Autor: Itamar Franco Salazar Reque Asesor: Alejandro Llanos García

1. “III CONGRESO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES TELCON-UNI
2014”
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Abstract — Peru is currently in the process of implementing the
Digital Terrestrial Television System (DTT) ISDB-Tb. This system
has many advantages, such as the improved interactivity between
users and broadcasters, the ability to send early warnings in case
of natural disasters called "Emergency Warning Broadcasting
System (EWBS)", and the possibility of transmitting up to 4
channels, where previously only one channel was transmitted.
In DTT, information streams such as audio, video and data, can
be put together into one, greatly reducing bandwidth usage. This
is possible because these streams, known as Transport Streams,
are passed through a multiplexer, which collects these streams
based on an algorithm that follows the specifications in the ISDB-
Tb standard. This document shows the development and operation
of the multiplexer of Transport Streams with user interface, this
multiplexer supports PMT tables which carry the emergency
descriptors (EWBS) for multiple regions of Peru (Lima, Callao,
Arequipa and Lambayeque)
Key Words — ISDB-T, DTT, Transport Stream, Multiplexer, EWBS,
early warning
Resúmen—Actualmente Perú está en proceso de implementación
del Sistema de Televisión Digital Terrestre(TDT) ISDB-Tb, este
sistema presenta gran cantidad de ventajas, desde interactividad
hasta el soporte de envíos de Alertas Temprana para Desastres
Naturales (EWBS) además de la posibilidad de poder transmitir
hasta 4 canales donde antes solo se transmitía uno.
En TDT los flujos de información como audio, video y datos se
pueden juntar en uno solo, permitiendo ahorro en ancho de banda,
esto es posible debido a que estos flujos de datos, conocidos como
Transport Streams, se pasan a través de un multiplexor quien es
el encargado de juntar estos flujos, para lograr esto, el multiplexor
se basa en un algoritmo que sigue especificaciones dadas en las
normas brasileño-japonesas. El presente trabajo muestra el
desarrollo y funcionamiento del multiplexor de Transport Streams
con una interfaz gráfica, el multiplexor soporta tablas PMT en el
que están incluidos los descriptores de emergencia (EWBS) para
las regiones de Lima, Callao, Arequipa y Lambayeque, pudiendo
ser extendido a todas las regiones del Perú el cual serviría para la
emisión de señales con alerta temprana de desastres naturales
mediante ISDB-Tb.
Palabras Clave — ISDB-T, TDT, Transport Stream, Multiplexor,
EWBS, alerta temprana.
I. NOMENCLATURA
ES: Elementary Sream
PES: Packetized Elementary Stream
TS: Transport Stream
BTS: Broadcast Transport Strem
EWBS: Emergency Warning Broadcasting System
TDT: Televisión Digital Terrrestre
VSWR: Voltage Standing Wave Ratio
PID: Program Identifier
PAT: Program Association Table
PMT: Program Map Table
NIT: Network Information Table
PSI: Program Specific Information
PCR: Program Clock Reference
II. INTRODUCCIÓN
esde 2009 el Gobierno Peruano mediante resolución
suprema [1] tomó la decisión de adoptar el estándar
Japonés-Brasileño de Televisión Digital Terrestre,
Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial (ISDB-
Tb), con base en la propuesta de la Comisión Multisectorial
encargada de recomendar al Ministerio de Transportes y
Comunicaciones (MTC) el estándar más conveniente. La
Televisión Digital Terrestre cambia la forma de ver televisión,
mejorando la calidad de transmisión del audio y video, gracias
a que los Transport Stream, que son los paquetes en los que se
mandan audio, video y datos, se envían en formato digital,
además en la sección de datos se tiene la interactividad por
medio del middleware GINGA, información de subtítulos, guía
de programación electrónica-EPG, entre otros, siendo el más
resaltante el soporte de la señal del radiodifusor como medio de
alerta en caso de algún desastre natural, denominado el EWBS
(Emergency Warning Broadcast System) [2], el cual ha sido ya
implementado en algunos países. [3] En TDT las ondas se
propagan por radiofrecuencias a través del espacio de la misma
manera que lo hace la televisión analógica, con la principal
diferencia de que en TDT se hace uso de multiplexores para la
transmisión de estas, permitiendo la recepción de diversos
canales en un mismo rango de frecuencias, conocido como
subcanales, un esquema en bloques de su funcionamiento se
muestra en la Figura 1, en [8] se explica la teoría básica del
sistema.
