CIERRE DE LA BRECHA DE RADIODIFUSION Y CONTENIDOS DIGITALES, MEDIANTE LA TECNOLOGIA DTH – DVB-NIP Y TECNOLOGIAS LEO, APLICADOS A LA EDUCACION
INTRODUCCIÓN
La transformación digital en ámbito de la educación, solo se está dando en las zonas urbanas y prácticamente es nulo en las zonas rurales. El ministerio de Educación nunca logro solucionar la falta de acceso a los servicios educativos que el mismo estado ha implementado como “Peru Educa”, “Aprendo en Casa”, para mejorar el proceso aprendizaje en la educación básica regular. Todas las posibles soluciones tecnológicas se han basado en el uso del internet para tener acceso a los mencionados servicios. Esto se debe a la falta de cálculos de escenarios o uso de ancho de banda y velocidad de acceso. Mediante escenarios de navegación y velocidades mínimas de acceso a servicios en la web se puede calcular los mínimos anchos de banda de Instituciones Educativas unidocentes y poli docentes para saber que no hay servicio alguno que soporte la demanda de millones de accesos simultáneos.
Cada institución educativa debe contar con acceso a servicios que incluyan la rápida consulta de documentos, vídeos y la participación en videoconferencias, ya sea a través de la plataforma “Perú Educa” o de otras fuentes. A continuación, se presenta una tabla indicando los servicios y su demanda de ancho de banda:
|
Servicios Escolares |
Ancho de Banda (Mbps) |
Ancho de banda (Mbps)
|
|
Bajada |
Subida |
|
|
Perú Educa |
5 |
1 |
|
Video Conferencia (Zoom) |
3.3 |
3.8 |
|
Email y aplicaciones de mensajes |
1 |
1 |
|
Acceso Base de Datos (Documentos, Libros) * |
10 |
2 |
|
Navegación General |
5 |
3 |
|
Multimedia 1080p (YouTube) |
5 |
1 |
|
Total (BW) |
29.3 |
11.8 |
*Se considera descarga y subida de archivos de 5MB (Libros PDF) en 4 segundos y 20 segundos respectivamente.
Para el cálculo de la demanda del ancho de banda, se estima que en cada institución educativa multigrado se tiene en promedio 80 personas incluyendo alumnos y trabajadores mientras que en el tipo unidocente se considera 40 personas. Además, se considera que solo el 10% del total de las personas hará uso del ancho de banda. Por lo que se utiliza la siguiente fórmula para el cálculo de la demanda por escuela. 
Esto quiere decir que cada institución educativa tendrá una demanda máxima de 234 Mbps de bajada y 94.4 Mbps de subida para las instituciones educativas multigrado mientras 117.2 Mbps de bajada y 47.2 Mbps de subida para el tipo unidocente, considerando el uso de los servicios en simultaneidad del 10% de las personas. Es necesario aclarar que el ancho de banda usado por los alumnos durante clase (usando solo el servicio de Perú Educa) corresponde solo a 50 Mbps y 10 Mbps de bajada y subida respectivamente.
Como se puede ver, lograr que más de 20,000 Instituciones Educativas tengan acceso en horarios de clase es imposible con servicios de cualquier tipo, especialmente los accesos por satélite, la demanda es inmensamente grande y no hay esa disponibilidad de ancho de banda.
La propuesta del presente trabajo se basa en encontrar una solución tecnológica basada en infraestructuras que el estado peruano ya tiene implementado que combinado con otras tecnologías como los servidores de contenidos y el uso de servicios públicos de telecomunicaciones como: satélites LEO, servicios móviles 4G, servicios fijos de fibra óptica y radioenlaces se utilicen para las peticiones en donde la demanda de ancho de banda es muy baja o casi nula.
