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UNIVERSIDAD DISTRITAL
FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
CONFIGURAR UN SERVICIO DE
TELEVISIÓN MÓVIL EN LA RED DE
TRANSMISIÓN DIGITAL TERRESTRE DE
CANAL CAPITAL
Tesis de Magister en Ciencias de la Información y las Comunicaciones
Autor
Geovanny René Otálora Rivero
Tutor
M.Sc. Edmundo Vega Osorio
Ingeniero Electrónico
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones
1
AGRADECIMIENTOS
A mis profesores, por dejar huella en cada una de sus clases, desde los mensajes de vida hasta los académicos. A uno de ellos le escuché decir que el aprendizaje iba asociado a un sentimiento, normalmente de angustia y sufrimiento. Pero a él, en particular, le notaba alegría en lo que transmitía, irradiaba pasión, y eso mismo lo pude coligar a mi aprendizaje. Me untó de esa energía y entusiasmo por ese y otros espacios académicos. Otros, por su compromiso académico, en su orientación hacia la investigación, así como por su ejemplo. Fueron numerosas las experiencias que marcaron mi paso por esta Maestría. De igual forma, gracias a mi alma máter, la Universidad Distrital, en donde he recorrido gran parte de mi vida académica.
Por otra parte, se encuentra mi Tutor, MSc Edmundo Vega, persona amiga con quien, además de su orientación en el desarrollo de este proyecto, he compartido en lo laboral y personal. De igual forma, los profesores calificadores de este proyecto, el Ingeniero MSc Leonardo Plazas y el Ingeniero MSc Elvis Gaona, quienes han contribuido con sus aportes al documento, por lo cual, los incluyo en este capítulo.
También agradezco al Ingeniero Mario Medina, Coordinador Técnico de la ANTV, quien apoyó esta idea y facilitó información y recursos tecnológicos, para el aprendizaje y desarrollo de la televisión móvil en el sector de la radiodifusión.
A mi esposa e hijos, por supuesto, quienes de manera sincera y sin egoísmos entendieron mi reto, cediendo su espacio a mi emprendimiento, aportando además con su desinteresado apoyo.
A mis padres, quienes desde la distancia siempre han contribuido con sus consejos, sus buenos deseos, oraciones y energías. Así mismo, mis hermanitos del alma, que con su amor, comprensión y apoyo incondicional siempre me han acompañado.
2
CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS ... 1
CONTENIDO ... 2
LISTA DE TABLAS ... 4
LISTA DE FIGURAS ... 6
RESUMEN ... 8
PALABRAS CLAVE ... 8
1 CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO ... 9
1.1 INTRODUCCIÓN ... 10
1.2 PROBLEMA ... 12
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 15
1.4 FORMULACION DEL PROBLEMA ... 17
1.5 SISTEMATIZACION DEL PROBLEMA ... 18
1.6 OBJETIVOS ... 18
1.6.1 OBJETIVO GENERAL ... 18
1.6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 18
1.7 JUSTIFICACIÓN ... 19
1.7.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA ... 19
1.7.2 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA ... 19
1.8 METODOLOGÍA ... 20
1.8.1 ETAPA I ... 20
1.8.2 ETAPA II ... 21
1.8.3 ETAPA III ... 21
1.8.4 ETAPA IV ... 21
3
1.9 ALCANCES Y LIMITACIONES ... 22
2 CAPÍTULO II. ESTADO DEL ARTE ... 23
2.1 MARCO TEÓRICO ... 24
2.1.1 LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE TDT ... 24
2.1.2 RECEPTORES DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE ... 34
2.2 MARCO CONCEPTUAL ... 43
2.2.1 DVB - T2 ... 43
2.2.2 PLP (Physical Layer Pipes) ... 44
2.2.3 T2-Lite ... 44
2.3 MARCO ESPACIAL ... 45
3 SELECCIÓN DEL PERFIL MÓVIL - ANÁLISIS DE MÚLTIPLE PLP Y T2-LITE ... 46
3.1 SELECCIÓN DEL PERFIL MÓVIL ... 47
3.1.1 METODOLOGÍA GENERAL ... 47
4 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA MÓVIL Y SIMULACIONES DE CUBRIMIENTO. 71 4.1 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA MÓVIL T2 LITE ... 72
4.1.1 ESTRUCTURA DE SEÑAL DVB-T2-LITE ... 72
4.1.2 PARÁMETROS DEL SISTEMA T2 LITE ... 72
4.1.3 CONFIGURACIÓN OPERATIVA ... 105
4.2 SIMULACIONES DE CUBRIMIENTO ... 106
4.2.1 HERRAMIENTAS ... 106
4.2.2 SIMULACIONES DE CUBRIMIENTO ... 114
5 MODELO CONCEPTUAL ... 126
5.1 GENERACIÓN DEL MODELO CONCEPTUAL ... 127
6 VALIDACIÓN DEL MODELO ... 129
6.1 ANÁLISIS DE LAS SIMULACIONES ... 130
4
7 CONCLUSIONES ... 140
7.1 TRABAJOS FUTUROS... 142
8 REFERENCIAS ... 143
LISTA DE TABLAS
TABLA No 1. Especificaciones IRD ... 36TABLA No 2. Parámetros de configuración actual de la Trama T2-MI IRD ... 51
TABLA No 3. Comparación de Patrones Piloto Dispersos ... 63
TABLA No 4. Grupo de Expertos ... 65
TABLA No 5. Escala de Importancia, Thomas Saaty (1994) ... 67
TABLA No 6. Escala de Desempeño o Preferencia, Thomas Saaty (1994) ... 68
TABLA No 7. Matrices de comparación por pares de criterios frente a las alternativas .... 69
TABLA No 8. Matriz de comparación por pares de criterios frente a la meta global ... 70
TABLA No 9. Resultado de las alternativas frente a los criterios ponderados. ... 70
TABLA No 10. Posible combinación de modulación y velocidad de código para DVB-T2-Lite ... 73
TABLA No 11. Combinación de Patrón Piloto Disperso con Tamaño de FFT e Intervalo de Guarda en modo SISO en T2 Lite ... 73
TABLA No 12. Parámetros Tamaño FFT para 6MHz ... 74
TABLA No 13. Período T en función del Ancho de Banda ... 75
TABLA No 14. Longitud del GI Intervalo de Guarda (µs) (6MHz) ... 76
TABLA No 15. Longitud del GI Intervalo de Guarda (µs) (6MHz) para T2 Lite ... 76
TABLA No 16. Distancia de Guarda en Km ... 77
TABLA No 17. Distancia de Guarda en Km para T2 Lite ... 77
TABLA No 18. Combinaciones Tamaño FFT y GI para T2 Lite ... 78
TABLA No 19. Opciones de Combinaciones Tamaño FFT y GI para T2 Lite, para Configuración Red Móvil Canal Capital ... 79
5
TABLA No 21. Selección del Patrón Piloto Disperso PP ... 81
TABLA No 22. Combinación de Modulación y Code Rate que puede ser usada con Constelaciones rotadas para Datos en T2 Lite ... 82
TABLA No 23. Capacidad en Mbit/s de un Canal de 8MHz, Modo Normal de Portadora, FFT Modo= 1K a 32K ... 83
TABLA No 24. Capacidad en Mbit/s, combinación de Modulación, Code Rate, FFT y PP para 6 MHz ... 84
TABLA No 25. Capacidad en Mbit/s, combinación de Modulación, Code Rate, FFT, GIF y PP para 6 MHz ... 84
TABLA No 26. Capacidad en Mbit/s de un Canal de 8MHz, Modo Extendido de Portadora, FFT Modo= 16K y 32K ... 85
TABLA No 27. Requerimiento de (C/N)0 para un BER=1*10(-7) ... 87
TABLA No 28. Modo de Transmisión DVB-T2-Lite ... 92
TABLA No 29. Requerimiento de (C/N)0 para un BER=1*10(-7) ... 92
TABLA No 30. Requerimiento de (C/N)0 para un BER=1*10(-7) ... 94
En la Tabla No 31, se encuentran los valores de la degradación por el factor D, respecto al C/N. ... 95
TABLA No 31. Factor D, degradación de C / N como Tabla para valores de C/N de 15 a 32 dB ... 95
TABLA No 32. CÁLCULO DE C/N CANAL GAUSSIANO... 96
TABLA No 33. Aumento del DELTA de C/N para los canales Rice y Rayleigh respecto al canal Gaussiano ... 97
TABLA No 34. Cálculo de C/N CANAL RAYLEIGH ... 97
TABLA No 35. Definiciones de las Variables de Niveles Mínimos de Entrada del Receptor ... 98
TABLA No 36. Cálculo de Niveles Mínimos de Entrada del Receptor ... 99
TABLA No 37. Fórmula de Niveles de Potencia ... 100
TABLA No 38. Definiciones de las Variables de Niveles de Potencia ... 100
TABLA No 39. Cálculo de Niveles Mínimos de Entrada del Receptor ... 101
