TV Digital DVB

Introdução

O padrão DVB(Digital Video Broadcasting ou melhor “Emissão de Video Digital”), criado no ano de 1993 pelo grupo ELG(European Lauching Group), foi adotado em aproximadamente quinze Países Europeus, além da Austrália e Nova Zelândia. Detém um mercado atual de 270 milhões de receptores.

Trabalha com conteúdo audiovisual nas três configurações de qualidade de imagem: HDTV (1080 linhas), EDTV (480 linhas) e SDTV (480 linhas). Nas duas últimas configurações, permite a transmissão simultânea de mais de um programa por canal, permitindo uma média de 4. No início de sua implantação, apresentou dificuldades de recepção na Inglaterra, sendo sujeito à interferência de ruídos de eletrodomésticos ou motores.

É o padrão adotado pelas principais operadoras privadas de TV por assinatura por satélite. Em Portugal tem sido adoptado nos canais pay-per-view de televisão por cabo como alternativa ao sistema analógico.

O padrão DVB é designado de acordo com o serviço ao qual está vinculado: • DVB-T - Transmissões Terrestres (TV aberta em VHF ou UHF convencional) • DVB-S - Transmissões por Satélite (TV por assinatura por satélite) • DVB-C - Serviço de TV por Cabo • DVB-H - Transmissão para dispositivos móveis, tais como celulares e PDA's • DVB-MHP - Padrão de middleware Multimedia Home Plataform.

O padrão DVB-H ainda encontra-se em processo de desenvolvimento. Emprega o MPEG-2 para a codificação de áudio e vídeo e adotou o middleware(Multimedia Home Plataform - MHP) para dar suporte a aplicações interativas . Opera na freqüência de 8 MHz, fator que o deixa em desvantagem em relação ao japonês e ao americano, que operam em 6 MHz, mesmo espectro usado no Brasil para a TV aberta.

A principal caracteristica da TV Digital DVB-T é a modulação COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que consiste num sistema multiportadora, onde cada portadora é ortogonal com relação as demais.Cada sub-portadora pode ser modulada utilizando QPSK, 16QAM ou 64 QAM, dependendo das condições de transmissão e da taxa de bits requerida.

O uso da modulação OFDM garante uma grande robustez do sistema em canais com multipercursos, pois no OFDM existe um tempo de guarda, que permite a sobreposição temporal entre símbolos OFDM adjacentes, sem perdas de informação. Para isso, no entanto, faz-se necessário que o tempo de guarda do sinal OFDM seja maiordo que a dispersão temporal introduzida pelo canal. No sistema de TV Digital DVB-T é previsto tempos de guarda de 1/4, 1/8,1/16 e 1/32 do tempo de simbolo OFDM. Quanto maior o tempo de guarda, maior será a rebustez aos múltiplos percursos, porém há redução na taxa de transmissão.

Aparelho receptor DVB

Funcionalidade do DVB

Os membros do projeto de DVB desenvolvem e concordam as especificações que são passadas então ao corpo europeu dos padrões para sistemas de meios, comitê técnico comum de EBU/CENELEC/ETSI, para a aprovação. As especificações são estandardizadas então formalmente por CENELEC ou, na maioria dos casos, por ETSI.

O projeto é controlado pelo escritório do projeto de DVB, cuja equipe de funcionários é empregados da união transmitindo européia em Genebra, Switzerland, mas trabalha exclusivamente nos interesses dos membros do projeto de DVB. O projeto foi muito bem sucedido, e não mostra nenhum sinal de perda de força. Os receptores DVB estão agora nos cantos de todo o mundo, carregando o logo de DVB, criado por Phillip Juttens.

Quando o projeto começou, cada um dos grupos participando trouxe uma perícia particular à tabela. O EBU podia usar sua experiência em organizar reuniões técnicas e publicações para ajudar estabelecer uma estrutura dentro de que o trabalho do projeto poderia ocorrer. Assim as especificações de DVB são ‘market driven’. Este esforço cônscio era provavelmente então original no mundo da estandardização e contribuiu extremamente ao sucesso de padrões de DVB.

Os segredos do sucesso do DVB

Os seguintes elementos chaves contribuíram ao sucesso do projeto: A estrutura do comitê do projeto é discussão. O módulo comercial decide-se, sem discutir como deve ser alcançado, que características ou níveis do custo precisam fazer do produto um sucesso. O módulo técnico é ajustado então à tarefa de criar uma especificação técnica que se encontre com estas necessidades. Finalmente, depois que a especificação é preparada, o módulo comercial verifica se os técnicos fizeram o que era preciso. O projeto é inteiramente virtual, com somente uma língua de funcionamento (inglesa), e o uso extensivo é feito da Internet. A liderança dos grupos é excepcional, e os anos asseguraram que o projeto de trabalho alcançasse e mantivesse o mais elevado dos padrões.

