Introduzione allo standard
Digital Video Broadcasting


sviluppo della tesi di laurea: 

Architettura di Sistemi (STB) per Digitale Terrestre
su alcune innovazioni



1. TV digitale e Progetto DVB

1.1 La Televisione digitale

Dal punto di vista del fornitore del servizio, la televisione è composta da due elementi fondanti, la produzione di contenuti e la trasmissione degli stessi agli utenti. 

I contenuti, ormai da tempo, sono realizzati ed archiviati in modo digitale e la naturale evoluzione è che altrettanto avvenga per la loro trasmissione e ricezione. 

La trasmissione digitale, dal canto suo,  presenta i seguenti vantaggi: l'eliminazione delle interferenze tipiche cui è soggetto il segnale analogico, la compressione del segnale ed il conseguente aumento del numero di programmi disponibili. Inoltre, i video compressi sono trasmessi in formato digitale sotto forma di bit streams e possono essere trattati per mezzo di applicativi software -- ad esempio algoritmi crittografici o di correzione d'errore -- oppure integrati con l'aggiunta di sottotitoli, anche in lingua diversa dall'originale. 

Gli elementi innovativi della tecnologia digitale sono quindi sicuramente il miglioramento della qualità tecnica, l'immagine ed il suono, ma soprattutto il notevole incremento del numero di programmi disponibili, grazie all’efficacia dell’algoritmo di compressione MPEG-2, il quale consente anche di raggruppare più programmi televisivi in un unico flusso irradiato sul canale di diffusione prescelto. 

L'incremento ottenuto varia da 4 a 6 programmi per la trasmissione terrestre, da 5 a 10 per quella satellitare e molti di più per quella via cavo, non presente in Italia, in funzione della capacità trasmissiva disponibile (24 Mbit/s sui canali terrestri, 32 Mbit/s sui canali satellitari e multipli di 32 Mbit/s per i canali via cavo), dalla qualità di riproduzione che si desidera ottenere e dall'utilizzo dei sistemi di correzione d'errore. 

Nella tabella 1.1, sono indicate le principali differenze tecnologiche tra la televisione analogica e quella digitale terrestre, nella configurazione adottata in Italia.



Tv analogica terrestre

TV digitale terrestre

Standard di trasmissione/ricezione

PAL

DVB-T

Frequenze operative

Da 40 a 826 MHz

Da 40 a 826 MHz

Larghezza di banda del canale

7/8 MHz (VHF/UHF)

7/8 MHz (VHF/UHF)

Modulazione

AM-TV

COFDM

N° programmi per canale

1

4/6

Formato immagini video

CVBS videocomposito

MPEG-2

Formato suoni audio

Audio analogico

MPEG-1 layer 2

Ricevitore necessario

Televisore PAL, Videoregistratore PAL


Decoder DTT (con uscita analogica PAL nella fase transitoria), televisore con decoder DTT integrato

Tipo di antenna ricevente fissa

Yagi, Log-periodica, a pannello

Yagi, Log-periodica, a pannello

Ricezione portatile

La qualità delle immagini dipende dalla posizione dell'antenna a stilo ed è influenzata dalle persone che si muovono nell'ambiente

La qualità dell'immagine è costante se l'intensità del segnale è sopra la soglia di ricezione del decoder

Ricezione mobile

Praticamente impossibile per la continua variazione della qualità di immagini e suoni

La qualità è costante se l'intensità del segnale, pur variando, rimane sopra la soglia di ricezione del decoder. Si può degradare solamente se i cammini multipli e le riflessioni d'ambiente creano ritardi che cadono fuori dall'intervallo di guardia

Collegamento telefonico

No

Si (servizi interattivi),

No (free-tv)

Tabella 1.1: Differenze tra trasmissioni TV terrestri analogiche e digitali in Italia



Un elemento che spariglia nuovamente le carte, è la televisione digitale in alta definizione (HDTV) che, con la sua occupazione di banda, riporta drasticamente il numero di canali disponibili ai livelli dell'analogico. Questo problema, già sui tavoli di discussione ufficiali, probabilmente si risolverà nei prossimi anni in un bilanciamento tra le trasmissioni
digitali in alta definizione e quelle in definizione standard (SDTV).



1.2 Digital Video Broadcasting (DVB)

Il DVB Project è stato fondato nel '93, come consorzio dei principali rappresentanti dell'industria europea di radiodiffusione, con l'obiettivo di realizzare un formato standard che consentisse la diffusione della televisione digitale sul territorio. Ad oggi il consorzio conta più di trecento membri di trentacinque nazioni ed il numero di standard di specificazioni tecniche rilasciati è diventato veramente elevato.

