distribucion de video por satelite...

sistemas de telecomunicación (STEL-2011) 1

tema 6

DISTRIBUCION DE VIDEO

POR SATELITE

(SISTEMAS DVB-S/S2)


ARQUITECTURA DE RED

EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA

NORMATIVA TECNICA:

DVB-S/DVB-S2 , SMATV, DVB-RCS y DVB-SH

EJEMPLOS DE DIMENSIONADO


ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




podrían ser

la misma Red

interfaces

independientes

para cada canal

video por satélite: arquitectura de red /1



ARCHIVOPROVEEDOR DE

CONTENIDOS

PROVEEDOR DE

CONTENIDOS

ARCHIVO

NODO DE

ACCESO

NODO DE

ACCESO

ARCHIVO

USUARIOUSUARIO

USUARIOUSUARIO

USUARIOUSUARIO

PUNTO DE ACCESO

A INFORMACION DEL

PROVEEDOR DE SERVICIOS

DONDE SE REPLICAN LOS

CONTENIDOS MAS

DEMANDADOS

CAP

( Common Access Point )

RED DE

TRANSPORTERED DE

ACCESO



Canal de BROADCAST

IP-MPLS / ATM

SDH/ EO

RDSI Internet

ADSL

downstream

channel

ADSL

interactive

channel

SAT

DVB-S

SITRDSI

Inte

rnet

Canal de BROADCASTCanal de BROADCAST

Canal INTERACTIVO Canal INTERACTIVO

RED DE ACCESORED DE TRANSPORTE

DVB-RCS

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite)

DVB-RCS (DVB – Return Channel Satellite)

RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

IP (Internet Protocol)

MPLS (MultiProtocol Label Switching)

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

EO (Ethernet Optica)

RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)



DVB F

orw

ard

Link

DVB Forward Link

SIT

Retu

rn L

inks

SIT

Retu

rn L

inks

Hub

Station

Feeder

Station

Broadcast

Service

Provider

Broadcast

Network

Adapter

Interactive

Service

Provider

Interactive

Network

Adapter SITSIT

SITSIT

FIP (dentro del canal

BROADCAST) y RIP

con tecnología SIT

FIP (Forward Interactive Path)

RIP (Return Interactive Path)


1_ Supuesta una distribución de video digital por satélite, el

sentido descendente del canal interactivo (FIP, Forward

Interactive Path), suele facilitarse:

a) vía la Red Telefónica Pública Conmutada (RTPC).

b) mediante cualquiera de las redes de comunicaciones

móviles.

c) por medio del sistema ADSL.

d) multiplexado junto al canal broadcast de video.


Canal INTERACTIVO - Red de ACCESO ( sobre SIT )

10-Base-T

802.3MPEG-2 / PS

DVB-RCS

MPEG-2 / TS

IP

FIP

10-Base-T

802.3

IP

RIP

802.3

IP

UDP / TCP

10-Base-T

APLICACION

IDU -> In Door Unit

ODU -> Out Door Unit

UIUNIU

MPEG-2 / TS

MPEG-2 / PS

DVB-S

NIU (Network Interface Unit)

UIU (User Interface Unit)



Rx

Tx

IDU

User Device/Client

(e.g. PC, IRD, TV)

e.g. 10 base T,

IEEE 1394,

USB

10 MHz Ref.

2500 - 3000 MHz;

Tx On/Off (22kHz PWK)

950 - 2150 MHz

IDU

(In Door Unit)

ODU (Out Door Unit):

Antena + Low Noise Block



ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




video por satélite: estándar DVB-S /1

RELOJ

MPEG-2

(8)(8)

(I)FORMACION

BANDA BASE (Q)

CABLE (RF)Modulador

QAM

(m) (m)CODIFICADOR

DIFERENCIAL

CONVERSOR

BYTE -> m

(8)

(8)

S

ENTRELAZADO

CONVOLUCIONALCodificador

REED-SOLOMON

Inversión SYNC1

ALEATORIZADORINTERFAZ

FISICO (BB)

estándar DVB-C

las primeras etapas (aleatorización, codificación RS y entrelazado) del estándar DVB-S

(Digital Video Broadcasting – Satellite) son similares a las correspondientes del estándar

DVB-C, ya analizada en el tema anterior.

la diferencia entre ambos radica en que, debido a la mayor “agresividad” del medio radioe-

léctrico, el estándar DVB-S incorpora una codificación adicional, de tipo convolucional, y utili-

za una modulación más “robusta” (menos densa) que la n-QAM del estándar DVB-C.



modulación QPSK

(en lugar de la n-QAM del DVB-C)

aleatorización, codificación Reed-Solomon

y entrelazado convolucional,

(similares a los del estándar DVB-C)

codificación convolucional

(que no existe en DVB-C)



modulador

QPSK

codificador

convolucional

Q

I

razón de codificación:

1/2 , 2/3 , 3/4 , 5/6 , 7/8

roll-off:

≤ 0,35

I

Q

I=0

Q=0

I=0

Q=1

I=1

Q=0

I=1

Q=1 WWQPEB exp22

si Eb/N0 >>

la probabilidad de error en bits

(PEB, o BER) será:

R

B

N

C

BN

RC

N

EW b

/

/

0


2_ Como se sabe, el sistema DVB-S utiliza la

modulación QPSK, cuya probabilidad de error es

proporcional a:

a) la exponencial de (+ Eb/N0)

b) la exponencial de (- Eb/N0)

c) la raíz cuadrada de (+ Eb/N0)

d) la raíz cuadrada de (- Eb/N0)



OUTER CODE ( REED-SOLOMON )INNER CODE ( VITERBI )

10-11 / 10-12 2 x 10-410-1 / 10-2

ganancia de los códigos convolucional y RS, hasta obtener el flujo QEF (Quasi

Error Free), y relación Eb/N0 en función de la razón del código convolucional


3_ El sistema DVB-S maneja en

recepción (en “bornas de antena”)

una tasa de error del orden de:

a) 10-2

b) 10-6

c) 10-10

d) 10-20


4_ Si para una Eb/N0 de 5,5 dB el sistema DVB-S

estipula una codificación convolucional de razón 3/4,

para una Eb/N0 de 4,5 dB establecerá una razón de

codificación:

a) superior a 3/4 (de 7/8, por ejemplo).

b) inferior a 3/4 (de 1/2, por ejemplo).

c) de, también, 3/4 de valor.

d) en DVB-S la relación Eb/N0 no guarda relación

alguna con la razón de codificación.


Mbps

rr

nR

rr

RR

SREEDCONVC

S

SREEDCONVC

bU 6,34

188/2042/3

2125,28

..

MHzB

RRn

RB SS

b 125,2828,1

36

)1(11



el estándar DVB-S2 (EN 302307), aprobado en 2005, introdu-

ce las siguientes novedades (con relación al DVB-S):

flexibilidad ACM (Adaptative Coding and Modulation), que

permite implementar esquemas de protección diferentes para

cada servicio (TV, HDTV,..), sin perjuicio del BC-BS (BackwardsCompatible Broadcast Services), merced al que los receptores

DVB-S puedan descodificar parte de la señal DVB-S2.

-> con el ACM, tanto la FEC como el esquema de modulación

se establecen trama a trama, y estación por estación, en función

de las condiciones meteorológicas y/o los requerimientos del

cliente.

video por satélite: estándar DVB-S2 /6


DVB-S2 soporta cuatro modos de modulación: QPSK y

8PSK para transpondedores no-lineales (cerca de

saturación), y 16APSK y 32APSK para transpondedores

semi-lineales (en los que prima el throughput frente a la

eficiencia en potencia), así como tres factores de redondeo:

20%, 25%, y 35%.

-> en términos de C/N, DVB-S2 puede operar desde -2 dB

con modulación QPSK hasta 16 dB con modulación 32

APSK (Amplitude-Phase Shift Keying).



como FEC (Forward Error Correction), y en lugar de la

concatenación Reed-Solomon más Viberbi del DVB-S, usa

una concatenación de código externo tipo BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) con código interno LDPC (LowDensity Parity Check, con razones 1/4, 1/3, 2/5, 1/2,… 8/9,

y 9/10), que alcanza prestaciones tan solo 0,7 dB por debajo

del límite de Shannon.

-> a efectos de FEC, y según la sensibilidad de la

aplicación al retardo, se utilizan dos tramas: la normal, de

64.800 bits, y la corta, de 16.200 bits.




y más concretamente, en el estándar DVB-S2 se utilizan los shortened BCH

shortened BCH

n* = (2m – 1) - s bits

palabra-código

k* = k - s bits

palabra-fuente

verificándose también que: n* - k* ≤ m x t (tal que m ≥3)

dmin = 2 x t - 1

los códigos BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem ) son un subconjunto de

códigos cíclicos, bien de tipo binario o bien de tipo no-binario (como los

Reed-Solomon, por ejemplo); los de tipo binario verifican:

codificador BCH

n = 2m – 1 bits

palabra-código

k bits

palabra-fuente

verificándose que: n - k ≤ m x t (tal que m ≥3)

dmin = 2 x t - 1



00 -> 000

01 -> 011

10 -> 101

11 -> 110 palabra-código errónea

palabra-código asociada auna secuencia de fuente

100 ->

101 ->

110 ->

111 ->

000 ->

001 ->

010 ->

011 ->

dmín

1t t

capacidad del código para corregir errores = t = (1/2) • [dmín – 1]

capacidad del código para detectar errores = dmín - 1 = 2t



la concatenación de codificadores Reed-Solomon y Convolucional del estándar DVB-S

se sustituye en el DVB-S2 por la concatenación de codificadores BCH y LDPC,

ambos de bloque, porque esta última concatenación “escala” mejor

(es más fácil de implementar en el caso de regímenes binarios elevados)

outer

encoder

(N,K)

