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Set-Top Boxes para Televisão Digital

5ºAno, 1ºSemestre Televisão Digital- 2006/2007

Alunos: Pedro Cunha [email protected] Nuno Mano [email protected]

Índice

1-Objectivos ....................................................................................................................... 3

2.0-Introdução ................................................................................................................... 4

2.1-Televisão Digital Terrestre (TDT) ............................................................................. 6

2.2-Televisores Digitais ..................................................................................................... 7

2.2.1-HDTV .................................................................................................................... 7

2.2.2-Análise do mercado................................................................................................ 7

2.3-Set Top Boxes ............................................................................................................ 10

2.3.1-Introdução ............................................................................................................ 10

2.3.2-Estrutura de uma Set Top Boxe ........................................................................... 11

2.3.3- Arquitectura típica de uma Set Top Boxe........................................................... 12

2.3.4-Funcionamento típico de uma Set Top Boxe....................................................... 14

2.3.5-Análise do Mercado ............................................................................................. 14

Set-Top Boxes para Televisão Digital 2006/07

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1-Objectivos Este trabalho tem como objectivo estudar-se o tipo de STBs(SET-Top-Boxes)

actualmente disponíveis no mercado, salientando as suas características mais relevantes assim como os vários tipos de desempenho e prestações que disponibilizam. Deve-se fazer também um levantamento sobre televisores digitais existentes actualmente no mercado.


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2.0-Introdução Com o avançar da tecnologia surgiram novas, e mais eficazes, formas de

processamento de sinais eléctricos e a sua possibilidade de transmissão sob uma forma digital em vez da analógica. Este conceito usado em televisão dá-se o nome de Televisão Digital. Sendo então a Televisão Digital a sucessora da Televisão analógica não será de estranhar que todos os operadores estejam a seguir este caminho.

Dada a esta evolução, o consumidor, nesta nova “era Digital”, poderá experiênciar um melhoramento significativo no que diz respeito ao visionamento de imagens com qualidade de cinema, som com qualidade de CD, um aumento brutal de novos canais mas principalmente o acesso a uma gama de novos serviços de entretenimento. Poder-se-á então contar com uma televisão mais divertida, mais eficaz, mais simples e mais amistosa no que diz respeito à sua utilização.

A nível de envio do sinal, esta nova “era” Digital irá proporcionar ao emissor uma maior flexibilidade e prestação de serviços, uma vez que a utilização da largura de banda por canal é reduzida, facilitando a oferta de aplicações e abrindo uma nova era de oportunidades de negócio. Exemplo:

� Vídeo on demand; � Jornais electrónicos; � Actualizações de programas para PC; � Jogos multi-player em rede; � Serviços home-banking; � Etc;

Para além destas vantagens, a Televisão Digital permite altas taxas de velocidade de

transferência de dados. Isto fez com que muitas companhias de cabo, terrestre e satélite se estabelecessem eles próprios como fornecedores de serviços de acesso à Internet, o que fará com que seja possivél ao utilizador aceder e navegar na Internet no seu aparelho de televisão.

Ou seja, ao alcance de um simples “click”, será possível ao espectador, no conforto da sua casa, utilizar um simples comando à distância para comprar artigos e serviços electronicamente.

Mas como é que tudo isto é possivél? Façamos uma pequena análise do que acontece ao sinal com a Televisão Digital:

• Com a Televisão Digital o sinal é comprimido e apenas os dados

actualizados são transmitidos. Isto faz com que seja possivél colocar seis ou oito canais numa gama de frequências que, na Televisão Analógica, era ocupado por apenas um canal.

• Começa-se por gravar um acontecimento ou programa particular com equipamento digital que é retransmitido para o centro de redistribuição


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• Na maioria dos casos, o centro de redistribuição será um operador de cabo, satélite, MMS ou terrestre. A partir daqui os operadores usam técnicas especificas de transmissão para emitir o novo sinal analógico na sua rede.

Foi desenvolvido também um sistema de segurança, ou acesso condicional (AC), que

permite aos espectadores obter um enorme controlo no que querem ver e quando querem ver. Este sistema é descrito como uma porta virtual que permite aos espectadores o acesso a um novo mundo dos serviços digitais.

Tem como principal objectivo o controlo dos serviços pagos de TV digital e assegurar os rendimentos dos operadores, ou seja, apenas os consumidores que tenham contratos válidos com o operador da rede poderão aceder a um serviço particular.

Usando o AC, o operador pode dirigir a programação, a publicidade e promoções para os subscritores por área geográfica, segmento de mercado ou de acordo com preferências pessoais.

