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El estándar DVB-H

DVB-H

El aumento en la demanda de Servicios con carácter móvil, ha hecho que el sector tecnológico tenga que moverse para ofrecer servicios atractivos al usuario en este campo. Vamos a profundizar en el estándar DVB-H.

La TV móvil o TV en movilidad como también se le conoce, es una tecnología orientada a la recepción de televisión en terminales portátiles. Este tipo de dispositivos incluye teléfonos, agendas electrónicas (PDA), vehículos en movimiento, etc. En un futuro no demasiado lejano, la demanda de estos contenidos siempre vendrá condicionada por la provisión a bajo coste de estos servicios. Las operadoras de telefonía móviles, han ido posicionándose en este sentido ofreciendo diferentes servicios multimedia tales como video-clips, programas de TV, y algún streaming de un canal.
Todo empezó con la tecnología MMS, que introdujo la posibilidad de construir y enviar a otros dispositivos móviles mensajes multimedia, pequeños vídeos, y sonidos. Más tarde, con la llegada de la tecnología GPRS que nos proporcionaba conexión a Internet, el usuario podía navegar por la red con él móvil y acceder a pequeños contenidos multimedia. Con el aumento de la velocidad en las redes móviles, aumenta el tamaño de los archivos que se pueden descargar. Esto viene favorecido por el nacimiento de las redes de tercera generación 3G, que sin embargo tienen algunas limitaciones, debido a las arquitecturas unicast punto a punto.
Los problemas básicos que nos plantea esta tecnología son:
–    No posibilita más ahorro de batería que el previsto para una videollamada
–    Consume muchos recursos de red. No es en absoluto difusión, por lo que está pensado para un número reducido de usuarios.
–    Debe existir cobertura 3G como mínimo (3.5G-HSDPA) con lo que los problemas de cobertura ocasionan fallos en el servicio.
Como alternativa a estas redes basadas en 3G, aparece la tecnología DVB-H (Digital Video Broadcasting – Handheld) que se posiciona como el estándar para las transmisiones futuras a los dispositivos móviles. Aceptar DVB-H como estándar europeo para difundir TV móvil garantiza su disponibilidad en el ámbito de la Unión Europea, aunque no sea el único protocolo disponible para este tipo de plataformas.

El estándar DVB-H

El estándar DVB-H no deja de ser una evolución del estándar europeo DVB-T (estándar ideado para la TV Digital Terrestre). La versión H se basa en los mismos principios de operación que la versión T pero se le han añadido las modificaciones necesarias, para cumplir con todos los requisitos necesarios para la recepción en un equipo móvil.
DVB-H reutiliza la capa física de DVB-T, añadiendo elementos adicionales en la capa de enlace. Al igual que DVB-T, puede soportar tramas MPEG-2, y modulación OFDM para la transmisión, lo que hace que sea posible compartir la misma infraestructura de red, como transmisores, múltiplex, etc. Aunque será necesario aumentar el número de emisores para poder dar una buena cobertura dentro de edificios,  o en vehículos.
Las mejoras mas significativas que se introducen respecto a DVB-T son:
–    Considerable ahorro de batería en los terminales a través de técnicas conocidas como time slicing
–    Mayor robustez en la transmisión, sobre todo en situaciones de movilidad mediante la inserción del protocolo MPE-FEC.
–    La posibilidad de realizar traspasos entre celdas de forma transparente al usuario.
Un gran ventaja de DVB-H, es que permite la convergencia entre los mundos de radiodifusión y celular. Esto significa que no sólo facilita la transmisión de servicios de TV o radio digital a terminales móviles, sino que también posibilita el acceso a servicios interactivos.
Este sistema extremo a extremo basado en el protocolo IP, se conoce como IP Datacast (IPDC). Funciona dotando de un canal bidireccional interactivo a la tecnología DVB-H.