TABLA No 40. Ganancia de Antena en dBd para las diferentes Bandas y para los diferentes Modos de Recepción ... 102
TABLA No 41. Pérdida de altura para diferentes bandas y clases de ambiente ... 103
6
LISTA DE FIGURAS
Figura No 1: Imagen de parámetros de recepción de Canal Capital, Sistema de Monitoreo
GSERTEL, ANTV. ... 16
Figura No 2: Adopción de los estándares de TDT en el mundo. ... 24
Figura No 3. Codificación independiente de dos PLPs en DVB-T2. ... 31
Figura No 4. Concepto de PLP. ... 32
Figura No 6. Diagrama de Bloques Simplificado de un Receptor DVB-T2. ... 37
Figura No 7: Imagen de receptor TDT DVB-T2 para automóviles ... 39
Figura No 8: Imagen de smartphone AVVIO, TDT DVB-T2 incluido ... 40
Figura No 9: Imagen de smartphone TDT 550, marca MINT ... 41
Figura No 10: Imagen de sintonizador TDT DVB-T2 para tablet o celular ... 42
Figura No 11: Metodología para el Análisis de Decisión PAJ, “TOMA DE DECISIONES DE EMPRESAS: Entre el arte y la técnica”(Castillo, 2006) ... 47
Figura No 12: Estructura del PAJ. ... 48
Figura No 13: Diagrama General de la Cabecera Digital y Sistema de Transmisión Satelital de Canal Capital. ... 50
Figura No 14: Imágenes de la Cabecera Digital y Sistema de Transmisión Satelital... 50
Figura No 15: Imágenes de los Parámetros de Configuración de la Trama T2-MI IRD, Sistema de Gestión RTVC. ... 52
Figura No 16: Diagrama de Bloque la Cabecera Digital y Sistema de Transmisión Satelital de RTVC, TV ANDINA y Canal Capital. ... 53
Figura No 17: Diagrama general de un Sistema de Transmisión TDT. ... 54
Figura No 18: Imagen diagrama general del Transmisor TDT, Sistema de Gestión de Red de RTVC. ... 54
Figura No 19: Información de ubicación, Frecuencia y Emisión de Calatrava. ... 55
Figura No 20: Información de características de Transmisión, Calatrava. ... 56
Figura No 21: Información de ubicación, frecuencia y emisión de El Cable. ... 57
Figura No 22: Información de características de Transmisión, El Cable. ... 58
Figura No 23: Información de ubicación, frecuencia y emisión de Cruz Verde. ... 59
Figura No 24: Información de características de Transmisión, Cruz Verde. ... 60
7
Figura No 26: T2-Lite en FEFs T2-Base. ... 72
Figura No 27: Reducción del Overhead del Intervalo de Guarda con un Tamaño de FFT más grande ... 74
Figura No 28: Distancia entre estaciones de la RED SFN ... 78
Figura No 29: Metodología para la Determinación del C/N ... 91
Figura No 30: Factor D, Degradación C / N (dB) para un Nivel de Ruido de Barrera de -33 dBc .... 95
Figura No 31: Configuración operativa para el T2 Lite ... 105
Figura No 32: Difracción en arista ... 109
Figura No 32a.Representación de la difracción en arista mediante la espiral de Cornu ... 110
Figura No 33.Valores típicos de K... 113
Figura No 34: Simulación de cubrimiento SFN de las estaciones de Calatrava, El Cable y Cruz Verde ... 115
Figura No 35: Parámetros generales Tx/Rx, estación Calatrava ... 116
Figura No 36: Patrón del sistema de antenas, estación Calatrava ... 116
Figura No 37: Ubicación, coordenadas, estación Calatrava ... 117
Figura No 38: Parámetros avanzados Tx/Rx, estación Calatrava ... 117
Figura No 39: Parámetros de umbral de difusión, estación Calatrava ... 118
Figura No 40: Parámetros de potencia de ruido, estación Calatrava ... 118
Figura No 41: Parámetros generales Tx/Rx, estación El Cable ... 119
Figura No 42: Patrón del sistema de antenas, estación El Cable ... 119
Figura No 43: Ubicación, coordenadas, estación El Cable ... 120
Figura No 44: Parámetros avanzados Tx/Rx, estación El Cable ... 120
Figura No 45: Parámetros de umbral de difusión, estación El Cable ... 121
Figura No 46: Parámetros de potencia de ruido, estación El Cable ... 121
Figura No 47: Parámetros generales Tx/Rx, estación Cruz Verde ... 122
Figura No 48: Patrón del sistema de antenas, estación Cruz Verde ... 122
Figura No 49: Ubicación, coordenadas, estación Cruz Verde ... 123
Figura No 50: Parámetros avanzados Tx/Rx, estación Cruz Verde ... 123
Figura No 51: Parámetros de umbral de difusión, estación Cruz Verde ... 124
Figura No 52: Parámetros de potencia de ruido, estación Cruz Verde ... 124
Figura No 53: Comparación de simulación de cubrimiento SFN de las estaciones de Calatrava, El Cable y Cruz Verde, con incremento de potencia de Tx. ... 125
Figura No 54: Metodología para construir el modelo conceptual ... 127
Figura No 56: Mapa Conceptual para Configurar un Servicio de Televisión Móvil en una Red TDT de un Operador establecido. ... 128
8
Figura No 58: Imagen de parámetros de Transmisión, TRANSPORT STREAM BITRATE, de RCN
TV ... 133
Figura No 59: Imagen de parámetros de Transmisión de Caracol TV ... 134
Figura No 60: Imágenes de eventos de las mediciones de campo de movilidad ... 135
Figura No 61: Velocidad en Km/h del móvil de mediciones, en una zona de Bogotá. ... 136
Figura No 62: Niveles de Señal en dBµV/m... 137
Figura No 63: MER de Señal en dB. ... 137
Figura No 64: MER de Señal en dB y Patrón de Eco, punto de CH 14, Caracol Móvil ... 138
Figura No 65: MER de Señal en dB y Patrón de Eco, punto del CH 15, RCN Móvil ... 139
RESUMEN
El presente documento contiene los elementos necesarios para desarrollar un proyecto que permita implementar un servicio de televisión móvil en la ciudad de Bogotá a través de la Red de Televisión Digital Terrestre del operador regional Canal Capital, de manera abierta, radiodifundida, para beneficio de los habitantes de la capital aprovechando las ventajas que brinda la tecnología del estándar DVB T2. De esta manera, se propone la configuración de un servicio de televisión móvil en la red existente de Canal Capital, utilizada para la recepción de televisión fija, base para generar un modelo conceptual, el cual se valida de manera teórica a través del análisis de los resultados de las simulaciones, que soporten el desempeño en un escenario móvil, arrojando valores que pueden ser referentes para propósitos de planificación de redes. De igual forma, la propuesta de configuración del servicio móvil podría ser puesta en funcionamiento por Canal Capital para prestar servicios de información y contenidos audiovisuales a los peatones en su terminal móvil, a las personas que se transportan en su vehículo particular, y a los usuarios del transporte público como lo son el servicio de taxis, Transmilenio y el futuro Metro.
PALABRAS CLAVE
9
1 CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN AL
10
1.1 INTRODUCCIÓN
DVB-T2 es el nuevo estándar DVB (Digital Video Broadcasting) para Televisión Digital Terrestre - TDT. Permite la transmisión simultánea de múltiples servicios, cada uno con una configuración distinta, y por lo tanto, con diferente robustez y calidad. Esto admite nuevos tipos de escenarios de recepción para estas señales digitales terrestres, como los de recepción peatonal móvil y de mano, por lo que DVB-T2 se puede usar para brindar servicios fijos como móviles dentro del mismo canal, gracias al número de configuraciones posibles (Berjon-Eriz et al., 2011).
En este documento se presenta el reporte del proyecto que desarrolla la configuración de un servicio de televisión móvil en la red de televisión digital terrestre de un operador establecido como lo es Canal Capital, bajo el estándar DVB-T2, para brindar un servicio público de información y contenidos de manera abierta radiodifundida, en la ciudad de Bogotá.