Multiplexor para Televisión Digital Terrestre bajo el standard ISDB-
Tb con soporte de códigos de área para la emisión de señales con
alerta temprana de emergencia mediante EWBS
Itamar Franco Salazar Reque Alejandro Llanos García
Autor Asesor
D

2. “III CONGRESO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES TELCON-UNI
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Fig. 1. Sistema de TDT
A. El estándar
Los TS son el protocolo de transporte para audio, video y
datos, definido para sistemas que trabajan con MPEG-2
ISO/IEC 13818-1, este protocolo genera un flujo de datos
adaptado para la comunicación o almacenamiento de uno o más
programas de televisión a la que se les agrega datos adicionales.
La principal función de un TS es permitir la multiplexación
sincronizada de audio, video y data.
El flujo elemental (Elementary Stream: ES) se define como
los datos que salen directamente del codificador, como
sabemos, una vez hecho el audio y video, estos deben pasar por
un codificador que se encargará de comprimirlo, este flujo de
datos comprimidos es a lo que le llamamos ES.
Luego de esto los datos se estructuran en paquetes PES
(Packetized Elementary Stream), estos paquetes tienen una
cabecera a la que le sigue la carga útil de audio y video. La
cabecera tiene información, por ejemplo, del tamaño de los
paquetes PES y el tiempo que debe conocer el decodificador
para poder sincronizar el video y audio.
Pasado este proceso los paquetes PES son divididos en unos
más pequeños con un tamaño fijo de 188 bytes, esto da origen
a los TS de los que ya se ha estado hablando, al tener estos datos
una longitud fija hace más fácil la implementación de códigos
detectores de errores y la multiplexación de diversos programas
en un solo flujo de datos.
Así los TS constan de 188 bytes fijos: 4 bytes de cabecera y
184 bytes de carga, la que lleva diferentes tipos de información.
En la Figura 2, se grafica el proceso antes mencionado para
video, se entiende que este proceso se lleva a cabo entre el
codificador y el multiplexor de la Figura 1.
Fig. 2. ES, PES y TS para video
En la figura 3 se muestra el multiplexado de los TS, este
multiplexado nos brinda información de 2 o más flujos
distintos. Se debe asegurar que en el proceso de multiplexado
la entrega de los paquetes TS no sea alterada.
Fig. 3. Multiplexación de 2 TS
Cada paquete que forma el TS posee un identificador
individual, PID, por lo tanto, no hay un valor predeterminado
de PID para un determinado audio y video. Para eso existen
algunos paquetes adicionales que llevan información de cómo
está estructurado el flujo, identifica cuantos programas se están
transmitiendo, a que programa de audio y video pertenecen,
entre otros. Toda esta información puede ser extraída de las
tablas, estas tablas tienen una estructura bien definida y son
transportadas en la carga de los paquetes, cada tabla está
asociada a un PID.
Adicionalmente existen tablas que permiten al receptor
identificar y decodificar correctamente los programas que
forman los TS. Por ejemplo, la tabla PAT asocia cada flujo de
programa a un PID de los paquetes transportados al PMT.
La tabla PMT es una tabla que registra los PID’s de los
paquetes de audio, video, datos, que están asociados a un
programa en particular. Esta tabla tiene un tratamiento especial

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pues es en esta en la que incluiremos el descriptor de
emergencia con los códigos de área para Lambayeque, Lima,
Callao, Arequipa e Ica.
Fig. 4. Transport Streams que ingresarán al Multiplexor
En la figura 4 se muestra al multiplexor de TS, los datos que
ingresarían y la salida esperada, de esta imagen podemos
mencionar 4 cosas importantes:
GINGA: Son paquetes de software intermediarios que
permiten el desarrollo de aplicaciones interactivas para TDT, en
el multiplexor estos son los datos, aquello que no es audio ni
video.
PSI/SI TABLES: Estas son las tablas que hemos mencionado
y que son de vital importancia para la sincronización de los
demás flujos.
NULL.TS: Son paquetes nulos que sirven para que el bit rate
de salida del multiplexor sea el adecuado, la norma exige que
este sea de 29958294 bps.
BTS: Es el archivo multiplexado, ya modulado, la generación
de este escapa de los objetivos de este trabajo.
III. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA
Los archivos de audio, video y datos de un mismo programa
deben estar sincronizados de tal manera que puedan ser
debidamente decodificados y mostrados, para esto es necesario
que los archivos pertenecientes a un mismo programa sean
identificados como tales, es por ello que se hace necesario
asignar a cada archivo de un programa en específico un
identificador o PID (Program Identifier) Además el sistema no
soporta transmisión independientemente para cada programa,
se hace necesario ‘combinar’ todas las tramas enviadas en una
sola trama, debido a que cada programa se encuentra
correctamente identificado, a esto le denominamos el
multiplexado propiamente dicho.
El multiplexor en el sistema de Televisión Digital Terrestre
es el que se encarga de hacer las tareas mencionadas agregando
las llamadas tablas, estas traen información que no solo
identifica a que programa pertenece tal archivo (tablas PAT) si
no también cumplen la función de identificar e indicar la
localización de las transmisiones que componen cada servicio,
y la localización de la referencia de hora del programa para cada
servicio (tablas PMT), otras tablas como la NIT, se encargan de
poseer información de la organización física de la agrupación
de multiplexores que existen en una misma red, existen muchas
otras tablas, la lista completa se puede leer en [4]; la
multiplexación propiamente dicha se hace desarrollando un
algoritmo que siga las especificaciones de la norma [5].
Como se mencionó el standard de televisión Digital Terrestre
ISDB-Tb, posee la facultad de poder incluir en su trama
información de alertas temprana de emergencia a través del
descriptor de emergencia que se encuentra en la tabla PMT, al
cual se le deben especificar los códigos de área para cada
localidad, estos códigos de área se encuentran definidos en el
documento de armonización, denominado UBIGEO [11], el
cual fue elaborado en el año 2013, estos códigos de área
servirían para mandar la alerta temprana a determinada parte
del territorio peruano, la figura 5 muestra, a grandes rasgos, el
proceso que se seguiría para el envío de alertas temprana.[12]
Fig 5. Proceso para el envío de alertas temprana por
televisión, tomada de [12]
Actualmente no existe software que haga el multiplexado de
Transport Streams y que soporte los códigos de área de las
localidades de Perú.
IV. OBJETIVOS
Implementar un multiplexor cumpliendo los requerimientos
de la norma y en el que se pueda implementar las tablas básicas
y el EWBS para las regiones de Lambayeque, Lima, Callao, Ica
y Arequipa.

4. “III CONGRESO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES TELCON-UNI
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Generar un archivo .ts que pueda visualizarse correctamente
y en el que estén incluidos los códigos de área de las localidades
que se seleccionen en el programa.
V. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN
Según lo estipulado en la norma ISO13818, el multiplexor
debería ser capaz de hacer su trabajo serializando los datos en
base a 2 criterios: Multiplexado por bit rate y sincronización por
PCR, un campo del Transport Stream (TS)
El programa recoge los valores de bitrate especificados de cada
archivo apuntado y devuelve el TS multiplexado por bitrate en
un archive .ts, se ha tomado como referencia desarrollos en [9]
y el software OpenCaster para DVB-T, estándar de Televisión
Digital Terrestre para Europa.
Fig. 6. Diagrama de flujo de Algoritmo
B. Bitrate:
Cada uno de los Transport Stream que se van a multiplexar
presentan un diferente bit rate. El bit rate no es más que la
medida de la velocidad (frecuencia) con que determinado dato
va a aparecer en el archivo multiplexado, sabemos por ejemplo
que un TS de vídeo aparecerá más veces que un TS de audio y
estos, a su vez, más que las tablas.
La medida del bit rate son los bites por segundo (bps).
El programa está implementado básicamente en 4 fases:
- Almacenamiento
- Selección por bit rate
- Modificación de TS
- Sincronización por PCR
C. ALMACENAMIENTO:
Es la parte inicial del programa y se encarga de “encolar” los
datos, para su posterior manipulación. Hay que resaltar que en
esta parte del programa no se trabaja directamente con los TS
en sí, sino solo con las direcciones que apuntan a esos TS. Para
el almacenamiento de los distintos parámetros que definirán a
un TS se han usado estructuras [10] dado que estas nos permiten
manipular diferentes tipos de datos
Un parámetro importante que se define para cada TS es la
cantidad de paquetes mandados, esto nos va a servir pues es en
base a este que se calcula un parámetro temporal que nos
servirá para elegir entre TS’s por bit rate, la figura 6 nos
muestra en un diagrama como se encolarían los datos.
