ES2310544T3 - Sistema y metodo de sincronizacion comun para las rafagas transmitidas por un enlace ascendente en un sistema integrado multihaz de comunicacion por satelite en una red multimedia de radiodifusion. - Google Patents
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Abstract
Sistema integrado de radiodifusión e interacción multihaz de comunicación por satélite en una red multimedia de radiodifusión con canal de retorno caracterizado por comprender medios comunes de sincronización de ráfagas (4) que son comunes tanto para los servicios interactivos como para la radiodifusión, de tal forma que la velocidad de transmisión en un sentido descendente (P2; U2; C2) desde el satélite es un múltiplo entero de una referencia de reloj de dicha red.
Description
Sistema y método de sincronización común para
las ráfagas transmitidas por un enlace ascendente en un sistema
integrado multihaz de comunicación por satélite en una red
multimedia de radiodifusión.
La presente invención se refiere a un sistema y
un método de sincronización común para las ráfagas transmitidas por
un enlace ascendente en un sistema integrado multihaz de
comunicación por satélite en una red multimedia de radiodifusión
principalmente en aplicaciones de radiodifusión digital de vídeo
(DVB) que permite a un usuario solicitar servicios interactivos en
banda ancha utilizando estaciones estándares tanto en el lado de
transmisión como en el de recepción. La invención propone una única
sincronización que es común tanto para los servicios interactivos
como para la radiodifusión.
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El estándar EN 300 421 de ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) se refiere a servicios DVB
sobre sistemas transparentes de comunicación por satélite. El
propósito de este estándar es el de proporcionar servicios directos
al usuario conocidos como DVB-S (radiodifusión
digital de vídeo por satélite), a través de un dispositivo
receptor/decodificador integrado y que está ubicado en su domicilio.
Su flexibilidad en multiplexación permite el uso de una capacidad de
transmisión que englobe una variedad de configuraciones de servicios
de televisión (TV), incluyendo servicios de sonido y datos. Todos
los componentes de dichos servicios son multiplexados por división
de tiempo (TDM) sobre una única portadora. La descripción más
detallada de este estándar puede encontrarse en el documento
publicado por ETSI, EN 300 421 V1.1.2 (1997-98) con
el título: "Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure,
channel coding and modulation for 11/12 GHz satellite
services".
Por otro lado el estándar conocido como
DVB-RCS001 de ETSI hace referencia a canales de
interacción sobre un sistema transparente de distribución por
satélite. El propósito de este estándar es el de proporcionar
especificaciones básicas para la provisión de canales de interacción
para redes interactivas basadas en satélites geoestacionarios (GEO)
que incorporan terminales fijos con canal de retorno desde el
satélite (RCST). El servicio es conocido también como
DVB-RCS (radiodifusión digital de vídeo por satélite
con canal de retorno). Este estándar facilita el uso de RCSTs para
instalaciones domésticas tanto individuales como colectivas.
Asimismo soporta la conexión de dichos terminales con redes de datos
en domicilio, y puede ser aplicado a todas las bandas de frecuencia
asignadas a servicios de satélite GEO. La descripción más detallada
de este estándar puede encontrarse en el documento publicado por
ETSI, TM2267r3DVB-RCS001rev12 (11 Febrero 2000) con
el título: "Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction channel
for Satellite Distribution Systems".
Estos dos estándares son del tipo
mono-haz (mono-spot), es decir que
el satélite define una zona única como zona de cobertura. Los
sistemas monohaz presentan por tanto el inconveniente de que al
tener zonas de cobertura limitadas, no son apropiados para áreas de
mayor amplitud a nivel mundial. Los servicios relacionados con cada
uno de dichos estándares son actualmente usados de forma
independiente entre sí.
La demanda cada vez más creciente de servicios
interactivos por los usuarios hace necesario que los sistemas de
comunicación por satélite soporten radiodifusión con canal de
retorno a los usuarios finales cuando éstos pueden estar repartidos
en áreas totalmente diferentes y dispares en el mundo, y así
proporcionar un mejor acceso y una interconexión más rápida entre
ellos. Ello hace necesario a su vez que se proporcionen sistemas con
capacidad de realizar radiodifusión en redes que soportan multimedia
con característica de comunicación multihaz.
