajo de titulación

El capítulo II explicará el estado del arte de las tecnologías de televisión y de video sobre Internet para los sistemas actuales tanto en Chile como en el extranjero, dando al lector la relevancia e importancia del por qué se está migrando a una plataforma en IP de los servicios de televisión. El capítulo III de señal de televisión digital explicará de forma detallada en cómo se digitaliza y comprime la información de televisión, para ser ésta transportada y poder ser recibida para su reproducción.

El capítulo IV deHead End de servicios de televisión a través del protocolo de Internet incluye en su análisis la conformación de unHead End , y como éste transmite la información pasando de bandas de radiofrecuencias a servicios sobre redes computacionales, este capítulo es muy importante para comprender las diferencias de los sistemas IPTV y OTT.

El capítulo V de servicio de televisión a través del protocolo de Internet IPTV, es de referencia para comprender los avances de interactividad de los servicios sobre IP, ya que muchas de sus funciones se aplican también para el caso de OTT asociadas al uso de decodificadores y gestión de derechos desde el proveedor de contenidos, entre otros.

El capítulo VI de servicio de televisión OTT explica las mejoras de la transmisión de bits adaptativas a través de HTTP, siendo este un protocolo que permitirá la transmisión de contenido a través de distintas plataformas permitiendo definir las opciones de entrega para las condiciones de ancho de banda del usuario final asociada al tipo de entrega.

El capítulo VII de creación de perfiles OTT al usuario final, mostrará las condiciones actuales en que podría operar el sistema para tanto conexiones fijas y conexiones móviles celulares, dimensionando los perfiles asociados al servicio OTT.

Finalmente se presentan las conclusiones con las cuales se justificará el trabajo de titulación y solucionar la problemática de entrega de contenido, en conjunto con conclusiones específicas asociadas a tecnologías y el mercado de video y televisión sobre Internet en Chile.

(28)

CAPÍTULO II. ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE CAPÍTULO II. ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE 2.1 Introducción

2.1 Introducción

En este capítulo se presentará información asociada al estado del arte de la memoria actual, la información que será presentada en este capítulo busca dar al lector, la idea de cómo está el avance tecnológico de ver televisión en internet en la actualidad, asociados a lugares geográficos o proveedores de entrega de contenido. Este capítulo presentará el estado del arte de esta nueva forma de entrega de televisión, con sistemas asociados al contenido que se pueden diferenciar de dos formas:

 Video bajo demanda en Internet (asociados a empresas comoNetflix yHulu).  Televisión sobre Internet.

Cabe destacar que dependiendo de la ubicación geográfica (países) los proveedores de servicio tendrán contenido específico para satisfacer necesidades de lenguaje, e incluso necesidades culturales.

Este capítulo se enfocará en presentar, el avance de este sistema de entrega OTT asociado en ciertos lugares y las condiciones técnicas con las que operan.

2.2 Análisis del estado del arte de sistemas OTT TV 2.2 Análisis del estado del arte de sistemas OTT TV

Los sistemas OTT de televisión se pueden dividir en grandes grupos:

 Sistemas de televisión Internet.

 Sistemas de video sobre demanda de Internet.

A continuación se presentará cada sistema con su vanguardia respectiva. 2.2.1 Estado del arte en Chile

2.2.1 Estado del arte en Chile

Actualmente los sistemas de entrega de televisión sobre internet utilizando técnicas dadas por OTT (que se verán en el Capítulo VI), actualmente hay dos empresas que ofrecen su contenido a través de internet, estas son:

 VTR.  CDF.

Para el caso de VTR, se está comenzando a migrar a OTT en su contenido, aunque actualmente solo está disponible para contenido de niños de video sobre demanda VoD; por lo que entregar todo su contenido sobre Internet, será un desafío considerando la entrega con sistemas HFC (Hybrid Fiber Coaxial ), algunas de sus características son las siguientes [4]:

(29)

 Ser cliente de VTR y tener sus cuentas al día.

