Comparación de Estándares de TDT Puntos de vista técnico y socio-económico. Francisco A. Sandoval N.
Comparación de Estándares de TDT
Tabla de contenido
1
1
Introducción ___________________________ _______________________________________________________ ______________________________ __ 3
2
Penetración de Estándares. ________________________ Estándares. _____________________________________________ _____________________ 5
3
Comparación de Parámetros Técnicos __________________________ _____________________________________ ___________ 7
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3
3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3
3.3 3.3.1 3.3.2
4
Sistema de Transporte Multiplex ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ __________ 7 HDTV ________________ ________________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ________________ ______________ ______ 7 Audio ________________ ________________________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ______________ ______ 7
Tasas de datos y Cobertura _________________ Cobertura ___________________________________ _______________________________ _____________ 7 Tasas de Datos ________ Datos ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 8 Ruido Impulsivo ________ Impulsivo ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ________________ ______________ ______ 8 Cobertura de Zonas Oscuras ________ Oscuras ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ _____________ _____ 9
Movilidad y Multitrayectoria. __________________ Multitrayectoria. ____________________________________ ____________________________ __________ 9 Robustez ante Propagación Multitrayectoria ________ Multitrayectoria ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 9 Recepción fija y bajo Condiciones de Movilidad ________________ ________________________ ________________ ____________ ____ 10
3.4
Ancho de Banda y Eficiencia Espectral _________________ Espectral ____________________________________ _____________________ __ 11
3.5
Interferencia de Canal Adyacente __________________ Adyacente _____________________________________ ________________________ _____ 12
Pruebas de Campo Realizadas en Ecuador __________________________ Ecuador ________________________________ ______ 13
4.1
Introducción ________________ Introducción ___________________________________ _____________________________________ ________________________ ______ 13
4.2
Descripción de las Pruebas Realizadas (7) ___________________________________ ___________________________________ 14
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6
4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3
5
Fuentes de Datos __________________ Datos _____________________________________ ______________________________________ ___________________ 7
Recepción en Modo Fijo para Exteriores _________________ _________________________ ________________ ________________ __________ Recepción en modo peatonal ________ peatonal ________________ ________________ ________________ ________________ _________________ ___________ __ Recepción en modo Portátil ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____ Recepción en modo móvil ________ móvil ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ _____________ _____ Recepción en modo movilidad con portabilidad ________________ ________________________ ________________ ____________ ____ Recepción en modo fijo para interiores ________ interiores ________________ ________________ ________________ _________________ ___________ __
14 14 14 14 14 15
Evaluación de los Resultados ____________________________________ _____________________________________________ _________ 15 Intensidad de campo ________ campo ________________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ __________ 15 Relación Señal a Ruido ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 16 Evaluación subjetiva de la calidad de video y sonido modo fijo exterior. ________ exterior. ________________ __________ 17
Pruebas de Campo Realizadas en Otros Países de la Región. _________________ 20
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
5.2
Pruebas Realizadas en Perú (8) _________________ (8) ____________________________________ ___________________________ ________ 20 Evaluación Técnica ________ Técnica ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____ Evaluación Económica _______ Económica _______________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ __________ Evaluación de Cooperación Técnica ________ Técnica _________________ _________________ ________________ ________________ _____________ _____ Resultados Finales ________ Finales ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____
20 25 27 28
Pruebas Realizadas en Colombia (9) ___________________ (9) ______________________________________ _____________________ __ 28
Comparación de Estándares de TDT
Tabla de contenido
1
1
Introducción ___________________________ _______________________________________________________ ______________________________ __ 3
2
Penetración de Estándares. ________________________ Estándares. _____________________________________________ _____________________ 5
3
Comparación de Parámetros Técnicos __________________________ _____________________________________ ___________ 7
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3
3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3
3.3 3.3.1 3.3.2
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Sistema de Transporte Multiplex ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ __________ 7 HDTV ________________ ________________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ________________ ______________ ______ 7 Audio ________________ ________________________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ______________ ______ 7
Tasas de datos y Cobertura _________________ Cobertura ___________________________________ _______________________________ _____________ 7 Tasas de Datos ________ Datos ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 8 Ruido Impulsivo ________ Impulsivo ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ ________________ ______________ ______ 8 Cobertura de Zonas Oscuras ________ Oscuras ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ _____________ _____ 9
Movilidad y Multitrayectoria. __________________ Multitrayectoria. ____________________________________ ____________________________ __________ 9 Robustez ante Propagación Multitrayectoria ________ Multitrayectoria ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 9 Recepción fija y bajo Condiciones de Movilidad ________________ ________________________ ________________ ____________ ____ 10
3.4
Ancho de Banda y Eficiencia Espectral _________________ Espectral ____________________________________ _____________________ __ 11
3.5
Interferencia de Canal Adyacente __________________ Adyacente _____________________________________ ________________________ _____ 12
Pruebas de Campo Realizadas en Ecuador __________________________ Ecuador ________________________________ ______ 13
4.1
Introducción ________________ Introducción ___________________________________ _____________________________________ ________________________ ______ 13
4.2
Descripción de las Pruebas Realizadas (7) ___________________________________ ___________________________________ 14
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6
4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3
5
Fuentes de Datos __________________ Datos _____________________________________ ______________________________________ ___________________ 7
Recepción en Modo Fijo para Exteriores _________________ _________________________ ________________ ________________ __________ Recepción en modo peatonal ________ peatonal ________________ ________________ ________________ ________________ _________________ ___________ __ Recepción en modo Portátil ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____ Recepción en modo móvil ________ móvil ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ _____________ _____ Recepción en modo movilidad con portabilidad ________________ ________________________ ________________ ____________ ____ Recepción en modo fijo para interiores ________ interiores ________________ ________________ ________________ _________________ ___________ __
14 14 14 14 14 15
Evaluación de los Resultados ____________________________________ _____________________________________________ _________ 15 Intensidad de campo ________ campo ________________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ __________ 15 Relación Señal a Ruido ________________ ________________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________ 16 Evaluación subjetiva de la calidad de video y sonido modo fijo exterior. ________ exterior. ________________ __________ 17
Pruebas de Campo Realizadas en Otros Países de la Región. _________________ 20
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
5.2
Pruebas Realizadas en Perú (8) _________________ (8) ____________________________________ ___________________________ ________ 20 Evaluación Técnica ________ Técnica ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____ Evaluación Económica _______ Económica _______________ ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ __________ Evaluación de Cooperación Técnica ________ Técnica _________________ _________________ ________________ ________________ _____________ _____ Resultados Finales ________ Finales ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____
20 25 27 28
Pruebas Realizadas en Colombia (9) ___________________ (9) ______________________________________ _____________________ __ 28
Comparación de Estándares de TDT 5.2.1 5.2.2
5.3
Evaluación Técnica ________ Técnica ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ________________ ____________ ____ 28 Evaluación Económica (9) ________ (9) ________________ _________________ _________________ ________________ ________________ _____________ _____ 32
Chile (11) _____________________________________ ________________________________________________________ ________________________ _____ 33
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Conclusiones ___________________________ Conclusiones _______________________________________________________ _____________________________ _ 36
7
Trabajos citados ________________________ citados ____________________________________________________ _____________________________ _ 39
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Comparación de Estándares de TDT
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1
Introducción
Los estándares descritos anteriormente, tanto el ATSC, DVB-T, ISDB-T e ISDB-Tb, en la actualidad se encuentran operando en diversos países. Cada uno de ellos presentan debilidades y fortalezas frente a los otros, pero la verdad en cuanto a la parte técnica no existen diferencias significativas o decisivas, aunque algunos informes apuntan al ISDB-T como el mejor de todos, según (1). Una comparación rápida de los aspectos más relevantes se puede apreciar en la Tabla 1.1. Por 1.1. Por esto, el fallo definitivo debe considerar otros parámetros como el impacto socio-económico (hábitos de consumo de televisión e inversiones), entre otros. En consideración a esto, la Supertel (Superintendencia de Telecomunicaciones) para su estudio y elaboración de informe respecto a la recomendación del estándar de TDT en Ecuador consideró: los aspectos técnicos, planificación del espectro, aspectos socio-económicos, cooperación internacional, y aspectos regulatorios. (2) Tabla 1.1 Comparativa de cada uno de los estándares
Tecnologías Aplicativos Middleware Comp. Audio Comp. Video Comp. Video Transm. Modulación
ATSC Interactivo Dase Dolby AC3 MPEG-2 MPEG-2 e 8-VSB y 16-VSB
DVB-T Interactivo MHP MPEG-I L-II MPEG-2 MPEG-2 COFDM (QPSK, 16QAM y 64 QAM)
ISDB-T Interactivo Arib MPEG-2 AAC MPEG-2 MPEG-2 BST-COFDM (DQPSK, QPSK, 16QAM y 64QAM)
ISDB-Tb Interactivo Ginga MPEG-4 AAC MPEG-4 MPEG-2 BST-COFDM (DQPSK, QPSK, 16QAM y 64QAM)
Mientras en el estándar Americano, predomina la alta definición, en el Europeo la tendencia es la interactividad. Las principales críticas al sistema ATSC se refieren a la compleja y costosa implementación del sistema. Algunos aspectos, como el audio AC-3 y la modulación VSB están patentados. La modulación usada en ATSC es la 8-VSB, ideada para grandes áreas de cobertura por aire y que permite desdoblar el tren de datos en dos, dando a uno de ellos una robustez tal que permite la recepción con antenas internas simples. COFDM utilizada en DVB-T e ISDB-T se muestra mucho mejor en el manejo de multitrayecto, ideal para áreas metropolitanas. (3)
Comparación de Estándares de TDT Los estándares DVB-T e ISDB-T permiten el desarrollo de Redes de Frecuencia Única (SFN 1). Este sistema ha comenzado a utilizarse en algunos países de Europa. El estándar DVB-T diferencia los segmentos de televidentes (fijo y móvil) al permitir la transmisión y recepción en estas dos modalidades, a través de la transmisión jerárquica. El ISDB-T ha sido desarrollado de forma que se privilegie la movilidad a alta velocidad, a la vez que da importancia a la alta definición; además, permite la transmisión en modo jerárquico y la transmisión portable de audio y datos.