Time Slicing

El principal problema que se nos plantea en los equipos móviles,  es la duración de la batería. Si se pretende dar servicios de TV en terminales portátiles, se debe tratar éste elemento de forma sería, e intentar reducir lo máximo posible el consumo de energía por el terminal que se vaya a utilizar.
En este sentido, DVB-H introduce una técnica de transmisión discontinua conocida como time-slicing (ventana deslizante en el tiempo). Que es un mecanismo de multiplexación en el tiempo, para la encapsulación de los paquetes IP. Ésta técnica implica que el flujo de datos sea enviado en forma de ráfagas en ciertos intervalos de tiempo, contando con una velocidad de transmisión del servicio constante. El ahorro de batería ocurre cuando el re-ceptor no recibe la ráfaga deseada, y el sintonizador queda inactivo. De esta for-ma se reduce considerablemente la potencia de uso del dispositivo, y por ende,  el consumo de potencia. De hecho, por este proceso se puede ahorrar hasta un 90% de consumo de batería.
Este tiempo de inactividad denominado Delta-T es indicado al receptor durante la ráfaga previa. Entre ráfagas, no se trasmiten datos para el flujo que se está sintonizando en ese momento, así que el transmisor puede transmitir otros flujos de datos permitiendo una mejor utilización del ancho de banda.
Para el usuario, el paso del periodo de actividad a inactividad es completamente transparente, y no va a percibir ningún cambio en la recepción. Esto es posible gracias a que las ráfagas son memorizadas en el receptor y las va reproduciendo de forma continua.
Además, esta técnica posibilita traspasos transparentes entre celdas, ya que mientras el terminal inactiva el receptor a la espera de la siguiente ráfaga, se produce la búsqueda de celdas vecinas en otras frecuencias para posibilitar un handover óptimo, tipo seamless (sin corte en el servicio recibido).
Si bien es cierto que éste método de time-slicing es realmente efectivo para el ahorro de energía en el terminal, hay un inconveniente, que es el requerimiento de memoria en el terminal (aprox 2 Mb). Esto ocurre porque se introducen retardos que pueden llegar a ser importantes según la configuración del sistema, y pueden llegar a importunar al usuario por ejemplo al cambiar de canal.

MPE-FEC (Multiprotocol Encapsulation/Forward Error Correction)

Debido al reducido tamaño  de las antenas de los dispositivos móviles, y a que la recepción debe poder realizarse desde diferentes ubicaciones, la probabilidad de errores aumenta. Para evitar este problema es necesario un mecanismo robusto de protección contra errores. Éste mecanismo se denomina MPE-FEC, y viene especificado en la capa de enlace. Permite corregir errores a nivel de Burst. MPE, por su parte,  es el protocolo de adaptación que se utiliza para encapsular múltiples servicios IP en la trama de transporte MPEG-2, como transporte interno del sistema.
Como el sistema necesita del uso de una memoria para llevar a cabo el time-slicing, se pretende utilizar ésta misma para llevar a cabo un entrelazado temporal, y de esta forma añadir el mecanismo mecanismo de corrección de errores (Reed Salomón).
Esto lleva a la definición de una trama MPE-FEC con las siguientes características: una matriz de 255 columnas con un número flexible de filas, donde cada posición corresponde a un byte. El valor máximo de filas es de 1024 por lo que el tamaño máximo de una trama es de casi 2 Mb.
Este sistema incrementa la robustez en la recepción, de forma que la calidad de la señal es prácticamente independiente de la velocidad que tenga el terminal, e independiente de las condiciones de ganancia de una antena limitada.

Uso de la capa física

Como se ha comentado anteriormente DVB-H obliga a utilizar DVB-T, de modo que se pueden utilizar los modos de transmisión ya existentes en este estándar.
En particular, el uso del modo 8k es muy adecuado ya que permite la realización de redes de frecuencia única muy extensas, que además resultan muy robustas frente al ruido impulsivo.
Sin embargo se han añadido nuevos elementos técnicos al estándar:
–    Bits TPS (obligatorio): Señalización de los parámetros DVB-H en los bits TPS para acelerar la fase de descubrimiento de servicio. Además la señalización Cell Identifier es también obligatoria en DVB-H.
–    Modo 4k: Se añade un nuevo modo a los ya existentes en DVB-T denominado 4k, que nos aporta mayor flexibilidad en el diseño de redes  consiguiendo un compromiso entre movilidad y tamaño de celda. Éste modo es muy útil para servicios en transportes a muy alta velocidad como puede ser un tren.
–    In-depth Interleaving (iDi): es un entralazador OFDM para los modos 2k y 4k que mejora la robustez en entornos móviles y supone una mejora frente a el ruido impulsivo.
Como hemos visto, éste estándar introduce elementos novedosos (time-slicing y MPE-FEC) a nivel de capa de enlace, pero la capa física sigue siendo DVB-T. Sin embargo es cierto que se han añadido algunos elementos a ésta capa, con nuevos modos de operación como es el 4k. Si se utilizan los modos 2k y 8k (originales de DVB-T) es técnicamente posible combinar serivicios de TDT con servicios de tipo DVB-H. Aunque tenemos que apuntar que un receptor tradicional de TDT no entendería éstos servicios, a no ser que implementaran mecanismos para interpretar time-slicing.

