El documento describe el estándar DVB (Digital Video Broadcasting) para la transmisión digital. Explica que DVB desarrolla métodos para la transmisión digital a través de satélite, cable, terrestre y otros medios, utilizando compresión MPEG2 para video, audio y datos. También describe los diferentes niveles y perfiles de MPEG2 para adaptarse a diferentes aplicaciones, así como la estructura general del sistema DVB/MPEG2 para la codificación, multiplexación y transmisión de señales de video y audio comprimidas.

1. Standard de transmisión DVB (Digital Video Broadcasting)
EXTEL ENGINEERING
1. General
La demanda de espacio en el espectro para enviar mas información se incrementa
significativamente cada día. La búsqueda de nuevos métodos para contar con mayor capacidad en
los sistemas de transmisión terrestres y espaciales es permanente.
Se tratara, en un artículo de cuatro secciones, uno de ellos: compresión de video, audio y data bajo
la norma universalmente adoptada MPEG2 DVB.
2. DVB.Digital Video Broadcasting
Ha sido de particular interes en la industria, evitar una situación de incompatibilidad como ha
ocurrido en otras oportunidades con medios y standards que pueden facilmente llevar a repetir
inversiones irrecuperables .La carencia de una norma comun llevó a construir barreras entre
servicios de televisión en el caso de NTSC,PAL,SECAM y MAC (con sus múltiples derivaciones y
subnormas).
La generación de un marco técnico coherente para la introducción de sistemas a ser utilizados en
broadcasting digital en el presente y el futuro, ha producido el DVB.
El standard DVB-Digital Video Broadcasting- desarrolla una serie de métodos para transmisión
digital en los siguientes medios:
Satelite, Cable, Terrestre, MMDS, Smatv, Broadcasting, Microondas, etc.
Los elementos esenciales del DVB son comunes a todos ellos resultando en economía de escala
vía la normalización de los mismos.
La estricta adherencia al DVB permite obtener hardware y software compatibles desde el inicio de
la instalación de un sistema y evitar de esa manera formatos propietarios que conduce
inevitablemente al retardo en la difusión de las nuevas tecnologías.
El desarrollo de los diferentes objetivos técnicos en este sentido ha logrado que los equipos que
utilicen DVB sean operacionales en diversas areas del mundo.
2.1. Compresión de Video y Audio.
Dentro de los sistemas de transmisión, un sector de importancia es el de Codificación de Fuente -
Source Coding.
Durante los últimos años han sido implementados diversos sistemas de compresión digital de video
y audio. Los mismos has sido aplicados basicamente para el segmento espacial satelital a fin de
reducir el ancho de banda debido a las limitaciones de capacidad de los satelites y al costo del uso
de los transponders.
Los resultados de dichos formatos de compresión han sido variables, algunos con mayor éxito que
otros. Sin embargo la única constante es que no son compatibles entre sí.
Luego de continuos avances en hardware y software en compresión digital se ha logrado un
standard de características universales, flexible, adaptable y modificable de acuerdo con futuras
necesidades.
Siendo uno de los objetivos de la compresión digital de video la distribución masiva de señales, es
evidente que la standarización del formato es vital. La plataforma de los mismos otorga una serie de
ventajas si la compatibilidad entre los mismos es real.
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2. 3. Standard MPEG-2 DVB
El formato MPEG representa una concepción final resultante de la adopción de determinados
parámetros (como se verá más adelante) para la compresión de video,audio y data. La inclusión
adicional de la definición DVB implica a su vez la
adopción de las siguientes pautas que resultan en la utilización de:
• Sistemas para transportar combinaciones flexibles de MPEG-2 para video, audio y data.
• Transport Stream (TS) Multiplex.
• Código de corrección de error Reed Solomon (RS).
• Sistemas de modulación con codificación adicional (channel coding)
• Código de corrección de error variable FEC en el canal de transmisión.
• Sistema comun de SI (Service Information) para identificación de programas a ser transmitidos.
• Sistema de encripción (scrambling) comun.
• Sistema de acceso condicional (Conditional Access)
Para cada uso de DVB existe un standard diferente (ref apendice “A”).
3.1. Estructura General De MPEG2-DVB
En este formato se utilizan complejas y sofisticadas técnicas para comprimir las señales de video
y audio.
El MPEG incluye en video, diversos tipos de fuentes de señal y de resolución de acuerdo con
diferentes aplicaciones. Se basa en una serie de herramientas para diseñar un standard de
acuerdo con las necesidades. De esta manera se puede enviar una señal digital codificada en
diversas formas .
