8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
1/84
1
(SISTEMAS DVB-S/S2)
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
2/84
2
ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
3/84
3
ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
4/84
4
podrían ser la misma Red
interfacesindependientes
para cada canal
video por satélite: arquitectura de red /1
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
5/84
5
video por satélite: arquitectura de red /2
ARCHIVOPROVEEDOR DECONTENIDOS
PROVEEDOR DECONTENIDOS
ARCHIVO
NODO DE
ACCESO
NODO DE
ACCESO
ARCHIVO
USUARIO
USUARIO
USUARIO
USUARIO
USUARIO
USUARIO
PUNTO DE ACCESOA INFORMACION DEL
PROVEEDOR DE SERVICIOSDONDE SE REPLICAN LOS
CONTENIDOS MASDEMANDADOS
CAP( C ommon A ccess P oint )
RED DETRANSPORTE
RED DE
ACCESO
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
6/84
6
video por satélite: arquitectura de red /3
Canal de BROADCAST
IP-MPLS/ ATM
SDH/EO
RDSI Internet
ADSL
downstream
channel
ADSL
interactive
channel
SAT
DVB-S
SITRDSI
I n
t e r n e
t
Canal de BROADCASTCanal de BROADCAST
Canal INTERACTIVO Canal INTERACTIVO
RED DE ACCESORED DE TRANSPORTE
DVB-RCS
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite)DVB-RCS (DVB – Return Channel Satellite)RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)
IP (Internet Protocol)MPLS (MultiProtocol Label Switching)
ATM (Asynchronous Transfer Mode)SDH (Synchronous Digital Hierarchy)EO (Ethernet Optica)RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
7/847
video por satélite: arquitectura de red /4
D V B
F o r w
a r d L i
n k
D V B F o r w a r d L i n k S I T R
e t u r n L i n k s
S I T
R e
t u r n
L i n k s
HubStation
Feeder Station
BroadcastNetwork Adapter
Interactive
ServiceProvider
InteractiveNetwork Adapter SIT SIT
SIT SIT
FIP ( dentro del canalBROADCAST) y RIP
con tecnología SIT
FIP (Forward Interactive Path )RIP (Return Interactive Path )
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
8/848
6 _ Supuesta una distribución de video digital por satélite, elsentido descendente del canal interactivo (FIP, Forward Interactive Path ), suele facilitarse:
a) vía la Red Telefónica Pública Conmutada (RTPC).b) mediante cualquiera de las redes de comunicaciones
móviles.c) por medio del sistema ADSL.d) multiplexado junto al canal broadcast de video.
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
9/849
Canal INTERACTIVO - Red de ACCESO ( sobre SIT )
10-Base-T
802.3MPEG-2 / PS
DVB-RCS
MPEG-2 / TS
IP
FIP
10-Base-T
802.3
IP
RIP
802.3
IP
UDP / TCP
10-Base-T
APLICACION
IDU -> In Door Unit
ODU -> O ut Door Unit
UIUNIU
MPEG-2 / TS
MPEG-2 / PS
DVB-S
NIU (Network Interface Unit)UIU (User Interface Unit)
video por satélite: arquitectura de red /5
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
10/8410
RxTx
IDU
User Device/Client(e.g. PC, IRD, TV)
e.g. 10 base T,IEEE 1394,
USB
10 MHz Ref.
2500 - 3000 MHz;Tx On/Off (22kHz PWK)
950 - 2150 MHz
IDU(In Door Unit)
ODU (Out Door Unit):Antena + Low Noise Block
video por satélite: arquitectura de red /6
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
11/8411
ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
12/8412
video por satélite: estándar DVB-S /1
RELOJ
MPEG-2
(8)(8)
(I)FORMACIONBANDA BASE (Q)
CABLE (RF)ModuladorQAM
(m) (m)CODIFICADOR DIFERENCIAL
CONVERSOR BYTE -> m
(8)
(8)
S
ENTRELAZADOCONVOLUCIONAL
CodificadorREED-SOLOMON
Inversión SYNC1ALEATORIZADOR
INTERFAZFISICO (BB)
estándar DVB-C
La s primeras etapas (aleatorización, codificación RS y entrelazado) del estándar DVB-S(Digital Video Broadcasting – Satellite) son similares a las correspondientes del estándar DVB-C, ya analizada s . La diferencia entre ambos radica en que, debido a la mayor “agresividad” del medio radioe -léctrico, el estándar DVB-S incorpora una codificación adicional, de tipo convolucional, y utili-za una modulación más “robusta” (menos densa) que la n -QAM del estándar DVB-C.
