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Organización• Introducción.• Transmisión de datos en las redes de  telefonía móvil celular.• Evolución de los estándares d...
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Bienvenida2/12/2010     JIFI 2010 - Caracas   4
Sevilla y su entorno2/12/2010         JIFI 2010 - Caracas   5
La Universidad de SevillaCarácter: PúblicoCreación: 1505Estudiantes: 60000Centros: 31Departamentos: 125Títulos:     Grado:...
La Escuela Superior de Ingenieros• Ubicada en el que fuera el Pabellón deAmérica durante la Exposición Universalde 1992.• ...
El Departamento de Teoría de la          Señal y Comunicaciones•Creado en el año 1993, su ámbitode actividad abarcafundame...
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Transmisión de datos en sistemas    celulares de telefonía móvil• Los inicios     –   Finales de los años 40.     –   Modu...
Transmisión de datos en sistemas       celulares de telefonía móvil•   La primera generación (1G)     –   En 1981 Ericsson...
Transmisión de datos en sistemas       celulares de telefonía móvil•   La segunda generación (2G)     – Década de 1990    ...
Transmisión de datos en sistemas    celulares de telefonía móvil• La evolución a 2.5G      – La necesidad de nuevas       ...
Transmisión de datos en sistemas    celulares de telefonía móvil• Sistemas 3G     – La necesidad de aumentar la       velo...
Transmisión de datos en sistemas       celulares de telefonía móvil•   Sistemas 3.5G y 3.75G     –   Se denominan así habi...
Transmisión de datos en sistemas       celulares de telefonía móvil•   Sistemas 4G     – Totalmente basada en IP, con     ...
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Codificación de vídeo2/12/2010          JIFI 2010 - Caracas   19
Los orígenes(1950-1990)•   Primeros teléfonos con imagen B&W (1950)•   Primer intento de estandarización en 1982. ITU-T H....
Los sistemas MPEG• MPEG-1: “Coding of moving pictures and associated  audio for digital storage media” (1992)    – Objetiv...
Los sistemas MPEG•     MPEG-2: “Generic coding of Moving            •    MPEG-4: “Coding of audio-visual      Pictures and...
Presente y futuro (2000-2012)• MPEG-4 Part 10: Advanced                H.265 (2011?) pretende reducir  Video Coding / H.2...
Comparativa de rendimiento                           R-D Performance of MPEG Codecs             50             48         ...
WiNGHacia las unidades móviles virtuales        Uniéndolo todo: WiNG
Uniéndolo todo: WiNG• Los dos campos analizados (transmisión  de datos en telefonía móvil celular y  codificación de vídeo...
Conexiones en directo                          Una conexión de televisión en directo                           requiere d...
Compresión de video• La evolución de las técnicas  de codificación y  compresión de video nos  ofrece en la actualidad  he...
Tecnología 3.75G – HSPA+• El estándar HSUPA (High  Speed Uplink Packet  Access), un protocolo de  telefonía móvil de terce...
Solución propuesta• IDEA: Utilizar un módem HSUPA como Unidad Móvil  Virtual para conexiones en directo o falso directo.• ...
… que serán posteriormente transmitidos mediante un módem HSUPA hasta alcanzar la estación base de telefonía móvil, de don...
Historia                        • WiNG ha sido desarrollado                        por el Departamento de Teoría          ...
¿Cómo?•   WiNG ha sido diseñado partiendo    de VLC y x.264 (Open Source).•   En la actualidad está en Pre H-    265.•   E...
¿Qué aporta la solución propuesta?         Una nueva herramienta             Clientes potenciales                         ...
Beneficios para el operador• Mejora la explotación de su  propia red. Ingresos por tráfico.• El gran ancho de banda  reque...
Situación actual• En la actualidad WiNG  está patentado  (pendiente de patente).• Trabajamos con el Grupo  LAVINIA  (http:...