A continuación se darán algunos criterios de comparación y se resumirá la situación actual de elección de TDT en Latinoamérica. Luego se describirá la comparación teórica de los diferentes parámetros técnicos respecto a los datos enunciados en capítulos anteriores. Dicha comparación está tomada del documento “Análisis de los Estándares de Transmisión de Televisión Digital Terrestre y su Aplicabilidad al Medio Nacional” de la Dirección de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Escuela de Ingeniera de la Pontificia Universidad Católica de Chile. (4)
1
SFN consiste en utilizar repetidoras de VHF y UHF que reciben y transmiten en la misma frecuencia. Este sistema permite un ahorro significativo de canales del espectro.
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Comparación de Estándares de TDT
2
Penetración de Estándares.
En cuanto a la penetración de cada uno de los estándares a nivel mundial, a septiembre de 2009, la población mundial que ha adoptado cada uno de los estándares se muestra en la Figura 1.1. A su vez, la penetración mundial en el mapamundi se puede apreciar en la Figura 1.2.
Figura 2.1 Penetración mundial de los estándares de Televisión Digital Terrestre en proporción mundial. (1)
El objetivo principal de esta lucha por captar países hacia uno u otro estándar, tiene como objetivo principal crear grandes economías de escala, en lo cual el DVB-T tiene una clara ventaja respecto a los demás.
Figura 2.2 Penetración mundial de los estándares de Televisión Digital Terrestre en el mapamundi (1)
5
Comparación de Estándares de TDT En Latinoamérica, por su piarte, la decisión respecto al estándar está siendo variada, lo que podría desembocar en diferencias notables e incompatibilidades. Aunque ya en la actualidad se han presentado equipos para las diferentes etapas del proceso que trabajan para más de un estándar. En la Figura 1.3 se presenta un cronograma de los principales hechos en los últimos años en Latinoamérica. Considerando esto, es posible enunciar que menos del 20% de la población de Latinoamérica queda pendiente de decisión respecto a un estándar de TDT. En la actualidad ISDBTb ha captado el 51% de la población latinoamericana y DVB-T presenta una penetración minoritaria con un 9%. Esto se puede ver en forma gráfica en la Figura 1.4
1998 •
Argentina adopta ATSC
2004 •
México adopta ATSC
2006 •
•
•
Brasil adopta ISDB-Tb Argentina establece una resolución para reelegir estándar Costa Rica adopta ATSC
2007 •
•
Uruguay adopta DVB-T Honduras adopta ATSC
2008 •
Colombia adopta DVB-T
Figura 2.3 Cronograma de las decisiones en Latinoamérica
Figura 2.4 Estado actual de decisiones en Latinoamérica (1)
2009 •
•
•
•
•
El Salvador adopta ATSC Panamá adopta DVB-T Perú adopta ISDB-Tb Argentina Adopta ISDB-Tb Chile adopta ISDB-Tb
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Comparación de Estándares de TDT
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Comparación de Parámetros Técnicos
3.1 Fuentes de Datos 3.1.1
Sistema de Transporte Multiplex
Los estándares ATSC, DVB-T e ISDB-T emplean un sistema de paquetización y multiplex de programas basado en el estándar MPEG-2, con algunas restricciones y especializaciones. Un punto a favor de esta elección es el hecho de que en la actualidad gran cantidad de los sistemas de distribución de contenidos audiovisuales emplean dicho estándar. MPEG-2 permite transmitir varios contenidos audiovisuales simultáneos de calidad estándar (SDTV) utilizando un solo flujo de transporte MPEG-2. Esto debido a su flexibilidad ya que permite codificación de contenidos audiovisuales en un rango de velocidades entre 3 y 6Mbps para “calidad estándar” y entre 18 y 20 Mbps para calidad de “alta definición”. En DVB e ISDB, se utiliza la Modulación Jerárquica, la cual permite mezclar modos de transmisión distintos en una sola transmisión, siendo libre decisión del operador el uso de cada modo. ISDB-T permite combinar hasta tres modos2, mientras que en DVB-T hasta dos. 3.1.2
HDTV
Todos los estándares pueden transmitir tanto SDTV3 como HDTV. ATSC fue concebido para permitir transmisiones de HDTV en una banda de 6 MHz. DVB-T puede utilizar un ancho de banda de 6, 7 y 8 MHz, y se ha comprobado que puede transmitir alta definición en todas las bandas. ISDB-T considera la transmisión HDTV empleando 12 de los 13 segmentos de la banda de 6 MHz.
3.1.3 Audio
ATSC utiliza el sistema de compresión de audio AC3. DVB usa el estándar MPEG-2, pero puede a su vez operar con AC3. Por otra parte ISDB –T emplea AAC, sistema que forma parte de la norma MPEG-2. La diferencia de calidad o precio entre estos no es apreciable, únicamente cabe mencionar, aunque no es significativo, que ISDB-T codifica audio surround a una tasa ligeramente menor y más eficiente (320 kbps en comparación con 448 de AC3 en ATSC).
3.2 Tasas de datos y Cobertura En las transmisiones análogas se presenta una degradación paulatina de la calidad de imagen a medida que se aleja del punto de transmisión. En la transmisión digital se presenta un fenómeno 2
Por ejemplo, radio digital, televisión digital con recepción fija y televisión digital móvil. Pueden ser transmitidos hasta cuatro programas SDTV simultáneamente en un mismo flujo de transporte. Si la banda de transmisión es de 8 MHz en DVB-T se puede transmitir hasta cinco programas.
