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COMUNICAÇÕES MÓVEIS E
SISTEMAS DE SATÉLITE
DVB-S e DVB-S2
Aplicações de satélite
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Índice
• PADRÕES PARA COMUNICAÇÕES POR SATÉLITE
• DVB
• DVB-S: ETSI EN 300 421 (v1.1.2)
– Descrição da camada física (modulação e codificação)
– Desempenho de referência
• DVB-S2: ETSI TR 102 376 (v1.1.1)
–
–
–
–
–
–
–
–
Cenários de aplicação
Descrição da camada física
Desempenho de referência
Novidades: MOD-COD, VCM, ACM, modulações hierárquicas
Aplicativos de transmissão
Aplicativos interativos
Links de distribuição de TDT
Estratégia de dimensionamento e exemplos
• DVB-DSNG: ETSI TR 101 201 (v1.1.1)
– Cenários de referência
– Melhorias em relação ao DVB-S
Padrões para comunicações via satélite
• DVB
– Família de padrões abertos desenvolvidos pelo
European Telecommunications Standard Institute
(ETSI)
• DOCSIS
– Padrão proprietário originalmente desenvolvido pela
CableLabs para modems a cabo e posteriormente
adaptado para transmissão via satélite
• IP sobresatélite
– Padrão proprietário da Hughes Networks
Systems.
Desvantagens dos padrões proprietários
• Uma vez instalada uma rede, ela só poderá ser expandida com
equipamentos do mesmo fornecedor original.
• Na verdade, o cliente fica “vinculado” ao fabricante
durante toda a vida útil do sistema.
• O comprador deverá aceitar as condições técnicas,
legais e económicas do vendedor.
• Não existe interoperabilidade entre as diferentes marcas de
equipamentos.
Vantagens dos padrões abertos
• Interoperabilidade entre diferentes terminais e
sistemas.
• Não há mais dependência do fornecedor.
• Necessidade de uma organização independente
que certifique a interoperabilidade.
• Criação de processos de certificação e planos de
testes.
Vantagens dos padrões abertos
• Redução de custos
– Custos terminais
• Ao adotar universalmente a norma, os volumes de produção
aumentam e, consequentemente, os custos são reduzidos.
• Os componentes críticos são identificados e especificações
comuns são desenvolvidas para todos os fabricantes.
– Custos de instalação
• À medida que diferentes arquiteturas de equipamentos, ferramentas e
procedimentos são padronizados, os custos de instalação são
reduzidos.
• É necessário menor investimento na preparação de pessoal
qualificado, o que representa economia de custos.
Transmissão de Vídeo Digital (DVB)
Transmissão de Vídeo Digital (DVB)
• O projeto do padrão DVB foi lançado em 1993, com a
assinatura de um memorando de entendimento (MoU).
• O objetivo inicial era o desenvolvimento de um conjunto
de tecnologias digitais para transmissão de TV por meio
de:
– satélite
– Arame
– Ar
Principais padrões DVB
• DVB-S: Transmissão digital de TV via satélite.
• DVB-DSNG: Transmissão de TV digital via satélite,
por agências de notícias.
• DVB-C: Transmissão de TV digital por redes a cabo.
• DVB-T: Transmissão de TV pelo ar.
• DVB-RCS: Canal de retorno para transmissão via
satélite
• DVB-S2: Segunda versão do DVB-S
• DVB-H: Transmissão de TV pelo ar, destinada a
receptores portáteis.
Padrões DVB usados em
comunicações via satélite
• DVB-S
• DVB-RCS
• DVB-S2
• DVB-DSNG
DVB-S
DVB-S
• Padrão aberto, para o link de saída.
• Emitido em dezembro de 1993 pelo European
Telecommunications Standard Institute (ETSI) – EN 300 421.
• Originalmente destinado à transmissão de
TV digital via satélite.
• Descreve diferentes ferramentas para
criptografia de canal e proteção contra erros.
• Posteriormente adoptado para a transmissão de outros tipos de
informação, dada a sua simplicidade e flexibilidade.