El servicio que proporciona
DVB-S aunque proporciona la posibilidad de una
comunicación directa al domicilio del usuario tiene el inconveniente
de que no tiene prevista la posibilidad de incluir un canal de
retorno para que el usuario pueda comunicar con el proveedor del
servicio multimedia. Por otro lado el servicio proporcionado por
DVB-RCS mientras proporciona dicho canal de retorno,
no incluye la posibilidad de comunicación directa con el domicilio
del usuario para aplicaciones de radiodifusión.
En vista de lo anterior, se ha hecho necesario
proporcionar un sistema integrado multihaz de comunicación por
satélite en una red multimedia de radiodifusión capaz de soportar
aplicaciones de radiodifusión digital de vídeo (DVB) a fin de
facilitar los servicios multimedia directamente al domicilio del
usuario permitiendo al mismo tiempo que dicho usuario pueda
establecer comunicación con el proveedor del servicio multimedia a
través de un canal de retorno.
El documento US 6 501 743 describe un sistema
multihaz de comunicación por satélite en una red multimedia de
radiodifusión, que soporta servicios interactivos a los que el
usuario puede acceder a través de un canal de retorno.
Una solución a este problema, propuesta por esta
misma solicitante, ha sido ofrecer a los usuarios un servicio
multimedia de radiodifusión de tal manera que el usuario pueda
comunicar con el proveedor del servicio multimedia a través de un
canal de retomo al satélite, todo ello de una manera sustancialmente
económica.
Dicha solución proponía el uso combinado de los
servicios estandarizados DVB-S y
DVB-RCS, obteniendo así un sistema de satélite
único, regenerativo y multihaz para permitir el uso de estaciones
estándar tanto en el lado de transmisión como en el de recepción.
Mediante dicha solución, tanto el usuario final como el proveedor
del servicio multimedia utilizan un canal de retorno de acuerdo con
el estándar DVB-RCS a través de un canal ascendente
hacia el satélite.
A bordo del satélite la carga regenerativa
realiza el multiplexado de la información proveniente de diversas
fuentes en una cadena de datos (data stream) apta para ser recibida
por un usuario que disponga de cualquier equipo estándar
receptor/decodificador integrado.
Por otro lado, de acuerdo con el estándar de
ETSI DVB-RCS001 (borrador EN 301 790 V1.1.1.)
relativo a los canales de interacción en los sistemas de satélite,
la sincronización de las ráfagas transmitidas por el terminal con
canal de retorno vía satélite (RCST) se realiza mediante la
recepción de información sobre una referencia de reloj de la red
(NCR) dentro de los paquetes estándar conocido como
MPEG2-TS (Motion Picture Expert Group
2-Transport Stream), enviados por un centro de
control de la red en formato DVB-S. El RCST
reconstruye la referencia original de 27 MHz del centro de control
de la red, permitiéndole transmitir la información de retorno en
modo ráfaga en un intervalo de tiempo (time-slot)
asignado.
Como se ha mencionado anteriormente, el uso
independiente y transparente entre sí de los dos servicios de
radiodifusión e interacción llevado a cabo convencionalmente no
hacía necesaria la sincronización de las ráfagas en la transmisión
de los programas ofrecido a los usuarios, por lo que el RCST podía
usar estrictamente el estándar DVB-RCS.
Sin embargo, al combinar los dos servicios
DVB-S y DVB-RCS, es decir al
utilizar un sistema integrado de radiodifusión e interacción como se
ha mencionado anteriormente, se asume que los RCST usados por el
proveedor de la radiodifusión serán los mismos que los utilizados
por los usuarios. Por ello, se hace necesario definir un método de
sincronización de ráfaga que sea común tanto para los servicios
interactivos como para la radiodifusión, y por tanto permitir el uso
del mismo tipo de RCST en el lado del proveedor del servicio así
como en el de usuario.
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Para solventar los problemas arriba expuestos se
ha propuesto el método y el sistema de sincronización común para las
ráfagas transmitidas por un enlace ascendente en un sistema
integrado multihaz de comunicación por satélite en una red
multimedia de radiodifusión, objetos de la presente invención.
Uno de los componentes a bordo de los satélites
es un multiplexor regenerativo DVB. Debido a que dicho multiplexor
regenerativo DVB intenta utilizar esquemas sincronizados para alojar
diferentes canales ascendentes provenientes tanto del proveedor del
servicio como del usuario en una única señal DVB-S
descendente, se propone mediante la solución de la invención, crear
una relación simple entre la frecuencia de referencia que genera el
reloj del centro de control de la red y la frecuencia de referencia
del satélite.