3
7
Comparación de Estándares de TDT diferente, puesto que se tiene un corte abrupto, ya que si las condiciones de recepción permiten que ésta esté por encima del umbral de calidad, la recepción es posible sin ningún tipo de degradación, pero por debajo del umbral la señal se interrumpe por completo. Debido a esto, podría darse el caso en que en lugares donde se contaba con señal análoga de calidad regular podría quedar fuera con el sistema digital de no tomar las precauciones del caso. A continuación se comparar las tasas de datos y cobertura para los diferentes estándares. 3.2.1
Tasas de Datos
ATSC opera con una tasa de datos única de 19,39 Mbps. Esta rigidez paramétrica resulta en un umbral de visibilidad, definido como la razón señal a ruido bajo la cual las señales de video no pueden ser decodificados satisfactoriamente. El umbral ha sido determinado teóricamente en 14,9 dB para el canal de ruido Gaussiano blanco aditivo, y corresponde a una probabilidad de error de segmento de 1,93 × 10-4. Esto equivale aproximadamente a una tasa de error de bits de 3 × 10-6 en la salida del decodificador Reed-Solomon (código externo) del receptor, y a 2.5 errores de segmento/seg. La tasa de error de segmento (SER) en función de la razón señal a ruido. El umbral de visibilidad de ATSC a su vez determina un perímetro de cobertura en torno a la antena transmisora, fuera del cual la imagen recibida comienza a mostrar interrupciones y degradación de calidad. La única forma de ampliar el área de cobertura (alejar geográficamente el umbral de visibilidad) es aumentando la potencia de transmisión. DVB-T e ISDB-T ofrecen una alta variedad de tasas de datos en función de los parámetros de modulación y codificación, lo que permite ajustar la tasa de datos en función de la cobertura deseada (implica razón señal a ruido requerida en el receptor). DVB-T ofrece dos tasas cercanas a los 19,39 Mbps de ATSC en operación con canales de 6 MHz. La primera es 19,6 Mbps, equivalente a 26,13 Mbps en canal de 8 MHz, y es obtenida con modualción 64-QAM, codificación 7/8 e intervalo de guarda 1/4. La segunda es 19,76 Mbps, obtenida con modulación 64-QAM, codificación 3/4 e intervalo de guarda 1/16. Este último parámetro debe ser escogido en función de la geografía. Los dos primeros parámetros pueden ser escogidos libremente por el operador en función de la cobertura deseada. Según (4)ATSC presenta una leve ventaja sobre DVB-T en términos de tasas de datos para coberturas similares y en condiciones de propagación muy benignas (canal Gaussiano). No obstante, varias pruebas de campo realizadas no muestran con claridad dicha ventaja. A su vez, simulaciones y pruebas de campo muestran que DVB-T supera a ISDB-T en este sentido. Destaca, asimismo, el contraste entre la tasa única de ATSC y la gran variedad de tasas posibles con DVB-T e ISDB-T, algunas de las cuales sonincluso superiores a la de ATSC. Finalmente, los tres estándares tienen las tasas de datos necesarias para transmitir señales HDTV en bandas de 6 MHz. 3.2.2
Ruido Impulsivo
El ruido impulsivo es producido principalmente por motores eléctricos o a combustible que usan chispa eléctrica. Este ruido afecta las transmisiones y consiste en ráfagas breves.
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Comparación de Estándares de TDT El intercalado de datos entre los paquetes de transmisión del sistema ATSC le confiere una mayor inmunidad a este tipo de interferencia ya que la ráfaga breve de ruido en lugar de afectar a varios paquetes consecutivos al reconstruir el intercalado queda distribuida entre diversos paquetes favoreciendo a que los sistemas de corrección de error puedan superarlo. El COFDM del sistema DVB no incluye esta característica, en cambio el del sistema ISDB sí la incluye. (3) Cabe aclarar que este aspecto se considera de relevancia secundaria, especialmente en la banda de UHF.
3.2.3
Cobertura de Zonas Oscuras
Todos los estándares proveen estrategias para mejorar la cobertura en zonas oscuras. Podría haber ventajas de los estándares que utilizan modulación OFDM, las cuales, sin embargo, debieran ser menores si el sistema está bien calibrado.
3.3 Movilidad y Multitrayectoria. 3.3.1
Robustez ante Propagación Multitrayectoria
Los estándares basados en OFDM, DVB-T e ISDB-T ofrecen una amplia flexibilidad que permite a los operadores configurar la modulación OFDM adecuadamente para lograr inmunidad frente a la propagación de multitrayectoria, que se considera una propiedad intrínseca de OFDM. Así pues, mayor inmunidad se logra con un mayor número de subportadoras, al costo de un peor desempeño bajo condiciones de movilidad. El rango de configuración disponible permite ajustar estos sistemas esencialmente a cualquier tipo de terreno y geografía, y todos los receptores deben tener la capacidad de decodificar todas y cualquiera una de las configuraciones. En ambos estándares basados en OFDM es de responsabilidad del operador configurar los parámetros del sistema, a los cuales todos los receptores normados son capaces de ajustarse automáticamente. Una consideración especial debe realizarse para ISDB-T, ya que el formato de OFDM segmentado empleado debilita la inmunidad a multitrayectoria de cada uno de los niveles jerárquicos. Pero el sofisticado sistema de entrelazado usado, ha sido diseñado en gran medida para compensar esta debilidad. En ATSC, la modulación 8-VSB no es robusta intrínsecamente a la propagación por multitrayectoria, y requiere de un dispositivo llamado ecualizador en los receptores para revertir la distorsión por multitrayectoria de la señal recibida. En transmisiones de 6 MHz de ancho de banda, la dispersión de ecos de la propagación por multitrayectoria es severa a partir de pocas decenas de metros de propagación, haciendo del ecualizador un dispositivo indispensable para decodificar transmisiones ATSC. La complejidad del dispositivo crece con el radio de cobertura de una antena, llegando a una complejidad muy alta cuando las transmisiones comprenden un sector urbano de varias decenas de kilómetros. (4) Las diferentes consideraciones respecto al ecualizador no son especificadas por el estándar, él mismo las deja en manos de los fabricantes de receptores.
9
Comparación de Estándares de TDT Así, la responsabilidad final de disponer en el hogar de un receptor ATSC con buenas capacidades de ecualización (alta inmunidad a multitrayectoria), recae en la decisión de compra del usuario, no 10 en cómo el operador del sistema configura su transmisión. Otra situación frecuente de propagación de multitrayectoria es la recepción en ambientes interiores o en condiciones sin línea de vista al transmisor, en que reflexiones en paredes interiores y estructuras cercanas generan el llamado desvanecimiento de área local. Pruebas de campo realizadas en Baltimore, Taiwan y Brasil indican que DVB-T tiene ventajas claras sobre ATSC en esta materia. El motivo es que el sistema ATSC fue diseñado para entregar señales HDTV en un ambiente con recepción externa fija, situación en la que DVB-T y ATSC han mostrado desempeños similares. También podría considerarse como parte de comparación la relación inmunidad a mutitrayectos vs potencia. Los intervalos de guarda del sistema DVB e ISDB constituyen una característica que permite lograr buenos desempeños frente a la presencia de fantasmas, incluso podría llegar a discriminar ecos de hasta 0 dB respecto de la señal principal (igual amplitud entre la principal y el eco). Sin embargo es importante tener presente que por este beneficio se paga un costo en potencia transmitida, debido a que al ajustar el sistema para que el receptor mejore su desempeño frente a los multitrayectos, aumenta el valor de C/N de umbral requerido lo que conduce a un aumento de la potencia transmitida en la misma proporción para lograr un margen adecuado. El aumento de la potencia necesaria ocasiona un impacto sobre la planificación del espectro que puede no ser menor. (3) En conclusión, en DVB-T e ISDB-T es responsabilidad de los operadores configurar la transmisión de forma que se neutralice la distorsión por multitrayectoria, puesto que la inmunidad a la misma es intrínseca a la modulación OFDM que utilizan. Por otra parte en ATSC, está en manos de los fabricantes y del presupuesto de los consumidores, el ofrecer y/o comprar receptores con buena capacidad para revertir los efectos de propagación por multitrayctoria ya que la modulación 8-VSB no es intrínsecamente inmune a la propagación de multitrayectoria. Esto puede considerarse como una desventaja para la operación del estándar ATSC en Ecuador puesto que en el país al momento de tomar una decisión de compra de equipos por parte de los consumidores de TV abierta, el costo es un factor preponderante. También se identifica una incertidumbre sobre la disponibilidad de receptores ATSC adecuados para la geografía ecuatoriana. Finalmente se establece que ATSC es menos robusto para recepción en ambientes interiores. 3.3.2
Recepción fija y bajo Condiciones de Movilidad
En el caso de recepciones fijas el uso de antenas direccionales sigue siendo aplicable y los factores de altura, ganancia y direccionalidad de la antena serán influyentes a la hora de mejorar el margen de recepción. Para receptores móviles puede considerarse dos tipos:
Comparación de Estándares de TDT •
•
Recepción en Televisores Móviles:Recepción de señales de televisión digital con receptores tradicionales, televisores o set-top-boxes, que están en movimiento a bordo de 11 un automóvil, bus, tren, etc. Recepción en Terminales Portátiles: Recepción de señales de video de resolución limitada en terminales portátiles como teléfonos o PDA. Estos dispositivos presentan como característica común la utilización de baterías lo cual limita el presupuesto energético disponible para decodificar y presentar la señal de video digital.