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WiNG: Hacia las Unidades Móviles Virtuales

  1. 1. WiNGWireless News GatheringHacia las unidades móviles virtuales Dr. José Ramón Cerquides Bueno Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla
  2. 2. Organización• Introducción.• Transmisión de datos en las redes de telefonía móvil celular.• Evolución de los estándares de codificación de vídeo.• Uniéndolo todo: WiNG (Wireless News Gathering).2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 2
  3. 3. WiNGHacia las unidades móviles virtuales Introducción
  4. 4. Bienvenida2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 4
  5. 5. Sevilla y su entorno2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 5
  6. 6. La Universidad de SevillaCarácter: PúblicoCreación: 1505Estudiantes: 60000Centros: 31Departamentos: 125Títulos: Grado: 70 Máster: 44 Doctorado: 138Docentes: 4500Presupuesto: 472 M€www.us.es2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 6
  7. 7. La Escuela Superior de Ingenieros• Ubicada en el que fuera el Pabellón deAmérica durante la Exposición Universalde 1992.• Nuestra Escuela cuenta en laactualidad con más de 5000 alumnosque son formados por más de 400profesores, siendo el número anual deegresados superior a 400 ingenieros.• En la Escuela se imparten lassiguientes titulaciones de Grado:Ingeniero Industrial, Ingeniero deTelecomunicación, IngenieroQuímico, Ingeniero en Automática yElectrónica Industrial, Ingeniero deOrganización Industrial, Ingeniero enElectrónica, Ingeniero Aeronáutico eIngeniero Civil y otros cinco títulos deMáster.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 7
  8. 8. El Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones•Creado en el año 1993, su ámbitode actividad abarcafundamentalmente Teoría de laSeñal, Comunicaciones yElectromagnetismo.•Imparte docencia de gradoIngeniero de Telecomunicación y deIngeniero Electrónico.•Imparte también actualmente elMáster en IngenieríaElectrónica, Tratamiento de Señalesy Comunicaciones.•La labor de investigacióndesarrollada en los diferentesgrupos se concreta en proyectosfinanciados parcial o totalmente porentidades públicas y privadasnacionales e internacionales.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 8
  9. 9. WiNGHacia las unidades móviles virtuales Transmisión de datos en las redes de telefonía móvil celular.
  10. 10. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• Los inicios – Finales de los años 40. – Modulación AM y FM. – Bandas HF y VHF. – Equipos pesados, embarcados. – Impopulares, extremada mente caros. – Operan desde 1946 hasta 1993. – Únicamente voz. – Ejemplo: Bell System Service.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 10
  11. 11. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• La primera generación (1G) – En 1981 Ericsson lanza el NMT 450 (Nordic Mobile Telephony 450 MHz). Canales analógicos. Modulación en FM. – En 1986, Ericsson introduce el NMT 900. – Además del sistema NMT, en los 80 se desarrollaron otros sistemas de telefonía móvil: AMPS (Advanced Mobile Phone System) en EE. UU. y TACS (Total Access Comunication System). – Diseñados para transmisión de voz. – En España aparece en 1976 el NMT- 450 y a partir de 1982 el NMT-900 con el nombre comercial de MoviLine. Estuvo en servicio hasta 2003.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 11
  12. 12. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• La segunda generación (2G) – Década de 1990 – Empleo de modulaciones digitales (GMSK en GSM). – Varios estándares: D-AMPS (EE. UU.), PDC (Japón), cdmaOne (EE. UU. y Asia) y GSM. – Servicios de datos inexistentes o de muy baja velocidad (9.6 kbps). – Popularización de la telefonía móvil. – Se empieza a gestar la idea de 3G, pero como CDMA no estaba suficientemente madura se optó por dar un paso intermedio: 2.5G. – En España, Movistar empieza a operar en 1995.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 12
  13. 13. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• La evolución a 2.5G – La necesidad de nuevas aplicaciones: WAP, EMS, MMS, email, acceso a la web, gestión de flotas… exigen aumentar la velocidad de acceso de datos. – El primer paso fue la entrada del Servicio General de Paquetes vía Radio (GPRS - General Packet Radio Service). GPRS podía ofrecer hasta 114 kbit/s. – Posteriormente el sistema evoluciona a EDGE (Enhaced Data rates for GSM Evolution) que permite velocidades de datos hasta 384 Kbps. – Otros estándares siguieron una2/12/2010evolución similar. JIFI 2010 - Caracas 13