DVB-S / Aspectos técnicos
• Sistema de modulação: QPSK
– (Chaveamento de mudança de fase quaternária)
• Correção de erros:
– Código interno convolucional (Viterbi):
• Proporções de código: 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 e 7/8
– Código externo Reed-Solomon:
• RS (204.188,T=8)
• Formato de dados: MPEG-2
DVB-S / Aspectos técnicos
• filtro de banda base
– tipo “raiz quadrada elevada de cosseno”
– Fator de roll-off igual ou inferior a 0,35
• Eficiência espectral de 1,6 bits/seg/Hz
DVB-S / Como funciona
1. Inversão de bits de sincronismoem um em cada oito pacotes na rede de
transporte. Cada pacote no quadro de transporte é188 bytes, o que
significa que a inversão de sinal nos bits de sincronização é repetida a
cada1504 bytes.
2. Inserção de um código aleatório no quadro resultante. A adição deste
código visa garantir que as características estatísticas dos dados sejam
praticamente aleatórias. A randomização é obtida realizando um soma
OR exclusivaentre a sequência de dados e uma sequência obtida por um
gerador de registrador de deslocamento. A sequência aleatória é
redefinida a cada 8 pacotes do quadro de transporte.
3. Adicionando umCódigo de detecção e correção de erros Reed-Solomon
. Este código é denominado código externo e é comum a todos os
padrões DVB. Introduz 16 bytes de redundância para cada pacote de
188 bytes.
DVB-S: emoldurado
Símbolos de paridade
DVB-S: Randomizador
Gerador de sequência binária
pseudo-aleatória (PRBS):
DVB-S / Como funciona
• Aplicação de umintercalação convolucional(Fourney) cujo objetivo é
dispersar rajadas de erros de canal. Deste modo,se ocorrer uma
explosão de erros, devido ao desvanecimento do canal, os erros afetarão
pacotes diferentes e provavelmentepode ser excluído usando
propriedades corretivas dos códigos internos e externos.
•
Inserindo um segundo código de proteção contra erros. Este código é
chamado de código interno e é de natureza convolucional. O grau de
redundância introduzido por este código não é fixado antecipadamente e
pode ser configurado pelo provedor de serviçosadaptar-se às características
do sistema que deseja utilizar (potência de transmissão, tamanho das antenas
de transmissão e recepção, taxa de dados disponível, etc.).
•
Modulação de portadora viaQPSK(Modificação de mudança de fase em
quadratura).
DVB-S: Modulação e codificação
DVB-S: Sistema completo
Cenário
Link de transmissão: para transmissão direta de TV, áudio e/ou dados
Link de distribuição: para retransmissão por cabo, fibra ou UHF
Link de contribuição: do local do evento (notícias, etc.)
DVB-S: cenário de aplicação
• Transmissão de sinais de televisão digital
• Emprega modulação e codificação fixas
– QPSK com redução de 35%
– Esquema concatenado: Reed-Solomon (204.188)
com FEC ½
– Taxas FEC: ½, 2/3, ¾, 5/6, 7/8 (usando
punção)
• Encapsulamento MPEG-2
Evolução histórica
1997: DVB-DSNG
DVB-S + 8PSK e 16QAM
Links de contribuição
1994
1994: DVB-S
QPSK
RS + Convolucional
Transmissão digital
1997
2007
2007: DVB-S2
Novos fluxos de entrada
Novas modulações
Novos códigos de canal MOD-COD de
espectro variável (LDPC+BCH)
Aplicações profissionais
DVB-S2
DVB-S2 / Aspectos técnicos
• Padrão aberto para link de saída - EN302307
• Sistemas de modulação
– QPSK (QuaternaryPhaseShiftKeying)
– 8PSK (8-ary PhaseShiftKeying)
– 16APSK (amplitude de 16 ários e chaveamento de mudança de fase)
– 32APSK (amplitude de 32 ários e chaveamento de mudança de fase)
• Correção de erros
– Código interno: LDPC (Low Density Parity Check)
– Código externo: BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)
– Isso permite um comportamento típico apenas 0,6 ~1,2
dB abaixo do limite de Shannon.
DVB-S2 / Aspectos técnicos
• Relacionamentos de código
– QPSK: 1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6,
8/9 e 9/10.
– 8PSK: 3/5, 2/3, 3/4, 5/6, 8/9 e 9/10.
– 16APSK: 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 e 9/10.
– 32APSK: 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 e 9/10.