Toda la estructura de la información a transmitir esta ligada a un formato de agrupación o
“Packetización” del stream digital, proveyendo de esta manera un amplio catalogo de posibilidades
descriptas por su propia “sintaxis”.
El standard MPEG, especifica mandatoriamente una sintaxis de data y permite diseñar el sistema
con diversos grados de complejidad.
La codificación de audio especificada por el DVB es la aceptada MPEG Layer II audio standard
(MUSICAM), que permite usar la ventaja de que un elemento de audio tendrá un efecto
enmascarante sobre otro elemento de nivel menor cercano. De esta manera es posible codificar
audio con bajo bit rate-br-. Los elementos de sonido que estan presentes pero no son
escuchados, aún si fueran reproducidos fielmente, no son incluidos en la data. La calidad
resultante es muy cercana a la de CD.
El sistema puede ser usado en mono o multicanal y en el futuro puede ser utilzado para efectos
adicionales a la información de audio.
3.2. Niveles y Perfiles-Levels and Profiles.
El MPEG-2, representa una familia de sistemas, cada uno teniendo un grado de compatibilidad y e
intercambialidad.
Su resultado final para el caso del video tiene cuatro(4) ” Niveles-Levels”, que van desde la
presente calidad de VCR (definición limitada) a HDTV (High Definition TV), usando diferentes rangos
de br.
Adicionalmente el formato MPEG-2 posee otro atributo llamado “Profile”. De acuerdo con el tipo
de “Profile” se puede aumentar su flexibilidad, ya que cada uno de ellos permite una gran variedad
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3. de herramientas para conformar el sistema de codificación (Source Coding). Cada uno de ellos
significa un juego diferente de condiciones para obtener el TS comprimido.
Hay cuatro (4) “Levels” y cinco (5) “Profiles”. Cada uno de ellos adiciona complejidad sobre el nivel
anterior, resultando en un producto más costoso para ambos extremos -transmisor y receptor. Sin
embargo un nivel superior incluye todos los requisitos del anterior, lo que provee una “retro
compatibilidad”.
Cuando se combina un Level con un Profile, se obtiene un resultado para una determinada
aplicación, esto es una resolución con una “capacidad “ operativa limitada.
Las diferencias entre las diversas combinaciones estan expresadas en las restricciones del MPEG-
2 ubicadas en varios elementos de la sintaxis, limitando el uso de caracteristicas del sistema o en
los valores que pueden adoptar determinados parametros.
Existen restricciones de “Levels” y de “Profiles”
3.2.1. NIVELES-LEVELS
Asociada con el formato de la fuente (source encoding) de la señal de video de entrada existe la
siguiente división:
• LOW LEVEL -LL. Resolución: 1/4 de la definida por ITU-R recomendación BT.601.
• MAIN LEVEL-ML:Resolución: completa de acuerdo con la misma recomendación.
• HIGH LEVEL-HL-1440:Resolución: igual a la del formato High Definition 1440 samples/line
• HIGH LEVEL-HL-:Resolución: igual a la del formato High Definition 1920 samples/line.
De los niveles arriba mencionados, el de aplicación profesional actual para transmisión de TV
broadcasting es el Main Level.
3.2.2. PROFILES
-SIMPLE PROFILE -SP
Utiliza el menor numero de herramientas provistas en el MPEG.
-MAIN PROFILE-MP
Adiciona la predicción bi-direccional. Mejora la calidad al mismo br. El decodificador de este
“main level” decodifica del stream de data de este nivel y del anterior. El refinamiento del mismo
consiste en el “Main Profile Professional Level”, como se verá posteriormente.
-SNR PROFILE -SNRP
En este caso se adicionan elementos al formato para hacerlo “escalable” (Scalable Profile). De
esta forma la imagen transmitida puede ser recuperada de acuerdo con la aplicación y el grado de
“performance” buscado. Sin embargo no se utiliza multiple transmisión para lograrlo, sino que se
obtiene de la superposición de capas (layers) inferiores y superiores.
La data del video codificado, puede ser dividida en una capa (ayer) básica más una serie de
l
señales superpuestas. Estas últimas pueden mejorar la relación señal a ruido (escalabilidad
SNR). El resultado es una estructura que esta representada por la capa básica que puede estar
codificada en una forma robusta que permitirá una cobertura de un area mayor en la transmisión o
proveer un servicio para areas con más dificultades en la recepción. Obviamente la complejidad es
mayor en el lado del decodificador, que es el precio que hay que pagar por dicha especificación.
Sin embargo la suma de los layers no da el mismo bit stream sino que es mayor.