  14. 14. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• Sistemas 3G – La necesidad de aumentar la velocidad de transmisión de datos, de ofrecer servicios como videoconferencia o televisión en el móvil junto con el grado de desarrollo tecnológico impulsan el sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). – UMTS utiliza CDMA, alcanzando velocidades desde 144 Kbps hasta 7.2 Mbps, siendo la referencia 384 Kbps. – UMTS no triunfó excesivamente en el aspecto comercial de forma inicial, aunque va imponiéndose progresivamente.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 14
  15. 15. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• Sistemas 3.5G y 3.75G – Se denominan así habitualmente a las tecnologías HSDPA (3.5G) y HSUPA. Juntas conforman HSPA que evoluciona a HSPA+ (3.75G). – HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) mejora la velocidad del downlink hasta 14 Mbps. – HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) es un protocolo con alta tasa de subida (hasta 7.2 Mbit/s). – HSPA+ alcanza hasta 56 Mbit/s en el downlink y 22 Mbit/s en el uplink mediante técnicas MIMO y modulaciones 64-QAM. – En España el despliegue de HSPA+ comenzó en Noviembre de 2009.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 15
  16. 16. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil• Sistemas 4G – Totalmente basada en IP, con velocidades teóricas de acceso entre 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo. – 4G es una colección de tecnologías y protocolos. – Tanto WiMax como LTE son tecnologías rivales. – LTE (Long Term Evolution) es un nuevo estándar de la norma 3GPP. La novedad de LTE es la interfaz radioeléctrica basada en OFDMA para el enlace descendente (DL) y SC-FDMA para el enlace ascendente (UL). – WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) en su versión móvil está estandarizada como IEEE 802.16e.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 16
  17. 17. Transmisión de datos en sistemas celulares de telefonía móvil2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 17
  18. 18. WiNGHacia las unidades móviles virtuales Evolución de los estándares de codificación de vídeo
  19. 19. Codificación de vídeo2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 19
  20. 20. Los orígenes(1950-1990)• Primeros teléfonos con imagen B&W (1950)• Primer intento de estandarización en 1982. ITU-T H.120. DPCM codec.• Menos de 1 bit por pixel  Codificación por bloques• 1981 - JPEG• 1990 - H.261: Video conferencia – Combinación de DPCM y DCT – Compensación de movimiento2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 20
  21. 21. Los sistemas MPEG• MPEG-1: “Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media” (1992) – Objetivo: Calidad VHS a 1.5MBits/s – MP3 (audio) todavía en uso.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 21
  22. 22. Los sistemas MPEG• MPEG-2: “Generic coding of Moving • MPEG-4: “Coding of audio-visual Pictures and Associated Audio” objects” – Broadcasting y almacenamiento – Originalmente video para bitrates – Bitrates: 4-9 MBits/s bajos (videoconferencias en telefonía – TV por satélite, DVD móvil) – Creció mucho para abarcar otros campos.• MPEG-3? – Dos grandes estándares: MPEG-4 – Orientado hacia HDTV Visual y MPEG-4 Advanced. – Incorporado a MPEG-2 2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 22
  23. 23. Presente y futuro (2000-2012)• MPEG-4 Part 10: Advanced  H.265 (2011?) pretende reducir Video Coding / H.264 todavía más el volumen de datos – Diseñado en conjunto entre ITU y simplificar el coste y MPEG. computacional de las – Reducción del volumen de datos herramientas de enorme compresión/descompresión. 2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 23
  24. 24. Comparativa de rendimiento R-D Performance of MPEG Codecs 50 48 46 44 42 PSNR (Y) 40 38 36 34 32 350 450 550 650 750 850 950 1050 Bit rate (kbps)2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas MPEG-1 MPEG-2 MPEG-4 H.264 24
  25. 25. WiNGHacia las unidades móviles virtuales Uniéndolo todo: WiNG
  26. 26. Uniéndolo todo: WiNG• Los dos campos analizados (transmisión de datos en telefonía móvil celular y codificación de vídeo) pueden confluir en múltiples soluciones a problemas cotidianos, especialmente en el entorno de la producción y realización de programación para Televisión.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 26