Uma visão sobre DVB-S, DVB-C, e DVB-T

No começo dos anos 1990, a mudança estava vindo à indústria transmitindo do satélite europeu, e era o espaço livre tornando-se que os sistemas uma vez avançados do MAC teriam que dar a maneira à tecnologia toda digital. Tornou-se desobstruído que o satélite e o cabo entregariam os serviços digitais da televisão da primeira transmissão. Poucos problemas técnicos e um clima regulador mais simples mostraram que poderiam se tornar mais rápido do que o sistemas terrestre. As prioridades do mercado impuseram que os sistemas de transmissão digitais do satélite e do cabo teriam que ser desenvolvidos rapidamente. A transmissão terrestre seguiria. O sistema de DVB-S para a transmissão digital do satélite foi desenvolvido em 1993. É um sistema relativamente direto usando QPSK. A especificação descreveu ferramentas diferentes para o coding da canaleta e a proteção de erro que foram usadas mais tarde para outros sistemas de meios da entrega.

O sistema de DVB-C para redes digitais do cabo foi desenvolvido em 1994. É centrado no uso de 64 QAM, e para o ambiente europeu do satélite. A especificação de DVB-CS descreveu uma versão que pudesse ser usada para instalações mestras satélite da televisão da antena.

O sistema terrestre digital DVB-T da televisão era mais complexo porque se pretendeu lidar com um ambiente diferente do ruído e da largura de faixa, e multi-path. O sistema tem diversas dimensões do receptor ‘agility’, onde o receptor é requerido para adaptar sua decodificação de acordo com sinalizar. O elemento chave é o uso de OFDM. Há duas modalidades: 2K portadores mais QAM, portadores 8K mais QAM. A modalidade 8K pode permitir a proteção mais multi-path, mas a modalidade 2K pode oferecer as vantagens de Doppler onde o receptor se está movendo. Os ‘guidelines’ para as aplicações estão disponíveis.

Há dois sistemas para MMDS, uns sistemas ‘multi-channel’ da distribuição da microonda, um para os sistemas que se operam nas freqüências de rádio abaixo de 10 Ghz (DVB-MC, que é como o sistema de DVB-C), e um para os sistemas que se operam nas freqüências de rádio acima de 10 Ghz (DVB-MS, que é como o sistema de DVB-S).

DVB-T

Um padrão que funciona

O DVB-T é o mais novo dos três sistemas núcleo DVB – DVB-C para cabo e DVB-S para satélite – e o mais sofisticado. Baseado em COFDM (Coded Orthogonal Frequency Divisional Multiplexing – Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal Codificada) e modulação QSPK, 16 QAM e 64 QAM, é o mais sofisticado e flexível sistema de transmissão terrestre digital atualmente. O DVB-T permite aos provedores igualar e até mesmo aprimorar a cobertura analógica, usando uma fração da energia. Ele amplia o âmbito da televisão terrestre digital no campo móvel, o que antes não era possível, ou com outros sistemas digitais. Assim, será sempre atual.

Diversidade e recepção móvel

Como era de se esperar, muito se trabalhou para se melhorar o desempenho do sistema DVB-T. Embora não tenha sido projetado originalmente para os receptores móveis, o desempenho do DVB-T foi tal que a recepção móvel não só é possível, como também forma a base dos serviços comerciais. A melhor compreensão de como o DVB funciona no mundo real levou à utilização de várias técnicas para incrementar seu desempenho, especialmente para receptores internos portáteis e móveis. Por exemplo, o uso de vários receptores com duas antenas costumam representar uma melhora de 5 dB em domicílios, e espera-se uma redução de 50% dos erros em automóveis. Esses sistemas de antenas diversificados não são novos, mas as características específicas do DVB-T permitem melhoras significativas.

Agregar valor – DVB-H e IP Datacast

Está claro que o DVB-T oferece recepção móvel excelente. Para tirar a prova, tome um ônibus em Cingapura ou Xangai. Mas para se aproveitar totalmente essa capacidade, e tornar possível a transmissão para receptores de mão, o DVB precisou tratar de várias questões importantes. O problema principal diz respeito ao consumo de energia. Receptores de mão alimentados por bateria não têm energia suficiente para receber o sinal normal DVB-T por um período razoável. O novo padrão DVB-T trata desta e outras exigências específicas da transmissão em dispositivos de mão. Um mecanismo chamado de “time-slicing” permite desligar os receptores em períodos de inatividade, proporcionando uma economia de energia de cerca de 90%. A introdução do modo 4K e o correção de erro antecipada no nível do multiplexador (MPE-FEC) permite recepção de 15 Mbit/s em um canal de 8MHz em uma SFN (rede de freqüência única) em área ampla, em alta velocidade. Outra área de trabalho importante para o DVB, que trabalha em conjunto com o DVB-H, é o desenvolvimento de facilidades para IP-Datacasting. Isto facilitará a interoperabilidade das redes de telecomunicações e transmissão, um assunto complexo que envolve trabalho detalhado da interface em vários níveis de serviço.