Asimismo se propone que el mismo reloj de
referencia del satélite sea utilizado para generar referencias de
reloj para la red.
Los objetivos de la invención son alcanzados tal
y como se exponen en las reivindicaciones independientes.
Estas y otras características de la invención se
describen en más detalle a continuación con la ayuda de los dibujos
que se acompañan.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es un diagrama esquemático de un
sistema multihaz de comunicación por satélite en una red multimedia
de radiodifusión, de acuerdo con la presente invención.
La figura 2 representa un esquema de
multiplexado síncrono con varias frecuencias en el sentido
ascendente y una frecuencia en el descendente.
\vskip1.000000\baselineskip
Para entender mejor el escenario en el que se
pretende implantar la invención, se presenta a continuación una
breve descripción de un ejemplo de un sistema integrado de red de
radiodifusión e interacción haciendo referencia a la figura 1.
De acuerdo con un escenario típico de este
sistema, un proveedor de servicios multimedia 1 en un sistema DVB
envía señales de un servicio multimedia, como por ejemplo vídeo bajo
demanda, a un usuario 2 a través de un satélite S. El proveedor 1
comprende, entre otros componentes necesarios para su
funcionamiento, un medio generador de señal de radiodifusión 11 y un
terminal de canal de retorno de satélite (RCST) 12. El proveedor
envía la señal de radiodifusión P1 que incorpora el canal
multimedia, al usuario 2 a través del satélite S. Esta señal
contiene además información acerca de la señalización de retorno que
sirve para acceder y sincronizarse a la red interactiva. La señal P1
es por tanto una señal ascendente del tipo de las señales en
conformidad con el estándar DVB-RCS arriba
descrito.
descrito.
Un medio controlador de red 3 se encarga del
control y la gestión de las funciones de la red. Además tiene la
capacidad de transmitir directamente al satélite información sobre
la señalización y la temporización para la operación de la red desde
un generador de señales 31 y utilizando el mismo modo estándar
DVB-RCS, a la vez de que es capaz de recibir los
diferentes canales de retorno procedentes del proveedor de servicios
multimedia y del usuario, que le transmita el satélite S mediante
señales DVB-S. La señalización se debe entender a
incluir todas las operaciones de control de la red, como por ejemplo
petición de acceso a la red, autentificación, sincronización, etc.
La señalización directa es la que se envía desde el medio
controlador 3, y la de retorno corresponde a la señal que envían el
usuario 2 y/o el proveedor 1. Por tanto la parte de señalización de
la señal P1 se dirige al medio controlador 3.
El medio controlador comprende también un
terminal de canal de retorno de satélite 32 para recibir dichas
seriales de retorno DVB-S.
El satélite S puede ser preferentemente del tipo
multihaz por lo que puede tener una zona de cobertura múltiple,
dando lugar a que varios usuarios 2 puedan solicitar por separado,
servicio multimedia de banda ancha independientemente del lugar
donde se encuentren, siempre que estén bajo la zona de cobertura del
satélite multihaz S. En la figura 1 se muestra solo un usuario 2 por
razones de simplificación, entendiéndose que podrán estar presentes
varios usuarios en comunicación con el satélite S.
Con esta disposición el usuario 2 solicita
mediante una señal U1, un servicio multimedia predeterminado al
proveedor 1. Dicha señal es enviada al satélite S y contiene el
canal de retorno hacia el proveedor 1 y señalización de retorno
hacia el centro de control 3, ambos en formato
DVB-RCS. El satélite S se encarga de pasar la
petición al proveedor del servicio 1 mediante una señal P2 del tipo
DVB-S que contiene el canal de retorno del usuario 2
y la señalización del medio controlador 3. Dicha señal P2 es
recibida por el terminal de canal de retorno de satélite 12 y es
procesada posteriormente de manera convencional a fin de gestionar
la petición del usuario 2.
