Trabajo de Investigacion Lte

5/22/2018 Trabajo de Investigacion Lte

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Marco de referencia tcnico para eldespliegue del servicio de IPTV sobre redes

mviles LTE (Long Term Evolution) concalidad de servicio (QoS)

Diego Fernando Rueda Pepinosa

Universidad Nacional de ColombiaFacultad de Ingeniera, Departamento de Ingeniera de Sistemas e IndustrialBogot, Colombia

2013


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Marco de referencia tcnico para eldespliegue del servicio de IPTV sobre redes

mviles LTE (Long Term Evolution) concalidad de servicio (QoS)

Diego Fernando Rueda Pepinosa

Tesis de investigacin presentada como requisito parcial para optar al ttulo de:Magister en IngenieraTelecomunicaciones

Directora:Ph.D. (c) Zoila Ins Ramos Rodrguez

Lnea de Investigacin:Redes y Sistemas de Telecomunicaciones

Grupo de Investigacin:Grupo de Investigacin de Teleinformtica de la Universidad NacionalGITUN

Universidad Nacional de ColombiaFacultad de Ingeniera, Departamento de Ingeniera de Sistemas e IndustrialBogot, Colombia

2013


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A mis padres, a mis hermanos, a mis familiares y a todosaquellos quienes con sus recomendaciones, correcciones y apoyoincondicional me impulsaron a concluir este trabajo deinvestigacin y con ello poder alcanzar esta meta.


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Resumen y Abstract VII

Resumen

El despliegue de servicio de IPTV requiere que se provean los recursos de red y los mecanismosnecesarios para garantizar la calidad en los contenidos entregados a los usuarios. Las caractersticastcnicas de las tecnologas LTE/LTE-A las perfilan como las redes mviles idneas para el desplieguedel servicio de IPTV puesto que son arquitecturas de red completamente IP (All-IP), con la capacidadde proporcionar altas velocidades de acceso, mejorar la eficiencia, reducir el retardo y proporcionar laQoS de extremo a extremo demandada por el servicio de IPTV. Por lo anterior el propsito de estatesis se centr en generar un marco de referencia tcnico que oriente el despliegue del servicio de

IPTV en redes mviles LTE con calidad del servicio. Para ello, en este trabajo se identifican losprincipales parmetros de desempeo a nivel de red que deben ser garantizados por las redes LTEpara la entrega de los servicios de IPTV con calidad de servicio; adems se propone una arquitecturafuncional para la implementacin del servicio de IPTV sobre redes LTE/LTE-A y se analizan lasalternativas de funcionamiento de QoS que ofrecen este tipo de tecnologas para la entrega deservicios de IPTV. Tambin se realiza la simulacin del trfico generado por el servicio de IPTV en unmodelo de red LTE para la evaluacin de los parmetros de desempeo (throughput, retardo y prdidade paquetes) en diferentes escenarios. Y finalmente se presentan los lineamientos tcnicos para eldespliegue del servicio de IPTV sobre redes LTE, los cuales fueron identificados a partir de losresultados obtenidos de las simulaciones y el anlisis de las alternativas de funcionamiento de la redLTE para ofrecer servicio de IPTV con QoS.

Palabras clave: Calidad de Servicio; Redes LTE; Marco de referencia tcnico; Redes Mvilesde 4G; Televisin mvil; Televisin sobre el Protocolo de Internet.


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VIII Marco de Referencia Tcnico para el Despliegue del Servicio de IPTV sobre Redes

Abstract

The IPTV service deployment requires that network provide resources and mechanisms to ensure thequality of content delivered to users. The technical characteristics of the technologies LTE/LTE-A

make them ideal for IPTV service deployment because they are All-IP network architectures, have theability to provide high speed access, improve efficiency, reduce latency and provide end-to-end QoSdemanded by the IPTV service. Therefore the purpose of this thesis is focused on generating atechnical framework to guide the deployment of IPTV service in LTE networks with quality ofservice. For this propose, in this work we identify key performance parameters at the network levelmust be guaranteed by LTE networks for the delivery of IPTV services with QoS. Then we propose afunctional architecture for service implementation IPTV over mobile networks LTE/LTE-A andanalyze the QoS performance alternatives that offer this type of technology for the delivery of IPTVservices. Also, we performed the simulation of the traffic generated by the IPTV service on a LTEnetwork model for evaluating performance parameters (throughput, delay and packet loss) in differentscenarios. And finally we present technical guidelines for the deployment of IPTV service over LTE

networks, which were identified from the results of the simulations and analysis alternatives LTEnetwork performance to provide IPTV service with QoS.