Un canal de televisión móvil del Canal Regional de Bogotá, permitirá nuevos contenidos audiovisuales para los habitantes de la ciudad, mejorar su calidad de vida, potenciar la cultura ciudadana y generar nuevas posibilidades de negocios para el canal de televisión de los bogotanos, con un importante aporte desde la academia.
11 De manera similar, otras investigaciones fueron tenidas en cuenta en el desarrollo del proyecto, tales como “Los resultados de simulaciones de cobertura de radio DVB-T2 en Rumania”, con la utilización de software de ICS Telecom, en el que se emplearon cuatro modelos de propagación diferentes, tres empíricos (NTIA-ITS Longley Rice, UIT-R P.1546 y Okumura-Hata-Davidson) y uno determinístico (UIT-R 525/526) (Martian, Dambeanu, Oprea, Vladeanu, & Marghescu, 2018), así como un artículo sobre “Los parámetros de planificación basados en pruebas de campo para la recepción interior DVB-T2 usando T2-Lite y PLP” (Regueiro et al., 2013). En forma adicional, estudios relativos a “Las funcionalidades avanzadas de DVB-T2 para el diseño de redes de Televisión Digital Terrestre en Latinoamérica” (Gómez-Barquero, López-Sánchez, Cardona, & Gutiérrez, 2015), “La evaluación de medidas y simulaciones en el entorno urbano para señales DVB-T2”, realizado en la ciudad de Cali (Cadavid, Rojas, & Bernal, 2016), y el de “La variación espacial de la señal DVB-T2 en la ubicación del receptor” (Setiyanto, Hidayat, Mustika, & Sunarno, 2017), entre otros artículos científicos.
De la misma manera, investigaciones de pruebas y mediciones de laboratorio para experimentar el rendimiento del móvil DVB-T2 (Berjon-Eriz et al., 2010), así como para evaluar relaciones de protección contra interferencias y estudios de coexistencia en escenarios realistas, para lograr un uso eficiente del espectro (Ribadeneira, Garcia Pardo, Fuentes, Gómez-Barquero, & Cardona, 2016).
Así las cosas, a través del estudio y el aprovechamiento de la tecnología de la Televisión Digital Terrestre DVB T2, se generó un modelo conceptual para la prestación del servicio de televisión móvil, que se pueda replicar por operadores del servicio, en distintas ciudades o regiones del país.
12 operadores del servicio público de televisión digital radiodifundida. En la fase IV, se validó la solución propuesta de manera teórica a través del análisis de los resultados de las simulaciones, que soportan el desempeño de un escenario móvil, arrojando valores que pueden ser referentes para propósitos de planificación de redes. Por último, en la fase V, se elaboraron las conclusiones con los resultados del proyecto, y los trabajos futuros.
1.2 PROBLEMA
En el mes de agosto de 2008, se selecciona el estándar europeo de televisión digital terrestre DVB-T para Colombia, por parte de la extinta Comisión Nacional de Televisión, el cual es adoptado formalmente mediante Acuerdo No 008 del año 2010. En el año 2011, Colombia decidió actualizar el estándar de TDT del DVB-T al DVB-T2, debido principalmente a las ventajas técnicas que se obtenía, desde el punto de vista de eficiencia en cobertura, potencia de transmisión y del uso del espectro (Martínez, Sánchez, Gómez-Barquero, & Cardona, 2015), y a que aún era oportuno en consideración a la baja cobertura de los operadores del servicio, y a la poca penetración con la incursión de equipos decodificadores digitales.
Dicha decisión implicaba el cambio por nuevos sistemas de transmisión y de los decodificadores, en reemplazo de los que se hubiesen implementado hasta esa fecha, lo cual generaba otra transición. El nuevo estándar DVB-T2 fue diseñado específicamente para permitir la reutilización de la infraestructura DVB-T, si fuera necesario (Fraile, Nader, Guerri, & Bjorsell, 2011). De esta manera, en Colombia se mantuvieron en difusión tres estándares de Televisión en forma simultánea, el analógico NTSC-M, el T y el DVB-T2, hasta diciembre de 2015, año en que cesó la emisión del DVB-T.
13 número de subportadoras que van desde 1k a 32k, permitiendo una amplia gama de diferentes modos de operación (Chelli & Herfet, 2018).
DVB-T2, en comparación con su predecesor, ha adoptado un conjunto de configuraciones avanzadas del sistema. El esquema mejorado de corrección de errores (FEC), cinco (5) nuevos modos de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), tres (3) nuevas longitudes de intervalo de guarda (GI) y ocho (8) patrones piloto (PP), entre los más notables. Gracias a la flexibilidad del sistema, sumada a la técnica avanzada de codificación de video, es posible transmitir servicios de televisión bajo diferentes condiciones de transmisión (Polak & Kratochvil, 2018).
El estándar de televisión terrestre DVB-T2 se está volviendo cada vez más importante, y se ha estudiado y desarrollado extensivamente para proporcionar muchos tipos de servicios con mayor eficiencia espectral y mejor rendimiento. Los principales cambios se encuentran en la capa física, donde DVB-T2 incorpora un nuevo concepto, que permite una transmisión con múltiples conductos de capa física PLP (Physical layer pipe), donde cada servicio se puede transmitir con una configuración individual de modulación, codificación y entrelazado (Abdelrahman, Saeed, & El-Tahir, 2017).
En Colombia podrían adelantarse otras investigaciones para revisar y evaluar las prestaciones en movilidad de DVB-T2 con canalización 6 MHz en función del tamaño de la FFT y portadoras piloto. Además, la utilización de conexiones de capa física o el perfil en movilidad T2-Lite, podrían proporcionar de manera eficiente servicios fijos y móviles con la misma infraestructura y el mismo canal (Martínez et al., 2015).
14 como los principales factores de presupuesto de enlace, en la planificación de redes de televisión digital terrestre para recepción en interiores. Al modelar los valores medidos a partir de los parámetros obtenidos como una distribución log-normal, la eficacia de la cobertura de servicio interior se puede predecir a partir de la tasa de datos objetivo (Jeon et al., 2017).
También, evaluación de rendimiento de DVB-T2 para la recepción fija por la medición de la señal recibida, a través de mediciones de campo, como se hizo en la ciudad de Bangkok, Tailandia, en cerca de 20 lugares. Para analizar la señal DVB-T2, el receptor usado proporciona varias mediciones de calidad (potencia, C/N, MER, BER, diagrama de constelación, etc.). Los resultados del estudio podrían ser útiles para mejorar la transmisión de DVB-T2 (Ruckveratham & Promwong, 2016).
La segunda generación del estándar de Televisión Digital Terrestre, DVB- T2, es una realidad comercial madura con redes en todo el mundo. La mayoría de estas redes están destinadas a la recepción fija. Por otro lado, la recepción móvil mediante DVB-T2 es todavía una promesa que no se ha convertido en realidad. Aunque se han publicado algunos estudios sobre este tema, todavía hay un mucho por explorar, un amplio campo de investigación (Eizmendi, Regueiro, Sobron, Fernandez, & Velez, 2016). Esto se debe a que la recepción móvil está influenciada por otros factores adicionales a los de la recepción fija, como la velocidad del receptor, variando el canal de propagación, diferentes niveles de ruido e interferencia, el cambio de orientación antena, entre otros. En forma adicional, algunas de las opciones de configuración tienen mayor impacto en la recepción móvil que en recepción fija. Esto significa que una configuración óptima de la señal es crucial con el fin de lograr la mejor cobertura mientras se mantiene la velocidad de datos máxima posible (Eizmendi et al., 2016).
Para la prestación de servicios adicionales como la televisión móvil, surgen las siguientes preguntas:
15 eficiente para un Canal Regional como lo es Canal Capital para ampliar su potencialidad de servicio de información, en la ciudad de Bogotá? ¿Cómo sería la adaptación tecnológica para el Canal Regional de Bogotá?
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Básicamente el planteamiento del problema tiene tres fases importantes las cuales se describen a continuación:
Diagnóstico de la situación Actual: Es notable la amenaza que enfrentan los operadores de televisión abierta radiodifundida así como los de televisión por suscripción, tanto cableados como satelitales, con la aparición de servicios over-the-top (OTT) como lo son Netflix, Amazon Prime y Youtube, plataformas de servicios que proporcionan contenido de medios a través de Internet ha llevado a un cambio de paradigma de la industria de la radiodifusión tradicional (Shin, Park, & Lee, 2016). En consecuencia, las compañías de medios tradicionales, como los proveedores de servicios de televisión, se enfrentan a la competencia nuevos participantes en la industria.