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
13/8413
video por satélite: estándar DVB-S /2
modulación QPSK(en lugar de la n-QAM del DVB-C)
aleatorización, codificación Reed-Solomony entrelazado convolucional,
(similares a los del estándar DVB-C)
codificación convolucional(que no existe en DVB-C)
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
14/84
14
video por satélite: estándar DVB-S /3
modulador
QPSK
codificador
convolucionalQ
I
razón de codificación:1/2 , 2/3 , 3/4 , 5/6 , 7/8
roll-off: ≤ 0,35
I
QI=0
Q=0
I=0Q=1
I=1Q=0
I=1Q=1 W W Q PEB exp22
si E b/N0 >>la probabilidad de error en bits
(PEB, o BER) será:
R
B
N
C
BN
RC
N
E W b
/
/
0
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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15
7 _ Como se sabe, el sistema DVB-S utiliza lamodulación QPSK, cuya probabilidad de error esproporcional a:
a) la exponencial de (+ E b/N0)b) la exponencial de (- E b/N0)c) la raíz cuadrada de (+ E b/N0)d) la raíz cuadrada de (- E b/N0)
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16
video por satélite: estándar DVB-S /4
OUTER CODE ( REED-SOLOMON )INNER CODE ( VITERBI )
10 -11 / 10 -122 x 10 -410-1 / 10 -2
ganancia de los códigos convolucional y RS, hasta obtener el flujo QEF (QuasiError Free), y relación E b/N0 en función de la razón del código convolucional
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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17
8 _ El sistema DVB-S maneja enrecepción (en “bornas de antena”)una tasa de error del orden de:
a) 10 -2
b) 10 -6
c) 10 -10
d) 10 -20
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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18
9 _ Si para una E b/N0 de 5,5 dB el sistema DVB-Sestipula una codificación convolucional de razón 3/4,para una E b/N0 de 4,5 dB establecerá una razón decodificación:
a) superior a 3/4 (de 7/8, por ejemplo).b) inferior a 3/4 (de 1/2, por ejemplo).c) de, también, 3/4 de valor.d) en DVB-S la relación E b/N0 no guarda relación
alguna con la razón de codificación.
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19
Mbps
r r
n R
r r
R R
S REEDCONV C
S
S REEDCONV C
bU 6,34
188/2042/3
2125,28
..
MHz B R Rn
R B S S
b 125,2828,1
36)1(
11
video por satélite: estándar DVB-S /5
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20
el estándar DVB-S2 (EN 302307), aprobado en 2005, introdu-ce las siguientes novedades (con relación al DVB-S):
flexibilidad ACM ( Adaptative Coding and Modulation ), que permite implementar esquemas de protección diferentes para
cada servicio (TV, HDTV,..), sin perjuicio del BC-BS (Backwards Compatible Broadcast Services ), merced al que los receptoresDVB-S puedan descodificar parte de la señal DVB-S2.
-> con el ACM, tanto la FEC como el esquema de modulación
se establecen trama a trama, y estación por estación, en funciónde las condiciones meteorológicas y/o los requerimientos delcliente.
video por satélite: estándar DVB-S2 /6
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DVB-S2 soporta cuatro modos de modulación: QPSK y8PSK para transpondedores no-lineales (cerca desaturación), y 16APSK y 32APSK para transpondedoressemi-lineales (en los que prima el throughput frente a laeficiencia en potencia), así como tres factores de redondeo:20%, 25%, y 35%.
-> en términos de C/N, DVB-S2 puede operar desde -2 dBcon modulación QPSK hasta 16 dB con modulación 32
APSK ( Amplitude-Phase Shift Keying ).
video por satélite: estándar DVB-S2 /7
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22
como FEC (Forward Error Correction ), y en lugar de laconcatenación Reed-Solomon más Viberbi del DVB-S, usauna concatenación de código externo tipo BCH (Bose- Chaudhuri-Hocquenghem ) con código interno LDPC (Low Density Parity Check , con razones 1/4, 1/3, 2/5, 1/2,… 8/9, y 9/10), que alcanza prestaciones tan solo 0,7 dB por debajodel límite de Shannon.
-> a efectos de FEC, y según la sensibilidad de laaplicación al retardo, se utilizan dos tramas: la normal, de64.800 bits, y la corta, de 16.200 bits.