Keywords: 4G Mobile Networks; Internet Protocol Television (IPTV); Long Term Evolution(LTE) Networks; Mobile TV; Quality of Service (QoS); Technical Framework.


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Contenido IX

ContenidoResumen ................................................................................................................................... VII

Lista de figuras ......................................................................................................................... XII

Lista de tablas .......................................................................................................................... XIV

Lista abreviaturas ..................................................................................................................... XV

Introduccin ................................................................................................................................. 1

Descripcin del problema ............................................................................................................................. 2Objetivos ......................................................................................................................................................... 2Objetivo general .................................................................................................................................... 2Objetivos especficos ............................................................................................................................ 2

Alcances y limitaciones .................................................................................................................................. 3Metodologa .................................................................................................................................................... 3Organizacin del documento ....................................................................................................................... 4

1 Consideraciones de QoS para el despliegue de servicios de IPTV sobre redes mviles ...... 51.1 Cadena de valor para la implementacin de servicios de IPTV sobre redes mviles ........... 5

1.1.1 Proveedor de contenidos ................................................................................................... 51.1.2 Proveedor del servicio ........................................................................................................ 61.1.3 Operador de red .................................................................................................................. 61.1.4 Usuario final......................................................................................................................... 7

1.2 Clasificacin de los servicios de IPTV .......................................................................................... 71.3 Retos para la implementacin de IPTV en redes mviles ......................................................... 71.4 Arquitectura de red para la implementacin de IPTV ................................................................ 91.5 Calidad de servicio para IPTV en redes mviles ....................................................................... 111.6 Parmetros de QoS de nivel de transporte para la IPTV ......................................................... 12

1.6.1 Retardo ............................................................................................................................... 131.6.2 Variacin del retardo (jitter) ............................................................................................. 141.6.3 Prdida de paquetes .......................................................................................................... 141.6.4 Velocidad de transmisin ................................................................................................ 14

1.7 Grado de importancia relativo en la experiencia del usuarios de los parmetros de QoSpara el servicio de IPTV .............................................................................................................................. 15

2 Anlisis de las alternativas de funcionamiento de la red LTE para la implementacin delservicio de IPTV con QoS .......................................................................................................... 19

2.1 Evolucin de las redes mviles hacia redes de banda ancha LTE/LTE-A .......................... 192.2 Especificaciones de las redes LTE/LTE-A ............................................................................... 212.3 Generalidades de las redes mviles LTE/LTE-A ..................................................................... 222.4 Arquitectura funcional de alto nivel para la implementacin de IPTV en redes LTE/LTE-A .......................................................................................................................................................... 23

2.4.1 Equipos de usuario (UE) ................................................................................................. 23


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X Marco de Referencia Tcnico para el Despliegue del Servicio de IPTV sobre Redes

2.4.2 Capa de Acceso ................................................................................................................. 242.4.3 Capa de Transporte .......................................................................................................... 282.4.4 Capa de Control ................................................................................................................ 292.4.5 Capa de servicios y aplicaciones ..................................................................................... 292.4.6 Capa de gestin de redes y servicios ............................................................................. 302.4.7 Proveedor de Contenidos ............................................................................................... 31

2.5 Arquitectura funcional detallada para la implementacin de IPTV en redes LTE/LTE-A312.5.1 Equipos de usuario (UE) ................................................................................................ 312.5.2 Nodos B evolucionados (eNB) ...................................................................................... 322.5.3 Entidad de gestin de la movilidad (MME) ................................................................. 322.5.4 Puerta de enlace de servicio (S-GW) ............................................................................. 322.5.5 Puerta de enlace de la red de paquetes de datos (PDN-GW) ................................... 332.5.5 Control de polticas y de carga (PCC, Policy and Charging Control) ............................. 332.5.6 Servidor de suscripcin local (HSS) .............................................................................. 352.5.7 Proxy-CSCF (P-CSCF) ..................................................................................................... 352.5.8 Serving-CSCF (S-CSCF) .................................................................................................... 352.5.9 Interrogating-CSCF (I-CSCF) ............................................................................................ 352.5.10 Entidad de descubrimiento y seleccin de servicios (SDF/SSF) ............................. 36

