ANÁLISIS DEL ESTÁNDAR DE MULTIPLEXACIÓN MPEG

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El siguiente paper, se centra en la multiplexación de las señales de audio y video en el proceso de transmisión y recepción de señales de TV.

Se explica específicamente cómo los receptores realizan la sintonización automática, la localización de programas, la creación de la guía electrónica de programas, entre otras cosas. Para esto se tomará como ejemplo los sistemas de transmisión y recepción del Japón.

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ANÁLISIS DEL ESTÁNDAR DE MULTIPLEXACIÓN MPEG

  1. 1. MPEG (PSI/SI) 1 ANÁLISIS DEL ESTÁNDAR DE MULTIPLEXACIÓN MPEG Vanessa Del Pilar Cuesta Palacios vdcuesta@utpl.edu.ec Resumen— El siguiente paper, se centra en la  El identificador de red (Network_id).- corresponde multiplexación de las señales de audio y video en el con la red de entrega que está transportando ese proceso de transmisión y recepción de señales de TV. flujo de transporte.  El identificador de flujo de transporte Se explica específicamente cómo los receptores (Transport_Stream_ID). realizan la sintonización automática, la localización de programas, la creación de la guía electrónica de c. TRASNPORT SREAM programas, entre otras cosas. Para esto se tomará como ejemplo los sistemas de transmisión y recepción El transport stream (TS) o flujo de transporte es el del Japón. único flujo que se envía por el canal, esto es debido a su longitud limitada de 188 bytes. Ver Fig1. Índice de Términos— broadcasting, PSI/SI, DVB, MPEG. Para obtener el TS, se necesita primeramente las señales de video y audio codificadas, estas señales se I. INTRODUCCIÓN las conoce como elementary streams o flujos L a televisión digital es el gran boon del momento, todo el mundo siente expectativa por esta nueva tecnología que sin dudas se traducirá en una gama de elementales ES. beneficios para los usuarios; sin embargo dado que la televisión digital permite tener una gran cantidad de canales y servicios, comparado con el sistema analógico, surge la problemática de identificación de cada uno de ellos. Esta es la razón por la cual se han creado numerosas estructuras, entre ellas, las tablas PSI/SI, las cuales aportan información indispensable para los receptores. II. DESARROLLO a. MPEG MPEG-2 es un estándar genérico definido por el comité MPEG (Motion Picture Expert Group). Fig1. Estructura del flujo de transporte (TS). [1] Traducido significa grupo de expertos de imágenes en movimiento. La aparición de MPEG-2 provocó que el Todos los flujos elementales (ES) comunes a un mismo mundo digital pasara de ser una industria libre, a ser programa son multiplexados. Esta señal se une a la una industria dinámica y estandarizada. señal multiplexada de otros programas que se deseen b. DVB enviar por el mismo canal de datos binarios, se El proyecto DVB (Digital Video Broadcasting) aparece multiplexa nuevamente y se forma un paquete del tipo en 1993 como respuesta a las necesidades de (PES). proporcionar un formato común que permitiera la difusión de televisión digital. Una de las primeras decisiones del DVB fue utilizar el MPEG-2 como estándar de compresión de vídeo y audio. Para poder definir de manera inequívoca cada uno de los servicios que existen, se hace necesario tener algún tipo de señalización especial. DVB ha definido una serie de identificadores que son obligatorios. Entre Fig2. Relación entre flujos de datos: ES, TS y PES. [3] ellos tenemos: El flujo elemental empaquetado (PES) con sus  El identificador de red originaria estructuras de paquete relativamente largas no es (Original_Network_id).- permite la identificación conveniente para la transmisión y sobre todo no para unívoca del servicio contenido en un determinado transmitir varios programas en una sola señal de datos. flujo de transporte. Ver Fig2.