Las operaciones de control de envío de las
señales U1 y P2, así como la verificación de la identidad y el
perfil del usuario se realizan en el medio controlador 3 mediante el
intercambio de señales C2 en formato DVB-S y C1 en
formato DVB-RCS. La señal C1 sirve para el envío de
señalización hacia el proveedor 1 y/o hacia el usuario 2, y la señal
C2 sirve para recibir la señalización de retorno del proveedor 1 y/o
del usuario 2. Estas señales tendrán que pasar por el terminal de
canal de retorno de satélite 32 de forma bidireccional. Suponiendo
que el usuario es identificado y su perfil es aprobado para recibir
el servicio solicitado, el proveedor 1 envía la señal de
radiodifusión P1 hacia el satélite. Esta señal se envía en el
formato DVB-RCS. Una vez recibida en el satélite,
esta señal junto con otras posibles señales ascendentes recibidas
desde esta misma u otras fuentes de radiodifusión son multiplexadas
en un medio multiplexor, obteniendo una señal en formato
DVB-S en forma de una cadena de datos apto para ser
recibido por cualquier equipo receptor/decodificador integrado. El
multiplexado se realiza mediante un medio regenerador a bordo del
satélite. Dicho regenerador además de realizar el multiplexado, es
capaz de realizar funciones de conexión cruzada y/o difusión de
canales a diferentes zonas de cobertura.
El usuario 2 recibe el canal multimedia del
proveedor 1 y la señalización del medio controlador 3, ambos en
formato DVB-S. El usuario 2 tiene incorporado en su
domicilio un terminal de canal de retorno de satélite (RCST), por lo
que dispone de la posibilidad de comunicar a través de un canal de
retorno con dicho satélite S y mediante la mencionada señal U1 que
al ser del formato DVB-RCS permite esta operación.
De esta manera todas las señales recibidas desde los usuarios en el
satélite S son multiplexadas en el mismo multiplexor. Una vez
multiplexada, la señal resultante es enviada por el satélite S al
proveedor 1 mediante la señal P2 que es del formato
DVB-S.
El funcionamiento del RCST comprende la
transmisión en modo multi-frecuencia en acceso
múltiple por división de tiempo, es decir MF-TDMA,
de ráfagas que contienen paquetes de MPEG2-TS
seguido de una estructura de trama ascendente tal y como viene
descrito en el estándar DVB-RCS. Esto implica que la
duración de la trama ascendente contenga un número entero de ciclos,
en este caso de 27 Mhz, del reloj de referencia de la red (NCR). Por
tanto:
(1)Tuf = Nu/Riu
=
K/27MHZ
Donde:
Tuf es el periodo de la trama ascendente en
\musec;
Nu es la información de los paquetes
MPEG2-TS en bits dentro de una trama ascendente;
Riu es la velocidad de información ascendente en
Mbit/s; y
K es un número entero que representa el número
de los ciclos de NCR en una trama ascendente.
\vskip1.000000\baselineskip
Por otro lado, el multiplexor DVB de a bordo
mapea varias señales ascendentes en una cadena de datos (data
stream) descendente del tipo de multiplexado por división de tiempo,
es decir TDM, compatible con el estándar DVB-S,
haciendo uso de un esquema síncrono, lo cual conduce a la siguiente
relación:
Nu/Riu =
Ntd/(CVR*RS*Rtd)
Donde:
Ntd es la información de los paquetes
MPEG2-TS, expresada en bits y mapeada en una trama
descendente;
GVR es la relación del código convolucional
seleccionado para la señal DVB-S descendente, el
cual puede tener los valores de 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 ó 7/8 definidos
en el estándar DVB-S;
RS es la relación del código
Reed-Solomon para los paquetes
MPEG2-TS, que es igual a 188/204; y
Rtd es la velocidad de transmisión descendente
incluyendo codificación convolucional y Reed-Solomom
en Mbit/s.
\vskip1.000000\baselineskip
Debido a que Ntd, es decir el número de los bits
transmitidos, depende de la relación del código convolucional (CVR)
seleccionado y que en el estándar DVB-S, RS es fija,
resulta que en la expresión Ntd/(CVR*RS) al ser un valor constante
este se podría representar como Nd. Entonces:
(2)Nu/Riu =
Nd/Rtd =
Tdf
Por tanto Nd/Rtd puede proporcionar un periodo
de la trama descendente, Tdf que coincida con el periodo de la trama
ascendente, Tuf en la expresión (1).
Basándose en esta conclusión, se hace referencia
ahora a la figura 2, donde se observa un esquema de multiplexado
síncrono, donde Fui a Fu_{n} son diferentes frecuencias de
portadoras utilizadas en el acceso ascendente y Fd es la frecuencia
utilizada en el sentido descendente. De las ecuaciones (1) y (2) se
puede llegar a la siguiente:
Nd/Rtd = K/27
MHz
Y por tanto:
(3)Rtd =
(Nd/K)*27
Mhz
Si la relación Nd/K se selecciona de tal forma
que represente un número entero, por ejemplo M, entonces: Rtd = M*27
MHz.