video por satélite: estándar DVB-S2 /8
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23
video por satélite: estándar DVB-S2 /9
y más concretamente, en el estándar DVB-S2 se utilizan los shortened BCH
shortened BCHn*=(2 m – 1)-s bits
palabra-código
k*=k-s bits
palabra-fuente
verificándose también que: n* - k* ≤ m x t (tal que m ≥ 3)dmin = 2 x t - 1
los códigos BCH (Bose Chaudhuri Hocquenghem ) son un subconjunto decódigos cíclicos, bien de tipo binario o bien de tipo no-binario (como los
Reed-Solomon, por ejemplo); los de tipo binario verifican:
codificador BCHn = 2 m – 1 bits
palabra-código
k bits
palabra-fuente
verificándose que: n - k ≤ m x t (tal que m ≥ 3)dmin = 2 x t - 1
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24
video por satélite: estándar DVB-S2 /10
00 -> 00001 -> 01110 -> 10111 -> 110
palabra-código errónea
palabra-código asociada auna secuencia de fuente
100 ->101 ->110 ->111 ->
000 ->001 ->010 ->011 ->
dmín
1t t
capacidad del código para corregir errores = t = (1/2) • [dmín – 1]
capacidad del código para detectar errores = dmín - 1 = 2t
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25
video por satélite: estándar DVB-S2 /11
la concatenación de codificadores Reed-Solomon y Convolucional del estándar DVB-Sse sustituye en el DVB-S2 por la concatenación de codificadores BCH y LDPC,
ambos de bloque, porque esta última concatenación “escala” mejor (es más fácil de implementar en el caso de regímenes binarios elevados)
outer encoder
(N,K)Dmin
equivalentencoder(Nn,Kk)Dmin dmin
inner encoder
(n,k)dmin
inner encoder
LDPC(razón=3/5) (38.880 x 5/3)
64.800 bits38.880 bits38.688 bits
(38.688 + m x t)ejemplo de
configuración DVB-S2
outer encoder
BCH(m=16 / t=12)
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26
video por satélite: estándar DVB-S2 /12
mientras que el estándar DVB-S únicamente admite el formato de entrada MPEG Transport Stream(MPEG-2/TS), el estándar DVB-S2 acepta cualquier “ generic streams ”, paquetizado o continuo
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27
video por satélite: estándar DVB-S2 /13
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28
32APSK
QPSK 8PSK
16APSK
video por satélite: estándar DVB-S2 /14
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29
video por satélite: estándar DVB-S2 /15
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30
video por satélite: estándar DVB-S2 /16
DVB-S2 versus DVB-S ( B ≈ 37 MHz )
2
Mbps
razon
nBR
LDPC
UTIL 593
2
25,1
3371
1 48/8,334
311/8,334216/8,332
120/8,332
MPEG
MPEG MPEG
MPEG
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31
video por satélite: estándar DVB-S2 /17
SDTV HDTV576i 720p 1080i 1080p
Cuadros/seg 25 50 25 50
Campos/Cuadro 2 1 2 1
Barrido Entrelazado Progresivo Entrelazado Progresivo
Líneas/Cuadro 625 750 1 125 1 125
L.Activas/Cuadro 576 720 1 080 1 080
Muestras/Línea 864 1 650 2 640 2 640
720 1 280 1 920 1 920
414.720 921.600 2.073.600 2.073.600
Flujo Binario 270 Mbps 1,485 Gbps 1,485 Gbps 2,97 Gbps
con MPEG-2 12/16 Mbps 16/20 Mbps 24/30 Mbps
con MPEG-4 6/12 Mbps 8/15 Mbps 12/15 Mbps
estándares 720p (SMPTE 296M-2001) y 1080i (UIT-R/BT.709-5), ambos tipo 16:9
MPEG-4 part.10 (H.264 o AVC).
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10 _ Si se utiliza una modulación16-APSK, el estándar en cuestiónserá el:
a) DVB-Cb) DVB-Sc) DVB-S2d) ADSL Inalámbrico.
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RECEPCION COLECTIVA ( SMATV , EN 300 473 ) :( S atellite M aster A ntenna TV )
RECEPCION INDIVIDUAL : directamente en FI ( 950-2.050 MHz )con cableado específico al efecto.
Banda-S ( 230-470 MHz ) : escasa capacidad.
DTM ( D igital T rans M odulation ):remodulación desde QPSK a 16/32/64- QAM
FI ( F recuencia I ntermedia: 950-2.050 MHz ) :salvo en los edificios que disponen de ICT, exigiría nuevocableado.
video por satélite: recepción SMATV /1
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video por satélite: recepción SMATV /2
BANDAESPECTRO
( MHz )NUMERO
CANALES CANALES
VHF I 47 -68 3 2 - 4
VHF III 174 - 223 7 5 - 11
UHF IV 470 - 590 15 21 - 35
UHF V 590 - 862 34 36 - 69
como se aprecia, la Banda-S (230 – 470 MHz) no se utiliza para recepciónde televisión terrenal, por lo que podría emplearse para el transporte de latelevisión vía satélite por el cableado interior de los edificios
canalización del espectro para televisión terrenal
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36
video por satélite: recepción SMATV /3
DTM
QPSK -> QAM
CABLEADOINTERIOR DEL EDIFICIO
R = 40 MbpsB64-QAM = (40/6) x 1,15 ≈ 7,7 MHz
BQPSK = (40/2) x 1,35 ≈ 27 MHz
como se aprecia, con la trans modulaciónQPSK -> 64QAM, los 27 MHz del trans-
pondedor de un satélite pueden “com -primirse” hasta los 8 MHz de
un canal UHF de televisión
Digital
TransModulation
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37
DTM
video por satélite: recepción SMATV /4
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38
11 _ La modalidad DVB-S / SMATV que posibilita introducir la señal QPSK (de, típicamente, 36 MHz) en un canal_UHF(8 MHz) de la red interior del inmueble es:
a) la IF ( Intermediate Frecuency ), de 950 a 2.050 MHz.b) la DTM ( Digital TransModulation ).c) la DMT ( Discrete MultiTione ).d) la CAP ( Carrierless AmPlitude Modulation ).