 Sección Kids para dispositivos móviles ( smartphones, tablets, iphones, ipad , y

computadores personales).

Dentro de sus características técnicas están:

 Conexión con ancho de banda mínimo de 2 Mb/s para contenido en SDTV, y de 4 Mb/s

para HDTV.

 Equipos de Windows:

o Sistema operativo Windows 7, Vista y XP o superior.

o Navegadores de Internet Internet Explorer 9 o superior, Mozilla Firefox 27 o

superior yGoogle Chrome33 o superior.

 EquiposMachintosh:

o Sistema operativo MAC OSX 10.4.8 o superior.

o Navegadores de Mozilla Firefox 28 o superior, Apple Safari 28 o superior y Google Chrome33 o superior.

 Microsoft Silverlight 5 operativo para ambos sistemas operativos.

CDF por otra parte, ofrece sus servicios de transmisión de partidos en vivo, es decir, televisión sobre Internet a través de OTT teniendo las siguientes características técnicas [5]:

 Sistema operativo Windows:

o Sistemas operativos soportados como Windows XP, Vista, 7 y 8.

o Navegadores recomendados como: Internet Explorer 9 o superior,Firefox 3.0 o

superior oGoogle Chrome.

 Sistema operativo Machintosh:

o Sistema operativo MAC OSX 10.4.

o Navegadores soportados Safari 5 o superior, Firefox 3 o superior, Google Chrome.

 Ancho de banda mínimo de 2 Mb/s para su contenido.

 Ambos sistemas operativos necesitan para su transmisión Adobe Flash Player 10 o

superior.

2.2.2 Sistemas OTT en el resto del mundo 2.2.2 Sistemas OTT en el resto del mundo Sistemas de televisión Internet

Sistemas de televisión Internet ABC iview

Es un servicio de televisión internet libre de la corporación de radiodifusión Australiana, disponible dentro de Australia. Ofrece además una capacidad completa para visualizar canales de TV de

(30)

ABC, transmisiones en vivo sobre computadoras,tablets ysmartphones. ABC iview es simple, no tiene publicidad, y es libre en su uso.

Este sistema entrega aplicaciones a los dispositivos móviles para su utilización, teniendo herramientas como control parental y subtítulos asociados al usuario en cuestión.

Dentro de las características técnicas que entrega ABC iview están [6]:

 Servicios de entrega sobre ADSL2 con 1,1 Mb/s o superior, ya que la transmisión es de

650 Kb/s (la entrega sobre ADSL2 es lo ideal).

 Uso del puerto 1935.

 En dispositivos fijos como computadores las condiciones en sus equipos son:

o En computadores con sistema operativoWindows se necesita la versión 11.7 de Adobe Flash Player o superior.

o En computadores MAC debe correr la versión OSX 10.6 o superior con la versión

de Adobe antes mencionada.

 En dispositivos móviles las características necesarias para el funcionamiento de ABC iview son:

o OSX para iPhone sobre 3GS y paraiPad desde la tercera generación.

o Para Android superior a la versión 4.0 Ice Cream Sandwich, incluyendo a la

misma.

Consideración: ABC iview es un sistema de televisión sobre Internet, hace entrega a tasas de bits de 650 kb/s y habilita la opción de un puerto específico para que el usuario final pueda visualizar el contenido, entrega servicios parentales y además define sus propios servicios de gestión de derechos digitales, además puede operar como servicio de video sobre demanda de sus contenidos, ofreciendo hasta en dos semanas el contenido una vez transmitido.

AB C Pla yer

Es un proveedor de servicios de televisión sobre Internet, operativo en Estados Unidos y algunos países como Puerto Rico e islas pertenecientes a Estados Unidos como Guam, Saipán, Samoa Americana y las Islas Vírgenes de los Estados Unidos.

ABC entrega contenido solo a usuarios geográficamente dentro de las ubicaciones mencionadas, y también entrega control parental y sistemas de subtítulos; trabaja con sistemas operativos de

Windows yMac , en conjunto con dispositivos móviles como Android , Appley tabletas Kindle. Algunas características técnicas son [7]:

 Velocidad de descarga de Internet de al menos de 1,5 Mb/s.