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4. Debe interpretarse sin embargo que decodificadores de menor costo pueden operar con alguna
capa de acuerdo con la especificación final, que obviamente será de menor calidad a la de uno
totalmente equipado para obtener todas las ventajas del proceso mencionado.
-SPATIALLLY SCALEABLE PROFILE-SSP
Igual al caso anterior, pero la resolución (Escalabilidad Espacial) se aumenta en función de las
señales superpuestas.
Por ejemplo puede transportarse en la capa básica una definición de TV standard de un programa
mientras que con la adición de la capa de “mejora” o superior se puede obtener una versión de
alta definición.
-HIGH PROFILE-HP
Permite transmitir las señales diferencia de color en forma simultanea. Para ello no hay
limitación del br y el sistema esta disenado para aplicaciones sofisticadas
De los cinco (5) “Profiles” mencionados debe observarse lo siguiente:
1-Los primeros cuatro (4) niveles usan componentes (YUV) como señales de entrada
2-Las señales diferencia de color se codifican en forma secuencial.
3-Los “Profiles” SNR y Spatial -Escalables- no son DVB debido a su inherente
complejidad.
Combinaciones utilizadas: de todas las posibles (20) entre “Levels” y “Profiles”, son utiles 11
(puntos de conformidad del MPEG-2).
Dados los puntos de conformidad del MPEG-2, los proveedores del servicio deben selccionar el br
que sera usado. En general a mayor br, menor la cantidad de imagenes sin defectos digitales
(artifacts). Sin embargo esta situación representa un incremento de costos de transmisión que
debe ser evaluado.
Nivel Máximo número de muestras para 30
y 25 frames por segundo
High 1920x1080x30
1920x1152x25
High-1440 1440x1080x30
1440x1152x25
Main 720x480x30
720x576x25
Low 352x240x30
352x288x25
Tabla 1
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5. MPEG-2 SYSTEM DVB
100
80
80 60
20
100
60
Máximo bit rate (Mbps)
HIGH
15
50
4 ESCALABILIDAD ESPACIAL
15
ESCALABILIDAD SNR
15 4 MAIN
0
HIGH SIMPLE PROFILES
HIGH-
1440 MAIN
LOW
LEVELS
Figura 1: máximos bit rates en MPEG 2 - DVB
3.3. Encoder
El diseño del codificador (Source Coding) tendrá una influencia significativa en la calidad de la señal
recibida. Como el standard MPEG-2 slo especifica la sintaxis del TS, existen variantes para
obtener mejoras en el encoder.
En general hay ciertos parámetros que deben ser tenidos en cuenta de acuerdo con el tipo de
señales de video que entran al encoder. Estos estan relacionados a tipo de calidad final a ser
l
recibida, y con el br utilizado.
3.4. Multiplex
La data del sistema MPEG-2 esta dispuesta en “packets” con longitud fija de188 bytes. En DVB se
incluye, transmitida con la información de imagen y sonido, Información Especifica de Programa-
PSI-de tal manera que el decodificador pueda capturar y decodificar la estructura del “packet”.
La misma configura automaticamente el decodificador y provee la sincronización necesaria para
que el mismo produzca un señal de video completa a la salida.
El sistema permite además separar el SI-Service Information para ser utilizado con el PSI. En DVB
el SI es abierto y acompaña a la señal, y se usa en el decodificador para servicios auxiliares
ofrecidos.
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6. En la transmisión bajo el sistema DVB, la PSI enviada al receptor-decodificador (IRD) permite que
se sintonice y configure automaticamente a un servicio en particular asi como hacer agrupamientos
de los mismos en categorias.
Esto permite recibir gran cantidad de programas diferentes y servicios como T interactiva y
V
programas especializados. La complejidad de la programción aumenta progresivamente y el usuario
necesita ayuda, que son y serán provistos por el DVB-SI.
Servicios adicionales son dados en canales de data .
En sistensis el SI describe los atributos de cada servicio ofrecido por cada emisor de
programación.
La información provista por el DVB-SI es :
NIT- Network Information Table: agrupa todos los servicios correspondientes a un
proveedor de red.
Provee la información para sintonia que puede ser usada por el IRD durante el
ajuste y señala el cambio en la información de sintonia.
SDT-Service Description Table: provee los nombres y otros parametros asociados con
cada servicio en un TS Multiplexado
EIT-Event Information Table:Usado para transmitir información relacionando a todos los
eventos que ocurren u ocurrirán en el el TS Multiplexado. Contiene información
acerca del TS Multiplexado en operación y puede cubrir opcionalmente otros TS
que el IRD puede recibir.
TDT-Time and Date Table:usado para actualizar el reloj del IRD.
