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La segunga generación en la radiodifusión por satélite. BVB-S2 y el camino hacia la HDTV
La segunda generación en la radiodifusión por satélite DVB-S2 y el camino hacia la HDTV Los estándares del DVB son ampliamente conocidos y hoy en día millones de hogares en el mundo se benefician de esta tecnología, tanto para la recepción de contenidos por satélite (DVB-S) como por cable (DVB-C) o por ondas hertzianas (DVB-T). A principios de este año ETSI ratificó formalmente el estándar DVB-S2 (DVB-Satellite Version 2, EN 302307) que va a constituir el sistema de segunda generación para los servicios de satélite de banda ancha. Este estándar está generando una actividad significativa en la industria, tanto desde el punto de vista de pruebas piloto como de desarrollo de producto y anuncios de lanzamiento de servicios de alta definición usando DVB-S2 (DirecTV en USA y BSkyB en el Reino Unido). La tecnología La transmisión digital vía satélite ha evolucionado considerablemente debido a la aparición de nuevos esquemas de modulación y de protección de errores más eficaces. DVB-S2 recoge las técnicas más avanzadas de transmisión por satélite, mejorando la generación anterior (DVB-S, EN 300421) hasta el punto de que resulta tan cercano a la codificación más óptima posible (el límite de Shannon) que probablemente no se necesitará rediseñar otro sistema en varios decenios. DVB-S2 se ha diseñado con una gran flexibilidad, de modo que cubre un amplio espectro de aplicaciones, entre las que destacan. a) Servicios de Broadcast o Radiodifusión. Estos servicios se cubren actualmente mediante DVB-S con un esquema de modulación y codificación constantes, sin embargo, DVBS2 aporta la flexibilidad añadida del modo VCM (Variable Coding and Modulation) que permite implementar diferentes niveles de protección para cada servicio: por ejemplo televisión de definición estándar muy robusta junto con televisión de alta definición HDTV menos robusta. El estándar define asimismo servicios BC-BS (Backwards Compatible Broadcast Services) que añaden interoperabilidad con los decodificadores DVB-S, es decir, permiten que los receptores DVB-S puedan decodificar parte de la señal DVB-S2 mediante el uso de modulaciones jerárquicas. b) Servicios Interactivos. DVB-S2 se ha diseñado para utilizarse con los estándares de canal de retorno existentes, ya sea a través de satélite (RCS) o a través de RTC, y puede operar en los modos CCM (Constant Coding and Modulation) y ACM (Adaptive Coding and Modulation). DVB-S se desarrolló para aplicaciones de redifusión en las que la protección de errores es constante con el tiempo, es decir, el enlace se optimiza para el peor caso: peor servicio, peor minuto, peor ubicación. Por el contrario, el modo adaptativo o ACM de DVB-S2, resulta adecuado para aplicaciones interactivas o punto a punto, ya que permite que cada estación receptora controle la protección del tráfico dirigido a ella. En concreto ACM permite la adaptación del esquema FEC (la tasa de código) y la modulación trama a trama, de acuerdo con las condiciones de propagación del canal (lluvia, cielo claro, ubicación fuera del centro del haz, etc.) mediante el envío al uplink de las condiciones del canal de cada estación receptora por medio de un canal de retorno, de modo que cada usuario pueda operar con relaciones C/N muy bajas y maximizando la velocidad, lo cual se traduce en indudables ahorros económicos. c) Servicios de contribución digital (Digital Satellite News Gathering - DSNG) que permiten comunicaciones punto a punto o punto a multipunto de uno o múltiples transport streams MPEG usando los modos CCM o VCM. Desde el punto de vista técnico cabe destacar que DVB-S2 proporciona: – Una eficiencia en términos de capacidad de canal (bitrate) un 30% superior con respecto al DVB-S para un mismo PIRE y ancho de banda. – Soporte de 4 modos de modulación distintos: QPSK y 8PSK para aplicaciones de broadcast a través de transpondedores no lineales llevados cerca de la saturación; y los modos 16APSK y 32APSK que requieren transpondedores semilineales, más enfocados a aplicaciones profesionales, en los que prima el throughput frente a la eficiencia en potencia. – Permite usar tres factores de rolloff diferentes (0,20, 0,25 y el tradicional 0,35 del DVB-S). Con ellos, para una misma tasa binaria, el filtro de coseno alzado incluye un menor ancho de banda en exceso, o leído a la inversa, puede transmitirse más bitrate en el mismo ancho de banda usando factores de rolloff menores. – Forward Error Correction. El sistema FEC es el que permite la recuperación de un flujo de bits virtualmente libre de errores incluso en presencia de señales débiles o interferidas. DVB-S2 usa un potente sistema FEC basado en la concatenación de una codificación externa BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) con