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o EnWindows los sistemas operativos XP, Vista, Server, 7. Con Adobe Flash Player de 10.2.

o En sistemas operativos MAC v10.6 o v10.7.

 En dispositivos móviles como Smartphones, las condiciones son: o Android con sistema operativo 4.0 (Ice Cream Sandwich). o Apple con sistema sobre la cuarta versión.

Consideración. ABC es un sistema de entrega de televisión sobre Internet, opera geográficamente en estados Unidos y además puede entregar servicios de video sobre demanda de sus contenidos ya transmitidos (estos pueden variar de la ubicación geográfica y la cantidad de tiempo desde su emisión en vivo).

Video Internet Video Internet Hulu

Es un servicio de video sobre demanda que opera en Estados Unidos. Es un sistema de entrega bajo compra, en el cual se pueden adquirir servicios de video internet de contenido pre grabado.

Huluopera con Adobe Flash Player , y dentro de sus características técnicas están:

 Diferentes tasas de bits asociadas a cierta resolución.

o 240p a 480 Kb/s, 360p a 700 Kb/s, 480p a 1 Mb/s y 720p a 2,5 ó 3,2 Mb/s.  Compatibilidad con diferentes dispositivos.

o SmartTV , consolas de juegos, computadoras, dispositivos móviles, entre otros.  Los sistemas operativos soportados son:

o Microsoft Windows 7 o superior, MAC OSX 10.6 o superior.

Para aplicaciones con Adobe Flash Player Hulu especifica los dispositivos, sistemas operativos con requerimientos mínimos en [8].

Netflix

Es una empresa de video sobre demanda de Internet, ofrece sus contenidos a través de un pago mensual del usuario final, su contenido está apto para toda América, Australia y algunos países de Europa como Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Islandia, Holanda, Inglaterra, entre otros.

Dentro de sus características técnicas están [9]:

 Diferentes tasas de bits asociadas a cierta resolución.

o 240p a 250 Kb/s, 360p a 560 Kb/s, 480p a 1,05 ó 1,75 Mb/s, 720p a 2,35 ó 3,6

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 Compatibilidad con diferentes dispositivos.

o SmartTV , consolas de juegos, computadoras, dispositivos móviles, entre otros.

Dentro de los requerimientos técnicos para la visualización se presentan: Para versiones HTML5 los navegadores soportados son:

 Internet Explorer 11 o superior enWindows 8.1.

 Safari en sistema operativo MAC versión OSX 10.10 o superior.  Google Chrome versión 37 o superior enWindows XP y MAC OSX 10.6.  Resolución para tasas de bits sobre los 5 Mb/s.

o Google Chrome hasta 720p. o Internet Explorer hasta 1080p. o Safari hasta 1080p.

Para aplicaciones con Silverlight de Microsoft versión 5 se detallan sistemas operativos y navegadores compatibles para facilitar la experiencia de reproducción, con requerimientos mínimos citados en [9].

2.3 Discusión del estado del arte 2.3 Discusión del estado del arte

De lo expuesto anteriormente, los sistemas OTT en Chile están comenzando a tener un mayor despliegue, actualmente operan muy pocas empresas entregando servicios con tasas de bits adaptativas ABR ( Adaptive Bit Rate), cada una utilizando formas de transmisión distintas (mientras VTR utiliza HSS, CDF utiliza HDS, como se verá en el capítulo 6).

Dado el análisis del estado del arte en Chile, actualmente los contenidos ofrecidos por ambas empresas no cubren un escenario que quiera abarcar gran parte de contenidos, ya que si se quisiera ver un contenido de Video sobre demanda VoD (Video On Demand ) se tendría que optar por utilizar servicios de compañías comoNetflix que según su apartado ofrece contenido para todo el continente Americano.