Para garantir a segurança, o sistema AC encripta o sinal tornando-o ilegível. Só as set-top-box autorizadas conseguem desencriptar o sinal, utilizando uma chave (valor secreto composto por uma string de bits aleatória).

Alguns sistemas AC incluem: • CryptoWorks da Philips • Viaccess da France Telecom • Nagra da NagraVision • MediaGuard do Canal+ Technologies • VideoGuard da NDS • DigiCipher da General Instruments • Iredeto da MindPort


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2.1-Televisão Digital Terrestre (TDT)

Três tipos de suporte têm vindo a assegurar a Televisão Digital, sendo eles o cabo, satélite e difusão terrestre. Têm surgido recentemente, entre outros, sistemas baseados em linhas de assinantes digitais assimétricas e em fibra até casa. São designados por ADSL (assymetric digital subscriber lines) e FTTH (fibre-to-the home) respectivamente. O ADSL assenta em linhas de pares de cobre do serviço telefónico, enquanto que o FTTH assenta em fibra óptica, até à habitação.

A televisão terrestre (TDT) usa o espectro radioeléctrico como meio de transmissão. Em comparação com os actuais sistemas analógicos, a TDT proporciona uma utilização mais eficiente e como tal aproveita melhor este espectro. Isto faz com que este possa vir a ser aproveitado para utilização por parte de outro tipo de serviços de comunicações ou mesmo para o aumento da própria oferta de televisão, quer ao nível de programas quer em qualidade e introdução de novas funcionalidades.

Neste seguimento, a Comissão Europeia tem vindo a impulsionar a introdução da televisão digital, por via da transição da radiodifusão analógica para digital (Switchover). Os Estados-membros tiveram de publicar até fins de 2003 as suas intenções no que toca à esta politica.


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2.2-Televisores Digitais

2.2.1-HDTV

Neste momento HDTV é o padrão de televisão do futuro. Esta abreviatura representa

Hight Definition TV, ou seja, TV de alta definição. Hoje em dia dispomos, no que diz respeito a televisão, de duas alternativas: analógica

ou digital. Como se sabe as imagens em televisão analógica sempre foram susceptíveis a interferências e oferecem uma qualidade de imagem nem sempre convincente, facto esse que a televisão digital conseguiu superar. No entanto continuou a necessitar de ser melhorada. Com HDTV, existe agora um desenvolvimento e optimização eficiente da televisão digital.

Este novo padrão é um conceito de qualidade de imagem até hoje nunca igualada, com uma fidelidade de detalhe brutal e uma reprodução de imagem fascinantemente real.

As emissões HDTV são geralmente emitidas no formato de imagem 16:09 e muitas oferecem para além do som estéreo normal, um som 5.1 Dolby Digital.

As imagens HDTV de alta resolução contêm uma informação de imagem consideravelmente superior em relação a uma imagem de televisão convencional segundo o padrão europeu PAL. Enquanto que o PAL 576 apresenta linhas visíveis no ecrã, a HDTV funciona com 720 linhas (Progressiva) ou 1080 linhas (interlaçada). Estas informações de imagem adicionais são responsáveis por imagens de melhor resolução e maior detalhe.

O MPEG-2 é a codificação vídeo digital usada pela HDTV, que é igualmente usada nos DVD`s e televisão digital. No entanto esta tecnologia sofreu mais desenvolvimentos com o surgimento de novos formatos, em destaque o MPEG-4. Isto permitiu uma codificação mais eficiente da largura de banda.

2.2.2-Análise do mercado

Pode-se afirmar que hoje em dia os televisores digitais com tecnologia HDTV

existentes no mercado possuem no geral todas as seguintes características: � Écran com dimensões superiores a 34”(actualmente chegam às 103”) e formato

16:9; � Processador de banda larga, amplificador com Dolby&Trade integrado,

descodificador MPEG2; � Painel extenso de conectores com componentes de entrada HD e S/VGA; � Controlo remoto com display touchscreen; � Recepção e reprodução PAL ou NTSC.


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Alguns modelos existentes actualmente no mercado:

Televisor digital plano Philips panorámico con Pixel Plus 42"


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Televisor plasma da Panasonic de 103”


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2.3-Set Top Boxes

2.3.1-Introdução

Os televisores digitais apresentam ainda um preço bastante superior ao dos actuais

televisores e tendo em conta que a maioria dos consumidores possuem ainda televisores analógicos, foi necessário criar um dispositivo externo que permitisse visualizar num receptor convencional, sinais emitidos com tecnologia digital. Esses equipamentos são designados de Set Top Boxes (STB), encontrando-se já a sua comercialização bastante divulgada.