Adoção mundial

O DVB-T é o sistema de televisão terrestre digital mais popular em todo o mundo, adotado em mais países do que qualquer outro. É utilizado com êxito no Reino Unido, na Alemanha, Suécia, Finlândia, Espanha, Itália, Países Baixos, Suíça, Cingapura e Austrália. Testes com o DVB-T estão sendo conduzidos na China, Malásia, Tailândia, Vietnã, Ucrânia, Azerbaijão, Croácia, África do Sul e outros. O DVB-H está em fase de testes na Alemanha, Finlândia e nos Estados Unidos, e em breve também no Reino Unido e na Austrália. Mais e mais países estão descobrindo que os padrões DVB oferecem a melhor solução para se fazer a transição para televisão digital terrestre .

DVB-H

Transmissão de IP para dispositivos de mão com base em DVB-T

Quando o DVB-T apareceu pela primeira vez em 1997, não era destinado a receptores móveis. No entanto, depois de resultados experimentais muito positivos, os serviços móveis DVB-T foram lançados em Cingapura e na Alemanha, com muitos testes comerciais em outros países. De fato, com o advento de vários receptores de antena, os serviços destinados à recepção fixa podem ser recebidos em qualquer lugar. Por que então o DVB-H? Bateria que dura… Apesar do sucesso da recepção móvel DVB-T, a preocupação principal com dispositivos de mão é a duração da bateria. O consumo de energia atual e projetado das interfaces de usuário do sistema DVB-T é alto demais para os receptores de mão, que devem durar de um a vários dias com apenas uma carga. Outros requisitos importantes para o DVB-H eram a capacidade de receber 15 Mbit/s em um canal de 8 MHz e em uma rede de freqüência única (SNF) em alta velocidade. Esses requisitos foram criados após muito debate e já prevendo o advento dos dispositivos de convergência que oferecem serviços de vídeo e outros serviços de transmissão de dados para dispositivos de mão 2.5G e 3G. Além disso, tudo isso seria possível mantendo-se compatibilidade máxima com sistemas e redes DVB-T existentes.

Características técnicas

Para atender às exigências acima, a especificação do DVB-H inclui:

Time-Slicing

Em vez de transmissão contínua de dados, como no DVB-T, o DVB-H utiliza um mecanismo em que pacotes de dados são recebidos de cada vez, conhecido como IP Datacast carousel. Isso quer dizer que o receptor permanece inativo na maior parte do tempo e pode assim, por meios de sinalização de controle inteligente, ser “desligado”. O resultado é uma economia de energia em torno de 90%, e até mais em alguns casos.

Modo 4-K

Com o acréscimo de um modo 4K com cerca de 3409 operadoras ativas, o DVB-H beneficia-se de um ajuste entre a capacidade SFN de alta velocidade em área pequena de 2K DVB-T e a SFN de 8K DVB-T de velocidade mais baixa em área mais ampla. Além disso, com o auxílio de entrelaçamento profundo nos modos de 2K e 4K, o DVB-H é muito mais imune a interferência de ignição.

MPE-FEC

O acréscimo de um esquema opcional de correção de erro no multiplexador significa que as transmissões DVB-H podem ser ainda mais robustas. Isso é uma vantagem se considerarmos os ambientes hostis e projetos fracos (mas bonitos) de antena, típicos dos receptores de mão.

Compatibilidade com DVB-T

Assim como o DVB-T, o DVB-H pode ser usado em ambientes com canais de 6, 7 e 8 MHz. No entanto, a opção de 5 MHz também é especificada para ambientes que não sejam de transmissão. Um dos requisitos iniciais principais, e recurso importante do DVB-H, é que ele pode coexistir com o DVB-T em um mesmo multiplexador. Assim, um operador pode escolher ter 2 serviços DVB-T e um serviço DVB-H no mesmo multiplexador geral DVB-T.

DVB-H e 3G

A difusão (broadcasting) é uma excelente maneira de atingir novos usuários com um único serviço (configurável). O DVB-H combina a difusão com um conjunto de medidas para assegurar que os receptores alvo possam operar a partir de uma bateria e em movimento. Assim, é o companheiro ideal para telecomunicações 3G, oferecendo serviços de multimídia bidirecionais simétricos e assimétricos.