A livello internazionale, sono tre gli standard sviluppati che si contendono il mercato: American Television Standards Committee (ATSC) in USA, Digital Video Broadcasting (DVB) in Europa e l'Association of Radio Industries and Business (ARIB) in Giappone. ATSC utilizza un canale RF a 6 Mhz e, come DVB e ARIB, adotta lo standard MPEG-2 per la compressione video.

Lo standard europeo DVB definisce tre principali specificazioni tecniche, in funzione del mezzo trasmissivo utilizzato: DVB-T [1] per la trasmissione terrestre, DVB-S [2] per quella satellitare e DVB-C [3] per quella via cavo.

La principale differenza tra questi standard risiede nel tipo di modulazione adottata: DVB-T usa il Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplex (COFDM), DVB-S si basa sulla Quadrature Phase-Shift Keying Modulation (QPSK) mentre DVB-C utilizza la Quadrature Amplictude Modulation (QAM). Anche lo standard giapponese, ARIB, ha definito gli stessi tre tipi di standard, scegliendo la modulazione PSK per la trasmissione satellitare, Orthogonal Frequency-Division Multiplex (OFDM) + PSK o QAM per quella terrestre e QAM quella via cavo. Nella tabella 1.2, sono indicate le principali caratteristiche degli standard DVB, ATSC e ARIB.



ARIB (Giappone)

ATSC (USA)

DVB (Europa)

Formato Video





Codifica

1080i: 1920 o 1440x1080, 30 fps

480i: 720x480, 30 fps

480p: 720x480, 60 fps

720p: 1280x720, 60fps

1080p: 1920 o 1440x1080, 60 fps


MPEG 2 video, MPEG 2 AAC

1080i: 30fps

1080p: 24 o 30 fps

720p: 24, 30 o 60 fps

480p: 24, 30 o 60 fps

480i: 30fps o altro


MPEG 2 video, AC 3

576i: 25fps

1152i, 180p: 25fps





MPEG 2 video, MPEG 2 audio

Multiplexing

MPEG-2 transport stream

Trasmissione

Satellite

Terrestre

Cavo

Terreste


Satellite

Terrestre

Cavo

Info Rate

(Mbits/s)


52,2

23,4

29,2

19,39

29,2

24,1

38,1

Larghezza banda

(Mhz)

31,5

6

6

6


26-51

8

8

Modulazione

PSK

OFDM+PSK, QAM

QAM

8-VSB

QPSK

COFDM

QAM

Tabella 1.2: Differenze tecnologiche tra gli standard internazionali


1.3 Multimedia Home Platform (DVB-MHP)

La piattaforma DVB-MHP nasce con l'obiettivo di contrastare la verticalizzazione del mercato dei decoder digitali, che stava producendo una miriade di soluzioni proprietarie tra loro incompatibili, con la proposizione di un middleware standard che garantisca l'interoperabilità tra applicazioni realizzate sullo standard DVB.

L'obiettivo di trasformare in senso orizzontale il mercato dei decoder trae origine quindi dalla consapevolezza che con la diffusione della tecnologia digitale nel campo televisivo e con le prospettive di interattività spinta visibili all'orizzonte, non si possano proporre agli utenti prodotti non compatibili, non intercambiabili e che seguanoo percorsi evolutivi differenti. Per raggiungere questo obiettivo di uniformità di piattaforma, una delle scelte effettuate è stata l'integrazione di standard esistenti e consolidati, che offrono anche garanzie di non porre vincoli ai successivi sviluppi.

Questo approccio, se da un lato tende a far diminuire i costi dei ricevitori, non comporta del resto un appiattimento del mercato, perché le proposte applicative, contando su una comune piattaforma, si prevede tenderanno a crescere sempre più velocemente, differenziando i prodotti. Non va infatti dimenticato che il progetto italiano prevede, oltre alle licenze ai tre broadcaster nazionali, un sistema di licenze locali che dovrebbe portare ad una crescita del mercato dei servizi, dalla produzione di contenuti alla fornitura dei servizi di interattività con i broadcasters. 

La piattaforma MHP, dal canto suo, ha già previsto una differenziazione dei costi del ricevitore basata sulle diverse funzionalità supportate, definite da tre classi distinte di profilo: Enhanced Broadcast, Interactive TV ed Internet Access Profiles, come vedremo in seguito.


Nicola Bagnardi

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Ultimo aggiornamento: 15/11/2006