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Wimax y enlaces de TV

Wimax

Para que una cadena de TV puede ofrecer información en directo, es necesario unir el lugar donde se esta produciendo ese acontecimiento, rueda de prensa, encuentro deportivo, etc., con la sede donde se encuentre el Centro de Producción de Programas.
Tradicionalmente esto se puede hacer de diferentes formas, si sabemos que en ese lugar es frecuente que se desarrollen eventos de interés para la cadena de TV, como Centros de Congresos, Deportivos, Corporaciones Locales y Autonómicas, etc., esta conexión se puede realizar con un enlace fijo. Ese enlace puede hacerse a través de una conexión de fibra óptica o por medio de un radioenlace, ya sea con tecnología analógica (prácticamente ya no se utiliza) o tecnología digital con modulaciones COFDM del mismo tipo que la utilizada en la transmisión de la TDT.
Si es un evento que se produce en un lugar en el que no se dispone una conexión fija, se puede realizar la conexión con la sede del Centro de Producción de Programas de varias formas, por ejemplo utilizando unidades móviles desarrolladas para este tipo de cometidos. Existen varias tipologías en este segmento, se pueden utilizar unidades móviles que dispongan de radioenlaces terrestres con tecnología COFDM, es decir, podemos crear una red con radioenlaces digitales fijos que están conectados directamente con el centro de producción de programas y con los radioenlaces móviles accedemos a esa red y por lo tanto al Centro de Producción de Programas.
En ese caso sería necesario disponer de una red de radioenlaces fijos lo suficientemente amplia como para poder responder a toda la demanda, esto se utiliza en poblaciones con lo que permite satisfacer la demanda de puntos de acceso para ofrecer eventos en directo que se producen en esa población.
Cuando el evento se produce en un lugar alejado u otro país se utiliza unidades móviles de satélite, es decir, la transmisión se realiza utilizando como repetidor el satélite. En este caso desde los dos extremos, unidad móvil y Centro de Producción de Programas, tienen que ver el mismo satélite. Si esto no fuese posible se realizaría un doble salto, es decir, la señal se bajaría en un telepuerto que tuviese acceso a ese satélite y lo subiría a otro satélite que permitiese realizar la conexión de un punto a otro.
Como en el caso de los radioenlaces anteriores, estas unidades móviles pueden utilizar tecnología analógica y digital, la primera no se utiliza prácticamente porque es necesaria más potencia en el enlace y consume más recursos en el satélite como el ancho de banda, por lo que resulta más cara. Además se trata de una tecnología un poco obsoleta ya que con la tecnología digital, mas sencilla de utilizar, se pueden obtener diferentes tipos de calidades dependiendo del evento simplemente modificando la compresión a utilizar. No es lo mismo transmitir una imagen con poco movimiento, como puede ser una rueda de prensa o el comentario de un periodista, que un acontecimiento deportivo que tiene mucho movimiento.

¿Sería posible utilizar redes WIMAX para este tipo de enlaces?