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video por satélite: recepción SMATV /5
bloques funcionales de la recepción SMATV enlas modalidades de Frecuencia Intermedia(superior) y de Banda-S (inferior)
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12 _ Un servicio de distribución de video digital queutiliza tres transpondedores, de 36 MHz cada uno, yque se recibe en frecuencia intermedia (banda de 950
a 2.050 MHz), ocupará en la misma un espectro:a) de, tan solo, 36 MHzb) de 3 x 36 MHzc) de, únicamente, 8 MHzd) de 3 x 8 MHz
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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BLOQUES FUNCIONALES DEL IRD (I ntegrated
R eceive andD ecoder ) PARA EL ESTANDAR DVB-S Y LA RECEPCION EN
FRECUENCIA INTERMEDIA ( IF )
DESCODIFICACION MPEG-2
DEMODULACION_QPSK
DESCODIFICACION DE VITERBI
DESENTRELAZADO
DESCODIFICACION REED_SOLOMON
DESALEATORIZACION
video por satélite: recepción SMATV /5
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ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:
DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
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los RCST (Return Channel Satellite Terminal).
DVB-RCS( DVB - R ETURN C HANNEL S ATELLITE ), aprobado porel ETSI en Marzo de 2000.
Arquitectura de red articulada sobre:
el NCC (Network Control Centre) y el NCR (Network Clock Reference).
TR 101 790, DVB I.C.S.D.S.: Guideline for use EN 301 790
Estándar sustentado en dos documentos:
EN 301 790, DVB Interaction Channel for Satellite Distribution System
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /1
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video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /2
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DVB-RCS -> articulado sobre DSM-CC( Digital Storage Media – Command and Control ),para el control de la bomba de video.
-> con modelo Cliente – Servidor.-> con mecanismo de “ sliding windows ”.-> con encapsulamiento MPE, que encapsula los datos en tramas
Ethernet, las cuales se insertan en paquetes MPEG-2/TS (al e-fecto, cada RCST dispone de una dirección_MAC).
tipos de receptores (RCST):
CONSUMER PROSUMER CORPORATE
entre 64 y 144 Kbps 384 Kbps 2 Mbps
0,75
metros de 0,95
metros de 1,2
metros de 40 dBW de EIRP 45 dBW de EIRP 50 dBW de EIRP
1.000 euros 3.000 euros 50.000 euros
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /3
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13 _ El protocolo MPE, MultiProtocol Encapsulation ,utilizado (por ejemplo) cuando se accede a Internet por satélite mediante el estándar DVB-S, encapsula:
a) los paquetes IP en paquetes MPEG2-TS, y éstos
en tramas Ethernet.b) los paquetes IP en tramas Ethernet, y éstas enpaquetes MPEG2-TS.
c) las tramas Ethernet en paquetes IP, y éstos enpaquetes MPEG2-TS
d) los paquetes MPEG2-TS en tramas Ethernet, yéstas en paquetes IP.
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ente
isotrópico
antenareal
E antena
E iso
2
isotrópica
antena
E
E G Ganancia
222
D G
D
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) == PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente)== Potencia del Transmisor x Ganancia de la antena
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /4
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48
el RCST accede al NCC vía SLOTTED- ALOHA , tras lo cual se produce unaasignación de canal tipo FM-TDMA (“Multiple Frecuency, Time Division Mul -tiple Access”): una frecuencia, y, en la misma, uno o varios intervalos de tiempo.
Modulación QPSK con roll-off ( ) de 0,35
DVB-RCS ->banda C (4-8 GHz), banda Ku (12-18 GHz), o banda Ka(~30 GHz)
Codificación Reed-Solomonmás codificación Convolucional(de razón 1/2,2/3, 3/4, 4/5, y 6/7), o, en su lugar, turbo-códigos.
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /5
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
49/84
acceso múltiple FM-TDMA(se asigna una frecuencia, FM, y, dentro de ella, uno o varios
intervalos de tiempo, TDMA)
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /6
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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50
14 _ De las siguientes, la banda de f recuencias quepodría utilizar el estándar DVB-RCS (DVB – ReturnChannel Satellite ) es:
a) la banda ionosférica (3-30 MHz).b) la UHF (300-3.000 MHz).c) la banda Ka (20-30 GHz).d) la banda Q/V (40-50 GHz).
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /7
HubStaion
SITSIT SIT
SITRCST RCST
RCST RCSTNCC
mismo canal(compartido)
COLISION
HubStaion SIT SIT
SIT SITRCST RCST
RCST RCSTNCC
2
1
1
2
mismo canal(compartido)
al no recibir el asentimiento ASKlos terminales RCST entienden
que ha habido una colisión,
por lo que transmitirán de nuevo(retransmitirán) la solicitud ACK
la solicitud de recursos (frecuenciae intervalo temporal) se realiza me-diante el protocolo Slotted-ALOHA
ilustracción del protocolo S-ALOHA
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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52
REDSI G
retransmisiones ALOHA: S = G x e -2G
S-ALOHA: S = Gx
e-G
G i
k
i
kEXITO
G EXITO
e p
p pkkP kNMI
p pkP entoskenP
eG
S pP
11
1int
1
1
1
1
throughtputtráfico ofrecido
número medio de intentos, NMI, hasta envío con éxito (incluido)
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /8
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1 )] + 1,5 m + 2a
a -> TIEMPO DE PROPAGACION (EN UN SENTIDO) SATELITAL≈ (2 x 36.000) / 300.000 = 0,24 seg.
eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS= (G/S) - 1
K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA DE ESPERA PARARETRANSMISION (típicamente, K= 5)
m -> DURACION DEL PAQUETE= longitud del paquete (L) / capacidad del canal (C)
W -> TIEMPO DE PROCESO EN NCC (típicamente, W ≈ 10 mseg. )
tiempo de envío de paquete (hasta intento, final, con éxito)
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /9
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54
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /10
HubStaion
SITRCSTNCC
aa
1,5 x m
m m
transmisióndel paquete
paquete preparado(media)
m m
W -> tiempo de procesode paquete en el NCC
caso de no recibir el asentimientoen un tiempo 2a+W el terminalentiende que ha habido colisión,por lo que retransmitirá de nuevo
el paquete, pero no inmediata-mente (pues volvería a repetirsela colisión), sino tras esperar untiempo aleatorio entre 1 xm y K xm
[ media = m x (1+K)/2 ]
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55
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,30,35
0,4
0
0 , 1
5
0 , 3
0 , 4
5
0 , 6
0 , 7
5
0 , 9
1 , 0
5
1 , 2
1 , 3
5
1 , 5
1 , 6
5
1 , 8
1 , 9
5
2 , 1
2 , 2
5
2 , 4
2 , 5
5
2 , 7
2 , 8
5 3
t h r o u g
h t p u
t S
( n o r m a l
i z a
d o
a c a p a c
i d a
d d e
l c a n a l , C
)
tráfico ofrecido G (normalizado a capacidad del canal,C)
máximo: G=1 -> S=e -1=0,368
S-ALOHA: S = G x e -G
throughtput ( S ) t i e m p o
d e e n v
í o
h a s t a
é x
i t o
( D )
al objeto de que el retardo D sea pequeño,se trabaja con un throughtput S inferior al máximo
(típicamente, S = S máx /2 =0,368/2 = 0,184)
video por satélite: canal de retorno DVB-RCS /11
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ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:
DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
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video por satélite: estándar DVB-SH /1
el estándar DVB-SH (ETSI EN 302 583), aprobado en Enero2007, sirve para el envío de señal audiovisual y datos, a terminalesmóviles desde satélite con las siguientes características:
Diseñado para frecuencias por debajo de 3 GHz, normalmentebanda S (2,17 – 2,2 GHz), intenta complementarse con la señal deDVB-H (EN 302 304) que proporciona señal audiovisual y datos aterminales móviles mediante transmisión terrestre.
Incluye turbocódigos para el FEC (3GPP2), entrelazador flexibletemporal, … .
Dos modos de funcionamiento:-> SH-B: TDM en satélite y COFDM en terrestre.
-> SH-A: COFDM en el segmento satelital y terrestre.
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video por satélite: estándar DVB-SH /2
B = 5 MHzOFDM (2K)
QPSKturbo = 1/3
R ≈ 2,3 Mbps
canalTV ≈ 256 kbps
C ≈ 9 canalesTV
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ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:
DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /1
como supuesto de partida, se asume que en la red de transportese dispone de un E3 (nivel-3 de la PDH, con 34,367 Mbps) y queen dicha red únicamente se aplica la codificación de canal Reed-Solomon, con lo que la capacidad neta será:
34,367 x (188/204) = 31,672 Mbps
MPEG-2 PES
MPEG-2 PES
MPEG-2 PES
MPEG-2 TSTS
MUX 31,672 Mbps
8
1
2
considerando que los canalesde video se codifican según elestándar MPEG-2, a razón (me-dia) de unos 4 Mbps por canal,en la capacidad neta de 31,672Mbps se podrán alojar unos 8canales de video.
id éli j l d di i d /2
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /2
supuesta, finalmente, una recepción comunitaria tipo SMA TV-TDM,considerando una modulación 64-QAM con factor de redondeo ( α)de 0,15 y recordando que en el cableado interior del edificio sólose aplica la codificación Reed-Solomon, la banda necesaria será:
[34,367 / 6] x (1+0,15) = 6,59 MHz
para la cual se puede utilizar un canal de UHF (8 MHz) de la redinterior de distribución de televisión del edificio.
tras la red de transporte, viene el segmento espacial, en el que,de acuerdo con el estándar DVB-S, hay que añadir la codificaciónconvolucional (supuesta de razón = 2/3) a la de Reed-Solomon,resultando un régimen binario de:
34,367 x (3/2) = 51,55 Mbps
que, en base al estándar DVB-S, requerirá un transpondedor de:
[51,55 / 2] x (1+0,35) = 34,8 ≈ 36 MHz
id télit j l d di i d /3
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NODO DE
ACCESO
PROVEEDOR DECONTENIDOS
PROVEEDOR DECONTENIDOS
ARCHIVO
NODO DE
ACCESO
ARCHIVO
RED DE
TRANSPORTE( WDM )
3367,34188/204672,31672,31/48
E Mbps
MbpscanalMbpscanalesTV
UHF canalMHz
MHzB
QAM DTM
859,6
59,615,16
367,34
15,064/
MHzB
Mbps
368,3435,1255,51
55,512/3367,34
12 GHz
17 GHz
video por satélite: ejemplos de dimensionado /3
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /4
supuesto el marco inicial ya establecido en las transparencias pre-cedentes (8 canales de televisión digital, codificados a una mediade 4 Mbps/canal, que contabilizan un total de 31,672 Mbps), a con-tinuación se realiza el balance energético del enlace satelital.