ATSC inicialmente no podía ser recibido en móviles, este fue diseñado principalmente para la transmisión de programas en HDTV. En Octubre de 2009 se presentó la norma final de televisión digital móvil ATSC, que se conoce como A/153. La televisión digital móvil ATSC se construye en torno a un sistema de transmisión bastante robusto que se basa en la modulación de banda lateral residual (BLR), junto con un sistema de transporte flexible y extensible en base al protocolo de Internet (IP), video eficiente MPEG AVC (ISO/IEC 14496-10 o ITU H.264) y codificación de audio HE AAC v2 (ISO/IEC 14496-3). En el apartado de ATSC se presentó una descripción completa de ATSC para móviles. DVB-T en cambio, fue diseñado para recepción fija y móvil, mas no portátil. Según pruebas de campo en Taiwán(5), el modo 2k permite receptción a velocidades altas, como las velocidades de crucero de trenes y vehículos en autopista. El modo 8k es menos robusto en recepción móvil, pero puede soportar velocidades altas en una variedad de condiciones. El desempeño de DVB-T bajo movilidad está restringido en parte por las limitaciones de la cadena de entrelazado usado en el sistema DVB-T. Pruebas de campo han demostrado que aumentando la potencia de transmisión contrarresta la falta de entrelazado de tiempo, lo que contribuye a un mejor servicio móvil. Para la recepción DVB-T en terminales portátiles se estableció posteriormente la norma DVB-H, la cual ya fue descrita. Esta resuelve varios inconvenientes específicos que se suscitan como las limitaciones de consumo energético, compensan la debilidad del entrelazado con una capa adicional de codificación de canal. También introduce el modo 4k que permite un punto intermedio entre movilidad e inmunidad a multitrayectoria. ISDB-T por su parte, fue diseñado desde el principio para recepción móvil y portátil. Su robusta estrategia de entrelazado, junto a la capacidad de recepción parcial de un segmento, lo hacen muy atractivo para recepción móvil tanto en términos de calidad de la recepción como costo de los equipos de recepción parcial. (4)
3.4 Ancho de Banda y Eficiencia Espectral ATSC opera en la banda de 6 MHz, al igual que ISDB-T, mientras que DVB-T puede operar en las bandas de 5 (con limitaciones), 6, 7 y 8 MHz. ATSC, tiene un ancho de banda activo de 5,38 MHz e
Comparación de Estándares de TDT ISDB-T ocupa 5,57 MHz. DVB-T, por su parte para canales de 6 MHz presenta un ancho de banda 12 activo de 5,71 Mhz. En la práctica ATSC y DVB-T son muy similares en términos de eficiencia espectral 4, ya que en anchos de banda idénticos ofrecen tasas similares y con coberturas similares. Según estudios, ISDB-T presenta cierta desventaja, lo cual es consistente con el menor ancho de banda efectivamente utilizado dentro de los 6 MHz disponibles. Aunque en condiciones de propagación más realistas (canales no Gaussianos, como recepción en interiores, canales Rayleigh sin líneas de vista), la ventaja de ATSC se pierde y la eficiencia espectral de DVB-T, e incluso de ISDB-T, son superiores. Esto entre otras cosas por la modulación OFDM.
3.5 Interferencia de Canal Adyacente Para las transmisiones digitales no es necesario dejar un canal libre entre otros dos como es el caso de las transmisiones analógicas. Además durante los períodos de simulcast pueden llegar a convivir las portadoras analógicas con las digitales en canales adyacentes. Si bien esto es posible es importante determinar cuál es la relación entre la potencia de la portadora del canal en cuestión y la de las portadoras adyacentes que permita una recepción adecuada. La posible interferencia de canal adyacente se presenta de dos maneras: Interferencia de Transmisión Digital a Análoga: Los tres estándares han tenido cuidado en su definición para permitir la coexistencia de transmisiones análogas mientras emerge el sistema digital. Así, teóricamente, los tres estándares consideran factible la coexistencia. En ATSC, el hecho que un filtro de Nyquist sea utilizado en la modulación 8-VSB implica que la radiación fuera de banda es teóricamente nula, aunque en la práctica puede no ser así. En los estándares DVB-T e ISDB-T, la modulación OFDM contiene radiación fuera de banda en forma natural. Para bandas de 6 MHz, la energía de esta radiación es muy inferior al 1% de la energía total transmitida, y su potencia decae con el cuadrado de la frecuencia. La radiación fuera de banda de OFDM puede ser atenuada mediante filtros, para los cuales ambos estándares definen máscaras espectrales adecuadas. Interferencias de Transmisión Analógica a Digital: El principal inconveniente en este caso es una reducción del radio de cobertura. En la práctica ambos problemas de interferencia pueden ser evitados con una cuidadosa planificación de frecuencia durante la fase de transición hasta el apagón analógico.
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La eficiencia espectral es una medida de lo bien aprovechada que está una determinada banda de frecuencia usada para transmitir datos (bits).
Comparación de Estándares de TDT
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Pruebas de Campo Realizadas en Ecuador
4.1 Introducción El 18 de octubre de 2007, El Presidente Contitucional de la República, economista Rafael Correa, mediante Decreto Ejecutivo Nº 681 reformó el Reglamento General de la Ley de Radiodifusión y Televisión, en su artículo 10, delegando a la Superintendencia de Telecomunicaciones, el análisis, las pruebas y recomendaciones para la inclusión de nuevas tecnologías en el país incluyendo dentro de estas el estándar de Televisión Digital Terrestre. En base a esto, la Superintendencia coordinó con el Gobierno de Japón y la Comunidad Europea, para el préstamo temporal de los equipos de transmisión de televisión digital con los estándares ISDB-T y DVB-T, respectivamente. El 9 de octubre de 2008, suscribe un Convenio de Cooperación Técnica con la concesionaria Televisión del pacífico S.A. – Gamavisión, para la utilización de la caseta Nº 21 y su torre, ubicadas en el Cerro Pichincha de la Ciudad de Quito. (6) En el mes de noviembre de 2008, personal técnico de la Dirección de Radiodifusión y Televisión, participó en las pruebas de televisión digital terrestre realizadas en la República de Perú para los Estándares Japonés – Brasileño y el estándar Chino, así como en seminarios de TV Digital realizados en Sao Paulo y Miami. (6) En el mes de diciembre de 2008, se procedieron a instalar el eq uipo transmisor marca TOSHIBA, de una potencia de salida de 500 watios (W), los ajustes finales se realizaron conjuntamente con los técnicos del Gobierno del Japón entre el 8 y 9 de diciembre de 2008 y durante los días 9 y 10 del mes de febrero de 2009 se instaló el equipo transmisor marca BTESA del estándar DVB-T (Europeo), bajo características similares alas del equipo japonés. (6) El 4 de diciembre de 2008 en la ciudad de Cuenca fue recibida la primera señal de televisión digital en ambiente indoor. El 9 de diciembre del mismo año, en las oficinas de la Dirección General de Radiodifusión y Televisión de la Supertel, se recibió por primera vez una señal de televisión digital terrestre del estándar ISDBT en alta definición. A su vez, el 11 de febrero de 2009 se recibió por primera vez la señal de televisión digital del estándar Europeo. En enero de 2009, se hicieron algunas demostraciones por parte del Gobierno Japonés en ambientes indoor y unidades móviles en Quito. Posteriormente en Quito y sus alrededores se desarrollaron las pruebas de campo de transmisión en HDTV de los estándares de Televisión Digital Terrestre (DVB-T, ISDB-T, ISDB-Tb y DTMB).
