Guía completa de la trama de transporte MPEG-2

Elementos de la Trama

La Red

Hace referencia a todas las frecuencias dentro de un área de cobertura. Es gestionada por un operador y lleva un identificador propio (Network_id), al que viene asociado un network_name.

Cable de Red

Múltiples canales de transmisión (canales RF) y a cada uno le corresponde una trama de transporte o multiplex digital. Cada trama de transporte tiene un identificador transport_stream_id.

Multiplex

Tiene multitud de programas o servicios con service_id asociado. Es el equivalente a un canal de TV analógico.

Servicio

Tiene asociado audios y vídeos que se conocen como flujos elementales (ES) o componentes de servicio. Cada flujo elemental tiene sus propios paquetes de transporte con un PID único.

Tablas

Elementos que permiten al receptor extraer la información de cada servicio. Aportan señalización a la trama.

Paquetes Nulos

Se insertan para mantener constante la tasa binaria final de la trama de transporte.

PIDs no Referenciados

Existen cuando hay componentes que no están asociados por las tablas a ningún servicio en particular. Se suele usar en servicios de datos especiales o privados en el que solo sus receptores conocen de su existencia y su localización.

Multiplexación

Proceso por el que se obtiene la trama de transporte MPEG-2. Los flujos MPEG-2 se encuentran en el formato ES, pero no son aptos para su transmisión, por lo que se paquetizan en PES de longitud variable, que a su vez son paquetizados en paquetes de 188 bytes. Pasar de paquetes PES a paquetes de transporte se llama multiplexar.

El multiplexor recibe a su entrada el paquete PES de todos los flujos, y crea una sola trama de bits formada por paquetes de transporte, multiplexados en el tiempo.

Funciones de la Multiplexación

• Paquetetiza los servicios en una única trama.
• Prepara la trama para ser transmitida en un medio hostil.
• Inserta señalización.
• Encripta contenidos según un algoritmo de DVB.
• Inserta paquetes nulos para mantenimiento de bitrate constante.
• Inserta cabeceras de transporte.
• Inserta referencias de reloj para la sincronización en recepción.
• Mantenimiento del bitrate de los flujos de entrada.
• Inserción de PCR.
• Recuperar los datos codificados de un programa, extraerlos y decodificarlos.
• Permitir la extracción de paquetes de transporte de una o más tramas.
• Permitir el paso entre PS y TS de forma rápida.

Creación de una Trama de Transporte

Teniendo la tasa binaria máxima del multiplex digital, hay que elegir los servicios teniendo en cuenta:

• Codificación del servicio en CBR o VBR: CBR: la tasa binaria se mantiene constante, por lo que la estimación será más sencilla. VBR: hay que tener en cuenta la máxima tasa binaria que puede representar el servicio.
• Estructura de los servicios a multiplexar: es necesario realizar un estudio de la señalización que tienen previo a su multiplexación, tipos de componentes, parámetros de la trama, etc.
• Restamping de PCR: es necesario en la remultiplexación de servicios que proceden de emisiones de otros operadores, para poder reinsertar las marcas de tiempo de los paquetes de transporte que lo necesiten.
• Componentes adicionales: teletexto, subtítulos, etc. Todas ellas ocupan tasa binaria del multiplex, por lo que hay que tenerlas en cuenta para planificar el bitrate total.
• Parámetros de señalización: hay que tenerlos claros antes de la multiplexación para evitar PIDs duplicados, PIDs no referenciados, errores de señalización, etc.
• Bitrate asignado a señalización: es conveniente saber el bitrate con el que se remultiplexan las tablas SI/PSI, porque en la trama digital no se permite disponer de las tablas. Hay que darles velocidad a las tablas, aunque esta será baja, ya que son solo datos.
• Remapeo de PIDs: permite cambiar el PID de una componente de entrada. Se suele utilizar principalmente cuando existe más de una fuente con un mismo PID.
• Remultiplexación de tablas: permite remultiplexar tablas de las fuentes de entrada, es decir, representarlas en la trama de salida.
• Transrating de los servicios: permite cambiar la tasa binaria de los servicios de entrada, de forma que su distribución de tasa binaria se pueda configurar totalmente para cumplir con los límites establecidos.
• Remultiplexación de las PMT: se podrá hacer cuando no se altere la composición de servicios, es decir, el servicio a la salida del multiplex mantenga las mismas componentes que a la entrada. En este caso hay que tener en cuenta los parámetros: service_id o program_number (ha de mantenerse el original), PMT_id (inalterado respecto a la entrada), PCR_PID (permite extraer el STC).