Mientras en el resto del mundo, se presentaron a modo de ejemplo las empresas citadas en cuestión, esto debido a que en otros países como en Europa actualmente los sistemas OTT están teniendo una gran cabida en el usuario final. Empresas como ABC que ofrecen sistemas de televisión de internet e incluso la opción de ver contenido luego de dos semanas o tener un control parental (lejos aún de lo que ofrecen VTR y CDF), representa un buen desafío para las empresas de contenido en Chile.

En base a lo expuesto, en conjunto con datos de antecedentes y proyecciones, es posible argumentar el servicio de OTT, considerando importante definir y explicar en como el proceso se

(33)

desarrolla de fin a fin (desde el proveedor de contenidos, hasta el usuario final), siendo Internet una gran alternativa para los cambios en el sistema de televisión en Chile.

(34)

CAPÍTULO III. SEÑAL DE TELEVISIÓN DIGITAL CAPÍTULO III. SEÑAL DE TELEVISIÓN DIGITAL 3.1 Introducción

3.1 Introducción

En Chile actualmentehay dos formas de transmisión de las señales de televisión, una es “abierta”,

producto de recibir esta señal de forma libre, y la otra es “pagada”, ya que el contenido es adquirido desde un proveedor de servicios.En la transmisión de televisión “abierta” se utilizan

sistemas de radiodifusión, este servicio abierto es análogo y existen además señales de prueba de transmisión digital, para ser recibida por cualquier receptor. Por el otro lado, la transmisión

“pagada” de televisión está asociada a la entrega de contenido desde un proveedor de servicios o de contenidos a nivel local, este puede entregar canales lineales (además de los canales nacionales) y servicio Premium. Esta entrega puede ser de forma alámbrica (a través de sistemas de televisión por cable) o inalámbrica (producto de la transmisión de televisión satelital) y es adquirida solamente por quienes pagan por el servicio.

Los sistemas de televisión digital, provienen de digitalizar los sistemas de televisión análogos, a continuación se mencionan los estándares más importantes:

 PAL ( Phase Alternative Line).

_{SECAM (} _{Séquentiel Couleur à Mémoire}_).  NTSC ( National Television System Committee).

PAL y SECAM desarrollados en Europa, mientras que NTSC fue desarrollado en Estados Unidos. Para la transmisión de sus componentes se utilizan modulaciones en amplitud (banda lateral y vestigial) y modulación en frecuencia FM (Frequency Modulation) para la información de video y audio respectivamente, cabe destacar que para las componentes de color se utiliza modulación de amplitud en cuadratura (QAM, Quadrature Amplitude Modulation).

De acuerdo a lo anterior, el capítulo se desarrollará de la siguiente forma: Definir el proceso de digitalización de televisión, Estándares de televisión digital y sistemas de compresión. Esto con el fin de entender la digitalización de la televisión y la disminución en la cantidad de información digital a enviar.

3.2 Digitalización de la señal de televisión 3.2 Digitalización de la señal de televisión

Hoy en día la digitalización de la señal televisión, permite distintas ventajas respecto a la transmisión de video analógica, entre algunas de ellas se pueden indicar:

 Mayor capacidad de transmisión de señales de video digital en el mismo espectro que

actualmente ocupa la televisión análoga.

 Mejor definición de la calidad de imagen en televisión, producto de tener una mayor

(35)

 Ofrecer variados servicios de difusión.

 Con el acceso de internet ofrecer televisión interactiva.

Por lo tanto para la digitalización de televisión, se involucran distintas etapas dadas por muestreo, cuantificación y codificación para las componentes de audio y video respectivamente.

3.2.1 Digitalización de la señal de audio 3.2.1 Digitalización de la señal de audio

El audio es una onda sonora, del tipo de onda longitudinal y se srcina por el movimiento de algún medio elástico, estas ondas estimulan el odio humano a un rango de frecuencias comprendidos entre 20 Hz y 20 kHz, denominándose rango audible. Por lo tanto, la digitalización de ésta comprende procesos de muestreo, cuantificación y codificación de la señal.