Por otra parte, se cuenta con las opciones que ofrece la tecnología digital DVB T2 para brindar múltiples servicios, que le permita diversificar y ofrecer elementos diferenciadores para mejorar la potencialidad de los usuarios y posibles ingresos. De esta manera, los prestadores del servicio de televisión abierta, tanto pública como privada, podrían mejorar los beneficios de su plataforma radiodifundida, explotando las bondades de la tecnología digital como lo es la televisión móvil, además de la multicanalidad y la alta definición, con contenidos variados, de calidad y en forma abierta.
16 En la figura No 1, se muestra una imagen con los parámetros y configuración actual técnica de Canal Capital, captada del sistema de monitoreo de la señal digital, denominado GSERTEL, el día 8 de febrero de 2019, vigilancia que realiza la Autoridad Nacional de Televisión (ANTV) sobre la prestación del servicio de la TDT.
Figura No 1: Imagen de parámetros de recepción de Canal Capital, Sistema de Monitoreo GSERTEL, ANTV.
Fuente: Elaboración Propia
17 Pronostico: En la revista digital Panorama audiovisual.com, Vicente Pla, Broadcast Project Manager, especialista en televisión digital, comentaba que con la aparición en escena del perfil Lite de la norma DVB-T2 (ETSI EN 302 755) el panorama de la televisión en movilidad puede cambiar, especialmente para aquellos países que hayan adoptado el estándar DVB-T2 (Pla, 2011). En países donde el lanzamiento de la televisión en Alta Definición se ha hecho a través de redes DVB-T2, es fácil introducir servicios adicionales para movilidad renunciando a algo de ancho de banda y logrando así un PLP muy robusto destinado a la recepción móvil.
Colombia tiene buenas perspectivas para proporcionar servicios móviles con tecnología DVB-T2. Por un lado, las redes nacionales se han diseñado para proporcionar cobertura en interiores en las principales ciudades, con lo cual el nivel de señal podría ser, en principio, suficiente para proporcionar cobertura móvil. Por otro lado, Colombia adoptó la versión v.1.3.1 del estándar DVB-T2, que incluye el perfil móvil T2-Lite. Además, la regulación permite que los operadores puedan transmitir inicialmente servicios de TDT móvil con una cobertura Best Effort, sin necesidad de hacer inversiones adicionales en infraestructura (F. Contreras, Pedraza, & Gómez-Barquero, 2014b).
De esta manera, se visualiza que una configuración eficiente de un canal móvil en la red de TDT para recepción fija, que brinda servicio a Bogotá, a través de Canal Capital, se puede poner en funcionamiento de tal forma que ofrezca contenidos a los usuarios del servicio público de Transmilenio y el futuro Metro, y que se exploren nuevos modelos de negocio para el desarrollo de la televisión digital radiodifundida.
1.4 FORMULACION DEL PROBLEMA
Teniendo en cuenta lo anterior, se plantea la siguiente pregunta para ser resuelta a través del desarrollo de este trabajo de profundización:
18
1.5 SISTEMATIZACION DEL PROBLEMA
Para llevar a cabo la presente proyecto, se propone la siguiente sistematización del problema:
¿Cuál alternativa tecnológica, entre los múltiples PLP (M-PLP) y el T2-Lite, sería la apropiada para implementar el servicio móvil en la red de Canal Capital?
¿Cuáles son las variables de entrada y salida del sistema que se deben considerar para la configuración eficiente del sistema?
¿Qué modelo y herramienta de simulación se pueden utilizar para la configuración del modelo del servicio de televisión móvil?
¿Qué técnicas pueden utilizarse para mejorar la eficiencia de las transmisiones para la recepción de televisión móvil?
¿Cómo validar la solución propuesta?
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 OBJETIVO GENERAL
Configurar un servicio de televisión móvil en la red de televisión digital terrestre de Canal Capital para brindar un servicio público de información y contenidos de manera abierta, radiodifundida, en la ciudad de Bogotá.
1.6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
19 2. Configurar el sistema de televisión móvil y realizar las simulaciones de cubrimiento que permitan una solución eficiente para la prestación del servicio de Canal Capital, con base en la selección de las variables de entrada y salida, así como de las herramientas y modelos de simulación.
3. Generar un modelo conceptual de la configuración del servicio de televisión móvil para Canal Capital que permita ser replicado a otros operadores del servicio público de televisión digital radiodifundida.
4. Validar la configuración propuesta de manera teórica a través del análisis de los resultados de las simulaciones, que soporten el desempeño de un escenario móvil.
1.7 JUSTIFICACIÓN
1.7.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
La justificación teórica se sustenta en el estudio de la tecnología de la Televisión Digital Terrestre en el estándar DVB T2, así como las normas internacionales, para aprovechar sus ventajas, que permita generar un modelo en la prestación del servicio de televisión móvil para la ciudad de Bogotá, como un referente para planificación de redes.
Con la apropiación y profundización en el área del conocimiento de la tecnología TDT en el estándar DVB-T2, con sus distintos modos de transmisión, y los perfiles de Múltiples PLP y T2-Lite, se propone una solución para configurar un servicio de televisión móvil, con base en el análisis de la situación particular de la Red de Transmisión para recepción fija del Operador Público Canal Capital, cuya área de servicio es la ciudad de Bogotá.
1.7.2 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA
20 También se aporta en lo social, sustentado en los contenidos de información que pueden incluirse en el canal móvil como son el de la promoción de la cultura ciudadana, el estado del tiempo, el tráfico y la movilidad, así como los sistemas de alertas de emergencia, entre otros servicios de información, mejorando la calidad de vida de los ciudadanos, con un importante aporte desde la academia.
Por otra parte, la televisión móvil, también fue concebida, como es el caso del Japón con el ISDB-T, para la difusión y comunicación de las alarmas tempranas, en casos de amenazas de desastres naturales como tsunamis y terremotos, frecuentes en ese país, ventaja que podría ser aprovechada en el territorio colombiano. En un trabajo de investigación, se aborda el diseño de un sistema de monitoreo y la transmisión de las señales de advertencia para Televisión Digital Terrestre (Segura, Olmedo, Acosta, & Santillán, 2016).
Desde el punto de vista económico, este servicio se percibe bajo la concepción de libre acceso, para el disfrute de la totalidad de los bogotanos. Un beneficio social a través de la prestación de un servicio de información y entretenimiento independiente de las redes de móviles pagas, como una alternativa abierta. De igual forma, se aprovecha una infraestructura existente logrando economías de escala, bajando costos de inversión.
1.8 METODOLOGÍA
En virtud de la naturaleza global de este proceso, se opta por la metodología cuasiexperimental (Tamayo, 2003), la cual permite:
Describir de modo sistemático la configuración de un servicio de televisión móvil en la red de televisión digital terrestre de Canal Capital para brindar un servicio público de información y contenidos de manera abierta, radiodifundida, en la ciudad de Bogotá, mediante las siguientes fases:
1.8.1 ETAPA I
21 servicio móvil a través de la red de Canal Capital, bajo el estándar de Televisión Digital Terrestre DVB-T2.
1.8.2 ETAPA II
En la fase II, se realizó la configuración del canal móvil así como las simulaciones de cubrimiento de capa física, con base en la elección de los parámetros de transmisión, así como la escogencia de las herramientas y modelos de simulación.
1.8.3 ETAPA III
En la fase III, se generó un modelo conceptual de la configuración del servicio de televisión móvil para Canal Capital que permita ser replicado a otros operadores del servicio público de televisión digital radiodifundida.
1.8.4 ETAPA IV
En esta fase se validó la solución propuesta de manera teórica a través del análisis de los resultados de las simulaciones, que soportan el desempeño de un escenario móvil, arrojando valores que pueden ser referentes para propósitos de planificación de redes. De igual forma, se realizaron mediciones de campo, sobre la señal móvil de TDT de los canales privados nacionales Caracol TV y RCN TV, quienes incluyen un programa para recepción móvil en su canal de 6MHz utilizando múltiples PLPs (M-PLP).
1.8.5 ETAPA V
22
1.9 ALCANCES Y LIMITACIONES
1. Se realizó una evaluación de las opciones tecnológicas para la entrega simultánea del servicio fijo y móvil en el mismo canal de transmisión, como son los múltiples PLP y el perfil T2-Lite seleccionando la más adecuada para la prestación del servicio móvil para Bogotá, bajo el estándar de Televisión Digital Terrestre DVB-T2. 2. Se definió el modo de transmisión para lograr un rendimiento del sistema eficiente, definiendo las variables de entrada y salida, considerando las características particulares de la ciudad de Bogotá.