Una red WIMAX «Worldwide Interoperability for Microwave Access» es una red IP inalámbrica con unas características de calidad muy importantes. Por lo tanto para poder utilizar este tipo de infraestructura para transportar señales audiovisuales con calidad Broadcast, en principio, solo sería necesario codificar esas señales audiovisuales bien en MPEG 2 o MPEG 4; siempre con una calidad adecuada. Después habría que encapsular el resultado para que la transmisión se pueda hacer por una red IP, esto se puede realizar directamente en el mismo dispositivo que utilizamos para realizar la codificación MPEG de la señal audiovisual.
La empresa de servicios de producción y transmisión de señales de TV, Broadcast Producciones, ha implementado recientemente una solución de este tipo en Castilla y León, para distribuir la señal institucional generada por la Junta de Castilla León a las TV implantadas en la región, TVE, Canal 4, y Televisión Castilla y León. Para ello utilizan 3 enlaces con una capacidad de hasta 28 Mb/s cada uno, la codificación de la señal es MPEG 2 con 12 Mb/s con la que se obtiene una señal de calidad Broadcast. Evidentemente fue necesario instalar en la sede de las TV los correspondientes decodificadores MPEG 2 para obtener la señal audiovisual.
WIMAX está basado en el estándar de acceso inalámbrico IEEE 802.16, y en condiciones óptimas es posible obtener conexiones de 50 Km. con velocidades de transmisión de hasta 70 Mb/s. Tiene la ventaja de que no es necesaria la visión directa entre los puntos del enlace, NLOS, None Line of Sight. Cuando tenemos objetos que obstaculizan la visión entre las antenas se trabaja con bajas frecuencias, de 2 a 11 Ghz., para evitar las interferencias. Esto implica que el ancho de banda sea menor, en este caso las antenas tienen una cobertura de unos 65 Km2 similares a las de telefonía móvil.
Cuando no tenemos objetos que se interpongan y además tenemos contacto visual directo, se trabaja sobre los 66 Ghz. con lo que se obtiene un gran ancho de banda, en este caso las antenas tienen una cobertura de unos 9.300 Km2.
Características del estándar IEEE 802.16 en sus diferentes versiones:
–    Anchos de canal entre 1,5 y 20 MHz.
–    Utiliza modulaciones OFDM, Orthogonal Frecuency Division Multiplexing, y OFDMA, Orthogonal Frecuency Division Multiplexing Access. En la primera con 256 portadoras y en la segunda con 2048 con lo que se obtienen altas velocidades de trasmisión incluso en condiciones no muy favorables.
–    Utiliza tecnología «smart antenas» con las que se obtienen mejores coberturas. Estas antenas son similares a las utilizadas en las redes de telefonía móvil.
–    Utiliza mecanismos de modulación adaptativa. Esto quiere decir que la estación base y el equipo receptor se conectan utilizando la mejor modulación que permita ese enlace de radio.
–    Puede soportar varios cientos de usuarios por canal, con un gran ancho de banda, y se puede utilizar tanto para tráfico continuo como a ráfagas. Además es independiente al protocolo utilizado por lo que se puede transportar IP, Ethernet, ATM, etc. Soporta múltiples servicios simultáneos ofreciendo Calidad de Servicio, QoS, en 802.16e, por lo que se puede utilizar para servicios en los que sea necesario disponer de Calidad de Servicio, como Voz sobre IP, VoIP, datos y vídeo.
–    También es posible formar redes malladas para que los distintos usuarios se puedan comunicar entre sí sin necesidad de tener visión directa.
–    En cuanto a la seguridad utiliza medidas de autenticación de usuarios y la encriptación de datos mediante algoritmos triples DES y RSA.
Con la tecnología WIMAX, podemos disponer de enlaces punto a punto, punto a multipunto o configuraciones de redes malladas, como podemos ver en la imagen 1.
Si estamos pensando en utilizar esta red IP para realizar enlaces con señales audiovisuales con calidad Broadcast, para TV, según las necesidades de cada caso podríamos utilizar cada una de las posibilidades anteriores.
Si queremos conectar pocos puntos podríamos utilizar tanto una topología punto a punto como punto a multipunto, pero si lo que queremos es poder acceder con un enlace audiovisual a nuestro Centro de Producción de Programas desde cualquier ubicación de nuestra ciudad pues necesitaríamos una red mallada.
Como hemos visto WIMAX esta pensado para un gran número de usuarios simultáneos, el envío y recepción de grandes cantidades de datos, acceso a redes como Internet, comunicaciones entre edificios próximos de la misma compañía, etc. En nuestro caso, si solo lo utilizamos para el transporte de señales audiovisuales los usuarios simultáneos están mas que controlados, y como hemos visto con el ejemplo de la instalación en Castilla y León, tenemos capacidad de sobra para incluir otros enlaces audiovisuales simultáneos o incluso capacidad de acceso en esos extremos para por ejemplo VoIP, un canal de ordenes, etc.
Las redes WIMAX, como hemos visto son redes inalámbricas, es decir, utilizan el espectro electromagnético. Como bien es sabido actualmente esto es un bien escaso, pero estas redes tienen la particularidad de que pueden utilizan una parte de espectro electromagnético de uso libre, aunque también es posible utilizar unas frecuencias de este espectro que no son de uso libre y que por lo tanto se obtienen bajo licencia.
Para las redes WIMAX, actualmente se utiliza el rango de frecuencias entre 2 y 6 GHz., como es lógico en este rango de frecuencias el ancho de banda de los canales es mas estrecho que el que se podría obtener con el otro margen de frecuencia previsto, de 10 a 66 GHz. Pero como hemos visto con las frecuencias utilizadas, de 2 a 6 GHz., no es necesario la visión directas entre puntos cosa que si sucede cuando utilizamos frecuencias mas altas.
Así que tenemos redes WIMAX que utilizan frecuencias libres del espectro electromagnético y otras redes WIMAX que utilizan frecuencias privadas o bajo licencia del espectro electromagnético. Es de suponer que en nuestro caso seria mas interesante, aunque a la vez mas cara, la segunda opción pero veremos que es posible en determinados casos utilizar frecuencias libres.
Para utilizar bandas de frecuencia con licencia es necesario que el operador adquiera esa licencia para utilizar esa banda del espectro, en estas condiciones tenemos una red IP de una gran calidad y con un grado de interferencias bajo.
Las frecuencias de 2,5 y 3,5 GHz. que se utilizan bajo licencia al ser frecuencias mas bajas tienen unas características mejores en cuanto a la no necesidad de visión directa entre puntos, si el número de operadores con licencia aumenta esto puede influir en el aumento de las interferencias. Pero esto se puede corregir con una mejor planificación de la red a la hora de implantarla, aunque esto debería ser siempre así, hay que pensar que no vamos a estar solos por lo que cuando se realiza un despliegue hay que hacerle de la forma mas eficiente posible.
Si nos encontramos en una zona que se prevé que no va a estar saturada en cuanto a redes de este tipo y teniendo en cuenta que el tráfico en nuestra red va a estar muy controlado y con pocos usuarios, será posible utilizar bandas de frecuencia de uso libre.