2.5.11 Entidad para el control del servicio de IPTV (SCF) ................................................... 362.5.12 Entidad de entrega y control de contenidos (MDF/MCF) ....................................... 362.6 Servicio de multidifusin y difusin multimedia (MBMS) ...................................................... 372.7 Calidad de Servicio (QoS) en redes LTE/LTE-A .................................................................... 38

2.7.1 Conexiones PDN ............................................................................................................. 382.7.2 Servicio portador EPS (EPS Bearer Service) ................................................................... 402.7.3 Parmetros de QoS en las redes LTE/LTE-A ............................................................ 43

2.8 Anlisis de las alternativas de funcionamiento de la red LTE para la implementacin delservicio de IPTV con QoS ......................................................................................................................... 45

2.8.1 Anlisis del funcionamiento de la red LTE para la prestacin de un servicio deIPTV bsico con QoS ........................................................................................................................ 462.8.2 Anlisis del funcionamiento de la red LTE para la prestacin de un servicio deIPTV de VoD con QoS ..................................................................................................................... 51

3 Evaluacin de los principales parmetros de desempeo la red LTE para laimplementacin de IPTV con QoS .............................................................................................57

3.1 Consideraciones generales para la simulacin ........................................................................... 573.2 Escenarios de simulacin .............................................................................................................. 58

3.2.1 Escenario 1: Modelo de red LTE Unicelda/Multiusuario ......................................... 583.2.2 Escenario 2: Modelo de red LTE Multicelcelda/Multiusuario ................................. 59

3.3 Construccin de los escenarios de simulacin .......................................................................... 593.3.1 Modelo de red LTE para la simulacin del servicio de IPTV ................................... 603.3.2 Modelo de trfico para la simulacin de las aplicaciones ........................................... 62

3.4 Resultados de la simulacin y discusin ..................................................................................... 633.4.1 Evaluacin de los parmetros de desempeo de la red LTE para el Escenario 1:

Uni-celda/Multi-Usuario ................................................................................................................... 633.4.2 Evaluacin de los parmetros de desempeo de la red LTE para el Escenario 2:Multi-celda/Multi-Usuario ................................................................................................................ 68

4 Lineamientos tcnicos para el despliegue del servicio de IPTV sobre redes LTE conCalidad de Servicio (QoS) ...........................................................................................................75

4.1 Lineamientos tcnicos ................................................................................................................... 754.2 Requisitos de QoS para la implementacin de un servicio de IPTV en la red LTE ........... 76

4.2.1 Aspectos de la QoS y de la calidad de funcionamiento.............................................. 76


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Contenido XI

4.2.2 Aspectos relativos a la red ............................................................................................... 784.3 Puntos de monitoreo de desempeo del servicio de IPTV en la red LTE ........................... 81

4.3.1 Punto de monitoreo 1 (PT1): Entre el proveedor de contenidos y el proveedor delservicio ............................................................................................................................................ 824.3.2 Punto de monitoreo 2 (PT2): Entre el proveedor del servicio y el proveedor de lared LTE ............................................................................................................................................ 83

4.3.3 Punto de monitoreo 3 (PT3): Entre el ncleo de la red LTE y la red de acceso E-UTRAN ............................................................................................................................................. 834.3.4 Punto de monitoreo 4 (PT4): En el borde de la red de acceso E-UTRAN ............ 844.3.5 Punto de monitoreo 5 (PT5): En el terminal del usuario final .................................. 85

4.4 Mecanismos de gestin de trfico para IPTV ............................................................................ 864.4.1 Requisitos funcionales para la gestin de trfico ......................................................... 864.4.2 Mecanismos de gestin de trfico en la red LTE para servicios de IPTV .............. 87

4.5 Control de recursos y admisin, y polticas de calidad en redes LTE para IPTV ................ 904.6 Acuerdo de nivel de servicio (SLA) para la prestacin del servicio de IPTV sobre redesLTE ........................................................................................................................................................... 914.7 Gestin del servicio de IPTV en redes LTE basado en las buenas prcticas recomendadaspor ITIL ......................................................................................................................................................... 92