Dmin

equivalent

encoder

(Nn,Kk)

Dmin dmin

inner

encoder

(n,k)

dmin

inner

encoder

LDPC

(razón=3/5) (38.880 x 5/3)

64.800 bits38.880 bits38.688 bits

(38.688 + m x t)

ejemplo de

configuración DVB-S2

outer

encoder

BCH

(m=16 / t=12)



mientras que el estándar DVB-S únicamente admite el formato de entrada MPEG Transport Stream

(MPEG-2/TS), el estándar DVB-S2 acepta cualquier “generic streams”, paquetizado o continuo


32APSK

QPSK 8PSK

16APSK




DVB-S2 versus DVB-S ( B ≈ 37 MHz )

2

Mbps

razon

nBR

LDPC

UTIL59

3

2

25,1

3371

1

48/8,334

311/8,334

216/8,332

120/8,332

MPEG

MPEG

MPEG

MPEG



SDTV HDTV

576i 720p 1080i 1080p

Cuadros/seg 25 50 25 50

Campos/Cuadro 2 1 2 1

Barrido Entrelazado Progresivo Entrelazado Progresivo

Líneas/Cuadro 625 750 1.125 1.125

L.Activas/Cuadro 576 720 1.080 1.080

Muestras/Línea 864 1.650 2.640 2.640

M.Activas/Línea 720 1.280 1.920 1.920

Pixels/Cuadro 414.720 921.600 2.073.600 2.073.600

Flujo Binario 270 Mbps 1,485 Gbps 1,485 Gbps 2,97 Gbps

con MPEG-2 12/16 Mbps 16/20 Mbps 24/30 Mbps

con MPEG-4 6/12 Mbps 8/15 Mbps 12/15 Mbps

estándares 720p (SMPTE 296M-2001) y 1080i (UIT-R/BT.709-5), ambos tipo 16:9

MPEG-4 part.10 (H.264 o AVC).


5_ Si se utiliza una modulación

16-APSK, el estándar en cuestión

será el:

a) DVB-C

b) DVB-S

c) DVB-S2

d) ADSL Inalámbrico.


ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




RECEPCION COLECTIVA ( SMATV, EN 300 473 ) :

( Satellite Master Antenna TV )

RECEPCION INDIVIDUAL : directamente en FI ( 950-2.050 MHz )

con cableado específico al efecto.

Banda-S ( 230-470 MHz ) : escasa capacidad.

DTM ( Digital TransModulation ):

remodulación desde QPSK a 16/32/64-QAM

FI ( Frecuencia Intermedia: 950-2.050 MHz ):

salvo en los edificios que disponen de IICCTT, exigiría nuevo

cableado.

video por satélite: recepción SMATV /1



BANDAESPECTRO

( MHz )

NUMERO

CANALES CANALES

VHF I 47 -68 3 2 - 4

VHF III 174 - 223 7 5 - 11

UHF IV 470 - 590 15 21 - 35

UHF V 590 - 862 34 36 - 69

como se aprecia, la Banda-S (230 – 470 MHz) no se utiliza para recepción

de televisión terrenal, por lo que podría emplearse para el transporte de la

televisión vía satélite por el cableado interior de los edificios

canalización del espectro para televisión terrenal



DTM

QPSK -> QAM

CABLEADO

INTERIOR DEL EDIFICIO

R = 40 MbpsB64-QAM = (40/6) x 1,15 ≈ 7,7 MHz

BQPSK = (40/2) x 1,35 ≈ 27 MHz

como se aprecia, merced a la remodulación

QPSK -> 64QAM, los 27 MHz del trans-

pondedor de un satélite pueden “com-

primirse” hasta los 8 MHz de

un canal UHF de televisión

Digital

TransModulation


DTM



6_ La modalidad DVB-S / SMATV que posibilita introducir

la señal QPSK (de, típicamente, 36 MHz) en un canal_UHF

(8 MHz) de la red interior del inmueble es:

a) la IF (Intermediate Frecuency), de 950 a 2.050 MHz.

b) la DTM (Digital TransModulation).

c) la DMT (Discrete MultiTione).