Alguns exemplos de serviços e funcionalidades das STBs já foram um pouco descritas e apresentadas neste trabalho. Exemplo:

� Vídeo on demand; � Jornais electrónicos; � Actualizações de programas para PC; � Jogos multi-player em rede; � Serviços home-banking; � Acessos à Internet de alta velocidade; � Etc

As STBs podem ser divididas nas seguintes categorias:

� Analog STB: Recebem, sintonizam e descodificam o sinal analógico.

� Dial-Up STB: Permitem o acesso à Internet através da linha telefónica.

� Entry-Level STB: Recebem transmissão digital de televisão e estão complementadas com sistemas PPV e ainda alguns menus básicos de navegação.

� Mid-Range STB : Possuem um canal de retorno que permite uma comunicação

bidireccional som o servidor mais próximo. Têm o dobro do processador e memória das Entry-Level STB. Memória Flash entre 4MB e 8MB para códigos e armazenamento de dados.

� Advanced STB: Têm um processador cerca de 10x mais rápido do que uma

STB básica e tem uma memória entre 16MB e 128MB. Possuem um modem do canal de retorno de alta velociadade que permite ter aplicações como teleconferência, VOIP (Voice over IP), VOD, Internet em banda larga.


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� Advanced STB com PVR(Personal Vídeo Recorder): Possuem um disco duro (HDD) que permite ao utilizador gravar e armazenar programas e informação do seu interesse/gosto.

2.3.2-Estrutura de uma Set Top Boxe


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2.3.3- Arquitectura típica de uma Set Top Boxe

A arquitectura típica de uma Set Top Box divide-se nos seguintes módulos: 1)System Board É onde estão colocados os componentes principais de hardware. A informação circula

entre esses componentes, sob a forma de bits e bytes, através de “bus”. 2)Tuner Têm como função sintonizar emissões digitais mas para além disso são também

capazes de sintonizar emissões analógicas. São necessários quando se acede a informação modulada em QAM, QFDM, QPSK e

distinguem-se nas seguintes 3 categorias:

� Tuner In-Band(IB):

Isola o canal físico, do sinal que chega através dos dados de transmissão física, a partir de uma multiplexagem de canais e converte-o em banda base (canal único ou canal digital extraído a partir de um sinal de banda larga, que é basicamente uma trama de múltiplos canais).

� Tuner Out-of-Band(OOB): Faz com que seja possivél a transferencia de dados entre sistemas head-end e as STBs. Este sintonizador opera na banda de frequências dos 100-300MHZ.

� Tuner do canal de retorno:

Permite ao assinante enviar no canal de retorno, informação para o fornecedor de serviços interactivos. Opera nas frequências dos 5 aos 60 GHZ.

3)ADC Realiza uma conversão analógico-digital do sinal recebido. 4)Modulação e Desmodulação Basicamente faz-se aqui a desmodulação respectiva (QAM, OFDM, QPSK) e

detecção dos erros, que posteriormente serão corrigidos por um bloco FEC (Forward error correction).

Os dados, posteriormente, passam por um desbaralhador que transforma os dados numa sequência interpretável pelos blocos seguintes (pacotes PES-Packetised Elementary Stream).


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5)Desmultiplexer É um circuito que examina cada PID (Packet Identifier), seleccionando um pacote

particular, decifrando-o e enviando-o para um descodificador. A unidade de decifração é baseada num algoritmo que impede os utilizadores de ver

programas ou aceder a serviçoes baseados na Internet para os quais não estão autorizados. Obviamente os detalhes do processo de decifração são específicos do operador e secretos.

6)Descodificador A principal função de um descodificador é de converter tramas digitais num formato

possível de ser visto e ouvido pelo consumidor. Exemplo, um descodificador de vídeo transforma os pacotes de vídeo em sequências de imagens, apresentadas em vários formatos e resoluções, consoante os receptores televisivos. No caso de um descodificador de áudio, após a descodificação das tramas de som, este é entregue às colunas. Relativamente aos dados, os descodificadores são extremamente úteis na navegação através de centenas de canais e serviços, e estes estarão organizados em tabelas nas tramas MPEG-2.

7)CPU(Central Processing Unit) Pode-se dizer que é o núcleo de um STB, uma vez que é o responsável pela

inicialização dos vários componentes da STB, pelo processamento de uma vasta gama de aplicações de Internet e de televisão Interactiva, pela monitorização e administração das interrupções de hardware, por retirar dados e tratar interrupções da memoria e pela execução de vários programas.

Todas as arquitecturas têm 3 módulos em comum: A unidade aritmética e lógica, uma unidade de controlo e um relógio de sincronização, sendo o resto exclusivo de cada fabricante.