Estas son las cuatro tablas básicas. Adicionalmente existen las opcionales:
BAT- Bouquet Association Table:provee un medio para agrupar los servicios que un
IRD puede presentar a un usuario. Un servicio en particular puede pertenecer a
uno o más Bouquets.
RST-Running Status Table: usados para actualizar rapidamente el “status” de uno o
más eventos. El RST se envia una sola vez, al momento que el “status” de un
evento cambia.
ST- Stuffing Tables :se pueden usar para reemplazar o invalidar sub-tablas o tablas
completas SI.
De esta manera el DVB-SI cubre todo el rango de posibles programas enviados. Se pueden realizar
cambios entre satelites, redes de cables, y otras configuraciones operativas sin interrupciones o
discontinuidades.
4. Satelite DVB-S
El DVB esta diseñado para manejar todo tipo de anchos de banda de transponders de satelite. Su
uso se incia en 1995 y es de uso corriente en todo el mundo.
DVB-S es un sistema de una sola portadora (SCPC). El TS esta constituído por un núcleo principal
que lleva superpuesto varias capas de información adicional. De esta manera se protege mejor la
señal trnasmitida y se acondiciona adecuadamente para su transmisión.
Las señales de video, audio y data son insertadas dentro de los “packets” fijos del MPEG TS. Esta
información “packetizada” es la carga util (“payload”).
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7. Dentro de la sistematización del TS, la data se formatiza en un estructura regular y se invierten los
bytes de sincronización cada ocho (8) “packet header”.
Luego, se randomiza la información contenida.
Sigue la adición del FEC-Reed Solomon- como “overhead” al “data packet”. El código se llama
“Outer Code”, y utiliza solo 8% fijo de información adicional (overhead) para todo el sistema.
El próximo paso en las secuencia de preparación del TS es un código adicional de error, ”Inner
code”, ajustable de acuerdo con la necesidades del proveedor de servicio. (potencia de transmisión,
br etc)
Finalmente se entra en la modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).
El sistema se adecua a las condiciones especificas del canal de transmisión.
Los errores del tipo rafaga (burst) son minimizados por medio de procedimiento de aleatorización
(random) y existen dos (2) capas de códigos de corrección de error.
Las capas exteriores estan dispuestas de acuerdo con las necesidades del proveedor de servicios.
El IRD determinará la combinación adecuada para demodular la señal.
5. Cable DVB-C
La situación es similar que la de Satelite. El nucleo principal es el mismo. La diferencia se
encuentra en el método de modulación. Este en este caso será QAM y no se utiliza el inner code-
FEC ya que el error de transmisión no es alto en un medio de transmisión protegido. La modulación
puede ser de nivel 16-QAM, 64-QAM o 256-QAM, dependiendo el grado de eficiencia de Bit/Hz
buscado para la carga util-”payload”. Cuanto más data es usada más protección es necesaria.
6. MMDS-DVB MC.
Para este formato de transmisión usando frecuencias de microondas se utiliza un método similar al
DVB-C. El receptor puede ser comun para ambos servicios. El servicio es utilizado para
frecuencias por debajo de 10 GHz
7. DVB-MS
Esta basado en el mismo formato que el DVB-S
8. DVB-T
Como en otras soluciones DVB, el Bit Stream esta basado en MPEG-2 para video y audio.
El esquema de transmisión puede estar basado en COFDM-Coded Ortogonal Frequency Division
Multiplexing.
El cancelamiento de error es del tipo concatenado.
El outer coding Reed Solomon permanece así como el interleaving.
El FEC-inner code-(Convolutional Code) es le mismo usado para DVB-S.
Las portadoras en el formato CODFM, pueden usar QPSK o QAM como método de modulación al
br resultante de acuerdo con el “payload” y la resistencia del sistema a los errores de transmisión
buscado.
La combinación del la OFDM y la codificación del canal mediane QPSK o QAM provee un efectivo
metodo para transmisión.
Puede usarse otro tipo de codificación de acuerdo con las jeraquias de niveles en la codificación y
modulación.
En el caso de COFDM, el precio extra a pagar por la inmunidad a los multipasos de propagación de
las señales -ecos- se obtiene por reducción de la eficiencia de transmisión, la cual se mejora con
7

8. el aumento del número de carriers. Tampoco este es gratis; la complejidad en la recepción
aumenta.
9. Sistemas interactivos DVB-I
Existen una serie de especificaciones del resultado del trabajo entre DVB y el DAVIC-Digital Video
Audio Council-.