  2. 2. MPEG (PSI/SI) 2 Los paquetes PES son divididos en paquetes menores de longitud constante, 184 bytes de largo, se agrega un encabezado de 4 bytes formándose paquetes de 188 bytes de largo llamados “paquetes de flujo de transporte” o TS que son luego multiplexados y enviados por el canal. Ver Fig3. Estos paquetes TS, se trasmiten a través de canales muy ruidosos y propensos a introducir errores como en las redes de cable o satélite. Es por ello que tienen una longitud tan reducida. Fig5. Estructura del encabezado opcional, paquete PES. [3] Siguiendo tenemos la transmisión de la carga útil. Puede ser de hasta 64 Kbytes de largo, sin tomar en cuenta el encabezado opcional. d. PSI/SI Las tablas PSI/SI están formadas por una serie de datos necesarios para que la información pueda ser recibida correctamente por parte de los terminales. Existen dos tipos de tablas de información de servicio: o PSI (Program Specific Information) definidas por MPEG-2 y relativas a un solo Fig3. Estructura del paquete de flujo de transporte (TS). [3] programa. o SI (Service Information) definidas por DVB Los paquetes PES pueden ser de longitud variable y que son relativas a un flujo de transporte. hasta un máximo de 64 KBytes. Ver Fig4. Dicha longitud dependerá del “bitrate” que tengan los ES en i. PSI (Program Specific Information) el momento de empaquetarlos en paquetes PES. Las tablas PSI, suministran al decodificador información del sistema: parámetros de red, los programas que componen el TS, los ES que forman cada programa, la naturaleza de cada ES, mecanismos para identificar el contenido de cada paquete, parámetros de acceso condicional y otros. Las tablas que componen la PSI son:  PAT (Program Association Table).- Relaciona el PID de un programa y el PID de las PMT.  PMT (Program Map Table).- Establece un mapa de relaciones entre el programa y los componentes Fig4. Estructura del encabezado del paquete PES. [3] del mismo.  CAT (Condicional Access Table).- Suministra un Los paquetes PES empiezan con un encabezado de 6 sistema de asociaciones entre uno o más sistemas bytes. Los primeros 3 bytes representan el “prefijo de de acceso condicional. código de inicio”, el cual se usa para identificar el inicio de un paquete PES. ii. SI (Service Information) DVB proporciona más información que la definida por El byte que sigue es el "Identificación de flujo”, las tablas MPEG-2. La DVB-SI informa sobre la guía describe el tipo de flujo elemental que se encuentra en electrónica de programas o EPG (electronic program la carga útil, por ejemplo: un flujo de video, audio o un guide), esta es una de las múltiples prestaciones que flujo de datos. Después, se destina dos bytes para la ofrece la televisión digital y en ella se encuentra "longitud del paquete", estos se usan para direccionar organizada de manera rápida y sencilla, todos los hasta 64 Kbytes de carga útil. canales que ofrece un distribuidor de televisión. Posteriormente se tiene un “encabezado PES opcional” DVB también informa sobre los servicios disponibles, como una extensión opcional del encabezado. Ver los eventos de cada servicio, las descripciones Fig5. Es controlado por 11 “banderas”, las cuales textuales, técnicas de modulación y demodulación. muestran cuales componentes están realmente Además, incluye información sobre servicios y eventos presentes en este encabezado. de otras redes.
  3. 3. MPEG (PSI/SI) 3 La sintaxis DVB-SI está muy relacionada a la necesario, las diferencias horarias de algunas zonas información de servicio MPEG-PSI. Las tablas que respecto a la zona de referencia. componen la SI son:  ST (Stuffing Table).- Se utiliza para invalidar secciones existentes.  NIT (Network Information Table).- Incluye identificadores de TS que contienen información e. INFORMACIÓN PARA LOS relacionada con las condiciones físicas de RECEPTORES trasmisión, entre algunas de ellas tenemos: frecuencias de canal, características de modulación, El servicio de televisión satelital cubre toda el área de etc. Esta información se almacena en la memoria no Japón. Todas las radiodifusoras en el área de Tokio volátil de los receptores. envían sus flujos de transporte al Centro de Interconexiones (Uplink Center). Cada uno de los puntos de recepción localiza la guía electrónica de programas (EPG). Ver Fig8. Fig8. Red de radiodifusión Satelital. [1] Fig6. Estructura de una Tabla NIT (Network Information Table). [1] La red satelital incluye todos los TS de los puntos de  BAT (Bouquet Association Table).