TERMINOLOGÍA UTILIZADA EN TELEVISIÓN
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www.rolandobarja.cotas.net TERMINOLOGÍA UTILIZADA EN TELEVISIÓN DIGITAL Cuando se trabaja con señales de datos en el acceso a Internet, en telefonía IP ó con transmisión de señales de televisión en resolución estándar o alta definición, emergen varios términos que muchas veces no son bien “manejados” por lo técnicos de planta externa, llevando a malas interpretaciones y repercutiendo indirectamente en la calidad del servicio brindado a los usuarios. El conocimiento de la terminología básica y la forma de interpretarla en la medición de los parámetros en la red HFC, es uno de los puntos clave para el éxito en el desarrollo de un sistema de televisión digital. Algunos términos más comunes y su interpretación popular son los siguientes: 1. Digitalización. La digitalización es la conversión de una señal analógica a digital mediante la técnica PCM que consta de 3 procesos: Muestreo, Cuantificación y Codificación. De acuerdo con el Teorema de Nyquist, la tasa de muestreo de la señal analógica debe ser al menos 2 veces la frecuencia más alta contenida en la señal. La señal digital resultante es un “stream” de pulsos de datos binarios (unos y ceros) con un ancho de banda (bps) mucho mayor que la señal analógica original; esto debido al muestreo que se realiza en el proceso. Este mayor ancho de banda de la señal digital, conduce muchas veces, al concepto errado de que su transmisión se puede realizar únicamente en un medio de transmisión de mayor desempeño y ancho de banda como la fibra óptica, y no así en otros medios como el cable coaxial o el aéreo, para los cuales se precisa una modulación analógica. Los datos de banda base digital pueden ser transmitidos a través de la longitud de un cable coaxial, pero los datos digitales pueden no pasar a través de los amplificadores de RF y dispositivos similares usados en las redes HFC. Esto último requiere que los datos digitales sean modulados en portadoras analógicas RF, las cuales pueden entonces ser transmitidas sobre la red HFC. 2. Formato de Compresión. El video analógico de banda base puede ser transmitido en un simple canal de TV de 6 MHz (NTSC) ó 8 MHz (PAL). De todas maneras, cuando la señal de video de banda base es digitalizada, el bit stream resultante puede ser de 200 Mbps o mas!!!. En orden de transmisión de video digital en un canal de 6 u 8 MHz, el bis stream deberá primero ser comprimido‐esto es, la relación de datos debe ser reducida a un valor pequeño, y sin afectar significativamente la calidad de imagen y sonido. El proceso de compresión de datos puede reducir la relación de bit original como 50:1 ó 100:1, esto reduciendo el volumen de información transmitida desde, dicho anteriormente, 200 Mbps a algo parecido a 4 Mbps. En principio, la compresión en entendida como la conversión de la misma información, pero empleando una mucho menor cantidad de espacio. La reducción se realiza mediante complejos algoritmos como la Transformada Discreta de Coseno que remueve la información redundante. De todas maneras, este procesamiento puede dividir los frames de los datos binarios en los denominados GOP (Group of Pictures), para los I – B ‐ P frames; con una relación de 10:50:20 consecutivamente. El MPEG‐2 es uno de los formatos de compresión más utilizados gracias a sus códecs de bajas pérdidas, estando en avance el formato de mayor compresión en bps conocido como MPEG‐4. Terminología en Televisión Digital…… www.rolandobarja.cotas.net 3. 4. 5. 6. En ocasiones, la compresión es erróneamente entendida como la encripción de la señal digital para que no pueda ser visualizada con cualquier sintonizador QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Relación de Compresión. Es la cantidad de programas de video que pueden ser transmitidos utilizando el mismo ancho de banda RF de 6 MHz que utilizan las señales analógicas del estándar NTSC, cuando la transferencia de datos se realiza a 38 Mbps con una modulación digital 256 QAM. En la práctica, esta cantidad varía de acuerdo con el nivel de modulación en un rango de 6:1 hasta 14:1. Esto es, un ancho de banda único de 6 MHz puede simultáneamente transportar cualquier stream de video digital desde 6 a 14 canales comprimidos. Encripción. El objetivo de la encripción es la transformación de los datos de tal forma que sea imposible su lectura sin una información clave apropiada. Es de gran importancia para la transmisión de señales digitales bajo un esquema de protección de transmisión de señales “pagas”. Los algoritmos de encripción están ligados a la variación de las señales digitales, usando los sistemas propietarios tales como BetaCrypt, IRDETO, NAGRA y MediaCypher. Relación de portadora a ruido. El ruido en los sistemas de comunicación se origina tanto en el origen del canal como en los equipos de transmisión. Consiste en variaciones indeseables, aleatorias, que interfieren con la señal portadora. En cualquier caso, no es en realidad la cantidad absoluta de ruido lo que interesa, sino la cantidad de ruido comparada con el nivel de la señal portadora. Es decir, lo que importa es la relación de la potencia de la señal portadora y la potencia del ruido, conocida como CNR (Carrier‐to‐Noise‐Ratio) ó Relación de Portadora a Ruido, y es uno de los parámetros más importantes