4.7.1 Ciclo de vida de los servicios definido por ITIL ......................................................... 924.7.2 Diseo del servicio ........................................................................................................... 944.7.3 Transicin del Servicio ..................................................................................................... 954.7.4 Operacin del Servicio ..................................................................................................... 974.7.5 Mejora continua del servicio ......................................................................................... 100

5 Conclusiones y recomendaciones ..................................................................................... 1035.1 Conclusiones ................................................................................................................................. 1035.2 Recomendaciones ......................................................................................................................... 105

A. Anexo: Requisitos de las IMT-Advancedy tecnologas clave de LTE-A ......................... 107

B. Anexo: Herramienta de simulacin LTE-Sim................................................................... 117

C. Anexo: Normatividad y regulacin para el despliegue de servicios de IPTV en Colombia133

Bibliografa ............................................................................................................................... 143


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Contenido XII

Lista de figuras

Figura 0-1: Metodologa para el desarrollo del proyecto de tesis de maestra [20] ....................................... 3Figura 1-1: Cadena de valor para la implementacin de servicios de IPTV. Adaptacin [21]. .................. 6Figura 1-2: Arquitectura funcional de alto nivel para el despliegue de IPTV segn la UIT [29] ............ 10Figura 1-3: Trayectoria de referencia UNI a UNI para los objetivos de QoS de red [39] ....................... 13Figura 1-4: Dimensiones de la QoE [26] ......................................................................................................... 16Figura 1-5: Ejemplo del impacto de la prdida de un simple paquete IP (trama B y trama I) [26] ........ 17Figura 2-1: Requisitos de velocidad de transmisin de datos y retardo de servicios y aplicaciones [52] 20

Figura 2-2: Evolucin de las tecnologas definidas por el 3GPP [55] ......................................................... 21Figura 2-3: Explicacin del proyecto SAE/LTE [54]. ................................................................................... 21Figura 2-4: Arquitectura funcional de alto nivel para la implementacin del servicio de IPTV sobreredes LTE/LTE-A .............................................................................................................................................. 24Figura 2-5: Red de Acceso por Radio Terrestre UniversalEvolucionada (E-UTRAN) [65] ............... 25Figura 2-6: Pila de Protocolos en el Plano de Control de E-UTRAN [65] ................................................ 25Figura 2-7: Pila de protocolos en el Plano de Usuario de E-UTRAN [65] ................................................ 26Figura 2-8: Estructura de la Capa 2 para el DL [65] ....................................................................................... 26Figura 2-9: Estructura de la Capa 2 para el UL [65] ....................................................................................... 27Figura 2-10: Arquitectura del Ncleo de Paquetes Evolucionado (EPC) [72] ........................................... 29Figura 2-11: Arquitectura del ncleo de IMS para la prestacin de servicios de IPTV. Adaptacin [31]

................................................................................................................................................................................. 30Figura 2-12: Arquitectura detallada para implementacin de IPTV en redes LTE/LTE-A ................... 31Figura 2-13: Arquitectura del subsistema PCC en el EPS de las redes LTE/LTE-A [76] ....................... 34Figura 2-14: Protocolos para la de entrega y control de contenidos de IPTV (MDF/MCF) [81] ......... 36Figura 2-15: Arquitectura funcional para el despliegue del servicio MBMS [65] ....................................... 37Figura 2-16: Conexin PDN. Adaptacin [86] ............................................................................................... 38Figura 2-17: Conexiones PDN y servicios portadores EPS [86] .................................................................. 39Figura 2-18: Servicios portadores EPS basados en GTP [86] ...................................................................... 42Figura 2-19: Parmetros de QoS en las redes LTE/LTE-A [85] ................................................................. 43Figura 2-20: Diagrama de secuencia para la prestacin de un servicio de IPTV de radiodifusin conQoS en la red LTE............................................................................................................................................... 46Figura 2-21: Activacin del servicio portador MBMS para la prestacin de un servicio de IPTV deradiodifusin ......................................................................................................................................................... 49Figura 2-22: Diagrama de secuencia para la prestacin de un servicio de IPTV de VoD con QoS en lared LTE ................................................................................................................................................................. 53Figura 2-23: Activacin del servicio portador EPS dedicado para el servicio de VoD ............................ 54Figura 3-1: Escenario 1: Modelo de red LTE Uni-celda/Multi-usuario ..................................................... 58Figura 3-2: Escenario 2: Modelo de red LTE Multi-celda/Multi-usuario .................................................. 59