3. La configuración del servicio de televisión móvil se realizó sobre una red de recepción fija, de un operador regional establecido como lo es Canal Capital. 4. Se determinó la configuración práctica general, necesaria para que Canal Capital
pueda implementar el servicio de televisión móvil.
5. La solución propuesta se realizó con base en el uso de una plataforma de simulación de cubrimiento, para lo cual se seleccionaron las herramientas requeridas, la cual podrá ser implementada por el operador de televisión regional en forma posterior, de acuerdo a sus planes de desarrollo y sus objetivos estratégicos.
6. Se realizó una validación de la solución propuesta de manera teórica a través del análisis de los resultados de las simulaciones, que soportan el desempeño de un escenario móvil, arrojando valores que pueden ser referentes para propósitos de planificación de redes. De igual forma, se realizaron mediciones de campo, sobre la señal móvil de TDT de los canales privados nacionales Caracol TV y RCN TV, quienes incluyen un programa para recepción móvil en su canal de 6MHz utilizando múltiples PLPs (M-PLP).
23
24
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 LA TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE TDT
Mejorar la calidad del servicio de la televisión radiodifundida analógica así como optimizar el uso del espectro radioeléctrico ha llevado al desarrollo de cuatro principales estándares en el ámbito mundial, los cuales se mantiene en constante evolución: ATSC, ISDB-T, Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting (DTMB) y DVB (J. López, 2014).
La figura No.2, muestra la adopción de cada uno de los estándares en los diferentes países del mundo. Como se puede apreciar, el estándar ATSC ha sido adoptado en Norte y gran parte de Centro América. El estándar ISDB-T ha sido adoptado en Japón y con algunas modificaciones propuestas por Brasil (conocido como ISDB-Tb), ha sido adoptado en la gran mayoría de los países suramericanos. El estándar DTMB ha sido creado y desplegado en china.
25 El Comité Avanzado de Sistemas de Televisión (ATSC) es una Organización de Desarrollo de Estándares (SDO, por sus siglas en inglés) que está desarrollando actualmente su estándar de televisión digital terrestre (TDT) de próxima generación, conocido como "ATSC 3.0", que no tiene ninguna restricción de compatibilidad con versiones anteriores. El proyecto general ATSC 3.0 proporcionará un estándar técnico completo para la difusión, incluidos los protocolos físicos, de gestión y transporte, así como las capas de aplicación. La especificación de la capa física ATSC 3.0 fue preparada por el Grupo de Especialistas “Technology and Standards Group 3” (TG3 (Fay, Michael, Gómez-Barquero, Ammar, & Caldwell, 2016)).
El protocolo de capa física ATSC 3.0 ha adoptado técnicas de codificación y modulación de vanguardia. Admite múltiples programas con diferentes parámetros de transmisión y umbrales de SNR del sistema en un canal de RF para proporcionar un mayor rendimiento de datos, una recepción más robusta y una mejor eficiencia del espectro. Brinda una plataforma muy flexible para acomodar servicios móviles, peatonales e interiores robustos, junto con servicios fijos de alta velocidad de datos, utilizando métodos flexibles de acceso a canales como multiplexación por división de tiempo (TDM), multiplexación por división de frecuencia (FDM) y multiplexación por división en capas (LDM), todo dentro de un canal de RF (W. Li et al., 2018).
2.1.1.1 EL ESTANDAR DVB T2
26 página web oficial del proyecto DVB, www.dvb.org, o de la ETSI, cuyos autores son corporativos.
DVB-T2 se implementó por primera vez en 2009 en el Reino Unido y ya ha penetrado en Italia, Suecia, Finlandia e incluso fuera de Europa como Zambia. En los países donde los servicios DVB-T ya están en el aire, es probable que coexista con DVB-T2. Comparado con su predecesor, DVB-T2 es capaz de proporcionar más servicios (Anis, Lagrange, & Pyndiah, 2012).
Este estándar se desarrolló sobre la base de la importancia del sistema de transmisión abierto, que se apoya en la interoperabilidad y la flexibilidad. El sistema DVB-T2 tiene ventajas en la confiabilidad, con capacidad para enviar grandes cantidades de datos de alta velocidad, punto a multipunto. Un solo canal de frecuencia es capaz de transportar hasta 12 programas de definición estándar de transmisión (SDTV). DVB-T2 presenta las últimas técnicas de modulación y codificación para permitir el uso eficiente del espectro terrestre para la entrega de servicios de audio, video y datos a dispositivos fijos, portátiles y móviles (Astawa & Santoso, 2016).
DVB-T2 incluye nuevas técnicas, opciones y combinaciones para adaptarse a la velocidad de datos y la robustez del flujo en diferentes tipos de canales, en comparación con el estándar DVB-T. La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), adoptada para DVB-T2, ha demostrado ser una técnica de modulación eficiente para antenas de techo y portátiles, así como en escenarios móviles y de mano (Tormos, Tanougast, Dandache, Bretillon, & Kasser, 2012). Aunque se ha diseñado fundamentalmente para una recepción fija, el estándar DVB-T2 también es viable en dispositivos portátiles y móviles si se utiliza el conjunto de parámetros apropiado (Bacic, Dumic, & Malaric, 2013).
27 Además, el DVB-T2 incorpora transmisión avanzada de tecnologías tales como códigos de control de paridad de baja densidad (LDPC), constelaciones rotadas, múltiple entrada única salida (MISO). DVB-T2 también introduce el concepto de capa física (PLP) para permitir la robustez específica del servicio. Por medio de múltiples PLP es posible acomodar variados casos de uso, es decir, fija, portátil y móvil, en el mismo canal de frecuencia (Gozálvez et al., 2011).
Al igual que su predecesora, la DVB-T2 utiliza la modulación OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal) con un gran número de subportadoras entregando una señal robusta, y ofrece una gama de modos diferentes, por lo que es un estándar muy flexible (Jérôme, David & Bruno, 2014). La multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM), se conoce como un esquema de modulación atractivo para aplicaciones de alta velocidad porque convierte un canal selectivo de frecuencia en un conjunto de programas de desvanecimiento planos paralelos, en los que cada subportadora se iguala a través de un solo ecualizador (Akbarian & Ghazi-Maghrebi, 2017).
Ingenieros de la Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”, en un artículo publicado en el año 2001 (Cano, Galeano, Montaña, & Fajardo, 2001), argumentan aspectos fundamentales sobre el funcionamiento de la técnica de Modulación Multiportadora OFDM. La Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal es un método de modulación donde el espectro asociado a cada dato es una pequeña porción del ancho de banda total, el cual se divide en N subcanales. Cada subcanal se modula con un símbolo y se multiplexa en frecuencia. Para evitar muchos moduladores y filtros en el transmisor, así como filtros complementarios y demoduladores en el receptor, se utiliza modernas técnicas de procesamiento digital de señales tal como la transformada rápida de Fourier. Al respecto, se deben tener en cuenta varios parámetros, para generar el OFDM, como son el número de subportadoras, el esquema de modulación y el intervalo de guarda a utilizar (Cano et al., 2001).
28 año 2016, en virtud de la “39th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics, MIPRO 2016 – Proceedings” se analizó la estructura de los códigos LDPC y los algoritmos iterativos que se utilizan para decodificarlos. En este artículo, se realizó un análisis y simulación de los códigos LDPC variando la tasa de los códigos. Los resultados de la simulación mostraron que los códigos LDPC son una poderosa técnica de codificación de corrección de errores en entornos SNR (Signal To Noise Ratio). Sin embargo, concluyen que existen múltiples factores que deben considerarse en el diseño del código LDPC (Mihaylov, Iliev, Ivanova, Stoyanov, & Iliev, 2016).
Dentro de otras especificaciones implementadas en la tecnología DVB-T2, se encuentran: • DVB-T2 ofrece múltiples capas de la capa física, lo cual permite la selección de varios niveles de robustez y protección para cada servicio por separado, dentro de un flujo de transporte de una señal en un canal determinado, para satisfacer las condiciones de recepción requeridas, antena interna o de techo. Esto permite que cada servicio tenga un modo de modulación único en función de la robustez de la señal requerida mediante el uso de Physical Layer Pipes (PLP) (August E. Grant, 2013).
29 baja, especialmente para las SNR altas, con respecto a los canales altamente selectivos en frecuencia, como las redes de frecuencia única (SFN) (Akbarian & Ghazi-Maghrebi, 2017). • Las constelaciones rotadas también proporcionan una robustez adicional a la señal, especialmente para órdenes bajos de modulación y tasas altas de codificación. La ganancia depende del canal, oscilan de 0.5 a 2 dB, pero para órdenes altos de modulación (64QAM, 256QAM) la ganancia es casi despreciable (Martínez et al., 2015).