  27. 27. Conexiones en directo  Una conexión de televisión en directo requiere desplazar al lugar una unidad móvil y establecer un enlace de microondas o vía satélite.  Es un procedimiento lento y costoso, que requiere la intervención de personal técnico especializado2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 27
  28. 28. Compresión de video• La evolución de las técnicas de codificación y compresión de video nos ofrece en la actualidad herramientas como los estándares H.264/MPEG-4 AVC, desarrollados de forma conjunta por ITU e ISO.• Con un extraordinario potencial, dichos estándares ofrecen gran calidad de señal, manteniendo al mismo tiempo un régimen binario relativamente reducido y una baja latencia.• Es posible obtener una transmisión de calidad aceptable con bitrates por debajo de 1 Mbps. 2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 28
  29. 29. Tecnología 3.75G – HSPA+• El estándar HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), un protocolo de telefonía móvil de tercera generación (3G) de la familia HSPA (High Speed Packet Access) permite alcanzar velocidades ascendentes de hasta 5.76 Mbit/s en la actualidad (y una velocidad esperada de hasta 22 Mbit/s en 3GPP versión 7).• ¡ Suficiente para soportar un enlace de video H.264 con calidad más que aceptable !2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 29
  30. 30. Solución propuesta• IDEA: Utilizar un módem HSUPA como Unidad Móvil Virtual para conexiones en directo o falso directo.• La cámara se conectará a un ordenador que realizará las tareas de compresión, codificación y encapsulado de los datos… Datos Señal Audio/video Audio/video Compresión Codificación2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas Empaquetado 30
  31. 31. … que serán posteriormente transmitidos mediante un módem HSUPA hasta alcanzar la estación base de telefonía móvil, de donde se encaminarán, via Internet, hacia el centro de producción de televisión. Enlace HSUPA Internet Internet En el futuro el ordenador se sustituirá por un dispostivo hardware integrado en la cámara.
  32. 32. Historia • WiNG ha sido desarrollado por el Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad de Sevilla junto con Canal Sur. • Financiado a través del Proyecto Minerva, iniciativa en la que participan, entre otras, la Junta de Andalucía y Fundación Vodafone. • I Premio Tecnológico por parte del Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 32
  33. 33. ¿Cómo?• WiNG ha sido diseñado partiendo de VLC y x.264 (Open Source).• En la actualidad está en Pre H- 265.• Enorme aceptación por parte de medios de comunicación.• Fuerte empuje gracias a la implantación de una red de telefonía móvil de alta velocidad en Andalucía.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 33
  34. 34. ¿Qué aporta la solución propuesta? Una nueva herramienta Clientes potenciales Cadenas de televisión Productoras asociadas Ventajas para el cliente • Reducción de costes de adquisición, mantenimiento, personal, establecimiento de enlace y transmisión. • Comodidad para los reporteros, liberándolos de la dictadura del cable. • Flexibilidad. El enlace puede establecerse en unos segundos, y desde cualquier lugar. • Gestión de recursos: un mismo equipo puede cubrir más eventos, gracias a la movilidad y flexibilidad del sistema. • Mejora del servicio, asociada al incremento de la rapidez y flexibilidad en la disposición del material audiovisual.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 34
  35. 35. Beneficios para el operador• Mejora la explotación de su propia red. Ingresos por tráfico.• El gran ancho de banda requerido por la señal de televisión van a permitir poner en valor la red HSUPA, actualmente infrautilizada, especialmente en el UpLink.• En el caso particular de Vodafone, la solución propuesta le permitiría explotar su posición de liderazgo en el despliegue de HSUPA.• Todo ello podría confluir en una solución “llave en mano” para centros de producción y emisión de señal de TV. 2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 35
  36. 36. Situación actual• En la actualidad WiNG está patentado (pendiente de patente).• Trabajamos con el Grupo LAVINIA (http://www.lavinia.tc/) y ADSAT para mejorar el sistema.• En proceso de implantación en televisiones locales, por ejemplo, Giralda TV, televisión municipal de Sevilla.2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 36
  37. 37. ¿Dudas?2/12/2010 JIFI 2010 - Caracas 37

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