Dependiendo del ancho de banda (BW) del
transmisor a bordo del satélite, M puede asumir valores diferentes.
En la tabla que sigue se representan algunos ejemplos de dichos
valores, así como la velocidad de transmisión descendente
resultante.
Además el uso de una velocidad de señalización
descendente que sea múltiplo de 27 Mhz, permite el uso del reloj del
satélite como generador de frecuencia de referencia de reloj de la
red (NCR) por lo que se consigue una simplifica-
ción sustancial en la sincronización del repetidor DVB de a bordo del satélite con la consiguiente reducción de costes.
ción sustancial en la sincronización del repetidor DVB de a bordo del satélite con la consiguiente reducción de costes.
En la figura 2, se observa que las frecuencias
portadoras Fu_{1} y Fu_{n} representan un periodo de trama de
transmisión ascendente Tuf que en cada frecuencia contiene un número
determinado de paquetes de información Nu, que en caso del ejemplo
de esta figura son 4. Estos paquetes, tras ser tratados en etapas de
demultiplexación, demodulación, decodificación y desaleatorización,
no mostradas en la figura por simplificación, entran en un medio
multiplexador 4, con n entradas 4i a 4_{n} y una frecuencia de
salida Fd para la señal descendente. Debido a que el periodo de la
trama descendente Tdf es el mismo que el de la trama ascendente,
dicho multiplexor 4 puede utilizar un esquema síncrono para alojar
los paquetes ascendentes en una señal descendente utilizando una
velocidad de transmisión descendente Rtd que es un múltiplo de la
frecuencia del reloj de referencia de la red. El resultado es un
número de paquetes descendentes Ntd alojados en la trama descendente
tal y como se observa en la figura.
Gracias a la solución propuesta por la
invención, se consiguen las siguientes importantes ventajas:
- -
- El método de la invención permite tanto al usuario como al proveedor del servicio multimedia, el uso del esquema de sincronización de ráfagas definido en el estándar DVB-RCS.
- -
- Asimismo permite al multiplexor DVB de a bordo utilizar un multiplexado síncrono, el cual es sustancialmente más simple que el multiplexado asíncrono.
- -
- La generación de la frecuencia de reloj a bordo del satélite se simplifica debido al uso de una sola frecuencia de referencia tanto para la sincronización a la red interactiva como para la generación de la señal descendente.
- -
- Asimismo permite que la generación de la frecuencia de reloj de referencia de la red (NCR) se realice a bordo del satélite, por lo que se simplifica sustancialmente la sincronización de los equipos de a bordo con la red interactiva.
Claims (6)
1. Sistema integrado de radiodifusión e
interacción multihaz de comunicación por satélite en una red
multimedia de radiodifusión con canal de retorno
caracterizado por comprender medios comunes de sincronización
de ráfagas (4) que son comunes tanto para los servicios interactivos
como para la radiodifusión, de tal forma que la velocidad de
transmisión en un sentido descendente (P2; U2; C2) desde el satélite
es un múltiplo entero de una referencia de reloj de dicha red.
2. Sistema según la primera reivindicación,
caracterizado por incluir un satélite (S) apto para generar
dicha referencia de reloj de la red.
3. Multiplexor para incluir en el satélite de la
reivindicación 2.
4. Multiplexor de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizado porque es apto para alojar de forma síncrona
diferentes canales ascendentes en una señal descendente de tal forma
que un periodo de la trama descendente (Tdf) es igual a un periodo
de la trama ascendente (Tuf).
5. Método de sincronización de ráfagas en un
sistema integrado de radiodifusión e interacción multihaz de
comunicación por satélite en una red multimedia de radiodifusión con
canal de retorno, caracterizado porque dicha sincronización
es común tanto para los servicios interactivos como para la
radiodifusión entre un proveedor de servicios multimedia y un
usuario, de tal forma que la velocidad de transmisión en un sentido
descendente (P2; U2; C2) es un múltiplo entero de una referencia de
reloj de la red.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado por comprender la generación de dicha
referencia de reloj de la red en un satélite (S) de dicho
sistema.
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