• filtro de banda base
– Fatores de descendência: 0,20; 0,25 e 0,35.
DVB-S2 / Aspectos técnicos
•
O quadro de banda base (BBFRAME) é codificado primeiro com BCH e
depois com LDPC
• O resultado é um quadro FEC (FECFRAME), que pode ser:
– Normal = 64.800 bits
– Curto = 16.200 bits
• O comprimento do quadro FEC é fixo e o overhead gerado pelas
codificações é variável, dependendo do código FEC selecionado, o
que resulta em uma certa eficiência, em cada caso.
DVB-S2 / Aspectos técnicos
• Modulação e codificação
– Constante (CCM)
– Adaptativo (ACM)
• Eficiência espectral > 0,5~4,5 bits/seg/Hz
• Formatos de dados: MPEG-2 e MPEG-4
• Tudo isso se traduz em:
30 ~35% mais capacidade que o padrão DVB-S.
Recepção 2~2,5 dB mais robusta.
DVB-S2 / Serviços
• Transmissão de programas de TV
– TV digital multiprograma
– TV HD
• Serviços interativos
– Transmissão de dados
– Internet
• Serviços de agência de notícias
– televisão digital
• “Head-ends de TV a cabo
DVB-S vs DVB-S2
Tabela comparativa
51
EIRP de satélite (dBW)
53,7
DVB-S
DVB-S2
DVB-S
DVB-S2
QPSK 2/3
QPSK 3/4
QPSK7/8
8PSK 2/3
Velocidade por símbolo
27,5 (a=0,35)
30,9 (a=0,25)
27,5 (a=0,35)
29,7 (a=0,25)
C/N (27,5 MHz) (dB)
5.1
5.1
7,8
7,8
Taxa de bits útil (Mbit/s)
33,8
46 (+36%)
44,4
58,8 (+32%)
Nº de programas SDTV
7 MPEG-2, 15 AVC
10 MPEG-2, 21 AVC
10 MPEG-2, 20 AVC
13 MPEG-2, 27 AVC
Nº de programas HDTV
1-2 MPEG-2, 3-4 AVC
2 MPEG-2, 5 AVC
2 MPEG-2, 5 AVC
3 MPEG-2, 6 AVC
Sistema
Modulação e codificação
Grupo SatLabs
• Associação internacional sem fins lucrativos.
• Principais objetivos
– Divulgação global dos padrões DVB
– Garantir a interoperabilidade entre terminais e
sistemas sob o padrão DVB
– Obtenha soluções de baixo custo
• Os testes são realizados através de
laboratório independente (CETECOM ICT
Services).
Membros do SatLabs
• Tecnologia AASKI
• Satélite Advantech
Redes
• Avanti Banda Larga
• Espaço Europeu
Agência
• Eutelsat
• Gilat
• Hélade SAT
• Rede Hughes
Sistemas
• Integrasys
• jsat
•
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•
•
•
•
•
ND Satcom
Novos céus
Novatec
Pentamídia
Lince Sat
SES Astra
céu
STM Noruega (EMC)
Thales AleniaEspaço
VeriSat
ViaSat
SatLabs
Lista de produtos verificados
produtos
Data
STM Noruega-EMC
ASSatLink1000
26/08/2005
STM Noruega-EMC
ASSatLink1910
26/08/2005
Gilat
SkyEdge DVB-RCS
10/10/2005
SatNet
Série 3000
17/10/2005
Novatec
NTC/2107
31/01/2006
PentaMedia
ORCS 4000
02/02/2006
ViaSat
LinkStar IV
12/04/2006
Empresa
Cálculo de link
• Existem excelentes aplicações de software, tanto
comerciais (SatmasterPro ou Satmaster+) como
criadas por operadores de satélite (IntelsatLST5).
• Dada a complexidade dos padrões DVB, alguns dos
dados de entrada para o cálculo do link requerem
cálculos prévios, mesmo quando são utilizadas
aplicações como o Satmaster.
• Existem ferramentas que permitem realizar esses
cálculos, como a criada pelo fabricante Newtec, em
Excel.
• Universidade Newtec eMODCO dCalculadora V2.19\Newtec
Universal M QUALQUERCalculadora DCOD v2.19.xls
Obrigado!