• Entrelazado temporal. DVB-T2 apunta principalmente a la recepción fija y portátil, también incorpora el entrelazado temporal para beneficiarse de la diversidad de tiempo en escenarios móviles. El entrelazado temporal se puede configurar sobre una base de servicio y puede proporcionar duraciones de intercalado que van desde milisegundos hasta varios segundos. También permite diferentes compensaciones en términos de diversidad de tiempo, latencia y ahorro de energía mediante entrelazado entre cuadros, subdivisión y salto de cuadro (Gozálvez et al., 2011).
• Las tramas de futuras extensiones (FEF) permiten que el estándar sea compatibilizado en el futuro. Por medio de las tramas FEF, DVB-T2 permite la transmisión de cualquier otra tecnología en el mismo canal RF mediante técnicas de multiplexación en el tiempo. La primera tecnología en hacer uso de estas tramas FEF ha sido T2-Lite el cual reduce la complejidad del receptor móvil y habilita una compartición más eficiente de la capacidad de transmisión del sistema TDT utilizando una multiplexación en el tiempo entre DVB-T2 y T2-Lite (J. López, 2014).
2.1.1.2 LA MOVILIDAD EN REDES BAJO EL ESTANDAR DVB T2
30 De esta manera, se introduce un nuevo mecanismo para transmitir flujos de datos en canales lógicos separados, conocidos como “tuberías” de capa física (PLP). Los PLP permiten que cada servicio se ajuste por separado, con su propia robustez, para cumplir con las condiciones de recepción requeridas, y también permite que un receptor descodifique solo el servicio deseado en lugar de todo el múltiplex, lo que implica ahorro de energía. DVB-T2 define dos modos de entrada, el modo A y el modo B. En el modo de entrada A solo se transmite un PLP, y en el modo de entrada B se transmiten varios PLP, cada uno de ellos transporta un flujo de datos. La utilización de múltiples PLP requiere que la programación se realice en la capa física para asignar recursos teniendo en cuenta la modulación, la codificación de canales y las configuraciones de entrelazado de diferentes PLP (Khalanyane, Takawira, & Oyerinde, 2018).
De otro lado, en el año 2011, se definió un perfil simplificado, conocido como DVB-T2-Lite, para reducir la complejidad de la implementación y el consumo de energía en terminales móviles. En uno de los artículos consultados, se investiga el rendimiento de T2 y DVB-T2-Lite para receptores móviles, asumiendo el canal móvil TU6. Dicha investigación muestra que el uso de sub-slicing (subtajada) y el entrelazado inter-frame (entre cuadro) produce una mejora en el rendimiento tanto de DVB-T2 como de DVB-T2-Lite, a expensas de una mayor latencia de decodificación. También se ilustra que la ventaja de rendimiento del entrelazado entre cuadros es significativa, especialmente a bajas velocidades móviles. Además, a velocidades muy altas, DVB-T2-Lite con tasas de código más bajas puede superar a DVB-T2 (Samo, Slimani, Baruffa, & Rugini, 2015).
En relación con el receptor, el diseño es más complejo para la recepción móvil en comparación con la recepción fija, debido al efecto Doppler y el canal de propagación, con variaciones en ambos dominios de tiempo y frecuencia. En consecuencia, es interesante revisar la influencia de los algoritmos de recepción en la calidad de la señal recibida y su relación con la velocidad de recepción o del usuario (Eizmendi et al., 2016).
31 de forma diferente, como puede apreciarse en la Figura No 3. La multiplexación de los PLP se realiza en el dominio del tiempo, siendo posible asignar a cada PLP un porcentaje de utilización del múltiplex (Pichot, 2011).
Figura No 3. Codificación independiente de dos PLPs en DVB-T2. Fuente: (F. Contreras et al., 2014b)
Con dos PLP es posible configurar un servicio para la transmisión de televisión fija, con un modo de transmisión de una eficiencia espectral alta (por ejemplo, el Operador Público RTVC, Radio Televisión Nacional de Colombia, utiliza una modulación y tasa de codificación MODCOD de 64QAM 2/3), mientras que el otro PLP puede enfocarse a servicios móviles con un modo de transmisión más robusto y una menor eficiencia espectral (por ejemplo, un MOCOD QPSK 1/2) (F. Contreras et al., 2014b).
32 Figura No 4. Concepto de PLP.
Fuente: (Pichot, 2011)
No obstante, la utilización de dos PLP presenta limitaciones para prestar servicios fijos y móviles, teniendo en cuenta que los parámetros de tamaño de la FFT y del patrón de portadoras piloto son comunes, y los mismos tienen configuraciones óptimas distintas, para cada uno de los tipos de recepción. Por un lado, los servicios fijos pueden explotar el uso de tamaños de FFT grandes y patrones de portadoras piloto poco densos para reducir el overhead del intervalo de guarda y de las portadoras piloto, aumentando de este modo la capacidad. Estas configuraciones implican un rendimiento pobre en movilidad, dado a que una FFT grande involucra utilizar más portadoras y, por tanto, la distancia en frecuencia entre las portadoras OFDM se reduce. Por otro lado, utilizar un patrón de portadoras piloto poco denso dificulta la estimación del canal móvil al escaso número de portadoras. Este problema se resuelve con la introducción del perfil móvil T2-Lite (F. Contreras et al., 2014b). De esta forma, el T2-Lite es el perfil móvil de DVB-T2 definido en la versión v.1.3.1 del estándar, introducido para aumentar la flexibilidad para la convivencia de servicios fijos y móviles en el mismo múltiplex, y para reducir la complejidad de los receptores (ETSI, 2015). Este perfil T2-Lite se puede combinar con otro perfil T2 utilizando los FEF (En inglés, Future Extension Frames). Por medio de la función FEF, es posible combinar, en un modo de configuración mixta, dos señales DVB-T2 diferentes con sus propios parámetros separados, como el tamaño de FFT, la fracción del intervalo de guarda o el patrón piloto (Regueiro et al., 2013).
33 Figura No 5. Transmisión de servicios T2 y T2-Lite en el mismo múltiplex DVB-T2.
Fuente: Elaboración Propia.
La capacidad total del múltiplex equivale a la suma ponderada de la capacidad proporcionada por los modos de transmisión utilizados para DVB-T2 y T2-Lite, por el porcentaje de utilización del múltiplex. El porcentaje de utilización del múltiplex dedicado a T2-Lite se puede controlar mediante la duración de las tramas T2 y de las tramas T2-Lite, y el número de tramas T2 entre cada trama T2-Lite, que es ajustable. De otro lado, es necesario considerar que la duración máxima de las tramas T2 y T2-Lite es de 250 ms, el porcentaje máximo de utilización del múltiplex de T2-Lite es del 50%, y el periodo de tiempo entre tramas T2-Lite no puede ser superior a un segundo (F. Contreras et al., 2014b). El porcentaje de utilización del múltiplex de T2- Lite, PT2-Lite, se puede calcular como: PT2-Lite (%) = TT2-Lite / (Nf · TT2 + TT2-Lite) Ecuación 1
Donde TT2 y T T2-Lite son los tiempos de trama T2 y T2-Lite, respectivamente, y Nf es el número de tramas T2 por trama T2- Lite.
34
2.1.2 RECEPTORES DE TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE
En Colombia, la televisión digital terrestre es una señal abierta, radiodifundida para la libre recepción por parte de los habitantes. Para la recepción de la señal se debe disponer del kit adecuado como lo es la antena y el equipo receptor. De manera general, se pueden diferenciar dos tipologías de equipos receptores de TDT, como son los decodificadores externos STB (Set top box), y los dispositivos audiovisuales con la TDT integrada, grupo al que pertenecen los televisores, capaces de recibir directamente las señales de TDT, y otros como tarjetas y USB que se conectan a un dispositivo móvil o a un computador (Gutiérrez, 2010).
La Comisión de Regulación de Comunicaciones (CRC), mediante la Resolución 4047 de 2012, modificada por las Resoluciones 4337 de 2013, 4599 de 2014 y la Resolución 4672 de 2015, establece las condiciones técnicas mínimas para los receptores del servicio de Televisión Digital Terrestre TDT en Colombia, bajo el estándar DVB-T2, así como las características técnicas mínimas de la red de TDT bajo el mencionado estándar, con base en las normas y/o recomendaciones aplicables al mismo.