- Suministra recepción, esta información se almacena en las tablas información acerca de los servicios que lo forman. NIT. Los terminales pueden conocer toda la  SDT (Service Description Table).- Contiene datos información necesaria para la sintonización, que describen los servicios: nombres de servicios obteniendo dichas tablas. (service name), proveedor de servicios (service logo info, etc. Fig9. Red de Radiodifusión Terrestre. [1] El servicio de Televisión Terrestre cubre una cierta área, en este caso la tabla NIT del área A no necesita información del área B o C. Cada uno de los puntos de Fig7. Estructura de una tabla SDT recepción transmite su propia tabla NIT e información (Service Description Table). [1] de su guía electrónica en su área licenciada. Ver Fig9  Event Information Table (EIT).- Contiene datos Hasta ahora, se ha explicado cómo se establece el área relativos a eventos o programas: nombre del evento de cobertura satelital y terrestre. Sin embargo de la (program title), instante de inicio (start date), Fig10 surge la pregunta ¿cómo los diferentes duración (time). Los terminales usan la información terminales identifican qué paquetes específicos ellos del EIT para presentar la guía electrónica de necesitan? programas.  RST (Running Status Table).- Permite la actualización del estado de un evento cuando suceden cambios imprevistos en la programación.  TDT (Time and Date Table).- Suministra información de hora y fecha en la zona horaria de referencia.  TOT (Time Offset Table).- Suministra información relacionada con la hora y fecha, y si es
  4. 4. MPEG (PSI/SI) 4 Fig10. Paquetes de datos dirigidos para diferentes destinatarios. [1] Para responder esta pregunta es necesario conocer la Tabla PMT (Program Map Table). Esta tabla especifica Fig13. Proceso de recepción en diferentes terminales. [3] el PID (Packet ID) de cada programa. Los terminales utilizan esta información para sintonizar un canal y III. CONCLUSIONES reconocer qué paquetes necesitan. Cabe recalcar que  Para enviar varios programas que se puedan esta tabla además contiene métodos para la protección recibir correctamente en diferentes terminales, de información de los programas. se necesita, por un lado enviar las señales de video y audio multiplexadas, y por otro lado enviar información que permita localizar cada uno de estos flujos y demultiplexarlos de manera sincronizada. IV. REFERENCIAS Fig11. Estructura de una Tabla PMT. [1] [1] ASAMI, Satoshi; “MPEG Signals (PSI/SI, Ahora nuestra atención se centra, en saber cómo los NIT, EPG)”; Corporación TV Asahi; terminales obtienen la tabla PMT que ellos necesitan, [formato: pdf]; Fecha de la consulta: 2010-08- para lograr esto los terminales hacen uso de la tabla 25. PAT (Program Association Table). Esta especifica el [2] CIERCO, Ignacio; “Diseño e integración de PID de los paquetes PMT en el Transport Stream (TS). un sistema de acceso condicional para TDT”; [formato: pdf]; Fecha de la consulta: 2010-09- 01. [3] FISCHER, Walter; “Televisión Digital”; [formato pdf]; Idioma: español; traducido por Luis A. Bordo, PERU. Fecha de la consulta: 2010-09-09. [4] LATHULERIE, Lenry; “TRANSMISION DE Fig12. Estructura de un Tabla PAT. [1] TELEVISION DIGITAL TERRESTRE”; Universidad Central de Venezuela [formato: A continuación se resumirá el proceso que realizan pdf]; Fecha de la consulta: 2010-08-28. básicamente los terminales: 1. Obtienen todas las tablas NIT de la localidad, sintonizan una frecuencia determinada y obtienen los TS. 2. Obtienen la tabla PAT y conocen el valor PID de la Tabla PMT. 3. Obtienen la tabla PMT y conocen los PIDs de los paquetes de video y audio. 4. Encuentran los paquetes específicos desde el TS. 5. Decodifican la información de audio y video. 6. Muestran la información de audio y video.

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