D. SELECCIÓN POR BIT RATE:
Una vez almacenados las direcciones de los TS (no los TS),
el programa recorre uno a uno las estructuras creadas y
selecciona aquella con menor parámetro 𝑡𝑒𝑚𝑝, 𝑡𝑒𝑚𝑝 es una
variable temporal creada con el único fin de ayudar en la
elección del TS que le toca multiplexarse, se calcula en base
a la cantidad de paquetes mandados de cada TS (𝑃𝑀), tamaño
del TS (𝑆) y el bit rate (𝐵𝑅).
𝑡𝑒𝑚𝑝 =
𝑃𝑀 ∗ 𝑆 ∗ 8
𝐵𝑅
Se elige siempre el Transport Stream que tenga asociado el
menor parámetro 𝑡𝑒𝑚𝑝.
Podemos notar que este parametro es inversamente
proporcional al bit rate, es decir, a mayor bit rate menor 𝑡𝑒𝑚𝑝
y directamente proporcional a paquetes_mandados lo que nos
indica que a mayor cantidad de paquetes mandados el 𝑡𝑒𝑚𝑝
crece, la variable cambiante aquí sonlos paquetes mandados
(𝑃𝑀) lo cual implica que 𝑡𝑒𝑚𝑝 aumentará con el tiempo para
un mismo TS.
E. MODIFICACIÓN DE TS:
Una vez selecto el Transport Stream que se va a multiplexar
la norma especifica que para un mejor control y monitoreo
de los TS, estos deben modificarse en determinados campos
como el contador de continuidad (continuity counter).
La forma en la que este campo (continuity counter) cambia
con cada TS está bien especificado en la norma.

5. “III CONGRESO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES TELCON-UNI
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Diagrama del programa:
Fig. 7. Diagrama de bloques del programa
Para la implementar el EWBS, debemos analizar la tabla PMT,
su estructura se muestra en la figura 8.
Fig. 8. Estructura de la tabla PMT
Vemos que a partir del byte 13 se encuentra el Descriptor Field,
este campo es usado para el descriptor de emergencia, el cual
se encuentra descrito por la figura 9.
Fig. 9. Estructura del descriptor de emergencia.
Podemos notar que el descriptor de emergencia pide el
código de área (area code), este para Perú está
especificado por [11], mostramos los códigos de área que
serán implementados.
Región Código de Área
Lambayeque 000000001101
Lima 000000001110
Callao 000000001111
Ica 000000001010
Arequipa 000000000100
La implementación de este descriptor está especificada
en la norma cuyo pseudocódigo se muestra en la figura
10.
Fig. 10. Pseudocódigo del descriptor de emergencia.
VI. RESULTADOS
INGRESO DE DATOS:
Se desarrolló una interfaz en QT para el ingreso de datos, como
se muestra a continuación en la figura 11, se debe buscar las
direcciones de los archivos de audio y video a multiplexar, y se
selecciona que tablas se van a usar, estas han sido ya generadas.
Cuando se seleccione la tabla PMT, automáticamente aparecerá
un cuadro que nos dará a elegir si queremos enviar el descriptor
de emergencia EWBS, si seleccionamos esto nos aparecerá un
mapa junto con algunas casillas para elegir a que regiones
queremos mandar la señal de alerta.
Fig. 11. Interfaz gráfica del programa.
Una vez seleccionado las regiones, damos click al botón
multiplexar, una vez hecho esto el programa empezará a
multiplexar los archivos y lo podremos detener con el botón
stop, finalmente sincronizamos por PCR con el botón
sincronizar el cual mostrará un aviso de finalización, la figura
12, muestra este proceso.

6. “III CONGRESO INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES TELCON-UNI
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Fig. 12. Archivo generado por el programa
El resultado es un archivo multiplexado con las
especificaciones de bit rate, tablas y descriptores de emergencia
proporcionadas, que podemos verificar con el editor Bless
Editor.
Fig. 13. Descriptor de emergencia en el archivo multiplexado
Podemos visualizar el archivo usando el programa VLC.
Fig. 14. Transport Stream multiplexado visualizado.
VII. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
Este informe se presenta como una guía para todas aquellas
personas que quieran iniciarse en temas de investigación
concernientes a TDT, pues se detallan los conceptos.