13
Comparación de Estándares de TDT 4.2 Descripción de las Pruebas Realizadas 5 (7)
Las mediciones de cobertura están basadas en la intensidad de campo de la señal de televisión con 14 modulación digital. Las mediciones del servicio se realizaron simulando situaciones reales de recepción, cada una de las pruebas tiene sus particularidades y procedimientos específicos. 4.2.1
Recepción en Modo Fijo para Exteriores
Se probaron los estándares DVB-T, ISDB-T, ISDB-Tb y DTMB en 85 puntos diferentes en la zona urbana, suburbana y valles aledaños a la ciudad de Quito. Para el desarrollo de las pruebas la unidad móvil de la SUPERTEL debió colocarse en los sitios de medición y desplegar un mástil para elevar la antena de recepción exterior a 10 mts., sobre el nivel del piso, y buscar la orientación de al antena en donde se tenía mejor nivel de recepción de la señal. 4.2.2
Recepción en modo peatonal
En la ejecución de estas pruebas se evaluó el estándar ISDB-T, ISDB-Tb y DTMB, ya que los responsables del estándar DVB-T no proporcionaron equipos para la recepción en este modo de transmisión, el equipo puede transportarse fácilmente y estuvo sujeto a ligeros movimientos ocasionales y frecuentes, la recepción se realizó con un equipo que se desplazó a una velocidad inferior o igual a 5 km/h dentro de parques, en aceras peatonales, en los parqueaderos de centros comerciales, etc. 4.2.3
Recepción en modo Portátil
La recepción en modo portátil se realizó utilizando un receptor que se puede llevar de un lugar a otro, pero el momento de realizar las pruebas, éste debe permanecer en un lugar estático. Para la realización de las pruebas de recepción portátil se utilizó las mismas ubicaciones que en las pruebas de recepción en modo peatonal, la recepción en modo portátil se evaluó el estándar ISDBT, ISDB-Tb y DTMB con los mismos equipos proporcionados para la recepción peatonal. 4.2.4
Recepción en modo móvil
La recepción para modo móvil se realizó utilizando la furgoneta de la SUPERTEL adecuada especialmente para las pruebas con una antena de recepción móvil de tipo comercial. Para las pruebas se cubrieron 3 circuitos de distintas longitudes, los mismos que atraviesan o cubren la ciudad de Quito y sus periferias, estos circuitos se subdividieron en varios tramos como se puede observar en la Figura 4.1 del circuito 3. 4.2.5
Recepción en modo movilidad con portabilidad
La ejecución de las pruebas de recepción en modo de movilidad con portabilidad se desarrolló en los mismos circuitos utilizados en la recepción en modo móvil. La prueba en sí se basó en que cada evaluador observe la señal de audio y video transmitido por el estándar ISDB-T, ISDB-Tb y DTMB mientras viajaban en la furgoneta por los circuitos utilizados para movilidad, dentro de la furgoneta ellos podían moverse a voluntad.
5
Estos datos han sido tomados textualmente de (7)
Comparación de Estándares de TDT 4.2.6
Recepción en modo fijo para interiores
Las pruebas se realizaron en 20 puntos ubicados en la zona urbana, suburbana y valles aledaños a 15 la ciudad de Quito, se realizaron dos tipos de evaluaciones, una sin la presencia de ruido impulsivo y la otra con la presencia de ruido impulsivo, el ruido impulsivo fue proporcionado mediante el encendido y utilización de una licuadora de tipo comercial.
Figura 4.1 Circuito #3, utilizado e n las pruebas de movilidad (7)
4.3 Evaluación de los Resultados 6 4.3.1
Intensidad de campo
Como se puede observar en la Figura 4.2 elaborada en base a la medición obtenida en los diferentes puntos, donde se efectuaron las pruebas en modo fijo exterior, se tiene que en el 39% de los puntos, lo que equivale a 33 puntos de medición, el estándar chino DTMB es superior a los 6
Estos datos han sido tomados textualmente de (7)
Comparación de Estándares de TDT otros estándares, en el 37% de los puntos, lo que equivale a 32 puntos ISDB-Tb, muestra una 16 superioridad sobre sus pares digitales de Europa DVB-T, China DTMB y Japón ISDB-T.
Figura 4.2 Porcentaje en los cuales la intensidad de campo de un estándar es superior a los otros.
El estándar Japonés ISDB-T se muestra superior sobre sus pares digitales DVB-T, DTMB e ISDB-Tb en un 12% de las mediciones, lo que equivale a 10 puntos de medición. El estándar Europeo DVB-T se muestra con una superioridad sobre sus partes digitales ISDB-T, DTMB e ISDB-Tb en un 12% de las mediciones realizadas, lo que equivale a 10 puntos de medición. 4.3.2
Relación Señal a Ruido
Como se puede observar en Figura 4.3 se tiene que el 64% de los puntos, lo que equivale a 54 puntos de medición, el estándar brasileño ISDB-Tb es superior a los otros estándares, en el 22% de los puntos, lo que equivale a 19 puntos DTMB, muestra una superioridad sobre sus pares digitales de Europa DVB-T, Brasil ISDB-Tb y Japón ISDB-T. El estándar Japonés ISDB-T se muestra superior sobre sus pares digitales DVB-T, DTMB e ISDB-Tb en un 9% de las mediciones, lo que equivale a 8 puntos de medición. El estándar Europeo DVB-T se muestra con una superioridad sobre sus pares digitales ISDB-T, DTMB e ISDB-Tb en un 4% de las mediciones realizadas, lo que equivale a 3 puntos de medición. El estándar ISDB-T e ISDB-Tb obtuvieron un valor idéntico en un punto de medición.
Comparación de Estándares de TDT
17
Figura 4.3 Porcentaje en los cuales la Relación Señal/Ruido de un estándar es superior a los otros.
4.3.3
Evaluación subjetiva de la calidad de video y sonido modo fijo exterior.
A continuación se muestra los resultados totales de la evaluación subjetiva de audio y video realizado por los diferentes observadores, destacándose en cada categoría el estándar que recibió la mayor cantidad de votos. Tabla 4.1 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de video total 255 votos, modo fijo exterior.
Comparación de Estándares de TDT Tabla 4.2 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de audio total 255 votos, modo fijo exterior.
18
Tabla 4.3 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de audio, total 60 votos, modo fijo interior sin la presencia de ruido impulsivo.
Tabla 4.4 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de audio, total 60 votos, modo fijo interior con la presencia de ruido.
Comparación de Estándares de TDT Tabla 4.5 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de video, total 60 votos, modo fijo interior sin la presencia de ruido.
Tabla 4.6 Resumen de la votación correspondiente a la calidad de video, total 60 votos, modo fijo interior con la presencia de ruido.
Con la presencia de ruido impulsivo la calidad de audio y video disminuyo en un porcentaje muy pequeño.
19
Comparación de Estándares de TDT
5
Pruebas de Campo Realizadas en Otros Países de la Región.
5.1 Pruebas Realizadas en Perú (8) Mediante Resolución Suprema Nº 010-2007-MTC, de fecha 21 de febrero de 2007, se constituyó la Comisión Multisectorial encargada de recomendar al Ministerio de Transportes y Comunicaciones el estándar de televisión digital terrestre (TDT) a ser adoptado en el Perú. El 28 de febrero de 2009 luego de la evaluación técnica, económica y de cooperación de los estándares de televisión digital terrestre: • • • • •
ATSC (Advanced Television System Committee), DVB (Digital Video BroadcastingTerrestrial), ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial), DTMB (Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting) e ISDB-T con innovaciones brasileñas,
La Comisión Multisectorial presentó su informe al Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Las pruebas de campo fueron realizadas siguiendo las recomendaciones de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones), con la participación del sector privado y académico. Los criterios considerados para las pruebas de campo fueron: características técnicas de estándares, eficiencia de uso de espectro y convergencia de servicios. Respecto a la evaluación de costos, se evaluó la contribución al acceso universal y la reducción de la brecha digital. 5.1.1
Evaluación Técnica
Las pruebas técnicas se llevaron a cabo en las ciudades de Lima, Cusco e Iquitos, siguiendo el principio de igualdad de condiciones y las recomendaciones de la UIT, las mismas incluyeron la participación de los radiodifusores en las etapas de planificación y realización de las mismas. Para las evaluación técnica se consideró la evaluación de cada uno de los estándares y sus modalidades: Alta Definición (HD) y definición Estándar (SD), en diferentes lugares exteriores e interiores, así como utilizando antenas aérea y antena de interior. Se evalúo la utilización eficiente del espectro radioeléctrico de cada uno de los estándares analizados (un mismo canal o dos canales). Las pruebas se realizaron bajo el principio de igualdad de condiciones: • • •
Un mismo amplificador con el mismo sistema de antenas. Un solo nivel de potencia Un mismo punto de transmisión
20
Comparación de Estándares de TDT Considerando la Recomendación UIT-R 2035, el nivel de calificación se realizó de acuerdo a los 21 siguientes criterios y ponderaciones: Excelente Bueno Regular Pobre Malo
5 4 3 2 1
Se realizaron pruebas de campo en 41 puntos para recepción fija (TV) en Lima. Mientras que en Cusco e Iquitos se realizaron en 20 puntos en cada ciudad. En movilidad (recepción en vehículos en movimiento) se realizaron 3 circuitos en Lima. En portabilidad (recepción en celulares) se realizaron pruebas de campo en 30 puntos en Lima y 5 puntos en Cusco e Iquitos. Además para esta evaluación se hizo 1 circuito en cada ciudad. En las figuras siguientes se muestran algunos de los circuitos empleados para las diferentes pruebas.
