sábado, 22 de diciembre de 2007

La norma DVB-S (Digital Video Broadcasting)

La norma DVB-S recoge las especificaciones relativas a la TV digital vía satélite. El estudio detallado acerca de la codificación fuente se recoge en la página
MPEG-2.







1. ESTÁNDAR DE CODIFICACIÓN DE FUENTE PARA EL SONIDO Y EL VÍDEO:

El proyecto DBV tomó el estándar MPEG-2como procedimiento de codificación de vídeo y audio, adaptándolo a sus necesidades.

2. LA INFORMACIÓN DE SERVICIO (SI):

El estándar DVB amplía el campo PSI (Información específica de programa) de la trama MPEG, con tablas privadas que engloban lo que se conoce como información de servicio. El contenido de estas tablas permite al IRD sintonizar automáticamente un servicio concreto y agrupar servicios en categorías. De este modo se consigue el acceso a la Guía Electrónica de Programación (EPG).
La PSI permite conocer la localización de programas multiplexados en el propio flujo de transporte de cada transpondedor. Sin embargo, la SI también contiene información sobre los programas que viajan en otros transpondedores e incluso sobre los que viajan por otras redes.

Las tablas anteriormente especificadas son :
- Tabla de asociación de bouquet (BAT). Proporciona los distintos nombres de bouquets (colección de servicios ofertados por una misma identidad), y la lista de servicios de cada uno de ellos.
- Tabla de descripción del servicio (SDT). Describe cada uno de los nombres y otros parámetros asociados con cada servicio de una determinada trama MPEG.
- Tabla de información de eventos (EIT). Contiene información sobre la hora de inicio, duración, etc., de cada transmisión concreta (evento).
- Tabla de estado de funcionamiento (RST). Informa sobre el desarrollo de los distintos eventos en curso. Esta información es enviada solo una vez, cuando el estado de un evento cambia, a diferencia del resto de tablas de la SI, que son transmitidas repetitivamente.
- Tabla de tiempos y fechas (TDT). Es usada para el reloj interno de los IRD.
- Tabla de tiempo de offset.
- Tabla de relleno (ST). Se usa para alterar los límites en algunas secciones del servicio.

3. LA EPG (Electronic Program Guide)

Suministra al abonado toda la información sobre los programas y servicios difundidos por la plataforma proveedora. A través del EPG se controla el funcionamiento del IRD en todo lo referente al canal sintonizado, sincronización, demultiplexión, verificación de acceso condicional y desenmascaramiento.

4. EL PROCESO DEL TS (Flujo de Transporte)

El proceso de empaquetamiento de la información concluye en la conformación de la trama de transporte (ver página MPEG-2). Para la construcción de dicha trama se usa el método de flujo de transporte, que realiza el encapsulado de la siguiente forma:

El vídeo, audio, y otros datos (información específica, información del servicio o datos del abonado para el acceso condicional), se insertan en los paquetes de transporte MPEG-2. Posteriormente, se invierten los bytes de sincronización cada 8 paquetes. Los contenidos de cada paquete se aleatorizan (scrambling), a excepción de aquellos que incluyan PSI (información específica de servicio). Esto permite el acceso condicional y reporta otras ventajas, como mayor protección frente a errores, uniformizar el uso de la banda disponible y facilitar la sincronización. En DVB-S existe un estándar de enmascaramiento disponible (Common Scrambling Algorythm).
se multiplexan varios flujos de paquetes de transporte en un flujo de transporte multiprograma.
se realiza la función de protección de errores en dos partes, la primera (outer code) con un código Reed-Salomon, que añade un 12% de overhead a los datos útiles, y, tras la convolución de Viterbi, se aplica otro código de tipo convolucional. Este segundo sistema de corrección de errores (inner code) será definido por el proveedor de servicios según sus necesidades.
por último la señal se modula en QPSK para ser retransmitida a través del transpondedor del satélite.



Con este proceso realizado entre la multiplexación y la transmisión física, la señal se adecua a las propiedades del canal concreto. El sistema se diseña para hacer frente a los errores que se produzcan en el canal: la aleatorización minimiza los efectos de los errores tipo ráfaga, y son añadidas posteriormente otras dos capas de protección de errores. El inner code se diseñará según las características de transmisión concretas de cada plataforma (potencia, tasa de error del canal...). Un ejemplo podría ser el uso de un código convolucional 3/4 para una transmisión a través de un transpondedor de 36 MHz, con lo que se conseguiría una tasa de la carga útil de unos 39 Mbps.

5. LA CAPACIDAD DE LOS SATÉLITES

El estándar DVB-S puede utilizarse con satélites dotados de transpondedores con anchos de banda entre 26 y 72 MHz. Esto incluye satélites como Astra, Hispasat, Eutelsat, Telecom, Tele-X, Thor, TDF, DFS, etc.
Un ancho de banda usual para un transpondedor de un sistema de satélites de DBS (Difusión directa por satélite) es de 36 MHz. En este ancho de banda es posible usar una modulación de datos de 28 millones de símbolos por segundo. Con 4-QPSK la capacidad de transmisión de un transpondedor será de unos 56 Mbps. Descontando los bits en exceso introducidos por la corrección de errores Reed-Salomon y la convolución de Viterbi, la velocidad útil sería de 39 Mbps. Esto supone, típicamente, 8 canales digitales por transpondedor.