d) la CAP (Carrierless AmPlitude Modulation).



bloques funcionales de la recepción SMATV en

las modalidades de Frecuencia Intermedia

(superior) y de Banda-S (inferior)


7_ Un servicio de distribución de video digital que

utiliza tres transpondedores, de 36 MHz cada uno, y

que se recibe en frecuencia intermedia (banda de 950

a 2.050 MHz), ocupará en la misma un espectro:

a) de, tan solo, 36 MHz

b) de 3 x 36 MHz

c) de, únicamente, 8 MHz

d) de 3 x 8 MHz


BLOQUES FUNCIONALES DEL IRD ( Integrated Receive and

Decoder ) PARA EL ESTANDAR DVB-S Y LA RECEPCION EN

FRECUENCIA INTERMEDIA (IF)

DESCODIFICACION MPEG-2

DEMODULACION_QPSK

DESCODIFICACION DE VITERBI

DESENTRELAZADO

DESCODIFICACION REED_SOLOMON

DESALEATORIZACION



ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




los RCST (Return Channel Satellite Terminal).

DVB-RCS (DVB - RETURN CHANNEL SATELLITE), aprobado por

el ETSI en Marzo de 2000.

Arquitectura de red articulada sobre:

el NCC (Network Control Centre) y el NCR (Network Clock Reference).

TR 101 790, DVB I.C.S.D.S.: Guideline for use EN 301 790

Estándar sustentado en dos documentos:

EN 301 790, DVB Interaction Channel for Satellite Distribution System

video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /1


DVB-RCS -> articulado sobre DSM-CC

(Digital Storage Media – Command and Control),

para el control de la bomba de video.

-> con modelo Cliente – Servidor.

-> con mecanismo de “sliding windows”.

-> con encapsulamiento MPE, que encapsula los datos en tramas

Ethernet, las cuales se insertan en paquetes MPEG-2/TS (al e-

fecto, cada RCST dispone de una dirección_MAC).

tipos de receptores (RCST):

CONSUMER PROSUMER CORPORATE

entre 64 y 144 Kbps 384 Kbps 2 Mbps

0,75 metros de 0,95 metros de 1,2 metros de

40 dBW de EIRP 45 dBW de EIRP 50 dBW de EIRP

1.000 euros 3.000 euros 50.000 euros



8_ El protocolo MPE, MultiProtocol Encapsulation,

utilizado (por ejemplo) cuando se accede a Internet por

satélite mediante el estándar DVB-S, encapsula:

a) los paquetes IP en paquetes MPEG2-TS, y éstos

en tramas Ethernet.

b) los paquetes IP en tramas Ethernet, y éstas en

paquetes MPEG2-TS.

c) las tramas Ethernet en paquetes IP, y éstos en

paquetes MPEG2-TS

d) los paquetes MPEG2-TS en tramas Ethernet, y

éstas en paquetes IP.


enteisotrópico

antena real

Eantena

Eiso

2

isotrópica

antena

E

EGGanancia

2

22

DG

D

EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) =

= PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente)=

= Potencia del Transmisor x Ganancia de la antena



el RCST accede al NCC vía SLOTTED-ALOHA, tras lo cual se produce una

asignación de canal tipo FM-TDMA (“Multiple Frecuency, Time Division Mul-

tiple Access”): una frecuencia, y, en la misma, uno o varios intervalos de tiempo.

Modulación QPSK con roll-off () de 0,35

DVB-RCS -> banda C (4-8 GHz), banda Ku (12-18 GHz), o banda Ka

(~30 GHz)

Codificación Reed-Solomon más codificación Convolucional (de razón 1/2,

2/3, 3/4, 4/5, y 6/7), o, en su lugar, turbo-códigos.



acceso múltiple FM-TDMA(se asigna una frecuencia, FM, y, dentro de ella, uno o varios

intervalos de tiempo, TDMA)



9_ De las siguientes, la banda de frecuencias que

podría utilizar el estándar DVB-RCS (DVB – Return

Channel Satellite) es:

a) la banda ionosférica (3-30 MHz).

b) la UHF (300-3.000 MHz).

c) la banda Ka (20-30 GHz).

d) la banda Q/V (40-50 GHz).