E os outros órgãos padronizadores?

2004 é o ano da multimídia móvel e portátil. Isso rouba a posição do sistema ATSC como operador único (8-VSB) dos EUA. O ISDB-T, desenvolvido e em operação no Japão, possui um modo que pode oferecer serviços móveis de datacasting, mas ainda há preocupações sobre a bateria, custo de receptor e complexidade do sistema. Há também uma proposta para modificar as especificações DAB existentes de modo a incorporar transmissão multimídia. Uma dessas propostas, o DBM-T, vem de um grupo de emissoras coreanas, mas, uma vez mais, surgem preocupações sobre o consumo da bateria e o fluxo limitado de dados. Essas duas questões foram resolvidas a contento com o DVB-H, o que o tornou uma ferramenta poderosa para entrar em novos mercados dos serviços DVB.

Adoção e uso de sistemas de DVB

O sistema DVB-S foi concordado em 1994, e nos primeiros serviços da transmissão de DVB na Europa iniciada em 1995 pelo operador de TV por assinatura na França. O sistema de DVB-T foi concordado mais tarde, em 1997. As primeiras transmissões de DVB-T começaram na Suíça e no Reino Unido em 1998. Os serviços de DVB-T começaram nas partes da Alemanha em 2002. Por 1997 o desenvolvimento do projeto de DVB tinha seguido com sucesso as plantas iniciais, e o projeto tinha incorporado sua fase seguinte, promovendo seu padrão abertos global, e fazendo a televisão digital uma realidade. Os padrões de DVB foram adotados ‘worldwide’ e transformaram-se a marca de nível para a televisão digital. O sistema de DVB-S é usado através do mundo. O sistema de DVB-C é usado também extensamente durante todo o mundo. O sistema de DVB-T é menos usado extensamente, o desenrolar da televisão terrestre digital durante todo o mundo foi mais lento do que o satélite digital e o cabo.

Países que adotaram o sistema

Áustria inicia serviços DVB-T e MHP

Em 26 de outubro 2006, a Áustria começou a implementação de serviços de TV Digital com o modelo de TV terrestre, pelo qual 95 por cento da população receberá os novos serviços digitais quando da data do desligamento do sistema analógico em 2010. A Fase 1 da implementação dos serviços DVB-T em Viena e nas capitais provinciais, incluindo as áreas próximas, traz os novos serviços DTTV à maioria do público austríaco. No início deste ano, o governo austríaco concedeu à ORS, uma rede de televisão, licença para lançar os serviços DTT na Áustria. A empresa empregou 11 transmissores DVB-T para o lançamento do MUX A de modo a atingir 70 por cento da população com 3 serviços de programas de televisão da rede estatal (ORF1, ORF2) e serviço comercial da ATV. Além disso, já está disponível uma segunda versão regional da OFR2. O DVB-T é vantajoso com relação à transmissão analógica, principalmente o recurso de MultiText, no qual aplicações interessantes usam MHP para oferecer várias possibilidades aos telespectadores. O Teletext analógico do país é um serviço de informações conhecido e muito procurado, que migrou na forma de um serviço baseado em multimídia chamado MHP MultiText. A Áustria é o primeiro país do mundo a usar MHP v.1.1.2. O serviço contém novos recursos, como imagens integradas, função PiP e alto uso. A Agência Reguladora Austríaca para Televisão e Telecomunicações (RTR-GmBH) oferece um subsídio de 40 euros para os primeiros cem mil domicílios que comprarem as caixas com MHP. Há também um subsídio para famílias de baixa renda para a compra das caixas receptoras. A RTR-GmBH acredita que este incentivo provocará queda no preços das caixas num estágio inicial, e assim, todos os domicílios serão beneficiados.

Filipinas escolhem DVB-T

A Comissão Nacional de Telecomunicações das Filipinas publicou uma minuta de um conjunto de Normas e Regulamentos para Serviço de Transmissão de Televisão Digital Terrestre (DTT), apontando o DVB-T como o único padrão de transmissão de televisão digital terrestre para o país. A NTC é o órgão regulador filipino para transmissões e telecomunicações e a minuta de Memorando com a escolha do DVB-T e as condições para o lançamento dos serviços DVB-T nas Filipinas, surgem após deliberações de um grupo inter-setorial chamado Grupo Técnico de Trabalho para Transmissão de Televisão Digital Terrestre. O grupo examinou as alternativas como ATSC e ISDB e recomendou o DVB-T por apresentar “vantagens em termos de transmissão/rede terrestre, interoperabilidade com outras aplicações de tecnologia, capacidade comprovada para recepção terrestre móvel, capacidade atender satisfatoriamente o problema de multipath/fantasma, e sua capacidade de suporte a redes de freqüência única”.