La generación de tablas bajo el estándar ISDB-Tb permite la
implementación de aplicaciones de sistemas de alerta temprana
(EWBS)
El proyecto debería servir como parte del desarrollo del
sistema integral para transmisión por ISDB-Tb, sobre todo para
sacar provecho a las alertas temprana de tsunamis, sismos y/o
terremotos mediante ISDB-Tb, como tal hay que entender que
las entradas no serán archivos guardados si no que debe ser
capaz de tomar los datos que vienen directamente del carrusel
de objetos definido en la norma [7], esto implica la mejora del
programa hecho por uno que tenga esas cualidades, además de
la generación de las tablas de forma automática.
VIII. AGRADECIMIENTOS
Se agradece al INICTEL-UNI por prestar sus instalaciones y
para el desarrollo del presente proyecto.
IX. REFERENCIAS
[1] Resolución Suprema Nº 019-2009-MTC del 24 de abril del 2009
http://www.mtc.gob.pe/portal/tdt/Documentos/RS019_2009_MTC.pdf
[2] Rec. ITU-R BT.1774-1 1 RECOMMENDATION ITU-R BT.1774-1*
Use of satellite and terrestrial broadcast infrastructures for public
warning, disaster mitigation and relief
[3] HANDBOOK ON EMERGENCY WARNINGBROADCASTING
SYSTEMS Prepared by: Dr. Kazuyoshi Shogen, NHK ABU Project
Manger: Emergency Warning Broadcasting Systems Asia-Pacific
Broadcasting Union, June 2009
[4] Norma brasileña ABNT NBR 15603 -1: “Televisión Digital Terrestre” –
Multiplexación y servicios de información (SI) Parte 1: SI del sistema
de radiodifusión
[5] INTERNATIONAL STANDARD ISO/IEC 13818-1 Second edition
2000-12-01. Information technology — Generic coding of moving
pictures and associated audio information: Systems
[6] Villamarin D., Illescas, M.A., Olmedo, G. & Lara Cueva, R. “Generating
a transport stream for digital terrestrial television system in conformance
with ISDB-Tb standard”, IEEE COLCOM 2013
[7] Information technology — Generic coding of moving pictures and
associated audio information —Part 6: Extensions for DSM-CC
[8] Walter Fisher, Digital Video and Audio Broadcasting Technology, 2nd
ed.
Munich
[9] Oskar Schrimer, “ISO 13818 stream multiplexer” [online]:
http://www.scara.com/~schrimer/o/mplex13818/
[10] Brian Kernighan, Dennis Ritchie, “Pointers and Arrays,” en C
Programming Language, 2nd ed
[11] ISDB-T Documento de Armonización
Parte 3: Sistema de Alerta de Emergencias EWBS¨
[12] López Tafur, M. (2012) “Curso: Normas Técnicas de ISDBT-Tb 1/4”.
[Presentación en Diapositivas].Recuperado de:
http://departamento.pucp.edu.pe/ingenieria/images/documentos/Curso_
Normas_Tecnicas_ISDB-Tb_1de4.pdf

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X. BIOGRAFIAS
Itamar Franco Salazar Reque
Alumno de 9° ciclo en la especialidad
de Ing. de Telecomunicaciones de la
Universidad Nacional de Ingeniería
perteneciente al quinto superior. Ha
trabajado en INICTEL-UNI como
practicante en el área de Televisión
Digital Terrestre, multiplexación bajo
el standar ISDB-Tb, ocupó el 2° Puesto
en el concurso de Proyectos del
INTERCON 2014, área
Telecomunicaciones y Computación, categoría Estudiantes.
Miembro estudiantil IEEE con StMIEEE: 92247349 y
voluntario activo en la misma, habiendo sido Presidente de la
Rama Estudiantil IEEE UNI en el periodo 2013 y
vicepresidente del capítulo de Circuitos y Sistemas(IEEE CAS
UNI) en el periodo 2012.
Alejandro José Llanos
García
Ingeniero Electrónico, por la
Universidad Nacional Pedro Ruiz
Gallo. Investigador en INICTEL-
UNI, en el área de Televisión Digital
Terrestre. Ha participado en la
elaboración y producción de
diversos proyectos en Televisión
Digital Terrestre. Cuenta con
conocimientos en Redes Cisco
CCNA, Redes Inalámbricas,
Televisión Digital Terrestre, Transmisión de Televisión digital
Terrestre Indoor, Generación y análisis de Transport Stream
MPEG-2 SYSTEM2 y Aplicaciones Interactivas con GINGA y
LUA para Televisión digital Terrestre (TdT). Miembro IEEE:
Nº 91211635 / Miembro CIP N° 143498