3.2.1.1 Muestreo de la señal de audio 3.2.1.1 Muestreo de la señal de audio

Para realizar la conversión de una señal continua a una señal discreta en el tiempo es necesario realizar un proceso de muestreo, este proceso consiste en tomar muestras de la amplitud de la señal en intervalos de tiempos regulares, conocido como tasa de muestreo. Cabe destacar que al aumentar la cantidad de muestras que se toma de la señal srcinal, ésta tiende a tomar una forma más exacta de la señal, en base a esto, se tiene el teorema de Nyquist-Shannon que establece un equilibrio en la cantidad de muestras, respecto a la señal srcinal.

Nyquist-Shannon establece que la señal muestreada tendrá suficiente información si la frecuencia de muestreo cumple la siguiente relación con la frecuencia de la señal srcinal, dada en la ecuación (1):

f ≥ 2f ñg (1)

Si no se muestrea según el teorema anterior, es decir, una frecuencia de muestreo mayor a dos veces la frecuencia máxima de la señal srcinal, se produce un fenómeno conocido como aliasing

(interferencia espectral), éste produce que la separación espectral se pierda, y como consecuencia, no es posible recuperar la señal de información srcinal en el proceso de conversión digital a análogo.

3.2.1.2 Cuantificación y codificación de la señal de audio 3.2.1.2 Cuantificación y codificación de la señal de audio

Este proceso consiste en asociar el nivel de muestras obtenido a un nivel de tensión con valores finitos (cuantificación), definiendo una resolución y generando un flujo de bits asociado a la señal (codificación).

En el caso de la cuantificación, se tienen dos tipos, uno es lineal y el otro es no lineal. En la cuantificación lineal, se asocian las muestras a tramos de nivel constante. Mientras en la

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cuantificación no lineal, se asignan niveles de cuantificación de manera no uniforme; por lo tanto dependiendo del nivel de la señal, se tendrán diferentes niveles de cuantificación.

Se considera la cuantificación logarítmica en la cuantificación no lineal, con la cual se logra una expansión de las señales de pequeño nivel, y una mayor compresión para las de mayor nivel. Como en el proceso de codificación se utiliza un código binario, estos se pueden representar mediante la ecuación (2):

2_{= M} ₍₂₎

Siendo M los niveles de cuantificación y m los pulsos de codificación, por lo tanto, al utilizar una codificación de 8 bits por muestras se tendrán cerca de 256 niveles de cuantificación.

La relación señal a ruido en conjunto al proceso de codificación binario, hace que haya un mejor comportamiento en la cuantificación logarítmica, ya que provee una relación constante para un rango dinámico de pulsos de codificación más amplio. Para el caso de cuantificación no lineal logarítmico, se utilizan la ley µ o ley A.

Finalmente, luego de este proceso conocido como análogo-digital, se obtiene un sistema binario de información para la información de audio.

3.2.2 Digitalización de la señal de video 3.2.2 Digitalización de la señal de video

Digitalizar la señal de video tiene características distintas a las señales de audio, en primer lugar el video es un conjunto de imágenes en cierta proporción de tiempo. Para que haya un movimiento fluido deben de haber por lo menos 24 imágenes o tramas por segundo, como también una cantidad de muestras por imágenes, en esta sección se detallará en como determinar una tasa de muestreo dadas las características de las señales de video en televisión.

3.2.2.1 Muestreo de la señal de video 3.2.2.1 Muestreo de la señal de video

La señal de televisión analógica contiene información de video en conjunto con pulsos de sincronización2_{. Para efectos de digitalización, se procede a digitalizar la imagen total a través de}

una frecuencia de muestreo, ésta debe ser capaz de coincidir con la frecuencia de línea definida por la norma de televisión correspondiente (ya sea SDTV o HDTV), como también otros métodos que utilizan todos los elementos de la imagen a digitalizar, a continuación se indicarán por separados las tasas de muestreo tanto para SDTV como para HDTV.