De esta forma, el artículo 9 de la Resolución 4337 de 2013 de la CRC, establece las condiciones técnicas aplicables a equipos receptores DVB-T2 para servicios móviles. Las características técnicas mínimas que deben cumplir los receptores DVB-T2 para servicios de TDT móvil bajo el estándar DVB-T2 adoptado en Colombia, son las siguientes:
Aspectos obligatorios:
a) Sintonizador de Televisión Digital Terrestre DVB-T2 que soporte DVB-T2 Lite (mínimo la versión 1.3.1 del estándar).
b) Canalización en 6 MHz.
c) Sistema de vídeo digital MPEG-4 H.264 parte 10.
d) Capacidad para soportar los modos de transmisión de una sola PLP o múltiples PLPs transmitidas por un canal radioeléctrico.
e) Capacidad para demodular señales de televisión DVB-T2: a. En transmisión MISO.
b. Con constelaciones rotadas.
35 g) Soportar técnicas de PAPR.
h) Soportar identificación de tramas FEF. i) Bandas de operación:
a. UHF: 470 – 698 MHz.
j) Soportar Guía Electrónica de Programación (EPG) de acuerdo con lo establecido en las normas ETSI TR 101 211 y EN 300 468.
k) Audio:
a. Capacidad de decodificar MPEG-1 y/o MPEG-2 Backward Compatible, Layer I y II en los siguientes modos:
i. ISO/IEC 11172-3[9] single channel. ii. ISO/IEC 11172-3[9] joint stereo. iii. ISO/IEC 11172-3[9] stereo.
b. Capacidad de realizar Downmix a par estéreo de audio en formato AC-3 (ETSI TS 102 366).
36 una buena recepción de los servicios de Televisión Digital Terrestre (TDT) Free-To- Air (FTA) (Abdullah et al., 2015).
TABLA No 1. Especificaciones IRD
PARAMETER REQUIRED MODES 32K
Transmission mode 32K Normal & Extended
Constellation QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM
Constellation Rotation Rotated and Non Rotated
Code Rate 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6
Guard Interval 19/128, 1/8, 19/256, 1/16, 1/32, 1/128
Pilot Pattern PP1, PP2, PP3, PP4, PP5, PP6, PP7 and PP8
Antenna SISO & MISO
PAPR No PAPR & TR-PAPR
FEC Frame Length 16200 & 64800
Input Mode Input Mode A & B (Single PLP, Multiple PLP)
Baseband Mode Normal Mode, High Efficiency Mode
Fuente: Elaboración Propia
37 Figura No 6. Diagrama de Bloques Simplificado de un Receptor DVB-T2.
Fuente: Elaboración Propia.
Los datos de bits entrelazados se asignan a los bloques FEC codificados y modulados por los mapas de bits en el módulo de constelación. Un módulo opcional llamado constelaciones rotadas con retardo-Q cíclico, se usa para fortalecer el canal de transmisión al desvanecimiento profundo. El entrelazado de celdas distribuye las palabras de celdas de un bloque FEC, mientras que las celdas intergrupales de tiempo, de los grupos de bloques FEC, forman bloques T1, los cuales forman las tramas entrelazadas. El asignador de celdas ensambla las celdas moduladas en arreglos correspondientes a los símbolos OFDM. La adaptación de trama OFDM divide el flujo modulado, que transporta datos útiles, en símbolos OFDM y para agregar pilotos y portadoras de señalización. Después de eso, la IFFT convierte la señal de frecuencia a dominio de tiempo y se insertan los intervalos de guarda. Después de la modulación de la portadora, la señal DVB-T2 se prepara y transmite en la red de transmisión (Abdullah et al., 2015).
2.1.2.1 TELEVISORES
38 integrados (IDTV), para que brinden una buena recepción de los servicios de Televisión Digital Terrestre (TDT) de recepción abierta (Abdullah et al., 2015).
2.1.2.2 SET TOP BOX - STB
Un STB es un dispositivo que puede recibir y decodificar transmisiones de TV digital que se pueden mostrar en la televisión analógica u otros dispositivos de visualización, como monitores de computadora o pantallas de proyección. Además, este equipo permite que un televisor se convierta en una interfaz de usuario para Internet y que un televisor de formato analógico reciba y decodifique transmisiones de televisión digital (Wahyu, Oktafiani, & Saputera, 2014).
Un Set-top-Box (STB) es un nombre muy común que se escucha en el mercado de la electrónica de consumo. Es un dispositivo que está conectado a un televisor para mejorar sus funciones o la calidad de sus funciones. Por otro lado, el STB está conectado a una fuente externa de señal, como satélite, cable, televisión digital terrestre o Internet. El STB procesa la señal que recibe, la convierte en contenido, que luego se muestra en la pantalla del televisor u otro dispositivo de visualización (Saina, 2009).
2.1.2.3 RECEPTORES TDT DISPONIBLES
Un factor fundamental para ese trabajo de profundización es conocer la disponibilidad de receptores TDT, bajo el estándar DVB-T2, en el mercado colombiano, tanto en almacenes de grandes superficies como a través de páginas web, tanto de televisores como de set top box, así como otros dispositivos que permitan recibir el servicio móvil como son módulos IRDs adaptables a dispositivos móviles celulares, para utilizar su pantalla, o televisores de pequeñas pulgadas que se puedan instalar en automóviles. De igual forma, televisores capaces de recibir múltiples PLP y el T2-Lite, que se puedan adaptar en el Transmilenio y en el futuro Metro para la ciudad de Bogotá.
39 Para esto, se tomarán como referencias páginas de internet con información comercial, y, por otra parte, las especificaciones técnicas generales de los vendedores, que corroboren su funcionamiento.
2.1.2.3.1 RECEPTORES DVB-T2 MÓVIL
Desde el punto de vista comercial, se encuentran en el mercado receptores especializados para la recepción móvil de la TDT, bajo el estándar DVB.T2, para instalarse en automóviles.
Figura No 7: Imagen de receptor TDT DVB-T2 para automóviles Fuente: https://articulo.mercadolibre.com.co
Algunas especificaciones:
Totalmente compatible con ETSI EN 302 a 755 V1.3.1 (DVB-T2 / T2-Lite) / ETSI EN 300-744V1.6.1 (DVB-T) estándar.
Rango de frecuencia: VHF 174 ~ 230 MHz, UHF 470 ~ 862MHz. Soporte HDMI 1.3 (1080P), CVBS y salida de audio L / R.
40 EPG (Electronic Program Guide).
El diseño especial para el coche usando, Tensión de refuerzo: DC + 9V ~ 28V. El consumo de espera menos de 0.85W (True Standby).
100-120km / h de velocidad máxima (T2-lite).
2.1.2.3.2 SMARTPHONE CON TDT DVB-T2
En Colombia, la compañía Claro comercializa un smartphone AVVIO 489, distribuido por Brightstar Corporation, el cual tiene la capacidad de recibir la señal de TDT en el estándar DVB-T2.
Figura No 8: Imagen de smartphone AVVIO, TDT DVB-T2 incluido Fuente: https://celulares.mercadolibre.com.co
41 Pantalla 4.5 pulgadas FWVGA.
Android KitKat 4.4.2.
Cámara 8 megapixeles -autofocus Flash LED. Frontal 1.3 megapíxeles.
Vídeo 1080p@30fps, HDR.
Procesador Quad Core 1.3GHz Mediatek. 1GB RAM.
Memoria 8GB.
Incluye Televisión digital terrestre.
En forma reciente, con fecha 21 de diciembre de 2018, en la página web del periódico El Espectador, www.elespectador.com/tecnologia, se informa sobre el lanzamiento de un nuevo celular marca Mint TDT550, dispositivos desarrollados y fabricados en China que utiliza la tecnología de la Televisión Digital Terrestre (TDT) para proporcionar estos canales a sus usuarios sin consumo en sus planes de datos.
Figura No 9: Imagen de smartphone TDT 550, marca MINT Fuente: www.elespectador.com
2.1.2.3.3 SINTONIZADORES PARA TDT MÓVIL
42 televisión abierta, bajo el estándar DVB-T2, sin utilizar datos móviles. En almacenes éxito se encuentra el siguiente sintonizador.
Figura No 10: Imagen de sintonizador TDT DVB-T2 para tablet o celular Fuente: https://www.exito.com/products
Las especificaciones generales que presenta son las siguientes:
TV avanzada aplicación DVB-T2 TV en teléfono Android/Pad con USB OTG. Rebobina y adelantará los programas de televisión en vivo.
Guía del Programa electrónico (EPG) y admite HDTV. Búsqueda automática de canales de TV.
Crear canales favoritos para la observación conveniente. Alta sensibilidad bajo el área de fundición de baja señal. Geniatech HiDTV para software de aplicaciones Android. Señal de entrada: entrada de antena de TV Digital de 75 Ohm. Compatible con DVB-T2: EN302 755.