Figura 5.1Puntos exteriores en Lima (HDTV)
Comparación de Estándares de TDT
22
Figura 5.2 Puntos Interiores en Lima
Figura 5.3 Circuitos de movilidad (Lima): 1
Comparación de Estándares de TDT
23
Figura 5.4 Circuitos de movilidad (Lima): 2
Figura 5.5 Circuitos de movilidad (Lima): 3
Comparación de Estándares de TDT
24
Figura 5.6 Portabilidad, rutas
La Comisión Multisectorial encargó la realización de una encuesta a la empresa CUANTO S.A. De los resultados de la misma, se obtuvieron que la población encuestada valoraba más los siguientes atributos: 1° Mejor imagen y sonido, 2° Mayor número de canales, 3° Nuevos servicios, 4° Mayor interacción, 5° Recepción en celulares, y 6° Recepción en vehículos. Por tal motivo, se optaron por otorgar el 70% de la ponderación a la evaluación subjetiva de la calidad en HDTV (40%) y SDTV (30%), ambos con recepción fija. Asignaron un mayor porcentaje a HDTV puesto que, desde el punto de vista técnico, la televisión en alta definición (HDTV) es la que finalmente permite apreciar con máxima resolución y calidad la señal de televisión. En el caso de la portabilidad, si bien el resultado de la encuesta señalaba que es muy poca la valoración que le otorgaba la población, se recogieron también la opinión expresada por los radiodifusores durante el evento “La Televisión Digital Terrestre en el Perú”, realizado el 04 de febrero de 2009. Por tal motivo, se le asignaron el 20%. En cuanto a la movilidad, se trató de un atributo muy poco valorado por la población, por le asignaron el 10% de la ponderación.
Comparación de Estándares de TDT Los resultados de la Evaluación técnica se resumen en la Tabla 5.1.
25
Tabla 5.1 Resultados de Evaluación Técnica
%
ATSC
PRUEBAS DE CAMPO TELEVISIÓN DIGITAL
DVB-T
ISDB-T
DTMB
2,10
3,56
3,78
3,78
3,22
3,32
3,67
4,67
- LIMA
2,45
3,38
3,70
4,27
- CUSCO
3,82
3,87
4,51
5,00
- IQUITOS
3,38
2,73
2,80
4,73
2,38
4,23
4,49
5,00
- CUSCO
4,75
4,48
5,00
5,00
- IQUITOS
0,00
3,98
3,98
5,00
1. ALTA DEFINICIÓN (HDTV - RECEPCIÓN FIJA)
2. DEFINICIÓN STÁNDARD (SDTV - RECEPCIÓN FIJA)
40%
30%
3. MOVILIDAD (LIMA)
10%
1,03
1,43
2,23
4,18
4. PORTABILIDAD
20%
0,00
4,07
3,70
0,00
- LIMA
0,00
2,81
4,29
0,00
- CUSCO
0,00
5,00
3,33
0,00
- IQUITOS
0,00
4,40
3,46
0,00
5.1.2
Evaluación Económica
La evaluación económica sobre la decisión de la adopción del estándar de Televisión Digital Terrestre en el Perú (TDT) consideró los beneficios netos para la sociedad, resultado de la suma de los beneficios para los consumidores y de los beneficios para los productores o radiodifusores. Asimismo, la evaluación económica consideró la eventual coexistencia de dos señales de TDT: Alta Definición (High Definition - HD) y Definición Estándar (Standard Definition - SD) porque los radiodifusores tendrán la opción de transmitir en simultáneo un canal de HD y/o varios canales de SD. (8) Para el análisis se emplearon dos perspectivas: de maximización de los beneficios para el consumidor y la de minimización de los costos de adopción del estándar para el consumidor. En la perspectiva de los beneficios para los hogares de la adopción de la TDT, se presentaron los datos de la disponibilidad a pagar (DAP) por características de la TDT. La DAP es equivalente a la demanda del consumidor por dicha característica o atributo.La información que fue recibida por la Comisión no permitió hacer una valoración conclusiva sobre cuál de los estándares exhibe costos mayores para éstos, ya que todos los equipos de transmisión de 1 Kv oscilaban entre US/140,000 y US/100,000 y porque no se contaba con un modelo de negocios definido. (8) En la Tabla 5.2 se muestran los costos considerados para la evaluación y en la Tabla 5.3 los resultados de la evaluación económica.
Comparación de Estándares de TDT Tabla 5.2 Costos considerados para la evaluación (8)
26 PRECIOS (DÓLARES) DVB (Europa)
ATSC (EE.UU)
ISDB-T (Japón/Brasil)
DTMB (China)
Decodificador SD MPEG-2
25
40
27
28
Decodificador HD MPEG-2
55
89.95
28
150
TV 32"
515
399.99
481
336.7
Tabla 5.3 Resultados de la Evaluación Económica (8)
Como se puede apreciar la evaluación estática contempló 12 escenarios de costos analizados, tanto en HD y SD o la combinación de ambos, para hogares que adquirirían sólo STB o STB y TV con sintonizador incorporado, con y sin antena.Según los escenarios contemplados, el estándar ISDB-T ofrece mejores beneficios en términos de costos de
Comparación de Estándares de TDT adopción, siendo superior en 11 de los escenarios. El estándar DVB fue mejor sólo en uno (escenario 8).En segundo lugar aparece el estándar DVB si se le compara con los costos de 27 los demás estándares, seguido de ATSC y finalmente de DTMB.
5.1.3
Evaluación de Cooperación Técnica
Las propuestas de cooperación técnica abarcaron una variedad de aspectos, los cuales se sistematizaron con la finalidad de que se pudiera establecer un orden de mérito por cada rubro de las propuestas alcanzadas y comprendido en el balance general del presente informe recomendatorio. Los rubros distinguidos, entre otros, fueron:
Proceso de implementación, Desarrollo de capacidades, Oportunidades de negocio, Financiamiento, Participación en foros internacionales, entre otros.
Los resultados de la evaluación de cooperación técnica se muestran en la Tabla 5.4. Tabla 5.4 Resultados de la Evaluación de Cooperación Técnica (8)
RUBROS/ESTÁNDARES
ISDB-T SBTVD
DVB
ATSC
DTBM
Proceso de Implementación del Espectro
3
2
1
4
-
Gestión del Espectro Radioeléctrico
3
2
1
4
-
Asistencia en aspecto normativo
-
1
2
-
Desarrollo de Capacidades
2
1
3
4
Oportunidades de Negocio
2
1
4
3
-
Investigación y Desarrollo
2
3
4
1
-
Transferencia Tecnológica
2
1
-
3
-
Ensamblaje/Fabricación de Productos y Desarrollo de Contenidos
3
1
2
4
-
Estandarización de TV Digital
1
1
-
-
Financiamiento
1
2
3
4
Foro Internacional
2
1
-
-
Comparación de Estándares de TDT Otros
1
2
3
-
BALANCE GENERAL
2º
1º
3º
4º
5.1.4
Resultados Finales
La Comisión Multisectorial encargada de recomendar al Ministerio de Transportes y Comunicaciones el estándar de televisión digital terrestre a ser adoptado en el Perú recomendó el estándar ISDB-T, con las mejoras tecnológicas que hubiere al momento de su implementación. Los resultados finales se presentan en la Tabla 5.5. Tabla 5.5 Resultados Finales (8)
Criterios/ Estándares
ATSC
DVB
ISDB-T
DTMB
Aspecto Técnico
4º
3º
1º
1º
Aspecto Económico
3º
2º
1º
4º
Aspecto de Cooperación
3º
1º
2º
4º
5.2 Pruebas Realizadas en Colombia(9) 5.2.1
Evaluación Técnica
El 5 de Julio del año 2006, la Comisión Nacional de Televisión realizó en Bogotá el primer Foro de Televisión Digital, donde expertos de los estándares Americano y Europeo expusieron las ventajas y desventajas de cada estándar. Con este foro se dio inicio a las pruebas de televisión digital en Colombia, luego de haber gestionado con los diferentes estándares existentes en el mundo, el suministro de equipos para ser instalados en una estación de televisión de la ciudad denominada “Cerro Suba”, de propiedad de los Operadores Nacionales Privados ubicada al nor-occidente de la capital. Para estas pruebas, la CNTV asignó las frecuencias 60 y 62 de la banda UHF para los estándares ATSC y DVB respectivamente, donde se realizarán transmisiones en definición estándar SDTV (StándardDefinition TV) y alta definición HDTV (High Definition TV). Para realizar las pruebas con el estándar ATSC fue instalado un transmisor de estado sólido marca HARRIS de potencia nominal de 1 KW con potencia de operación de 500W (Figura 5.7). Y para las pruebas con el estándar DVB-T fue instalado un transmisor de estado sólido marca BTSA de potencia nominal de 1 KW operando a 500W (Figura 5.8).