Ellos incluyen el:
• DVB-NIP:DVB Network Independent Protocols . Incluye control y protocolo para operar con
MPEG-2 TS packets. Existe la especificación MPEG-2 DSM-CC Digital Storage Media
Command and Control para asegurar la compatibilidad con los standards acordados y con
suficiente flexibilidad para operar con sistemas interactivos futuros
• DVB-RCT DVB Return Channel for PSTN (Public Switched Telephone Network) y ISDN-
Integrated Services Digital Network
• Permite que sistemas interactivos DVB operen sobre redes de telefonía como las descriptas.
(DVB-IP)
• DVB-RCC DVB Return Channel for CATV Systems. Permite uso completo del sistema de
cable para sistemas interactivos . Su implementación permite velocidades de hasta 3.088
Mbit/s para el retorno.DVB-IC
10. DVB Conditional Access
Este sector es de particular atención dentro del DVB. Las medidas a ser adoptadas en este
sentido pueden ser resumidas como sigue:
a-Dos (2) posibles soluciones para el mercado de la recepción de televisión digital pueden coexistir:
receptores incorporando un solo sistema de C A-Conditional Access-(Symulcrypt) y receptores
con un interface comun que permite el uso de diferentes sistemas de CA (Multycript).
b-La definición del Algoritmo Comun de Scrambling y su inclusión en Europa en todos los
receptores para realizar la función de desscrambling. Esto permite un solo receptor por lugar.
c-la realización de un código de conducta para CA a los decodificadores digitales, aplicabels a
todos los proveedores de CA.
d-El desarrolo de las especificaciones de un Interface Comun
e-La provisión de un borrador de recomendaciones para antipiratería.
f-La licencia de sistemas CA para fabricantes basados en acuerdos razonables sin exlcuir la
interface comun.
g-Los sistemas de CA usados en Europa deben permitir el Transcontrol para que, por ejemplo,
Cabeceras de Cable, apra que los operadores tengan la posibilidad de reemplazar la data del CA
con su propia.
En el IRD -Integrated Receiver Decoder- el CA puede considerado pude tener dos (2) partes:
proceso inverso de encripción y scrambler. El primero translada los “code keys” recibidos por el
IRD, necesarios para que el segundo trabaje. Este último permite que se obtenga imagen y sonido
ininteligibles.
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9. El algoritmo comun de “scrambling”:fue desarrollado a fin de evitar una piratería de la señal en un
largo período de tiempo. La especificación, preparada de comun acuerdo, esta ubicada con
custodia. Los detalles técnicos son distirbuidos y la tecnologia licenciada por el custodio a las
organizaciones luego del correpsondiente acuerdo por la licencia de uso.
Mediante el uso de este elemento en comun, es posible obtener con MPEG-2 TS un mecanismo
de control de los programas con Scrambling generados por diferentes sistemas de CA.
El Common Interface -CI, no solo actua en CA sino además puede utilizarse en otras aplicaciones,
tales como Guia eletronica de programas. Los procesos de de-scrambling y de-ecryption son
efectuados en un módulo adicional localizado en el IRD.
Conclusión: las normas DVB delineadas en los parágrafos anteriores son resultados de largos
procesos de análisis y experiencias en el campo de la transmisión digital. Resultan la base
necesaria para obtener un standard global flexible y práctico. Debe ser de interés comun la
utilización integral de dichos standards a fin de asegurar una rápida inserción de las señales de
televisión digital.
11. ANEXO “ A”
FAMILIA DE STANDARDS DVB.
DVB-S: Uso para transmisión vía Satelite
DVB-C: Uso para la transmisión por cable
DVB-CS: Uso para la transmisión desde Antenas Comunitarias.
DVB-MC: Uso para transmisión de MMDS con frecuencias < 10 GHz.
DVB-MS: Uso para transmisión de MMDS con frecuencias > 10 GHz.
DVB-T: Uso para transmisión terrestre con cananles de 8 MHz BW.
DVB-SI:Uso para el servicio de información para operar en el ambiente DVB
DVB-TXT:Uso para la transmisión de Teletext.
DVB-CI:Uso para el Interface Comun en CA y otras aplicaciones.
DVB-RCT: Uso para el canal de retorno en transmisión por cable.
DVB-RCC:Uso para el retorno para transmisión por telefonía.
DVB-NIP: Uso para protocolos independientes de servicios interactivos.
DVB-PDH:Uso para interfaces DVB a PDH.
DVB-SDH:Uso para interfaces SDH
DVB-M:Uso para mediciones
DVB-PI:Uso para DBV interfaces para CATV y SMATV
DVB-IRDI:Uso para interfaces con IRD.
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