La propuesta se basa en el uso de la plataforma DTH del IRTP, que esta implementada bajo la norma DVB-NIP, para el envío en forma de difusión de señales de radio y televisión, envío de películas o video en demanda, envío de datos digitales como portales educativos, libros o cuadernos en forma gratuita y el uso como el canal de retorno de peticiones todos los servicios públicos existentes, hasta los servicios satelitales LEO. Todos servicios mencionados son almacenados en un servidor de contenidos de bajo costo con inteligencia artificial para la consulta de estudiantes y docentes. El acceso a los contenidos es mediante la tecnología Wi-Fi Indoor u Outdoor, basado en los estándares IEEE, 802.11ax o 802.11be
Sobre el Estándar DVB-NIP
El presente documento describe un sistema de radiodifusión IP nativo (NIP) basado en las tecnologías DVB existentes que se han adaptado y complementado para los requisitos de los operadores de redes y radiodifusores que desean aprovechar IP para la distribución de contenidos.
El sistema de radiodifusión IP nativo es una arquitectura basada en IP de extremo a extremo que aprovecha DVB-I como esquema contemporáneo de descubrimiento de servicios y metadatos de programas, que permite que los usuarios descubran y seleccionen servicios de transmisión a través de una lista de servicios del tipo OTT o simplemente Streaming.
Las tecnologías más avanzadas de codificación, empaquetado y entrega de vídeo a velocidad de bits adaptativa (ABR) especificadas en DVB-DASH, que Ofrece soluciones de transporte de objetos multicast para la transmisión de contenido basado en archivos, incluidos medios segmentados, utilizando protocolos FLUTE/ROUTE y facilita la distribución eficiente de contenido mediante el uso de multicast difusión, reduciendo la carga en las redes y mejorando la escalabilidad, DVB-AVC y los mecanismos de transferencia de archivos multidifusión especificados en DVB-MABR para la distribución de contenidos audiovisuales.
Revisión documental y antecedentes técnicos
Las ventajas de este enfoque son una mayor flexibilidad, una mejor integración con las infraestructuras IP terrestres, la posibilidad de reutilizar flujos procedentes de cabeceras OTT en la nube en lugar de tener que ejecutar deliberadamente una cabecera de difusión DVB-TS para la distribución exclusiva a través de las redes de difusión DVB tradicionales, una mejor compatibilidad con los dispositivos IP contemporáneos, como teléfonos inteligentes, tabletas, PC, y, por último, la opción de utilizar una misma transmisión de difusión IP nativa para abordar simultáneamente varios casos de uso B2B y B2C muy diferentes.
Aprovechar las tecnologías ABR – Transmisión Adaptativa por Tasa de Bits permite suministrar activos audiovisuales de forma fiable no sólo directamente a los televisores, sino también indirectamente, a través de funciones de pasarela, a cualquier dispositivo IP contemporáneo. Estas pasarelas pueden instalarse en redes de proveedores y telecomunicaciones o directamente en los hogares de los consumidores como extensión de la radiodifusión doméstica DVB.
El uso de los mecanismos definidos en DVB-MABR también hace posible la prestación de servicios completa e intrínsecamente híbridos de forma totalmente transparente, con algunos componentes del servicio prestados a través de la radiodifusión y otros a través de OTT. Todo ello de forma invisible para el usuario final. Las aplicaciones pueden ser canales de televisión en directo con publicidad dirigida, en los que el contenido del canal en directo se ofrece a través de la radiodifusión y la publicidad dirigida se ofrece de forma invisible a través de la banda ancha, o servicios en los que las representaciones menos vistas se ofrecen a través de la banda ancha y las representaciones/componentes más comunes a través de la radiodifusión. Todos los contenidos se mezclan a la perfección en una única presentación coherente para el usuario final.
La distribución masiva de contenidos idénticos todavía se realiza mejor a través de la radiodifusión y, aprovechando las tecnologías de vídeo contemporáneas en un contexto híbrido, se puede combinar a la perfección lo mejor de la unidifusión IP y la distribución multidifusión IP.
Diseño funcional y operativo de la arquitectura
El sistema de difusión IP nativo DVB funciona tanto en escenarios conectados como desconectados. En escenarios no conectados, es decir, sin vía de retorno, algunas funciones aún no están disponibles.
Las principales características de la solución Native IP son:
1. Transmisión de servicios lineales de televisión y radio en directo y en tiempo real
· Entrega de activos en tiempo real exclusivamente mediante difusión.
· Entrega en tiempo real de activos de forma totalmente híbrida, algunos por difusión y otros por banda ancha.
