Arquitectura dvbs, dvs2

2
ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:
DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCS y DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO

3
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

4
podrían ser
la misma Red
interfaces
independientes
para cada canal
video por satélite: arquitectura de red /1

5
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
TRANSPORTE
RED DE
ACCESO

6
Canal de BROADCAST
IP-MPLS/ATM
SDH/EO
RDSI Internet
ADSL
downstream
channel
ADSL
interactive
channel
SAT
DVB-S
SIT
RDSI
Internet
Canal de BROADCAST
Canal 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)

7
DVB
Forward
Link
DVB
Forward
Link
SITReturnLinks
SITReturnLinks
Hub
Station
Feeder
Station
Broadcast
Network
Adapter
Interactive
Service
Provider
Interactive
Network
Adapter SIT
SIT
SIT
SIT
FIP (dentro del canal
BROADCAST) y RIP
con tecnología SIT
FIP (Forward Interactive Path)
RIP (Return Interactive Path)

8
6_ 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.

9
Canal INTERACTIVO - Red de ACCESO (sobre SIT)
10-Base-T
802.3
MPEG-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)

10
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

11
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

12
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
CONVOLUCIONAL
Codificador
REED-SOLOMON
Inversión SYNC1
ALEATORIZADOR
INTERFAZ
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 analizadas.
 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.

13
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)

14
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
E
W b







/
/
0

15
7_ 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)

16
OUTER CODE ( REED-SOLOMON )INNER CODE ( VITERBI )
10-11 / 10-12 2x 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

17
8_ 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

18
9_ 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.

19
   
Mbps
rr
nR
rr
R
R
SREEDCONVC
S
SREEDCONVC
b
U 6,34
188/2042/3
2125,28
..










    MHz
B
RR
n
R
B SS
b
125,28
28,1
36
)1(
11 





20
 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 (Backwards
Compatible 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

21
 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).

22
 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 (Low
Density 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.

23
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* ≤ mx t (tal que m ≥3)
dmin = 2x 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 ≤ mx t (tal que m≥3)
dmin = 2x t - 1

24
00 -> 000
01 -> 011
10 -> 101
11 -> 110
palabra-código errónea
palabra-código asociada a
una 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

25
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) (38.880x 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)

26
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

27

28
32APSK
QPSK 8PSK
16APSK

29

30
DVB-S2 versus DVB-S ( B ≈ 37 MHz )
2
 
Mbps
razon
nB
R
LDPC
UTIL 59
3
2
25,1
3371
1







48/8,334
311/8,334
216/8,332
120/8,332




MPEG
MPEG
MPEG
MPEG

31
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
720 1.280 1.920 1.920
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).

32
10_ 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.

33
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

34
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 ICT, exigiría nuevo
cableado.
video por satélite: recepción SMATV /1

35
BANDA
ESPECTRO
( 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

36
DTM
QPSK -> QAM
CABLEADO
INTERIOR DEL EDIFICIO
R = 40 Mbps
B64-QAM = (40/6) x 1,15 ≈ 7,7 MHz
BQPSK = (40/2) x 1,35 ≈ 27 MHz
como se aprecia, con la transmodulación
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

37
DTM

38
11_ 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).

39
bloques funcionales de la recepción SMATV en
las modalidades de Frecuencia Intermedia
(superior) y de Banda-S (inferior)

40
12_ 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

41
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

42
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

43
 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

44

45
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

46
13_ 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.

47
ente
isotrópico
antena
real
Eantena
Eiso
2









isotrópica
antena
E
E
GGanancia






 2
22

 D
G
D
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) =
= PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente)=
= Potencia del Transmisor x Ganancia de la antena

48
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)

50
14_ 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).