en el mantenimiento de la calidad de transmisión de las señales digitales. Los valores mínimos aceptables de CNR son proporcionales al formato de modulación digital; alcanzando valores de CNR > 23 dB para el formato de 64 QAM, y de CNR > 28 dB para 256 QAM. Si los valores de CNR se sitúan por debajo de un límite inferior, se producirán altas tasas de errores, medidas como degradaciones BER (Bit Error Ratio) y degradaciones MER (Modulation Error Ratio), lo cual ocasiona fallas en las señales de video digitales tal como pixelado de señal (a explicarse en el punto 9). Diferencia entre señales. La diferencia de potencia en RF entre las señales analógicas y las digitales depende de la modulación digital utilizada en la transmisión SIMULCAST de los sistemas dentro de la misma red HFC. Esta diferencia es proporcional al nivel de modulación utilizado, tomando como referencia que la diferencia es de 6 dB para la modulación 256 QAM y de 10 dB para la 64 QAM. Esto es, la relación de potencia (“potencia de canales digitales”) de una señal 64 QAM es fijada acerca de 10 dB debajo del pico de potencia de la portadora del canal de video análogo de TV que puede estar en la misma frecuencia. Terminología en Televisión Digital…… www.rolandobarja.cotas.net 7. Sistema IN ‐ BAND. Se refiere al sistema en el cual las señales de video se transmiten dentro del ancho de banda de cualquier canal activo comprendido entre los 50 y los 860 MHz; tomando en cuenta que existen canales predeterminados para los sistemas de modulación digital de acuerdo con la marca y el modelo del equipamiento utilizado. 8. Sistema OUT ‐ OF ‐ BAND. Se refiere al sistema en el cual las señales que se transmiten son señales de control en formato QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), que son más robustas frente al ruido y a la degradación por la distancia. Este sistema utiliza frecuencias ubicadas en la “Banda de Guarda” de los canales analógicos activos o de los slots de los canales en desuso, aunque, usualmente, vienen predeterminadas por el sistema utilizado, que las ubica en las zonas bajas del espectro electromagnético de los sistemas de cable, entre los 70 MHz y los 216 MHz. 9. Pixelado de Señal. Las señales de video analógicas sufren distorsiones debido a su movimiento ondulatorio y a las variaciones de calidad tienen un rango amplio. No sucede lo mismo con las señales de video digital, las cuales cuentan con características superiores de robustez frente al ruido (uno de los parámetros más importantes para medir el desempeño). Sin embargo, cuando el nivel de ruido CNR u otra distorsión detectada se acerca al de la portadora original, comienzan a presentarse errores de bits. En este mismo punto, el proceso de corrección de errores en forward ó FEC pueden no corregir los errores de bits, y la calidad del video digital y sonido puede ser afectada. A menudo aparece como pixelado o bloqueo en el video, e intermitencias de pérdidas de audio. 10. Televisores “PLASMA”. Un tipo popular de monitores de pantallas planas usa la tecnología plasma; una segunda y muy popular tecnología usada para monitores de pantallas planas es LCD, ó monitores Liquid Crystal Display. En su época, la tecnología de proyección posterior fue popular para televisores de gran dimensión, pero debido al costo de los LCD y tecnología plasma ha estado disminuyendo, dejando de lado la tecnología de proyección posterior. El monitor de LCD, tiene mejores condiciones de visualización y durabilidad que el de plasma, a pesar que recientemente el monitor de plasma produce mejor calidad de video. Entre otras de sus ventajas frente al plasma están: el peso del equipo y la reflexión de la luz, y reducido consumo de energía. Por lo tanto al mencionar cualquiera de las dos tecnologías de monitores de televisor, se debe referir a su característica de desempeño eléctrico y de construcción y no así al grosor del monitor. Esta terminología es de gran importancia para la industria del cable, puesto que de esta manera los operadores pueden mantener y controlar los sistemas digitales, comenzando con los conocimientos básicos de estas nuevas señales y su forma de procesamiento dentro del Headend/NOC. Terminología en Televisión Digital…… www.rolandobarja.cotas.net La televisión digital está iniciando un cambio rotundo en la estructura y topología tanto de la red externa como del Headend/NOC, estableciendo cada vez más la transmisión de las señales de video en formato IP para su adecuación con cualquier sistema de telecomunicaciones previa inserción del protocolo de transporte adecuado; incluyendo además todo tipo de mediciones de señales digitales como son los parámetros de datos Pre‐Post BER, MER, Constelaciones QAM y Potencia de Transmisión. Glosario. ► HFC: Hybrid Fiber Coaxial. ► PCM: Pulse Code Modulation. ► Bps: Bits per Second. ► GOP: Group of Pictures. ► MPEG: Moving Picture Expert Group. ► Mbps: Megabits per Second. ► NTSC: National Television System Committee. ► PCR: Program Clock Recovery. ► QAM: Quadrature Amplitude Modulation. ► BER: Bit Error Ratio. ► MER: Modulation Error Ratio. ► QPSK: Quadrature Phase Shift Keying. ► LCD: Liquid Cristal Display. ► NOC: Network Operations Center Ing. Rolando Barja Elias Jefe de División Cotas Cable TV BPS Certified ‐ SME Group JONES/NCTI/SCTE ‐ Member Terminología en Televisión Digital……