Tamaño de FFT: 2 K a 8 K.
Códigos punzantes: 1/2; 2/3; 3/4; 4/5; 5/6 y 7/8. Formato de vídeo: MPEG2 MP & ML/H.264.
43
2.2 MARCO CONCEPTUAL
2.2.1 DVB - T2
DVB-T2 son las siglas de Digital Video Broadcasting – Terrestrial 2, que significa Difusión de Video Digital Terrestre de segunda generación. Es la extensión del estándar de televisión DVB-T, expedida por el consorcio Digital Video Broadcasting (DVB), ideado para la transmisión de difusión de televisión digital terrestre. Basado en la transmisión multiportadora OFDM, DVB-T2 presenta muchas herramientas innovadoras que ofrecen una gran flexibilidad a los emisores. Entre muchas otras características, DVB-T2 presenta etapas mejoradas de corrección de errores hacia adelante (FEC) y modulación que permiten velocidades de bits que van desde pocos Mbps a 50 Mbps, dependiendo de la robustez del sistema y el intercambio de rendimiento asociado. Esta flexibilidad ya ha establecido DVB-T2 como el principal estándar de televisión digital (DTV) en muchos países de Europa (Barjau, Ansorregui, Mouhouche, Jeong, & Lee, 2015).
La especificación DVB-T2 incorpora los últimos desarrollos en modulación y protección contra errores para aumentar la capacidad de velocidad de bits y mejorar la robustez de la señal. Para lograr estas mejoras, se han realizado cambios detallados en las características de la capa física, en la configuración de la red y para optimizar el rendimiento para que coincida con las características de propagación del canal de frecuencia.
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2.2.2 PLP (Physical Layer Pipes)
DVB-T2 admite dos tipos de datos de transmisión dentro de los llamados PLP (Physical Layer Pipes), como son, el modo S-PLP (En inglés, Single-PLP) y el modo M-PLP (En inglés, Multiple-PLP). En el modo simple A, es decir, el modo PLP individual, todos los datos contenidos en un múltiplex (programas de TV u otros datos) deben transmitirse con la misma solidez, ya que en este modo solo hay un BICM (codificación y modulación entrelazada de bits). En el modo B, el modo de múltiple PLP (M-PLP), el flujo de datos se puede dividir en varias “tuberías” de capa física. Cada PLP se utiliza para transmitir uno o más servicios, es decir, programas de TV, puede tener su propia modulación QAM y protección de error individual (Slimani et al., 2015).
Los datos de la capa física DVB-T2 se dividen en entidades lógicas denominadas tubería de capa física (PLP), que llevan un flujo de datos lógicos en cada PLP con características específicas de codificación y modulación. La arquitectura PLP está diseñada para ser flexible, de modo que se puedan realizar fácilmente ajustes arbitrarios a la robustez y la capacidad. Gracias al concepto PLP, se pueden seleccionar diferentes modos de robustez para diferentes servicios, lo que mejora el rendimiento y la flexibilidad del sistema. Esta característica ha proporcionado la herramienta para incluir servicios dirigidos a servicios fijos y móviles que utilizan el mismo canal de RF, con una configuración adecuada para cada uno de los tipos de receptores (Morgade et al., 2014).
2.2.3 T2-Lite
T2-Lite es un perfil móvil que se agregó a la especificación DVB-T2 en la versión 1.3.1, como una opción al uso de múltiples PLP, para multiplexar servicios fijos y móviles en el mismo canal de RF. En el caso de múltiples PLP, el modo FFT y el patrón piloto deben ser comunes para todos los PLP transmitidos en el mismo múltiplex, mientras que el perfil T2-Lite permite alternar diferentes configuraciones en el dominio del tiempo mediante partes de FEF.
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2.3 MARCO ESPACIAL
Conforme al objetivo propuesto y al planteamiento del problema, la presente trabajo de profundización se desarrollará en Colombia, de manera específica se prevé un estudio y análisis sobre la ciudad de Bogotá D.C.
46
3 SELECCIÓN DEL PERFIL MÓVIL -
ANÁLISIS DE MÚLTIPLE PLP Y
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3.1 SELECCIÓN DEL PERFIL MÓVIL
Para la selección del perfil móvil entre múltiple PLP y T2-Lite se utilizará un método de teoría de la decisión, como lo es el PAJ (Proceso Analítico Jerárquico), propuesto por Saaty (1994), el cual, mediante la formulación de un problema a través de una estructura jerárquica, permite seleccionar la mejor alternativa dentro de un conjunto de alternativas posibles(Castillo, 2006).
3.1.1 METODOLOGÍA GENERAL
Para la selección del perfil móvil se seguirá la metodología general para llevar a cabo un PAJ, tomada del libro “TOMA DE DECISIONES DE EMPRESAS: Entre el arte y la técnica”, del profesor Mario Castillo Hernández(Castillo, 2006).
En la siguiente figura se resume los principales pasos de la metodología adoptada para la decisión del perfil móvil, para el desarrollo del proyecto.
Figura No 11: Metodología para el Análisis de Decisión PAJ, “TOMA DE DECISIONES DE EMPRESAS: Entre el arte y la técnica”(Castillo, 2006)
Fuente: Elaboración Propia
1
• ESTRUCTURACIÓN DEL PROBLEMA
2
• CONSTRUCCIÓN DE MATRICES
3
• ESTIMACIÓN
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3.1.1.1 ESTRUCTURACIÓN DEL PROBLEMA
En la estructuración del problema se identifican con precisión la meta global, los aspectos relevantes para cada nivel de la estructura jerárquica, y las alternativas que se buscan evaluar.
SELECCIONAR EL PERFIL MÓVIL MPLP ó T2 LITE
PARÁMETROS TÉCNICOS
COMPLEJIDAD RECEPTORES
MÓVILES
COSTO FLEXIBILIDAD
CONFIGURACIÓN MÓVIL
ROBUSTEZ
MOVILIDAD CAPACIDAD
DE DATOS CONSUMO
MPLP T2 - LITE
NIVEL 0
NIVEL 1
NIVEL 2
ALTERNATIVAS
Figura No 12: Estructura del PAJ. Fuente: Elaboración Propia
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3.1.1.1.1 DESCRIPCÓN
El planteamiento del problema se encuentra de manera detallada en el capítulo de la introducción al proyecto. De manera general, el desarrollo del presente trabajo pretende resolver la pregunta:
¿Cómo configurar un servicio de televisión móvil en la red de transmisión digital terrestre de Canal Capital?
Por lo tanto, se trata de configurar un servicio de televisión móvil en la red actual de Canal Capital, con el fin de prestar servicios de contenido móvil a los habitantes de la ciudad de Bogotá. Para esto, se requiere, en primera instancia, seleccionar el perfil móvil que mejor se adecue a los propósitos del proyecto, de acuerdo a los criterios y variables relevantes definidas.
3.1.1.1.2 OBJETIVO
El objetivo del análisis es el de seleccionar la alternativa más adecuada para la prestación del servicio móvil a través de la red de Canal Capital, bajo el estándar de Televisión Digital Terrestre DVB-T2, entre las opciones tecnológicas de múltiples PLP y el perfil T2-Lite para la entrega simultánea del servicio fijo y móvil en el mismo canal de transmisión.
3.1.1.1.3 SITUACIÓN ACTUAL - RED DE CANAL CAPITAL
La información se obtuvo a través de archivos facilitados por la Autoridad Nacional de Televisión, y de Radio Televisión Nacional de Colombia, Operador Público Nacional en cargado del despliegue de la Red Digital, la propia y de los Canales Regionales, de acuerdo a lo estipulado en la Ley 1504 de 2012. De igual forma, se realizó levantamiento de información en visita formal a la cabera digital, tanto del sistema de gestión como de los equipos que conforman la cabecera digital, y el sistema de distribución satelital, en las instalaciones del “CAN”, en la ciudad de Bogotá.
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3.1.1.1.3.1 CABECERA DIGITAL TDT Y SISTEMA DISTRIBUCIÓN SATELITAL
La cabecera digital de TDT, está conformada por el Encoder, el Multiplexor y el Gateway. En forma posterior, la señal es distribuida hacia la Red de Transmisión vía satelital, la cual está conformada, de manera básica, por el Modulador, el Up-Converter, el HPA (Amplificador de Estado Sólido) y la Antena.
Figura No 13: Diagrama General de la Cabecera Digital y Sistema de Transmisión Satelital de Canal Capital.
Fuente: Elaboración Propia