HubStaion

SIT SIT SIT SITRCST

RCSTRCST

RCSTNCC

mismo canal

(compartido)

COLISION

HubStaion

SIT SIT SIT SITRCST

RCSTRCST

RCSTNCC

2

1

1

2

mismo canal

(compartido)

al no recibir el asentimiento ASKlos terminales RCST entienden

que ha habido una colisión,por lo que transmitirán de nuevo(retransmitirán) la solicitud ACK

la solicitud de recursos (frecuenciae intervalo temporal) se realiza me-diante el protocolo Slotted-ALOHA

ilustracción del protocolo S-ALOHA


RED

SI G

retransmisiones ALOHA: S = G x e-2G

S-ALOHA: S = G x e-G

G

i

k

i

k

EXITO

G

EXITO

ep

ppkkPkNMI

ppkPentoskenP

eG

SpP

11

1int

1

1

1

1

throughtputtráfico ofrecido

número medio de intentos, NMI, hasta envío con éxito (incluido)



D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1)] + 1,5 m + 2a

a -> TIEMPO DE PROPAGACION (EN UN SENTIDO) SATELITAL

≈ (2 x 36.000) / 300.000 = 0,24 seg.

eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS

= (G/S) - 1

K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA DE ESPERA PARA

RETRANSMISION (típicamente, K= 5)

m -> DURACION DEL PAQUETE

= longitud del paquete (L) / capacidad del canal (C)

W -> TIEMPO DE PROCESO EN NCC (típicamente, W ≈ 10 mseg.

tiempo de envío de paquete (hasta intento, final, con éxito)




HubStaion

SITRCSTNCC

a

a

1,5 x m

m m

transmisióndel paquete

paquete preparado(media)

m m

W -> tiempo de procesode paquete en el NCC

caso de no recibir el asentimiento en un tiempo 2a+W el terminalentiende que ha habido colisión,por lo que retransmitirá de nuevoel paquete, pero no inmediata-mente (pues volvería a repetirsela colisión), sino tras esperar untiempo aleatorio entre 1xm y Kxm

[ media = m x (1+K) / 2 ]


0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0

0,1

5

0,3

0,4

5

0,6

0,7

5

0,9

1,0

5

1,2

1,3

5

1,5

1,6

5

1,8

1,9

5

2,1

2,2

5

2,4

2,5

5

2,7

2,8

5 3

thro

ug

htp

ut

S

(norm

aliz

ado

a c

apacid

ad d

el canal,

C)

tráfico ofrecido G (normalizado a capacidad del canal,C)

máximo: G=1 -> S=e-1=0,368

S-ALOHA: S = G x e-G

throughtput (S)

tiem

po d

e e

nvío

hasta

éxito (

D)

al objeto de que el retardo D sea pequeño,

se trabaja con un throughtput S inferior al máximo

(típicamente, S = Smáx/2 =0,368/2 = 0,184)



ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




video por satélite: estándar DVB-SH /1

el estándar DVB-SH (ETSI EN 302 583), aprobado en Enero

2007, sirve para el envío de señal audiovisual y datos, a terminales

móviles desde satélite con las siguientes características:

Diseñado para frecuencias por debajo de 3 GHz, normalmente

banda S (2,17 – 2,2 GHz), intenta complementarse con la señal de

DVB-H (EN 302 304) que proporciona señal audiovisual y datos a

terminales móviles mediante transmisión terrestre.

Incluye turbocódigos para el FEC (3GPP2), entrelazador flexible

temporal, ….

Dos modos de funcionamiento:

-> SH-B: TDM en satélite y COFDM en terrestre.

-> SH-A: COFDM en el segmento satelital y terrestre.


video por satélite: estándar DVB-SH /2

B = 5 MHz

OFDM (2K)

QPSK

turbo = 1/3

R ≈ 2,3 Mbps

canalTV ≈ 256 kbps

C ≈ 9 canalesTV


ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




video por satélite: ejemplos de dimensionado /1

como supuesto de partida, se asume que en la red de transporte

se dispone de un E3 (nivel-3 de la PDH, con 34,367 Mbps) y que

en dicha red únicamente se aplica la codificación de canal Reed-

Solomon, con lo que la capacidad neta será:

34,367 x (188/204) = 31,672 Mbps

MPEG-2 PES

MPEG-2 PES

MPEG-2 PES

MPEG-2 TSTS

MUX 31,672 Mbps

8

1

2

considerando que los canales

de video se codifican según el

estándar MPEG-2, a razón (me-

dia) de unos 4 Mbps por canal,

en la capacidad neta de 31,672

Mbps se podrán alojar unos 8

canales de video.



supuesta, finalmente, una recepción comunitaria tipo SMAV-TDM,

considerando una modulación 64-QAM con factor de redondeo (α)

de 0,15 y recordando que en el cableado interior del edificio sólo

se aplica la codificación Reed-Solomon, la banda necesaria será:

[34,367 / 6] x (1+0,15) = 6,59 MHz

para la cual se puede utilizar un canal de UHF (8 MHz) de la red

interior de distribución de televisión del edificio.

tras la red de transporte, viene el segmento espacial, en el que,

de acuerdo con el estándar DVB-S, hay que añadir la codificación

convolucional (supuesta de razón = 2/3) a la de Reed-Solomon,

resultando un régimen binario de:

34,367 x (3/2) = 51,55 Mbps

que, en base al estándar DVB-S, requerirá un transpondedor de:

[51,55 / 2] x (1+0,35) = 34,8 ≈ 36 MHz


NODO DE

ACCESO

PROVEEDOR DE

CONTENIDOS

PROVEEDOR DE

CONTENIDOS

ARCHIVO

NODO DE

ACCESO

ARCHIVO

RED DE

TRANSPORTE

( WDM )

3367,34188/204672,31

672,31/48

EMbps

MbpscanalMbpscanalesTV

UHFcanalMHz

MHzB

QAMDTM

859,6

59,615,16

367,34

15,064/

MHzB

Mbps

368,3435,12

55,51

55,512/3367,34

12 GHz

17 GHz




supuesto el marco inicial ya establecido en las transparencias pre-

cedentes (8 canales de televisión digital, codificados a una media

de 4 Mbps/canal, que contabilizan un total de 31,672 Mbps), a con-

tinuación se realiza el balance energético del enlace satelital.

el objetivo de dicho análisis es comprobar que la probabilidad de

error en bits esperada se sitúa dentro del entorno recomendado

por el estándar DVB-S (es decir, entre 10-1 y 10-2).

a continuación, y para una más fácil comprensión del balance e-

nergético, en las cuatro transparencias que siguen a continuación

se refrescan las nociones más básicas de la propagación radioe-

léctrica.



RCXbfTRX

RCXTRXTRX

RCXLLL

GGPP

RCXRCXbfTRXTRXTRXRCXLGLGLPP

GRCX

PRCX

LRCX

GTRX

LTRX

PTRX

2244

c

dfdLbf

d2d1

21

216,0dd

dd

dBdfd

LkmsMHzbf

log20log205,324

2



HUBETR

ETR

ETR

ETR

bf

RCXTRXTRX

RCXbfTRX

RCXTRXTRX

RCXL

GGP

LLL

GGPP

BTkL

GGP

N

C

NL

GGP

N

P

bf

RCXTRXTRX

bf

RCXTRXTRXRCX

PIRE

kBLTGPIRENCbfETRSATETR

)/(/

dB = dBW + (dB/ºk) – dB – (dBW/ºk)

constante de Boltzmann = k = 1,38 x 10-23 Julios/ºk



HUBETR

ETR

ETR

ETR

(WTOT)-1 = (WASC)-1 + (WDES)-1

HUBETR

ETR

ETR

ETR

transpondedor

No-Regenerativo

(sólo amplifica y

traslada de frecuencia)

transpondedor

Regenerativo

(amplifica, regenera, y

traslada de frecuencia)

PEBTOT = PEBASC + PEBDES

PEBASC

WASC WDES

PEBDES



ENLACE

DESCENDENTE ENLACE

ASCENDENTE

CC

NDESC

C

NASC DESCASCTOT NN

C

N

C

111

111

DESCASCTOT

DESCASCTOT

WWWB

RW

B

RW

B

RW

111

DESCASC

DESCASCDESCASC

TOT N

C

N

C

C

N

C

N

C

NN

N

C



Número de Canales de TV 8

Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959

Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959

Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188)

Corrección por C.Convolucional (R, Mbps) 51,551 34,367 x (3/2)

Potencia de ETT (P, dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora

Portadora enlace Ascendente (f, GHz) 17

Longitud de onda (λ, metros) 0,018 λ = c/f

Diámetro Antena ETT (D, metros) 2,5

Eficiencia de la antena ETT (η, %) 55

Ganancia Antena ETT (G, dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2]

PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G)

Distancia ETT-Satélite (d, kms) 36.000 (distancia aproximada)

Pérdidas de propagación (Lbf, dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)

Factor calidad del Satélite (G/T, dB/ºk) 6

Ancho banda del Transpondedor (B, MHZ) 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35

Constante de Boltzmann (k, Julios/ºk) 1,38E-23

C/N nominal (dB) 12,936 PIRE + (G/T) - Lbf -10 log (kB)

Eb/N0 nominal (W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R)

Margen operativo de Seguridad (M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…)

C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W, dB) 8,377 W nominal - margen(M)

ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO



Número de Canales de TV 8 8 8

Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959

Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959

Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188)

Corrección por C.Convolucional (R, Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2)

Ancho banda del Transpondedor (B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35

PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60

Portadora enlace Descendente (f, GHz) 12 12 12

Longitud de onda (λ, metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f

Distancia Satélite-Usuario (d, kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada)

Pérdidas de propagación (Lbf, dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)