el objetivo de dicho análisis es comprobar que la probabilidad deerror en bits esperada se sitúa dentro del entorno recomendadopor el estándar DVB-S (es decir, entre 10 -1 y 10 -2).
a continuación, y para una más fácil comprensión del balance e-nergético, en las cuatro transparencias que siguen a continuación
se refrescan las nociones más básicas de la propagación radioe-léctrica.
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /5
RCX bf TRX
RCX TRX TRX RCX
LLL
G G P P
RCX RCX bf TRX TRX TRX RCX LG LG LP P
GRCX
PRCX
LRCX
GTRX
LTRX
PTRX
2244
c
df d L bf
d2d1
dBd f d L kmsMHzbf log20log205,324
2
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /6
HUB ETRETR
ETRETR
bf
RCX TRX TRX
RCX bf TRX
RCX TRX TRX RCX
L
G G P
LLL
G G P P
BT kL
G G P
N
C
N L
G G P
N
P
bf
RCX TRX TRX
bf
RCX TRX TRX RCX
PIRE
kBLT G PIRE N C bf ETRSAT ETR )/(/dB = dBW + (dB/ºk) – dB – (dBW/ºk)
constante de Boltzmann = k = 1,38 x 10 -23 Julios / ºk
d él l d d d
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /7
HUB ETRETR
ETRETR
(W TOT )-1 = (WASC)-1 + (W DES )-1HUB ETR ETR
ETRETR
transpondedor No-Regenerativo(sólo amplifica y
traslada de frecuencia)
transpondedor Regenerativo
(amplifica, regenera, ytraslada de frecuencia)
PEB TOT = PEB ASC + PEB DES
PEB ASC
WASC WDES
PEB DES
id éli j l d di i d /8
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /8
ENLACEDESCENDENTE
ENLACEASCENDENTE
CC
NDESC
C
NASC DESC ASC TOT N N C
N C
111111
DESC ASC TOT
DESC ASC TOT
W W W B
RW
B
RW
B
RW
111
DESC ASC
DESC ASC DESC ASC
TOT N C
N C
C N
C N
C N N
N C
id éli j l d di i d /9
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /9
Número de Canales de TV 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 34,367 x (3/2) Potencia de ETT ( P , dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora Portadora enlace Ascendente ( f , GHz) 17 Longitud de onda ( λ , metros) 0,018 λ = c/f Diámetro Antena ETT ( D, metros) 2,5
Eficiencia de la antena ETT ( η , %) 55 Ganancia Antena ETT ( G, dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2] PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G) Distancia ETT-Satélite ( d , kms) 36.000 (distancia aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms)
Constante de Boltzmann ( k , Julios/ºk) 1,38E-23 C/N nominal (dB) 12,936 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB)
E b/N0 nominal ( W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M) E b /N 0 efectiva (W, dB) 8,377 W nominal - margen(M)
ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO
id éli j l d di i d /10
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /10
Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60 Portadora enlace Descendente ( f , GHz) 12 12 12 Longitud de onda ( λ , metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f
Distancia Satélite-Usuario ( d , kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 Eficiencia de antena de Usuario ( η , %) 55 55 55 Ganancia antena de Usuario ( G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2] Temperatura de ruido equipo Usuario ( T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940)
Constante de Boltzmann ( k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23 C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB)
E b/N0 nominal ( W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M) E b /N0 efectiva (W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M)
ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVO
id télit j l d di i d /11
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /11
Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2)
Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 E b/N0 efectiva E.Ascendente ( WASC , dB) 8,377 8,377 8,377 E b/N0 efectiva E.Ascendente ( WASC ) 6,881 6,881 6,881 antilog (W ASC , dB) E b/N0 efectiva E.Descendente ( WDES , dB) 6,636 9,559 11,742 E b/N0 efectiva E.Descendente ( WDES ) 4,609 9,034 14,934 antilog (W DES , dB) E b/N0 efectiva Enlace Satelital ( WTOT) 2,760 3,906 4,711 (W TOT )-1 = (W ASC )-1 + (W DES )-1 Probabilidad de Error en Bits (PEB) 6,3E-02 2,0E-02 9,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )
TRANSPONDEDOR NO-REGENERATIVOENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)
como se aprecia, la probabilidad de error en bits del enlace satelital total (ascendente “más” descendente)se inscribe en el entorno recomendado por el estándar DVB-S, es decir entre 10 -1 y 10 -2
id télit j l d di i d /12
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /12
