Difusión de HDTV mediante tecnologías IP
Al igual que en las diferentes tecnologías de Radiodifusión, uno de los aspectos más relevantes que hay que mencionar en la introducción de servicios de AD es el mayor ancho de banda requerido en el acceso. El acceso es una de las diferencias claves en las Plataformas de Servicios IPTV, ya que el medio de transmisión en lo que se denomina la 'última milla', está completamente dedicado al usuario, a diferencia de otros medios de radiodifusión, donde el ancho de banda en el acceso está compartido por todos o un conjunto significativo de usuarios. La limitación actual del Ancho de Banda en el bucle de Abonado se verá favorecida a corto plazo con la evolución de las redes de acceso hacia otras tecnologías emergentes, como VDSL2 y/o FTTx.
INTEGRACIÓN DE COMPONENTES DENTRO DE LAS PLATAFORMAS
Provisión de contenidos
Cabecera de TV
- Codificación y compresión: Actualmente, la mayoría de las cabeceras soportan el formato MPEG2. Debido al ancho de banda que consume este formato en HD para proporcionar una calidad adecuada, de cerca de 20 Mbps, es necesario adaptar su tecnología de forma que incorporen los formatos adecuados para la HD y soportar además los formatos adecuados para SD (standard definition): MPEG-2 MP@ML, MPEG-4 AVC MP@L4.0 con sus formatos en 720p50 o 1080i25, opcionalmente MPEG-4 AVC HP@L4.2 para formatos futuros en 1080p50 (aunque este formato no está claro que se implante en Plataformas de IPTV a corto/medio plazo debido al alto consumo de ancho de banda que supone en el acceso), en cuanto a vídeo, y MPEG-1 layers 1, 2 y 3, AAC, HE-AAC, AC3 y E-AC3, tanto en formatos 2.0 como 5.1, para el audio. Estas características son necesarias en el caso de redes gestionadas.En el caso de redes no gestionadas, han de soportar además formatos más extendidos en Internet, como VC-1 MP@ML y VC-1 AP@HL.El estándar más significativo a aplicar en este elemento de la cadena es el MPEG-4 AVC/H.264 (parte 10), desarrollado conjuntamente por la UIT-T Video Coding Experts Group (VCEG) y el ISO/IEC Moving Picture Experts Group.
- Multiplexación: La multiplexación no tiene implicaciones por el despliegue de la AD, en cuanto a formatos se refiere, ya que la trama de transporte no varía. El estándar que se aplica en este elemento de la cadena es MPEG-2 (ISO/IEC 13818). Sin embargo, se deberá tener en cuenta que la AD aumentará significativamente la tasa de transporte (con respecto a contenidos SD codificados en MPEG-4 AVC) y el multiplexor debe escalarse adecuadamente en cuanto a recursos HW(hardware).
- Remultiplexación: En este proceso el flujo resultante es encapsulado en IP. En cuanto a la adaptación a la TVAD, no tiene implicaciones debidas a su despliegue.
Cabecera de VoD (Video bajo demanda)
El aspecto más relevante de la introducción de servicios en Alta Definición es la necesidad de que se soporten los formatos de audio y vídeo correspondientes, ya sea en redes gestionadas o en redes libres de Internet.
En cuanto a los servidores de vídeo, la introducción de servicios de Alta Definición implica la necesidad de un mayor volumen de almacenamiento para el mismo nº de contenidos que en SD. En muchos casos, los modelos de negocio y la cobertura física del servicio por las limitaciones de ancho de banda en el acceso, van a requerir la necesidad de comercializar el mismo contenido en SD y HD (por supuesto que no todos), lo cual va a suponer una necesidad notable de almacenamiento adicional.
Al no requerirse una codificación en tiempo real, y no ser un elemento que necesite replicarse, salvo por cuestiones de redundancia del servicio, se pueden utilizar codificadores más complejos, mezcla de técnicas HW y SW, en varias pasadas, que permiten una mayor optimización en el tamaño de los contenidos, para una misma calidad de vídeo, lo que supone un alivio en el tema del incremento del volumen de almacenamiento.
Otro elemento a considerar, es que los servidores de vídeo en la mayoría de los casos están ahora dimensionados para contenidos en MPEG-2 SD. La utilización de codificaciones en MPEG-4 SD, reducirá significativamente el almacenamiento necesario para contenidos en este formato.
Red de transporte IP
- Redes gestionadas: En general, la introducción de servicios de Alta Definición no tiene unas implicaciones específicas en el diseño de estas redes con respecto a los servicios actuales de definición estándar, excepto en cuanto al ancho de banda se refiere.