IPDC-Internet Protocol DataCasting

DVB-H sólo define los aspectos relativos a la capa física de transmisión, pero es necesario definir como serán organizados los flujos de datos que serán transmitidos en esa capa física. De esto se encarga la técnica denominada IP DataCasting.
Una de las ventajas del IP Datacast para los dispositivos portátiles, es que se adapta de forma fácil a los flujos de información necesarios para la generación de imágenes en pantallas pequeñas. Esta tecnología tan sólo se requiere un ancho de banda comprendido entre 128 y 384 Kbps por cada canal de TV. Estos flujos de información permiten enviar entre 30 y 80 programas de TV aproximadamente.
Una parte muy importante del concepto de IP Datacast móvil, consiste en la disponibilidad de un canal interactivo de retorno. El contenido broadcast es entregado a través del canal de difusión, mientras que la interactividad se obtiene a través del canal interactivo soportado por la red móvil que es bidireccional.
En líneas generales, el uso de IP Datacast provee a DVB-H de las siguientes capacidades básicas:
–    Transmisión en tiempo real de vídeo y audio
–    Selección de forma interactiva del servicio al cual se desea acceder, a través del uso de la guía electrónica de programación.
–    Protección del servicio, ya que senos permite la posibilidad de encriptar datos, y transmitir información relativa a la tarificación.

Otros estándares

T-DMB – Digital Media Broadcast – Es un estándar abierto basado en la tecnología DAB (Digital Audio Broadcasting), de modo que los usuarios puedan disfrutar de TV tanto en teléfonos móviles, como en terminales diseñados para vehículos. Adicionalmente puede so-portar datos sobre IP incluyendo archivos. Cuenta con una versión basada en transmisión por satélite denominada DMB-S. Éste estándar surgió en Corea y se ha extendido por varios países asiáticos. Las desventajas en el uso de éste estándar son fundamentalmente las siguientes, consume más potencia que DVB-H, y realmente no aporta grandes ventajas con respecto a este último. Sin embargo, su principal baza es la reutilización de los canales asociados al DAB, lo que supone un menor coste en el despliegue, y es capaz de proveer servicios multimedia a receptores en vehículos en movimiento con velocidades de hasta 200 kph. La gran pega es que no existen muchos países  donde la tecnología DAB se haya asentado. Este servicio está optimizado para pantallas entre 5 y 18 cm, aunque es posible recibir en pantallas más grandes (notebooks, PC’s) con una calidad aceptable.
MediaFlo – Media For-ward Link Only – Tecnología muy similar a DVB-H pero que se trata de una iniciativa privada de la empresa Qualcommâ. Este protocolo nos permite entregar servicios de difusión de TV a dispositivos móviles con el uso de OFDM (Orthogonal Frequency – division multiplexing). Actualmente éste estándar se encuentra funcionando en algunas redes en EEUU desde principios de 2006.
ISDB-T – Integrated Ser-vices Digital Broadcasting – Es el estándar adoptado en Japón, y fué pensado originalmente para proveer TV Digital Terrestre. Al final se ha extendido su uso a diferentes dispositivos portátiles. Es casi igual en su diseño a DVB-T, pero con mejoras frente a eficiencia espectral, y una mayor tolerancia ante errores.
DMB-T/H – Digital Mul-timedia Broadcast – Te-rrestrial/Handheld – Es el estándar chino que cubre tanto la TV móvil, como la televisión tradicional, y la TV de Alta Definición. Utiliza OFDM, siendo su arquitectura muy simular a la de DVB-H, pero con un gran inconveniente, los chips de los terminales receptores son tremendamente complejos.

Texto: Elena Alonso
Digirator DR2 y Digi
Ha llegado Elenco
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