Número de Canales de TV 8
Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 34,367 x (3/2) Potencia de ETT ( P , dBW) 11,761 ETT = Estación Terrena Transmisora Portadora enlace Ascendente ( f , GHz) 17 Longitud de onda ( λ , metros) 0,018 λ = c/f Diámetro Antena ETT ( D, metros) 2,5 Eficiencia de la antena ETT ( η , %) 55
Ganancia Antena ETT ( G , dB) 50,372 10 x log [η π2 D2 / λ2] PIRE ETT (dBW) 62,133 potencia (P) + ganancia (G) Distancia ETT-Satélite ( d , kms) 36.000 (distancia aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 208,235 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Factor calidad del Satélite ( G/T , dB/ºk) 6 Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 Constante de Boltzmann ( k , Julios/ºk) 1,38E-23
E b/N0 nominal ( W, dB) 11,377 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 9,936 (C/N) nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W, dB) 8,377 W nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W) 6,881 antilog (W, dB) Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-03 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )
ENLACE ASCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO
ideo por satélite: ejemplos de dimensionado /13
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /13
Número de Canales de TV 8 8 8 Régimen medio por Canal (Mbps) 3,959 3,959 3,959 Régimen binario resultante (Mbps) 31,672 31,672 31,672 8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R, Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35 PIRE del Satélite (dBW) 60 60 60 Portadora enlace Descendente ( f , GHz) 12 12 12 Longitud de onda ( λ , metros) 0,025 0,025 0,025 λ = c/f Distancia Satélite-Usuario ( d , kms) 36.000 36.000 36.000 (distancia, aproximada) Pérdidas de propagación ( Lbf , dB) 205,210 205,210 205,210 32,5 + 20 log f(MHz) + 20 log d(kms) Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 Eficiencia de antena de Usuario ( η , %) 55 55 55 Ganancia antena de Usuario ( G, dB) 33,367 36,290 38,473 10 x log [η π2 D2 / λ2] Temperatura de ruido equipo Usuario ( T, ºk) 1.000 1.000 1.000 celeste (60) + del receptor (940) Factor calidad equipo Usuario ( G/T , dB/ºk) 3,367 6,290 8,473 G(dB) - 10 log T(ºk) Constante de Boltzmann ( k, Julios/ºk) 1,38E-23 1,38E-23 1,38E-23 C/N nominal (dB) 11,196 14,118 16,301 PIRE + (G/T) - L bf -10 log (kB) E b/N0 nominal ( W, dB) 9,636 12,559 14,742 (C/N) + 10 log (B/R) Margen operativo de Seguridad ( M, dB) 3 3 3 (margen para imprevistos: lluvia,…) C/N efectiva (dB) 8,196 11,118 13,301 (C/N) nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W, dB) 6,636 9,559 11,742 W nominal - margen(M) E b/N0 efectiva ( W) 4,609 9,034 14,934 antilog (W, dB) Probabilidad de Error en Bits (PEB) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07 QPSK -> PEB ≈ exp (-W TOT )
ENLACE DESCENDENTE - TRANSPONDEDOR REGENERATIVO
video por satélite: ejemplos de dimensionado /14
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /14
como se aprecia, para un mismo balance energético el transpondedor regenerativo aporta mayor calidad(menor probabilidad de error en bits) que el no-regenerativo;
no obstante, y por razones varias (tecnológicas, económicas,..), la gran mayoría de lostranspondedores actuales son de tipo no-regenerativo
8 x 3,959 Corrección por Reed-Solomon (Mbps) 34,367 34,367 34,367 31,672 x (204/188) Corrección por C.Convolucional ( R , Mbps) 51,551 51,551 51,551 34,367 x (3/2) Ancho banda del Transpondedor ( B, MHZ) 36 36 36 QPSK -> B ≈ (R/2) x 1,35
Diámetro antena de Usuario ( D, metros) 0,5 0,7 0,9 PEB enlace Ascendente ( PEB ASC ) 1,0E-03 1,0E-03 1,0E-03 PEB enlace Ascendente ( PEB DES ) 1,0E-02 1,2E-04 3,3E-07 Probabilidad de Error en Bits Total (PEB TOT ) 1,1E-02 1,1E-03 1,0E-03 PEB ASC + PEB DES
ENLACE SATELITAL TOTAL (ASCENDENTE "más" DESCENDENTE)TRANSPONDEDOR REGENERATIVO
video por satélite: ejemplos de dimensionado /15
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /15
por último, y supuesto un canal de retorno también satelital, acor-de con el estándar DVB-RCS, en las siguientes transparencias serealiza un ejemplo de dimensionado del mismo; en dicha línea:
primero se dimensiona la parte destinada a solicitud de recur-
sos: solicitud de frecuencia y de intervalo temporal, medianteel protocolo S-ALOHA, para el establecimiento del canal deretorno propiamente dicho.
y a continuación se dimensiona el canal de retorno (propia-mente dicho) que se utilizará para controlar la descarga delos programas multimedia.