Señalización: Las SI/PSI

Es necesaria para que el set-top box (receptor) reciba información: dónde y cómo sintonizar, encontrar servicios, cuándo van a ser los programas, qué contenidos son encriptados y cuáles no.

Program Specific Information (PSI)

Incluyen datos informativos y privados, los programas, PES o partes pueden encriptarse (no permitido con las PSI), las PSI se segmentan en una o más secciones de TS, sección: estructura sintáctica que se utiliza para colocar las PSI en paquetes TS, las secciones de la tabla han de ir seguidas sin espacios vacíos, no se especifican velocidades de repetición de tablas pero se recomienda la transmisión periódica para la descodificación. En las PSI la velocidad de repetición debería ser más alta (periodos de repetición pequeños).

PSI en MPEG-2

• PAT (Program Association Table): Localización de señalización. Es la primera que se consulta cuando se sintoniza TS. Da indicación de los servicios que existen en el TS.
• CAT (Conditional Access Table): Información de acceso condicional.
• PMT (Program Map Table): Información de la composición de los programas. Contiene los PIDs que identifican los flujos EMMs (niveles de autorización).

Service Information (SI), definidas por DVB

• NIT (Network Information Table): Información de la red física.
• SDT (Service Description Table): Información sobre el tipo de servicio.
• EIT (Event Information Table): Datos sobre los eventos o programas.
• TDT (Time and Date Table): Información de fecha y hora.
• BAT (Bouquet Association Table): Mismo PID que SDT, pero identificada unívocamente por su table_id.
• RST (Running Status Table): Da el estado de un evento en ejecución o en espera.
• TOT (Time Offset Table): Actualización de fecha y hora actuales con desplazamiento local del tiempo.
• ST (Stuffing Table): PIDs de las tablas que se pueden invalidar.
• AIT (Application Information Table): PID libre, especificado en la PMT del programa correspondiente. Introduce información de las APPs existentes en el TS.
• UNT (User Network Table): PID libre, especificado en la PMT correspondiente. Introduce información sobre descargas de software existentes.
• INT (IP/MAC Notification Table): Indica la existencia de servicios IP/MAC en el TS. Necesaria en DVB-H.

Estructura de las Secciones

• table_id: Identificación de la tabla a la que pertenece cada sección.
• section_syntax_indication: Indica si usa CRC o no.
• section_length: Longitud de la sección en bytes.
• table_id_extension: PAT: identifica el TS del flujo; PMT: número de programa al que pertenece la sección; NIT: indica el network_id; SDT: transport_stream_id; EIT: service_id.
• version_number: Cambios en las PSI.
• current_next_indicator: Si la sección es válida ahora o en el futuro.
• last_section_number: Última sección para que el receptor sepa que se ha recibido al completo.
• CRC_32: Código cíclico de comprobación de errores.

Multiplex. Estadística

Asignación de bitrate variable según contenidos y características de la señal. Principio de funcionamiento: mantenimiento de la calidad de codificación (calidad de la imagen constante). Modificará el bitrate utilizado en función del contenido codificado en cada momento. En secuencias donde haya un gran índice de movimiento o detalles, se modificará el bitrate al alza para conseguir una tasa binaria requerida para una codificación óptima del contenido.

Para controlar se necesita:

• Tasa media: Tasa binaria media de codificación para cada uno de los codificadores.
• Tasa máxima: A la que podrá llegar el codificador en momentos de alta demanda de bitrate.
• Tasa mínima: Que podrá utilizar el codificador en situaciones de baja demanda de flujo binario.
• Prioridad: La de cada uno de los servicios para resolver situaciones de alta demanda de AB de todos los servicios simultáneamente.
• Tasa binaria total: No se puede sobrepasar.

Componentes Compartidas

Las que se usan en más de un servicio. Por ejemplo, el teletexto. Aunque se señalice una componente en varios servicios, esta no consume mayor bitrate por estar señalizada en varios servicios. El flujo de esta componente es único dentro de la trama, pero los diferentes servicios hacen uso de dicho flujo.

Transmisión de Datos

• Paquetización de datos: Se organizan en paquetes MPEG PES o TS.
• Tipos de datos: Teletexto, subtítulos, aplicaciones, etc.
• Equipos: Generadores de teletexto, subtítulos, playout server, etc.
• Métodos principales: Data Piping: Información dentro de los TS privados, transmisión asíncrona. Data Streaming: Transmisión en PES que van en paquetes TS, asíncrona o síncrona. DSM-CC: Los datos van en una tabla privada MPEG-2.