Diámetro antena de Usuario (D, metros) 0,5 0,7 0,9

Eficiencia de antena de Usuario (η, %) 55 55 55

Ganancia antena de Usuario (G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2]

Temperatura de ruido equipo Usuario (T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940)

Factor calidad equipo Usuario (G/T, dB/ºk) 3,367 6,290 8,473 G(dB) - 10 log T(ºk)

Constante de Boltzmann (k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23

C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - Lbf -10 log (kB)

Eb/N0 nominal (W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R)

Margen operativo de Seguridad (M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…)

C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M)

ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO










Eb/N0 efectiva E.Ascendente (WASC, dB) 8,377 8,377 8,377

Eb/N0 efectiva E.Ascendente (WASC) 6,881 6,881 6,881 antilog (WASC, dB)

Eb/N0 efectiva E.Descendente (WDES, dB) 6,636 9,559 11,742

Eb/N0 efectiva E.Descendente (WDES) 4,609 9,034 14,934 antilog (WDES, dB)

Eb/N0 efectiva Enlace Satelital (WTOT) 2,760 3,906 4,711 (WTOT)-1 = (WASC)-1 + (WDES)-1

Probabilidad de Error en Bits (PEB) 6,3E-02 2,0E-02 9,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-WTOT)

TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO

ENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)

como se aprecia, la probabilidad de error en bits del enlace satelital total (ascendente “más” descendente)

se inscribe en el entorno recomendado por el estándar DVB-S, es decir entre 10-1 y 10-2



Número de Canales de TV 8

Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959

Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959

Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188)

Corrección por C.Convolucional (R, Mbps) 51,551 34,367 x (3/2)

Potencia de ETT (P, dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora

Portadora enlace Ascendente (f, GHz) 17

Longitud de onda (λ, metros) 0,018 λ = c/f

Diámetro Antena ETT (D, metros) 2,5

Eficiencia de la antena ETT (η, %) 55

Ganancia Antena ETT (G, dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2]

PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G)

Distancia ETT-Satélite (d, kms) 36.000 (distancia aproximada)

Pérdidas de propagación (Lbf, dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)

Factor calidad del Satélite (G/T, dB/ºk) 6

Ancho banda del Transpondedor (B, MHZ) 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35

Constante de Boltzmann (k, Julios/ºk) 1,38E-23

C/N nominal (dB) 12,936 PIRE + (G/T) - Lbf -10 log (kB)

Eb/N0 nominal (W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R)

Margen operativo de Seguridad (M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…)

C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W, dB) 8,377 W nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W) 6,881 antilog (W, dB)

Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-WTOT)

ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO









PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60

Portadora enlace Descendente (f, GHz) 12 12 12

Longitud de onda (λ, metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f

Distancia Satélite-Usuario (d, kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada)

Pérdidas de propagación (Lbf, dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)


Eficiencia de antena de Usuario (η, %) 55 55 55

Ganancia antena de Usuario (G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2]

Temperatura de ruido equipo Usuario (T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940)

Factor calidad equipo Usuario (G/T, dB/ºk) 3,367 6,290 8,473 G(dB) - 10 log T(ºk)

Constante de Boltzmann (k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23

C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - Lbf -10 log (kB)

Eb/N0 nominal (W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R)

Margen operativo de Seguridad (M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…)

C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M)

Eb/N0 efectiva (W) 4,609 9,034 14,934 antilog (W, dB)

Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07 QPSK -> PEB ≈ exp (-WTOT)

ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO



como se aprecia, para un mismo balance energético el transpondedor regenerativo aporta mayor calidad

(menor probabilidad de error en bits) que el no-regenerativo;

no obstante, y por razones varias (tecnológicas, económicas,..), la gran mayoría de los

transpondedores actuales son de tipo no-regenerativo








PEB enlace Ascendente (PEBASC) 1,0E-03 1,0E-03 1,0E-03

PEB enlace Ascendente (PEBDES) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07

Probabilidad de Error en Bits Total (PEBTOT) 1,1E-02 1,1E-03 1,0E-03 PEBASC + PEBDES

ENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)

TRANSPONDEDOR REGENERATIVO



por último, y supuesto un canal de retorno también satelital, acor-

de con el estándar DVB-RCS, en las siguientes transparencias se

realiza un ejemplo de dimensionado del mismo; en dicha línea:

primero se dimensiona la parte destinada a solicitud de recur-

sos: solicitud de frecuencia y de intervalo temporal, mediante

el protocolo S-ALOHA, para el establecimiento del canal de

retorno propiamente dicho.

y a continuación se dimensiona el canal de retorno (propia-

mente dicho) que se utilizará para controlar la descarga de

los programas multimedia.