· Mayor facilidad de actualización para la introducción de nuevos códecs de audio y vídeo.
2. Escenarios de uso para profesionales y consumidores
· Entregados directamente desde la misma cabecera a - los hogares de los consumidores o indirectamente - a CDN Edge Caches que ponen el contenido a disposición a través de redes intermedias LAN o WAN fijas o móviles.
· En entornos profesionales, la posibilidad de almacenar los contenidos recibidos, es decir, el servicio "Live to VoD".
3. Guía de contenidos ampliada
· Todas las funcionalidades proporcionadas por DVB-I ETSI TS 103 770.
4. Soporte multipantalla.
· Direcciona dispositivos IP nativos con o sin sintonizador de emisión incorporado.
5. Protección de contenidos
· Admite la protección de contenidos con las mismas soluciones DRM que se utilizan en las redes de banda ancha (escenario totalmente conectado).
· Admite soluciones DRM propietarias para escenarios de clientes desconectados.
6. Publicidad dirigida
· Utiliza las ventajas de ABR para la sustitución flexible de anuncios.
Definición de la arquitectura y flujo de información
El sistema de radiodifusión DVB-NIP se basa en una arquitectura de sistema por capas.
En la parte superior de la pila IP nativa se encuentra una capa de metadatos y descubrimiento de servicios de televisión basada en DVB-I según ETSI TS 103 770. Esta capa se encarga de informar a los receptores sobre los distintos servicios disponibles en las redes de radiodifusión y banda ancha. Los Servicios DVB-NIP pueden agruparse en diferentes Listas de Servicios DVB-I procedentes de diferentes Operadores Técnicos o Comerciales de la red de difusión.
En cada red de radiodifusión puede haber una o más de estas listas de servicios DVB-I. El mecanismo de Puntos de Entrada de Listas de Servicio DVB-I se utiliza para anunciar todas las diferentes Listas de Servicio DVB-I disponibles en la red de difusión. En cada lista de servicios DVB-I se incluyen servicios basados en DVB-DASH según ETSI TS 103 285. Los servicios basados en DVB-DASH en DVB-NIP pueden transportarse utilizando los protocolos FLUTE/ROUTE definidos por DVB-MABR a través de la red de difusión DVB, tal como se define en ETSI TS 103 769. Alternativamente, un receptor puede obtener los mismos servicios utilizando peticiones HTTP/HTTPS estándar a través de la red de banda ancha. Además, algunos componentes o representaciones del mismo servicio DASH pueden transportarse a través de la red de difusión y otros a través de la red de banda ancha. Todo esto ocurrirá de forma invisible para el usuario final de dichos servicios.
DVB-NIP define un mecanismo de Canal de Anuncio bajo una cláusula 8.2 y tablas de señalización llamadas NIF (Archivo de Información de Red) y SIF (Archivo de Información de Servicio) bajo la cláusula 8.4. Estas dos tablas de señalización permiten que todas las especificaciones DVB mencionadas anteriormente se ejecuten en una red de difusión que consta de varios canales RF de difusión y potencialmente uno o más flujos NIP lógicos. La NIF proporciona información sobre los diferentes Streams y sus parámetros físicos en la red de difusión. La SIF proporciona información sobre la ubicación de los servicios y metadatos dentro de esos flujos. La NIF y la SIF permiten a los receptores de radiodifusión resintonizarse dinámicamente con los flujos y canales físicos que transportan los diferentes servicios de radiodifusión.
La señalización y los servicios A/V (utilizando DVB-DASH ETSI TS 103 285) se transportan por el canal RF de difusión a través de multidifusión IP. Las sesiones de multidifusión IP DVB-NIP se transportan utilizando el perfil GSE-Lite definido en la cláusula D.2 de ETSI TS 102 606-1 o la encapsulación de protocolos múltiples definidas.
Estos datos codificados (televisión en vivo, video en demanda, datos digitales, etc.) desempaquetados en el Set Top Box – STB, son capturados y almacenados en el servidor de contenidos, bajo el siguiente esquema:
Captura de datos del receptor.
Referencias:
https://dvb.org/?standard=native-ip-broadcasting.