- Redes no gestionadas: Los actuales sistemas de televisión por Internet están enfocados a la distribución de contenido multimedia de baja calidad. No existe un estándar en los mecanismos de distribución de contenido audiovisual por Internet. El éxito de Internet como vía de provisión de servicios de televisión radica en que el generador de contenidos es capaz de inyectar a la red, y el usuario a través de un ISP es capaz de consumirlos. En caso de contenidos de Alta Definición, los requisitos de ancho de banda tanto para el generador de contenido como para el consumidor son mucho mayores, pero dado el crecimiento actual de los accesos hacen pensar que en breve éstos serán cubiertos, pero eso sí, sin garantía de calidad de servicio.
Red de acceso
La difusión de servicios multimedia tipo TVAD se basará en el futuro en redes de acceso de alta capacidad basadas en fibra óptica en las que hay una continuidad desde la red troncal hasta la red de acceso. Es en esta última donde se produce la conversión O/E (óptico-electrónica) y que puede penetrar hasta la residencia final del usuario. La fibra óptica es una solución segura, gracias a su ancho de banda ilimitado y su robustez.
- Red de acceso VDLS: Otra alternativa interesante a considerar a corto plazo se basa en las redes del tipo xDSL (Digital Suscriber Line). De las diversas variantes de esta tecnología la candidata a facilitar la difusión de la Televisión digital de Alta Definición (TVAD) es la VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line). La topología de la red VDSL es híbrida de manera que el tramo desde la cabecera hasta lo más cerca posible del abonado se realiza con fibra, y desde allí se distribuye el último tramo de la red hasta el CPE (Customer Premises Equipment, equipo de abonado) utilizando el par trenzado de cobre. Entre sus características se puede resaltar las siguientes:
- VDSL también puede ser implementado mediante la tecnología Ethernet. Esta implementación facilita de forma sustancial la migración a los nuevos servicios mediante el uso de las redes públicas y privadas MAN (Metropolitan Area Network), así como redes LAN (Local Area Network) ya existentes.
- VDSL incrementa el ancho de banda en las redes de acceso, ante la demanda de nuevos servicios que requieren altos requisitos y prestaciones. Soluciona de forma drástica las limitaciones de ancho de banda existentes en tecnologías inferiores tales como ADSL, ADSL2 y ADSL2+.
- Es una tecnología de fácil acceso, y sin ningún tipo de modificación a nivel de cableado o protocolo en el último tramo del acceso. Comporta ventajas importantes para el despliegue de servicios de TVAD. Sin embargo, se requiere desplegar los DSLAMs fuera de las centrales, lo cual supone un coste adicional de adecuación de los alojamientos de los DSLAMs, así como un incremento en el coste de mantenimiento.
Plataforma de servicios
- IPTV: Las implicaciones en el equipamiento de la Plataforma de servicios por la incorporación de Servicios de AD, ya sean de distribución, CbD (contenidos bajo demanda) o videoconferencia de Alta Calidad, consisten principalmente en la actualización que se requiere por el aumento en la complejidad de los modelos de negocio. La coexistencia de contenidos en SD y AD, con costes de comercialización diferenciados, hace necesario la definición de paquetes de servicios más complejos, que afectan sobre todo a los sistemas de gestión, provisión, y tarificación. Se requiere una evolución de estas plataformas para proporcionar la flexibilidad necesaria. Este aspecto es más relevante en redes gestionadas, donde al haber un Operador que garantiza la Calidad de Servicio son más habituales los modelos de negocio más complejos que en redes abiertas a Internet.
- INTERNET TV: El modelo de televisión por Internet utiliza muchas de las tecnologías empleadas en entornos IPTV (codecs, servidores de video, etc.), pero la orientación es completamente distinta.
- Los sistemas de televisión por Internet están aún basados en PC con lo cual el número de clientes sigue siendo reducido comparado con la televisión tradicional, y las calidades de video están lejos de ser de alta definición porque los accesos aún no lo permiten. Hay, sin embargo, soluciones P2P basadas en equipos terminales dedicados tipo set-top-box que están entregando soluciones HDTV pero con redes de acceso avanzadas.Para poder brindar contenido de alta definición en Internet, la plataforma de servicios no varía en general, a los utilizados en IPTV en cuanto a tipos de dispositivos. En ambos casos, éstos deben soportar el nuevo contenido de alta definición, lo cual conlleva a tener mayores recursos de almacenamiento y mayores y mejores conexiones de red. A nivel de terminal de usuario se necesita lo mismo, ya que se requiere disponer de pantallas HD y mayores velocidades de acceso.