28
Comparación de Estándares de TDT
29
Figura 5.7 Transmisor Marca HARRIS Modelo Ranger Estándar ATSC
Figura 5.8 Transmisor Marca BTSA Estándar DVB-T
El sistema radiante estuvo conformado por una torre auto soportada de 120 metros de altura en la cual fue instalado el sistema de antenas. Las antenas se ubicaron a 119 metros, fueron de tipo panel de 4 dipolos para operar en la banda V (UHF). Los dos estándares utilizan un sistema de compresión y multiplexación de video que manejan dos formatos de calidad, uno de alta definición y otro de definición estándar los cuales son entregados al transmisor. Para la realización de las pruebas se tomó como base la recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT-R BT. 2035-1 “Directrices y técnicas para la evaluación de sistemas de radiodifusión de televisión digital terrenal”, cuyo objetivo es evaluar la calidad de funcionamiento del sistema o sistemas disponibles con diversas configuraciones de transmisión y condiciones de recepción que pueden incluir:
Condiciones urbanas, suburbanas y rurales; Condición de recepción en interiores y en tejados; Condición de recepción mediante receptores portátiles y móviles, en situaciones diversas.
Comparación de Estándares de TDT Las ciudades donde se realizaron las pruebas, fueron: Bogotá, Pereira y Cartagena, que reúnen el 30 debido a que entre ellas reunían el mayor número de características que representan al país. 5.2.1.1 Bogotá
La ciudad de Bogotá ofrece a las pruebas de televisión digital terrestre la oportunidad de evaluar el comportamiento de los 3 sistemas presentes de televisión digital (ATSC,-TISDB y DVB-T), teniendo en cuenta características topográficas, ruido industrial y vehicular, densa capa de clutters comercial y residencial como también la evaluación de profundidad de cubrimiento por lo que plantearon la elaboración de radiales espaciados 45° con centro en la estación de transmisión Calatrava para un total de 8 radiales (Figura 5.9). Se establecieron a su vez, perímetros que determinaban el distanciamiento entre puntos los cuales se definieron de 1, 5, 10 y 20 Kilómetros entre ellos. En Bogotá se contó con 34 34 puntos exteriores de prueba, dentro de los cuales se incluye, 6 puntos adicionales en Puente Aranda (ruido industrial), La Macarena (Multitrayectoria), Kennedy (Densidad Poblacional), Soacha (22,3 -KmCubr imiento), Facatativa (31,4 Km cubrimiento), Zipaquirá (31,7 Km – cubrimiento).
Figura 5.9 Radiales en la ciudad de Bogotá (9)
En la Figura 5.10 se aprecia la distribución por intensidad de campo obtenida en las pruebas realizadas en la ciudad de Bogotá.
Comparación de Estándares de TDT
31
Figura 5.10 Distribución por intensidad de Campo – Bogotá (9)
5.2.1.2 Conclusiones
Luego de las pruebas técnicas en las tres ciudades, la Comisión Nacional de Televisión de Colombia llegó a las siguientes conclusiones: Los tres estándares demostraron su capacidad de operación en un ancho de banda de 6 MHz. Los tres estándares demostraron su capacidad para transmitir contenidos en alta definición (HDTV). De acuerdo a lo evidenciado en las tres ciudades, los estándares presentes y observados, no registraron variaciones considerables producto de los cambios de pisos térmicos como tam bién de efectos de lluvia o sequía. El nivel de intensidad de campo disminuye, de acuerdo a lo esperado, a medida que se aleja de la estación transmisora. Para la mayoría de los puntos medidos se registra mayor nivel de intensidad de campo en el estándar ATSC. Sin embargo, se advierte que la diferencia del nivel de intensidad de campo de los estándares DVB-T e ISDB-T son levemente menores que el nivel de ATSC. Se evidenció lo esperado en materia de multitrayectorias, en donde los estándares que poseen modulación OFDM respondieron de mejor forma. Para el umbral de visibilidad TOV, de las gráficas se encuentra que quien requiere de mayor relación C/N son el estándar ATSC e ISDB-T. Se debe recordar que la configuración del estándar
Comparación de Estándares de TDT japonés se hizo con contenido de alta definición. Si se reduce la carga útil del estándar japonés, la 32 condición menos deseable la tendría el estándar americano. En el caso de las mediciones realizadas para movilidad, el desempeño fue positivo para los estándares que poseen modulación OFDM (DVB e ISDB). Sin embargo el desempeño fue superior en el estándar japonés con el empleo del dispositivo móvil OneSeg. Los tres estándares demostraron tener mejor cobertura frente al sistema analógico. Con respecto al comportamiento de la recepción “indoor” el desempeño fue más favorable para los estándares DVB e ISDB. Independientemente del estándar que se escoja, desde el punto de vista técnico se recomienda adoptar el sistema de compresión de video MPEG-4 el cual amplia la capacidad de manejo de contenidos en alta definición, optimiza la utilización del espectro radioeléctrico y disminuye los costos de inversión y operación en las redes de transmisión. Lo anterior en consonancia con la recomendación de la UIT-R BT 1737 “Aplicación del método de codificación de la fuente de vídeo (MPEG-4/AVC) de la Recomendación UIT-T H.264 para el transporte de material de los programas de televisión de alta definición”. 5.2.2
Evaluación Económica (9)
Según el estudio de la comisión Nacional de Televisión de Colombia, la inversión que deben realizar los hogares colombianos para implementar la televisión digital terrestre se encuentra entre los siguientes valores: Tabla 5.6 Inversión de los hogares colombianos debido a la im plementación de la TDT (Millones de dólares) (10)
La inversión promedio por hogar es la siguiente: Tabla 5.7 Inversión promedio por hogar por estrato y por estándar de televisión digital (USD) (10)
Comparación de Estándares de TDT
33
La inversión por hogar, en terminales STB de gama baja, puede en un principio ser adquirida a través de financiamiento a un año por los estratos 1 y 2. Sin embargo, terminales de mayor precio, son de difícil acceso a financiamiento ya que el mismo sería superior a dos años. Es en estos terminales de mayores aplicaciones, donde los usuarios pueden aprovechar la totalidad de los servicios de la TDT. La inversión máxima que debe realizar la TV pública para implementar la TV digital terrestre se encuentra entre 108 y 203 millones de dólares dependiendo del estándar, del fabricante y de las características técnicas de los transmisores, utilizando un transmisor por canal. La inversión en transmisores se puede reducir hasta un 25% si se multiplexan los 4 canales (señal Colombia, canal uno, canal institucional y canal regional) en un solo transmisor. En total, incluyendo la inversión obra civil, adecuaciones, adquisición de otros equipos y transmisores, la inversión total máxima, utilizando un transmisor por canal, se encuentra entre 108 y 181 millones de dólares para ATSC, 110 y 147 millones de dólares para DVB-T. Para el estándar ISDB-T, la inversión se estima en 203 millones de dólares. La inversión máxima que debe realizar la TV privada para implementar la TV digital terrestre se encuentra 49 y 80 millones de dólares dependiendo del estándar, del fabricante y de las características técnicas de los transmisores, utilizando un transmisor por canal. En total, incluyendo la inversión obra civil, adecuaciones, adquisición de otros equipos y transmisores, la inversión total máxima, utilizando un transmisor por canal, se encuentra entre 49 y 70 millones de dólares para ATSC y entre 52 y 60 millones de dólares para DVB-T. Para el estándar ISDB-T la inversión total se estima en 80 millones de dólares.