Posibles aplicaciones de redes WIMAX en TV

Está claro que las aplicaciones que podemos encontrar para este tipo de redes y para su utilización en TV es muy amplio y en cierto modo está enfocado a su utilización en TV Locales o de ámbito más o menos delimitado. Bien es cierto que todo tipo de TV lo pueden utilizar como alternativas a otro tipo de enlaces.
Como hemos visto en condiciones óptimas podemos tener enlaces de unos 50 Km., con anchos de banda de hasta 70 Mb/s. Esto nos permitiría conectar Centros de Producción de Programas ubicados en diferentes poblaciones, por ejemplo, podemos tener la cabecera desde donde se realiza toda la programación en un sitio y los programas se pueden realizar en una zona industrial a las afueras de la población.
Otra posibilidad seria ofrecer programas de temporada al aire libre, poder incluir acontecimientos deportivos que se producen en la localidad, ferias, etc., esta posibilidad para TV Locales les permitiría ofrecer contenido de gran calidad e interés a unos costes reducidos, sobre todo si es viable, como es lógico que sea, la posibilidad de utilizar bandas de frecuencia libre, a unos costes reducidos.
En TV Locales, es frecuente utilizar servidores y entornos sin cinta por lo que llegado el caso y eligiendo bien tanto el codificador MPEG 2 como las características de la codificación se podría realizar la ingesta del contenido directamente en los servidores.
En la TDT Local es necesario conformar el Múltiplex con varios canales que se pueden producir en diferentes localizaciones, la comunicación de estos diferentes canales y su concentración en un punto se podría realizar con este tipo de enlaces.

TXT: Jose Ruiz
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