INSTALACIONES DE RECEPCIÓN
Equipamiento de usuario
Entre el equipamiento de usuario se puede considerar el modem router xDSL, los descodificadores de TV digital y las pantallas. La incorporación de servicios en AD, ya sea de distribución de TV, y/o CbD, implica la necesidad de soportar los formatos de vídeo y audio adecuados en los terminales de cliente, tanto para soportar los servicios de SD como los servicios nuevos de AD, de forma compatible con los flujos de vídeo y audio generados en las cabeceras de TV y CbD, según los estándares correspondientes.
Reglamento de las ICTs
El actual reglamento de las ICT's no determina ningún parámetro de medida referente a comunicaciones xDSL. Del cumplimiento exacto del actual reglamento se deriva un funcionamiento correcto de las actuales instalaciones xDSL. Por ello, no se estima necesario modificar dicho reglamento.
IMPACTO ECONÓMICO DEL CAMBIO
Los aspectos que condicionan económicamente la migración de servicios de TV digital en resolución estándar hacia su emisión en formatos de Alta Definición son:
- Costes por actualización de equipamiento
- Costes derivados de contribuciones externas más caras, al menos inicialmente
- Costes derivados de un mayor consumo de ancho de banda de distribución hacia los usuarios finales.
El impacto de adaptación a alta definición de las infraestructuras de red troncal y de acceso resulta distinto, a la vez que depende del Tipo de Servicio.
En el corto y/o medio plazo no parece razonable que los operadores de Internet TV vayan a realizar esfuerzos de migración hacia alta definición, debido a los problemas de calidad de servicio. Por esto, el análisis realizado se ha orientado a los costes de migración en una arquitectura de servicios IPTV con redes gestionadas.
ACTUALIZACIÓN DEL EQUIPAMIENTO
La figura muestra en forma simplificada la arquitectura de provisión de servicios de TV digital de Alta Definición en redes IP gestionadas.
La lista del equipamiento a actualizar incluye:
- Equipamiento para la recepción de contribuciones
- Codificadores H264 compatibles AD
- Sistemas de ingesta/servidores de 'Playout' AD para contenidos propios.[1]
- Parque de receptores. Para modelos verticales, estos costes son asumidos normalmente por la Plataforma de pago, aunque también pueden existir modelos de negocio en los que los costes son compartidos entre el Proveedor de Servicio y el Cliente.
Los costes involucrados en el despliegue de servicios en Alta Definición salvo en lo que atañe a la eventual actualización de codificadores fruto de la maduración de la tecnología de compresión en años posteriores a la inversión inicial, representan un gasto fijo que se repercute una única vez y se amortiza a lo largo de los años de provisión del servicio.
En cuanto a los servidores de vídeo, la implicación reside en el mayor volumen de almacenamiento necesario para el mismo nºde contenidos que en SD, pero el coste del almacenamiento tiene un perfil decreciente de forma exponencial con el tiempo, por lo que tampoco es un factor con mucho peso.
El factor más determinante, en cuanto a equipamiento se refiere, son los descodificadores de usuario. Actualmente ya se están desplegando descodificadores compatibles con Alta Definición pero, dependiendo de las Plataformas, hay un parque de descodificadores adaptados únicamente a la recepción en resolución estándar, lo cual supone una barrera de entrada en coste de sustitución de estos equipos antes de haber llegado a la amortización.
COSTES DE CONTRIBUCIÓN
El argumento de marketing más importante a la hora de desplegar con éxito los nuevos formatos de Alta Definición es que existe una gran diferencia en calidad con respecto a lo que se obtiene utilizando resolución estándar. Resulta fundamental, por lo tanto, que las contribuciones lleguen en las mejores condiciones, evitando hasta donde resulte posible la utilización de formatos, anchos de banda y/o equipamiento de contribución que pudiera llegar a enmascarar los beneficios de una mayor resolución horizontal y vertical en origen.
Los costes asociados se dividen en 2 categorías:
- Por la adecuación de infraestructuras por parte del proveedor de los contenidos. Previsiblemente esos costes serán repercutidos hacia las plataformas cliente.
- Por la utilización de anchos de banda para el transporte de las señales de contribución sensiblemente mayores que en el caso de televisión en formato estándar.[2]
COSTES EN LA DISTRIBUCIÓN
Una de las ventajas de las Plataformas de servicios IPTV radica en que para los 'clientes pasados', no hay ninguna limitación en cuanto a nº de canales en AD que se pueden proporcionar, ya que el medio de acceso es dedicado por Cliente, y no compartido, como ocurre para otros medios de transmisión.