5.3 Chile(11) Las pruebas se realizaron entre el 23 de Octubre y el 24 de Noviembre de 2007 e incluyeron mediciones en 58 puntos exteriores (localizados “al aire libre” y con una antena elevada, de tipo comercial) y 41 puntos interiores (localizados en el interior de viviendas y con antenas de interiores, también de tipo comercial). Estos puntos estaban localizados a distancias de entre 3 y
Comparación de Estándares de TDT 46 Km medidos desde la antena transmisora, ubicada en el cerro San Cristóbal. Las transmisiones fueron realizadas en el canal 30 de la banda UHF. La mayoría de los puntos estaban ubicados sobre 34 circunferencias a distancias de 3, 6, 9 y 12 Km de radio. La potencia de transmisión fue de 1 kW, radiada omnidireccionalmente, con un diagrama de radiación conocido. Las tablas siguientes resumen la votación correspondiente a la calidad de video, destacándose en cada categoría el estándar que recibió la mayor cantidad de votos. Tabla 5.8 Calidad de Video - Exterior
Tabla 5.9 Calidad de Video Interior
Durante las pruebas midieron, de acuerdo al protocolo de pruebas, la razón señal a ruido en el umbral de visibilidad (TOV). Los resultados se presentan en la tabla siguiente. Llas débiles potencias de recepción en ambientes interiores impidieron, en la mayoría de los casos, medir el nivel de ruido (por alcanzarse los umbrales de la instrumentación utilizada), lo cual a su vez impide calcular un valor de TOV estadísticamente representativo. En algunas de las mediciones exteriores, también se presentó el mismo fenómeno. Ello también hace que los valores de TOV representados en la tabla sean distintos a los valores teóricos. Por ello, en la tabla sólo se presenta el valor promedio de TOV medido en puntos exteriores. Tabla 5.10 TOV
Las condiciones en las cuales fueron hechas las pruebas son distintas a las condiciones de transmisiones comerciales, principalmente en lo que se refiere a la potencia de transmisión y optimización de las configuraciones de transmisión de dos de los estándares y movilidad. Ello
Comparación de Estándares de TDT permite deducir que, en la práctica, podría haber mayores ventajas comparativas de los 35 estándares basados en OFDM.
Comparación de Estándares de TDT
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Conclusiones Los tres estándares presentan mejor cobertura comparado con el sistema análogo que se posee en la actualidad. En la actualidad los tres estándares tienen capacidad de recepción en terminales móviles y portátiles. La norma ATSC fue la última en incluir una norma adicional a su estándar para cubrir esta necesidad, a diferencia de ISDB-T que desde sus inicios cuenta con esta capacidad y ya ha sido probada reiteradamente en varios escenarios. DVB-T por su parte también tuvo que incluir una norma adicional para agregar el servicio portable. Los tres estándares tienen capacidades para transmitir contenidos en alta definición (HDTV) y definición estándar (SDTV) y no presentan diferencias importantes respecto a las posibles resoluciones de video. Los tres estándares poseen capacidades similares en cuanto a calidad de señal de audio. Los estándares ISDB-T y DVB-T permiten organizar las transmisiones en flujos jerárquicos, facultad que no posee ATSC. ATSC, no presenta capacidades para desplegar Redes de Frecuencia Única (SFN: Single Frequency Network) a diferencia de DVB-T e ISDB-T. Los tres estándares permiten canalización de 6, 7 y 8 MHz, y operando en la banda de 6 MHz, de interés para Ecuador, presentan eficiencias espectrales similares. Por informes de pruebas realizadas en varios países se puede constatar que a medida que se aleja de la estación transmisora, la intensidad de campo disminuye, como dice la teoría. Los estándares DVB-T e ISDB-T, a diferencia de ATSC, presentan gran flexibilidad para configurar las transmisiones respecto a cobertura requerida y tasas de datos deseadas, este punto resulta importante puesto que permite una transición atenuada desde la TV análoga de definición estándar a la TV Digital de alta definición. Por informes de pruebas realizadas en varios países se puede corroborar la teoría respecto a multitrayectorias, confirmando que los estándares que utilizan modulación OFDM responden de mejor manera. DVB-T posee el mercado mundial más grande en la actualidad. Pero dentro de Sudamérica, ISDB-Tb posee más mercado. La mayoría de las pruebas revisadas respecto a estándares y que arrojan a ATSC como estándar con mejor cobertura no son concluyentes, puesto que DVB-T e ISDB-T por su flexibilidad pueden ser optimizados. DVB-T e ISDB-T presentan mejor desempeño en ambientes indoor. Respecto a la movilidad, los estándares que trabajan con modulación OFDM presentan mejor desempeño, entre los cuales destaca ISDB-T con el empleo del dispositivo móvil One-Seg. MPEG-4 amplia la capacidad de manejo de contenidos en alta definición, optimiza la utilización del espectro radioeléctrico y disminuye los costos de inversión y operación en las redes de transmisión.
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Las diferencias técnicas de los estándares no se constituye en un factor totalmente decisor puesto que ellas en la mayoría de los casos no son mayores, además con el tiempo se 37 acortarán aún más, como ya se ha constatado hasta la actualidad. La selección de uno u otro estándar para un país, incluye más que el factor técnico y debe ir apoyado en un adecuado estudio socioeconómico y de cooperación internacional que fundamentar la decisión.
Por lo expuesto anteriormente, se considera que una buena opción para el Ecuador es adoptar el estándar ISDB-Tb para la transmisión de televisión digital terrestre abierta. Entre las razones se destaca algunos puntos citados por Olimpio José Franco (12), vice-presidente de la SET (Sociedad Brasileña de Ingeniería de Televisión), al respecto: •
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Al comparar los estándares de TV digital, a veces se enuncia que en lo posterior serán iguales, o que los receptores superarán las deficiencias intrínsecas de los estándares de transmisores existentes. No todo es verdad ni tan simple. Existen diferencias enormes entre los estándares debido a limitaciones básicas en las tecnologías empleadas, adopción de soluciones equivocadas o que ya fueron superadas por quedar obsoletas. Un análisis teórico y práctico, en laboratorio y en campo, basado en comprobaciones científicas con generadores, analizadores de señales y con equipo de ingenieros y técnicos especializados, es capaz de mostrar las diferencias y consecuencias de determinados parámetros y sus resultados. El menor precio de un receptor no puede ser el único criterio para la adopción de un estándar de TV digital. “Existen muchos argumentos de estándares competidores que maliciosamente afirman ser irrisorios los precios de determinados receptores, y que sólo esto permite su rápida introducción en los mercados latinos o del tercer mundo” (12). Los precios de los aparatos de TV digital en el mercado brasileño, después de aproximadamente 15 meses de su introducción, cayeron a más de la mitad y, en ciertos casos, a un tercio de su valor de lanzamiento. Continuamente los precios están cayendo, volviéndose cada vez más atractivos y de fácil acceso para la mayor parte de la población. Brasil tomó una decisión confiable y segura en la adopción del estándar ISDB-T, ya que fue fundamentada en intensas pruebas y comprobada científicamente. Por poseer banda segmentada, el ISDBT da una flexibilidad increíble, pues 13 segmentos permiten múltiples usos para diferentes mercados y distintos modelos de negocios. La robustez de la señal proporciona una recepción segura sin frustrar al televidente. Además, fueron introducidos avances en el sistema, comoel MPEG-4 en el canal principal de audio y vídeo, lo que casi duplicó su capacidad y aseguró mayor calidad. Adopciones de versiones más avanzadas del MPEG-4 para el canal de movilidad (OneSeg) lo tornaron más actual y capaz. Es importante notar que el OneSeg corresponde al uso de apenas uno de los 13 segmentos disponibles en toda la banda. Él es suficiente para transportar los servicios para dispositivos móviles y portátiles, con robustez y bajo pay load. La utilización del middleware Ginga, desarrollado por universidades de forma conjunta, es otra ventaja con
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la que cuenta el sistema. Él es de alta capacidad y, tanto como el NCL y el GingaJ (Java), son modernísimos, flexibles y potentes para muchas aplicaciones. La utilización del Ginga 38 será sin costo, es decir, sin cobro de patentes. Además, el sistema adoptado permite que todo sea operado simultáneamente, sin limitaciones o exclusiones. Hubo un compromiso serio entre Japón y Brasil permitiendo la concordancia de las normas, exención de pago de patentes del sistema ISDB-T y transferencia de tecnologías para universidades e industrias brasileñas. Similares condiciones podrán ser repetidas para los países que adopten el mismo sistema. El estándar Brasileño, presenta una oportunidadpara crecer ydesarrollarse con unestándar moderno,robusto y flexible. Una de las mayores ventajas del ISDB-Tes la interactividad sin igual. En Brasil,el Gobierno Federal apuesta en la interactividadpara realizar programasde gobierno relacionados a la salud,educación, seguridad social, agricultura,bancos cooperativos y, en muchasoportunidades, para transmitir informacióny entretenimiento.