premisas de partida (1):

portadoras de 512 kbps de capacidad neta (a nivel de flujo-IP,

sin contar las cabeceras-Ethernet, la codificación de canal,...);

cada portadora se estructura en 8 intervalos temporales, de

64 kbps de capacidad cada uno.

canales S-ALOHA, de 64 kbps, “mapeados” sobre las portado-

ras “físicas” de 512 kbps, con eficiencia (throughtput ) del 20%

codificación Reed-Solomon 204/188, y codificación convolu-

cional de razón 6/7.

abono de 1.000 clientes, cada uno de los cuales, en la hora

cargada (HC) y de media, activa tres veces el canal de retorno.


premisas de partida (2):

la activación del canal de retorno comienza con el envío (con

éxito, es decir sin colisión) de un paquete de 300 bytes de so-

licitud de recursos (frecuencia e intervalo temporal) según el

protocolo S-ALOHA.

tras ello, el usuario utiliza el canal de retorno (frecuencia y

slot, con 64 kbps de capacidad) durante una media de 2 mi-

nutos por activación.

como requisito de calidad, se fija disponer de intervalos tem-

porales libres para el 99% de las solicitudes (para lo que la

Erlang-B exige unos 1,2 servidores por cada erlang ofrecido).

en el régimen binario final se estimará una sobrecarga del

10% debido a cabeceras (Ethernet, MPEG-2/TS,…).




número de canales S-ALOHA (de 64 kbps) necesarios:

capacidad soportada

por los canales S-ALOHA

capacidad demandada

por los usuarios ≤

n CANALES S-ALOHA x (64 kbps/canal x 0,2) = (12,8 x n) kbps

1000 clientes x 3 activaciones/cliente/HC x 300 bytes/activación

= 900.000 bytes/HC = 900.000 (8/3600) bps = 2 kbps

2 ≤ (12,8 x n) -> n = 1 canal S-ALOHA

(un intervalo temporal, de 64 kbps)



retardo en la asignación del canal de retorno:

D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1)] + 1,5 m + 2a

a -> TIEMPO DE PROPAGACION (UN SENTIDO) SATELITAL

= (2 x 36000) / 300000 = 0,24 seg.

eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS

= (G/S) - 1 = (0,26/0,2) - 1 = 1,3 - 1 = 0,3

K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA = 5

m -> DURACION DEL PAQUETE = (300 x 8) / 64000 = 0,0375 seg.

D = 0,726 seg.

W -> TIEMPO DE PROCESOS = 0,010 seg.


10_ Supuesto un canal de retorno por satélite

con protocolo S-ALOHA, un retardo razonable

para el mismo se puede aproximar por:

a) a ≈ 0,25 seg

b) 2 x a ≈ 0,50 seg

c) 5 x a ≈ 1,25 seg

d) 10 x a ≈ 2,5 seg



número de canales de tráfico (de 64 kbps) necesarios:

tráfico por cliente = t = tiempo ocupación / tiempo observación

= 3 x 2 minutos / HC = 6 / 60 = 0,1 erlangs

tráfico total = A = número de clientes x t = 1000 x t = 100 erlangs

Gos = 0,99 -> B(N,A) = 0,01 -> 1,2 servidores por erlang ofrecido

N = número de servidores = número de canales de tráfico

= 100 x 1,2 = 120 canales de tráfico



ancho de banda requerido para el canal de retorno:

1 canal S-ALOHA + 120 canales de tráfico = 121 canales

1 portadora de 512 kbps ≡ 8 x 64 kbps ≡ 8 canales

-> 121 / 8 = 15,1 -> 16 portadoras

régimen total por portadora:

512 x (204/188) x (7/6) x 1,1 = 713 kbps

ancho de banda por portadora:

(713/2) x (1+0,35) = 481,275 kHz

ancho de banda total = 16 x 481,275 kHz ≈ 7,7 MHz


11_ Para los servicios de distribución de

video por satélite, se utilizan preferentemente

los sistemas:

a) LEO (Low Earth Orbit).

b) MEO (Medium Earth Orbit).

c) GEO (Geostationary Earth Orbit).

d) indistintamente, cualquiera de los tres.


ARQUITECTURA DE RED


NORMATIVA TECNICA:




el sector audiovisual en España /1

Fuente: CMT (Informe Anual 2009)


el sector audiovisual en España /2

Fuente: CMT (Informe Anual 2009)


12_ En lo que a televisión de pago se refiere,

la empresa que actualmente cuenta con más

clientes en España es:

a) Telefónica (Movistar).

b) ONO

c) Vodafone.

d) Sogecable.


7 8 9 10 11 12

b b c b c d

1 2 3 4 5 6

d b a b c b

solución de las cuestiones de test


gracias

distribucion de video por satelite...

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