51
Hub
Staion SIT SIT SIT SIT
RCST RCST
RCST
RCST
NCC
mismo canal
(compartido)
COLISION
Hub
Staion SIT SIT SIT SIT
RCST RCST
RCST
RCST
NCC
2
1
1
2
mismo canal
(compartido)
al no recibir el asentimiento ASK
los terminales RCST entienden
que ha habido una colisión,
por lo que transmitirán de nuevo
(retransmitirán) la solicitud ACK
la solicitud de recursos (frecuencia
e intervalo temporal) se realiza me-
diante el protocolo Slotted-ALOHA
ilustracción del protocolo S-ALOHA

52
RED
SI G
retransmisiones ALOHA: S = Gx e-2G
S-ALOHA: S = Gx e-G
     
    G
i
k
i
k
EXITO
G
EXITO
e
p
ppkkPkNMI
ppkPentoskenP
e
G
S
pP











1
1
1int
1
1
1
1
throughtputtráfico ofrecido
número medio de intentos, NMI, hasta envío con éxito (incluido)

53
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
≈ (2x 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)

54
Hub
Staion
SITRCST
NCC
a
a
1,5x m
m m
transmisión
del paquete
paquete preparado
(media)
m m
W -> tiempo de proceso
de paquete en el NCC
caso de no recibir el asentimiento
en un tiempo 2a+W el terminal
entiende que ha habido colisión,
por lo que retransmitirá de nuevo
el paquete, pero no inmediata-
mente (pues volvería a repetirse
la colisión), sino tras esperar un
tiempo aleatorio entre 1xm y Kxm
[ media = mx (1+K)/2 ]

55
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0
0,15
0,3
0,45
0,6
0,75
0,9
1,05
1,2
1,35
1,5
1,65
1,8
1,95
2,1
2,25
2,4
2,55
2,7
2,85
3
throughtputS(normalizado
acapacidaddelcanal,C)
tráfico ofrecido G (normalizado a capacidad del canal,C)
máximo: G=1 -> S=e-1=0,368
S-ALOHA: S = Gx e-G
throughtput (S)
tiempodeenvío
hastaéxito(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)

56
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

57
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.

58
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

59
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

60
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:
34,367x (188/204) = 31,672 Mbps
MPEG-2 PES
MPEG-2 PES
MPEG-2 PES
MPEG-2 TS
TS
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.

61
 supuesta, finalmente, una recepción comunitaria tipo SMATV-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

62
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
59,615,1
6
367,34
15,064/


 
 
MHzB
Mbps
368,3435,1
2
55,51
55,512/3367,34


12 GHz
17 GHz

63
 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.

64
RCXbfTRX
RCXTRXTRX
RCX
LLL
GGP
P



RCXRCXbfTRXTRXTRXRCX LGLGLPP 
GRCX
PRCX
LRCX
GTRX
LTRX
PTRX
22
44









c
dfd
Lbf



d2d1
 dBdf
d
L kmsMHzbf log20log205,32
4
2










65
HUB ETR
ETR
ETR
ETR
bf
RCXTRXTRX
RCXbfTRX
RCXTRXTRX
RCX
L
GGP
LLL
GGP
P





BTkL
GGP
N
C
NL
GGP
N
P
bf
RCXTRXTRX
bf
RCXTRXTRXRCX






PIRE
  kBLTGPIRENC bfETRSATETR  )/(/
dB = dBW + (dB/ºk) – dB – (dBW/ºk)
constante de Boltzmann = k = 1,38x 10-23 Julios/ºk

66
HUB ETR
ETR
ETR
ETR
(WTOT)-1 = (WASC)-1 + (WDES)-1
HUB ETR
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

67
ENLACE
DESCENDENTE
ENLACE
ASCENDENTE
CC
NDESC
C
NASC DESCASCTOT NN
C
N
C







      111
111




















 DESCASCTOT
DESCASCTOT
WWW
B
R
W
B
R
W
B
R
W
111 





















DESCASC
DESCASCDESCASC
TOT N
C
N
C
C
N
C
N
C
NN
N
C

68
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)
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

69
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)
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

70
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

71
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
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

72
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

73
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
8 x 3,959
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

74
 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.

75
 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.

76
 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,…).

77
 número de canales S-ALOHA (de 64 kbps) necesarios:
capacidad soportada
por los canales S-ALOHA
capacidad demandada
por los usuarios ≤
nCANALES 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)

78
 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
= (2x 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.

79
15_ 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

80
 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

81
 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

82
16_ 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.

83
ARQUITECTURA DE RED
NORMATIVA TECNICA:

84
17_ En lo que a televisión de pago se refiere,
la empresa que actualmente cuenta con más
clientes en España es (ver CMTDATA):
a) Telefónica (Movistar).
b) ONO
c) Vodafone.
d) Sogecable.

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