Servicios de TV
Se tendrán en cuenta dos aspectos:
- COSTES DE ADECUACIÓN DE LA RED DE TRANSPORTE: Asumiendo que los servicios en resolución estándar ocupan unos 4 Mbits/s y los de alta definición pasan a necesitar 10 Mbits/s, el incremento de ancho de banda que debe ser capaz de acomodar la red troncal es de 6 Mbits/s por servicio migrado. Al ser redes ópticas de transporte con una gran capacidad, el aumento del ancho de banda necesario por la introducción de servicios de Alta Definición no tiene implicaciones significativas.[3]
- COSTES DE ADECUACIÓN EN RED DE ACCESO: Como en el resto de medios de transmisión, ya sea por Satélite, TDT, o quizás en menor medida el Cable, el verdadero factor clave desde el punto de vista técno-económico en la introducción de servicios de Alta Definición es el aumento del ancho de banda requerido en la Red de Acceso.
- Un operador que decida migrar parte de sus servicios a Alta Definición debe tener en cuenta que una parte de sus clientes actuales pueden tener dificultades para recibir estos canales, por lo que las estrategias de despliegue quedarán condicionadas por este factor.
- Para una cobertura adecuada de servicios de Alta Definición es necesaria una actualización paulatina de la red de acceso hacia tecnologías del estilo VDSL2. VDSL2 es una tecnología de la familia xDSL que, a pesar proporcionar un mayor ancho de banda que ADSL2+, sus características de atenuación son mucho peores con respecto a la distancia en comparación al resto de tecnologías de red de acceso. VDSL2 es capaz de ofrecer 100 Mbps hasta los primeros 300 metros. Sin embargo, se reduce de forma significativa hasta los 2 km, donde ofrece un servicio equiparable al de ADSL.
- El despliegue de VDSL2 requiere de una arquitectura en la red de acceso similar a las redes de cable, desplazando los DSLAMs fuera de las Centrales. Estos DSLAMs, localizados bien en armarios enterrados, en arquetas acondicionadas, o bien en instalaciones en los edificios con un nº de usuarios que así lo aconsejen, se conectan con los puntos de acceso en las Centrales Locales mediante fibra óptica mediante arquitecturas del tipo FTTC (Fibra a la acera) y FTTB (Fibra al edificio), respectivamente. De esta forma, se reduce la longitud del par de cobre del bucle final de abonado, permitiendo un aumento del ancho de banda.
Servicios del tipo de contenidos bajo demanda
Se tendrán en cuenta dos aspectos:
- COSTES DE ADECUACIÓN DE LA RED DE TRANSPORTE: Los requisitos de este flujo son los menos exigentes que en el caso de distribución de TV, ya que este transporte no requiere tiempo real y tampoco requiere de un gran ancho de banda al utilizar técnicas multicast para llegar a todos los servidores de vídeo.
Como los puntos donde se localizan los Servidores de Vídeo distribuidos son los nodos de acceso pertenecientes a las distintas redes de acceso, es decir, el mismo punto por el que se inyectan los canales de TV multicast, lo más eficiente es utilizar la misma red de transporte que para el servicio de difusión de TV. Por estas razones, no hay una implicación importante en costes de migración a la AD por este concepto.
- COSTES DE ADECUACION A LA RED DE ACCESO: Debido al mayor ancho de banda de los flujos de vídeo en AD, un operador que pretenda mantener para su nueva oferta de contenidos a la carta en AD los mismos ratios de simultaneidad que en definición estándar, se verá obligado a seguir alguna de las siguientes estrategias (o una combinación de ambas):
- Segmentar aun más su topología de servidores de vídeo. En otras palabras, deberá añadir nuevos servidores, acercándolos a los clientes de modo que los contenidos de cada bomba de video (ancho de banda de cada segmento específico de red) sean compartidos por un número menor de usuarios.
- Aumentar la capacidad de la red de acceso, entre el servidor de vídeo y los clientes.
Estas acciones representan unas inversiones en infraestructura no despreciables aunque presentan la ventaja de poder realizarse en forma gradual, esto es, a medida que aumente la demanda de los nuevos servicios en AD.
- ↑ por ejemplo para canales de pago por visión (PPV) y para contenidos bajo demanda (CbD)
- ↑ Habría que fijar un valor objetivo o rango, por ejemplo entre 15 y 24 Mbps para los formatos comprimidos
- ↑ A modo de ejemplo, si un Operador decidiera ofrecer a sus clientes un paquete AD de 10 canales premium esto demandaría 60 Mbits/s extra en los segmentos de red, cifra que probablemente pueda ser absorbida por la infraestructura actualmente en uso, y por lo tanto no habría necesidad de realizar inversiones significativas para dotar de mayor capacidad a la red de transporte, por lo menos en una fase inicial
Artículos relacionados
| Universidad | Universitat d'Alacant |
| Facult/Asign | Sistemas y Servicios de Telecomunicación; Escuela Politécnica Superior |
| Profesor | Adolfo Albaladejo Blázquez |
| Autores | Ana Bernal |
| Tipo de trabajo | PFC |
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