6. SISTEMAS DE ACCESO CONDICIONAL (CA)

El área de acceso condicional comprende distintos aspectos :
- El algoritmo de cifrado del programa o servicio específico.
- El algoritmo de aleatorización del flujo de datos.
- El Sistema de Gestión de Abonado (SMS), con todos los datos del abonado respecto a un determinado programa o servicio.
- El Sistema de Autorización de Abonado (SAS), que codifica y suministra los códigos clave para hacer posible la decodificación de la señal.
Estas tareas se hayan dispersas entre el centro emisor (cifrado), un sistema distribuido (bases de datos, sistema de gestión y autentificación), y la residencia del abonado (módulo de acceso condicional del IRD). De todos estos subsistemas, la norma DVB tan sólo estandariza el mecanismo de aleatorización del flujo de datos (Algoritmo de Aleatorización Común), e incluye la posibilidad de incorporar un Interfaz Común en el IRD para la coexistencia de distintos esquemas de acceso condicional. El resto de los componentes se consideran como productos comerciales a ofrecer en un entorno de competencia. El proceso de acceso condicional es el siguiente : un abonado contrata un cierto servicio, la petición de alta se envía a través del canal de retorno (vía RTC) al proveedor del servicio. Dicho proveedor utiliza el SMS para dar de alta al abonado y tarificar la suscripción. El SAS proporciona nuevos datos a la trama MPEG para permitir el acceso al servicio en cuestión. El abonado debe disponer de una tarjeta inteligente donde se encuentra la verificación de la clave de acceso enviada por el sistema. De esta forma se hace posible la decodificación condicional de la señal.

El DVB contempla dos estrategias diferentes para el acceso condicional :
Multicrypt.
Consiste en utilizar el estándar de Interfaz Común en el IRD, de forma que se puedan usar simultáneamente varias tarjetas inteligentes. El usuario puede, entonces, acceder a todos los servicios condicionales, siempre que disponga de la tarjeta del proveedor correspondiente y el sistema sea compatible.

El IRD se separa en dos bloques : el bloque encargado de las funciones comunes de recepción y demultiplexado ; y el que se encarga de las funciones exclusivas de cada sistema de acceso condicional, incluido en un módulo enchufable externo. Ambos están interconectados mediante un bus PCMCIA. El módulo externo puede desarrollarse a un coste que no suponga excesivas inversiones para el usuario, de forma que pueda abonarse a una nueva plataforma sin cambiar el IRD.

Es un sistema que no requiere acuerdos entre operadores, a menos que el IRD esté subvencionado por uno de ellos.

Simulcrypt.


No estandariza cómo debe ser la conexión de los módulos de acceso condicional dentro del IRD. Esta solución supone que un operador suministra al usuario un IRD en el que incluye su propio sistema de acceso condicional. Al tratarse de una plataforma propietaria se establecen acuerdos entre los diferentes sistemas de acceso condicional de forma que es posible usar un número limitado de tarjetas con accesos condicionales válidos en esa plataforma. Esta sería la versión "débil" del Simulcrypt.
Otra posibilidad sería que el acuerdo entre los distintos proveedores se realice en cuanto a contenidos, usando el mismo tipo de acceso condicional (misma tarjeta). Esta sería la versión "fuerte".
El modelo llamado de "interfaz común controlado" supondría favorecer la aparición del Interfaz Común, aunque durante un tiempo prudencial el acceso condicional sólo fuera posible a través de la tarjeta del proveedor que ha hecho la inversión.
La tarjeta inteligente, habitualmente del tipo PCMCIA, procesa el flujo MPEG-2 de transporte antes de ser demultiplexado. Si hay varias tarjetas insertadas, pasa secuencialmente por todas ellas hasta que alguna es capaz de extraer la información de descifrado. Entonces esta tarjeta toma el control de las operaciones de desenmascaramiento.
La tarjeta debe tener una serie de funcionalidades que faciliten su operación, como configuración remota, acceso al canal de retorno interactivo, mecanismos de pago por el servicio, iniciación automática de llamada, número de identificación personal, y campos configurables, como región de acceso, idioma, tipo de abonado, etc.



7. EL IRD (Receptor Decodificador Integrado)

El IRD es el elemento necesario para convertir la señal digital procedente del satélite en una de naturaleza compatible con los receptores de TV analógica convencionales.
Las funciones del IRD son recuperar y corregir los errores procedentes de la antena receptora, controlar el acceso del usuario a programas y servicios en función de un sistema de claves que permite la decodificación de la señal, y realizar inteligible la señal de vídeo y audio mediante el desenmascaramiento (descrambling).
Para ello dispone de un demodulador QPSK (única parte con componentes analógicos del sistema), un decodificador de Viterbi, corrección de errores Reed-Salomon, un demultiplexor para separar los diferentes canales, un decodificador de vídeo y audio MPEG-2, conversores D/A, modulador PAL, interfaces con tarjetas inteligentes y otros periféricos, todo ello gobernado por una CPU.

Tomado del http://www.upv.es