2_{En TV análoga de sistemas monocromáticos, se definen niveles de tensión, 0,7 V indica nivel blanco, 0 V indica nivel}

negro siendo ambas duración de línea activa; mientras el nivel -0,3 V indica líneas de sincronización que en conjunto con la duración de video activo producen la duración de línea total.

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Frecuencia de muestreo de SDTV Frecuencia de muestreo de SDTV

Para digitalizar la señal y obtener SDTV (Standard Definition Television), se considera digitalizar los estándares analógicos como NTSC y PAL, estos tienen las siguientes características dadas en la Tabla 3.1.

Tabla 3. 1. Características de los sistemas NTSC y PAL.

Parámetro NTSC PAL

Muestras por línea total 858 864

Muestras por línea activa 720 720

Líneas por trama total 576 625

Líneas por trama activa 480 525

Frecuencia de línea (líneas por segundo) 15,734 KHz 15,625 KHz

Tramas por segundo 30 (29,97)3 ₂₅

Fuente: Elaboración Propia.

Para determinar la frecuencia de muestreo en la señal de video en SDTV, hay diferentes métodos: Método 1. Relacionando los siguientes parámetros, definido por la ecuación (3):

f = f í x Pixelesí (3)

Al utilizar la ecuación (3), se obtiene para cada estándar:

PAL: 15,625x103_{línea/segundo x 864 muestras/línea=13.500.000 muestras/segundo.}

NTSC: 15,734x10

3

línea/segundo x 858 muestras/línea=13.499.772 muestras/segundo. Método 2. Relacionando los siguientes parámetros, mediante la ecuación (4):

f = Pixelesí x líneas x tramasg (4)

Al utilizar la ecuación (4), se obtiene para cada estándar:

NTSC: 858 muestras/líneas x 525 líneas/tramas x 29,97 tramas/segundo

3_{En NTSC con la adopción de color, se quitan tramas para dar más ancho de banda a la señalización}

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=13.499.987 muestras/segundo.

PAL: 864 muestras/líneas x 625 líneas/tramas x 25 tramas/segundo =13.500.000 muestras/segundo.

Dado lo anterior, se ha escogido una frecuencia de muestreo de 13,5 MHz o 13.500.000 pixeles o muestras por segundo para ambos estándares [10].

Tasa de muestreo para HDTV Tasa de muestreo para HDTV

En casos de televisión de alta definición, la frecuencia de muestreo aumenta en gran medida, en este caso se digitaliza no por estándar, sino por la cantidad de tramas por segundo y como éstas son exploradas (exploración entrelazada o progresiva, se verá en detalle en la Sección 3.3.1). A continuación se presentan las características asociadas a las tramas por segundo(“p” exploración progresiva e “i” exploración entrelazada) en la Tabla 3.2.

Tabla 3. 2. Características de los sistemas para muestrear en HDTV.

Parámetro 60p 30p 60i 50p 25p 50i

Muestras por línea total 2200 2640

Líneas por trama total 1125

Tramas por segundo 60 30 50 25

Frecuencia de línea (líneas por segundo)

67.500 33.750 56.250 28.125

Frecuencia de muestreo 148,5 MHz 74,25 MHz 148,5 MHz 74,25 MHz

Fuente: Elaboración Propia.

Si se determina la frecuencia de muestreo según la ecuación (4), en el caso de 60i será: 2200 muestras/línea x 1125 líneas/trama x 30 tramas/segundo=74.250.000 muestras/segundo. En HDTV la tasa de muestreo aumenta en gran medida producto de tener mayor cantidad de información a presentar en la pantalla [11], y dependiendo del estándar, variar la tasa de muestreo, esto se presentará en detalle en la Sección 3.3.4.

3.2.2.2 Estructuras de muestreo de la señal de video 3.2.2.2 Estructuras de muestreo de la señal de video

Antiguamente las señales de televisión contenían solo elementos de luminancia (escalas de blanco y negro), pero con la llegada de la televisión a color, se tuvieron que incorporar las diferencias de colores dadas por términos denominados señales cromáticas.