video por satélite: ejemplos de dimensionado /16
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /16
premisas de partida (1):
portadoras de 512 kbps de capacidad neta (a nivel de flujo-IP,sin contar las cabeceras-Ethernet, la codificación de canal,...);cada portadora se estructura en 8 intervalos temporales, de64 kbps de capacidad cada uno.
canales S-ALOHA, de 64 kbps , “mapeados” sobre las portado -ras “físicas” de 512 kbps, con eficiencia ( throughtput ) del 20%
codificación Reed-Solomon 204/188, y codificación convolu-cional de razón 6/7.
abono de 1.000 clientes, cada uno de los cuales, en la horacargada (HC) y de media, activa tres veces el canal de retorno.
video por satélite: ejemplos de dimensionado /17
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premisas de partida (2):
la activación del canal de retorno comienza con el envío (conéxito, es decir sin colisión) de un paquete de 300 bytes de so-licitud de recursos (frecuencia e intervalo temporal) según elprotocolo S-ALOHA.
tras ello, el usuario utiliza el canal de retorno (frecuencia yslot, con 64 kbps de capacidad) durante una media de 2 mi-nutos por activación.
como requisito de calidad, se fija disponer de intervalos tem-porales libres para el 99% de las solicitudes (para lo que laErlang-B exige unos 1,2 servidores por cada erlang ofrecido).
en el régimen binario final se estimará una sobrecarga del10% debido a cabeceras (Ethernet, MPEG- 2/TS,…).
video por satélite: ejemplos de dimensionado /17
video por satélite: ejemplos de dimensionado /18
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /18
número de canales S-ALOHA (de 64 kbps) necesarios:
capacidad soportadapor los canales S-ALOHA
capacidad demandadapor los usuarios ≤
n CANALES S-ALOHA x (64 kbps/canal x 0,2) = (12,8 x n) kbps
1000 clientes x 3 activaciones/cliente/HC x 300 bytes/activación= 900.000 bytes/HC = 900.000 (8/3600) bps = 2 kbps
2 ≤ (12,8 x n) -> n = 1 canal S-ALOHA(un intervalo temporal, de 64 kbps)
video por satélite: ejemplos de dimensionado /19
8/18/2019 2 3-Distribucion DVB-S UA
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /19
retardo en la asignación del canal de retorno:
D = (eG - 1) x 1,5 m + 2a + W + 0,5 m (K+1 )] + 1,5 m + 2a
a -> TIEMPO DE PROPAGACION (UN SENTIDO) SATELITAL= (2 x 36000) / 300000 = 0,24 seg.
eG - 1 -> NUMERO MEDIO DE RETRANSMISIONES FALLIDAS= (G/S) - 1 = (0,26/0,2) - 1 = 1,3 - 1 = 0,3
K -> VALOR MEDIO VARIABLE ALEATORIA = 5
m -> DURACION DEL PAQUETE = (300 x 8) / 64000 = 0,0375 seg.
D = 0,726 seg.
W -> TIEMPO DE PROCESOS = 0,010 seg.
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15 _ Supuesto un canal de retorno por satélitecon protocolo S-ALOHA, un retardo razonablepara el mismo se puede aproximar por:
a) a ≈ 0,25 segb) 2 x a ≈ 0,50 segc) 5 x a ≈ 1,25 segd) 10 x a ≈ 2,5 seg
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número de canales de tráfico (de 64 kbps) necesarios:
tráfico por cliente = t = tiempo ocupación / tiempo observación= 3 x 2 minutos / HC = 6 / 60 = 0,1 erlangs
tráfico total = A = número de clientes x t = 1000 x t = 100 erlangs
Go S = 0,99 -> B(N,A) = 0,01 -> 1,2 servidores por erlang ofrecido
N = número de servidores = número de canales de tráfico= 100 x 1,2 = 120 canales de tráfico
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video por satélite: ejemplos de dimensionado /21
ancho de banda requerido para el canal de retorno:
1 canal S-ALOHA + 120 canales de tráfico = 121 canales
1 portadora de 512 kbps ≡ 8 x 64 kbps ≡ 8 canales-> 121 / 8 = 15,1 -> 16 portadoras
régimen total por portadora:512 x (204/188) x (7/6) x 1,1 = 713 kbps
ancho de banda por portadora:(713/2) x (1+0,35) = 481,275 kHz
ancho de banda total = 16 x 481,275 kHz ≈ 7,7 MHz
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16 _ Para los servicios de distribución devideo por satélite, se utilizan preferentementelos sistemas:
a) LEO ( Low Earth Orbit ).b) MEO ( Medium Earth Orbit ).c) GEO ( Geostationary Earth Orbit ).d) indistintamente, cualquiera de los tres.
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ARQUITECTURA DE RED
EL SECTOR AUDIOVISUAL EN ESPAÑA
NORMATIVA TECNICA:
DVB-S/DVB-S2, SMATV, DVB-RCSy DVB-SH
EJEMPLOS DE DIMENSIONADO
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17 _ En lo que a televisión de pago se ref iere,la empresa que actualmente cuenta con másclientes en España es (ver CMTDATA) :
a) Telefónica (Movistar).b) ONOc) Vodafone.d) Sogecable.