8)Memórias Tal como era de prever usam-se dois tipos de memórias: A RAM (Random Access

Memory) e a ROM (Read Only Memory). Basicamente quando há necessidade de manipular gráficos e imagens de memória

recorre-se principalmente à RAM. A maior parte das STB contêm EEPROMs e flash de memória ROM. Possuem

também uma pequena quantidade de EEPROM com taxas de acesso mais lentas que as RAM e permitem realizar actualizações frequentemente de parâmetros e software fazendo com que seja mais flexível e mais fiável o seu funcionamento.

9)Armazenamento É possível armazenar dados na STB tal como emails, ficheiros pessoais e também

gravar e armazenar programas. O que leva a ponderar se será boa ideia, uma vez que se


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podemos gravar esses programas também os poderemos retirar e comercializar, mas isso não interessa para este ponto.

Na 1ª geração de set-top-box, o espaço de armazenamento era limitado a memórias flash, enquanto que hoje começa a haver desenhadores que adicionam interfaces à Motherboard que permitem aos subscritores integrar uma grande capacidade de discos nas suas set-top-box.

2.3.4-Funcionamento típico de uma Set Top Boxe

O Sintonizador (tuner) na STB recebe o sinal digital e isola um canal particular. De

seguida, o sinal é enviado para o desmodulador que o converte num sinal binário. Verifica ainda se existem erros e envia o novo sinal para o desmultiplexer, onde será extraído o áudio, o vídeo e dados do sinal/trama binária, enviando os dados para o descodificador. O desmultiplexer pode ainda determinar os direitos de acesso a vários serviços de Internet e TV digital.

Acabado então o tratamento do sinal pelo desmultiplexer, os 3 descodificadores (áudio, o vídeo e dados) irão transformar a informação digital num formato que poderá ser visualizado no televisor.

2.3.5-Análise do Mercado

Fazendo uma pequena análise mais a nivél do mercado internacional do que

propriamente nacional, verifica-se que existem vários modelos e funcionalidades. Ficam aqui representados alguns exemplos de STB`s existentes actualmente: .MSN TV2


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Este modelo da Microsoft permite através de um comando e teclado sem fios aceder à Internet, ver emails, aceder ao MSN Messenger ouvir musica ver vídeo, oferece proteção contra vírus e spam etc.

Especificações:

� Model : RM 4100 � Operating System : Windows® CE � Processor : 733 MHz Intel Celeron � Memory: 128 MB RAM /64 MB Flash memory � Dimensions : 11.75" W x 9" D x 2.375" H � Weight: 4.45 lbs � Supported Image Formats : JPEG, GIF, BMP, PNG � Supported Media Players : Windows Media Player for TV � Web Browser Internet Explorer 6.0 technology

. 300-hr TiVo® Series3™ HD Digital Media Recorder


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Possibilidade de “controlar” HDTV, gravar dois programas ao mesmo tempo. Dispõem de 300 horas para gravação standard ou ate 32 em HD.

Possibilidade de agendar gravações através do site www.tivo.com. Possibilidade de ambientar a televisão ao gosto do utilizador entre outras funcionalidades. Possibilidade de partilhar fotos, ouvir musica na Internet e como tal acede-la.

ControlLiveTV que permite fazer pause, rewind, slow-motion... em tempo real de programas que estejam a dar na TV;

Especificações:

A-Pone Line: Para ligar a TiVo box a uma linha telefonica~ B-Digital Áudio: Para ligar um cabo óptico para fazer a conexão entrea TiVo box a

um home theater, ou simplesmente umas colunas. C-S-Video F-Ethernet G-2 portas USB L_Antenna-Para poder receber sinal analógico ou digital através do ar.


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.A nivél nacional encontramos três operadoras que usam STB, a TVCabo, a TVTEL e CLIX com o seu recente ClixSmartTV. Ir-se-a apenas fazer uma breve referencia à TVCabo, que disponibiliza um pouco mais de informação acerca da sua STB, designada por Power Box produzida pela Octal TV.

A powerbox é um descodifcador dos Canais Premium(SportTV, Lusomundo

Premium, Gallery, Action e Happy,Disney Channel, Zee TV, Canais de Adultos) e também é indispensável para o visionamento do Funtastic Life (na rede cabo).

“Através da powerbox, a TV Cabo proporciona-lhe imagem e som com qualidade digital, para além de poder usufruir de serviços de televisão digitais exclusivos.”

Esta STB apresenta as seguintes funcionalidades: 1)Mosaico


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2)Vídeo-on-Demand

3)Multi-câmaras e Multi-jogos


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4)Barra de programação

5)Replay


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6)TV Guia

7)Ouvir rádio


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8)Ver futebol ao pormenor

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