una interna LDPC (Low Density Parity Check) en lugar de la concatenación tradicional de Reed-Solomon y Viterbi usados en DVB-S. El resultado es impresionante, con prestaciones que distan tan solo 0.7dB del límite de Shannon (por debajo del cual no puede existir comunicación sin errores). Se admiten tasas de código desde 1/4 hasta 9/10 en función de los requerimientos del sistema. – DVB-S2 permite trabajar con eficiencias espectrales que varían entre 0,5 bit/s/Hz hasta 4,5 bit/s/Hz lo cual proporciona una gran flexibilidad de aplicaciones a los operadores de satélite. En términos de C/N, DVB-S2 puede operar desde -2dB (por debajo del umbral de ruido) con modulación QPSK hasta +16dB si se usa 32APSK (18 dB de margen de trabajo). Considerando la gran flexibilidad que aporta en términos de tasas de código y modulaciones, en un transpondedor de 36 MHz pueden acomodarse un gran rango de regímenes binarios. Así, comparando DVB-S2 con DVB-S, cabe decir que S2 puede transportar por ejemplo 10 canales SDTV en MPEG-2 o hasta 21 en MPEG-4 frente a los 7 MPEG2 ó 15 MPEG4 usando DVB-S. Usando DVB-S2 y MPEG4 AVC podrían llegar a ubicarse hasta 5 canales HDTV en un solo transpondedor. La situación del mercado En líneas generales puede considerarse que DVB-S2 comenzará a llegar al mercado en unos meses. Esta tecnología, en combinación con los nuevos esquemas de compresión avanzados (MPEG-4 AVC, Windows Media 9,…) puede dar a los operadores satelitales ventaja competitiva frente a la TDT, los operadores de cable y los telcos tradicionales, puesto que permite mayor eficiencia (más canales por transpondedor) así como la migración a HDTV de un modo más eficaz. Económicamente las primeras estimaciones indican que la implementación de DVB-S2 tendría un coste comparable al que tuvo la de DVB-S en su día. Sin embargo la implantación de S2 no estará exenta de obstáculos, ya que se requerirá nuevo equipamiento de modulación y transmisión, pero sobre todo la necesidad de desplegar nuevos equipos terminales de usuario. Cualquier consideración de negocio relacionada con DVB-S2 no puede obviar la existencia de una gran base instalada de Set-Top Boxes (STBs) DVB-S, por ello, los principales actores consideran que DVB-S2 no será atractivo inicialmente para el mercado DTH (Direct-to-Home) de definición estándar (SD), y que únicamente nuevos servicios como la HDTV crearán la demanda que justifique un cambio de los STBs. De este modo, el mercado inicial para DVB-S2 estará en los escenarios de contribución y distribución, en los que aporta ahorro en costes y ventajas técnicas que justifican la actualización del equipamiento ya que el retorno de la inversión se produce en pocos meses. Otro factor a tener en cuenta en la implantación de DVB-S2 es la disponibilidad de chipsets para los decodificadores. Fabricantes de silicio tales como ST, Conexant o Broadcom han comunicado el comienzo de sus producciones. Así por ejemplo, Conexant ya dispone de demoduladores y lleva a cabo conversaciones con fabricantes como Thomson, Samsung y LG para el mercado de DirecTV. Por su parte, los fabricantes Fujitsu y Zarlink, con los que la empresa valenciana Simple Developments colabora para el desarrollo de sus STBs, han anunciado sus roadmaps de desarrollo de productos DVB-S2. En concreto, Zarlink ya está entregando un tuner DVB-S2 backwards-compatible con DVB-S, mientras que Fujitsu comenzará también por el frontend siguiendo posteriormente con el demodulador. Se esperan las primeras unidades de STBs S2 para comienzos de 2006 y los equipos de modulación un poco antes, y se baraja que el coste inicial de los chipsets sea tres veces mayor que sus equivalentes DVB-S. Lógicamente, dichos costes se reducirán según se alcancen economías de escala. Los dos principales operadores de Estados Unidos, Echostar y DirecTV, están prestando servicios de alta definición (tienen planes para cientos de canales), mientras que en Europa liderará el mercado BSkyB, quien ha firmado contrato con Astra para tres nuevos transpondedores destinados a servicios HDTV, y ha anunciado que difundirá los canales HD mediante DVB-S2 combinado con MPEG4- AVC. Astra está efectuando ya pruebas de HD con DVB-S2 usando tanto MPEG2-MP@HL como MPEG4 AVC. En conclusión, DVB-S2 no va a reemplazar a corto plazo al sistema DVB-S para las aplicaciones DTH, puesto que hay una base instalada de millones de unidades de receptores. Sin embargo, DVB-S2 está llamado a solucionar eficientemente la difusión de contenido HDTV y de aplicaciones profesionales basadas en IP y de contribución. Además las técnicas avanzadas tales como la codificación adaptativa permiten maximizar el uso de recursos costosos como los transpondedores satelitales. El mercado masivo DTH para DVBS2 vendrá de la mano de la HDTV. Va a ser una tecnología a la que habrá que prestar atención.
30 oct 2015