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Contenido XIII

Figura 3-3: Retardo de flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ................... 64Figura 3-4: Retardo de flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ... 64Figura 3-5: PLR de flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ......................... 65Figura 3-6: PLR de flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ......... 66Figura 3-7: Throughputde flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ............... 66

Figura 3-8: Throughputde flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps 67Figura 3-9: PLR de flujos BE con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ............. 67Figura 3-10: Throughputde flujos BE con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps . 67Figura 3-11: Eficiencia espectral de la red LTE con flujos de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ....... 68Figura 3-12: Retardo de flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ................. 69Figura 3-13: Retardo de flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps . 69Figura 3-14: PLR de flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ....................... 70Figura 3-15: PLR de flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ....... 70Figura 3-16: Throughputde flujos IPTV con tasa de codificacin de a) 242Kbps y b) 440Kbps ............. 71Figura 3-17: Throughputde flujos VoIP con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ................................................................................................................................................................................. 71

Figura 3-18: PLR de flujos BE con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ........... 72Figura 3-19: Throughputde flujos BE con tasa de codificacin de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps . 72Figura 3-20: Eficiencia espectral de la red LTE con flujos de video de a) 242Kbps y b) 440Kbps ....... 72Figura 4-1: Cadena de valor para la prestacin del servicio de IPTV [95] .................................................. 76Figura 4-2: Puntos de monitoreo de desempeo del servicio de IPTV en la red LTE. Adaptacin [99] ................................................................................................................................................................................. 82Figura 4-3: Mecanismos de gestin de trfico para los planos de control, datos y gestin [103] ........... 87Figura 4-4: Ciclo de vida de los servicios definido por ITIL [107] ............................................................. 93


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Contenido XIV

Lista de tablas

Tabla 1-1: Clases de trfico desde la perspectiva del usuario para redes mviles [38] .............................. 12Tabla 1-2: Grado de importancia relativo de los parmetros de QoS para el servicio de IPTV [50] ..... 16Tabla 2-1: Especificaciones tcnicas para LTE/LTE-A ............................................................................... 22Tabla 2-2: Especificaciones y reportes tcnicos para SAE ............................................................................ 22Tabla 2-3: Comparacin de las caractersticas de la capa PHY para LTE, LTE-A y IMT-Advanced[55]................................................................................................................................................................................. 28Tabla 2-4: Valores de QCI estandarizados [76] .............................................................................................. 44

Tabla 2-5: Alternativas de configuracin de los parmetros de QoS para un servicio de IPTV deradiodifusin usando portadores GBR ............................................................................................................ 48Tabla 2-6: Alternativas de configuracin de los parmetros de QoS para un servicio de IPTV deradiodifusin usando portadores non-GBR ..................................................................................................... 52Tabla 3-1: Parmetros de entrada a para la simulacin del modelo red LTE ............................................ 62Tabla 4-1: Mapeo de los requisitos funcionales con los requisitos de alto nivel y los mecanismos degestin de trfico de IPTV [103] ....................................................................................................................... 88Tabla 4-2: Mecanismos de gestin de trfico en las capas de la arquitectura de la red LTE para laprestacin de servicio de IPTV.......................................................................................................................... 88Tabla 4-3: Mecanismos de gestin de trfico en las capas de la arquitectura de la red LTE para laprestacin de servicio de IPTV.......................................................................................................................... 89


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Contenido XV

Lista abreviaturasAbreviatura Trmino2G Second Generation(Segunda Generacin)3G Third Generation (Tercera Generacin)3GPP Third Generation Partnership Project4G Fourth Generation(Cuarta Generacin)

AAuthentication, Authorization and Accounting (Autenticacin, Autorizacin y

Contabilizacin)AC dvanced Audio Coding(Codificacin de Audio Avanzada)

F pplication Functions (Funciones de Aplicacin)MBR ggregated Maximum Bit-rate (Tasa de Bits Mxima Agregada)MC daptative Modulation and Coding (Codificacin y Modulacin Adaptativas)PN ccess Point Name (Nombre del Punto de Acceso)RP llocation and Retention Priority (Asignacin y Retencin de Prioridad)RQ utomatic Repeat reQuest(Solicitud de Repeticin Automtica)VC dvanced Video Coding (Codificacin de Video Avanzada)

BER Bit Error Rate (Tasa de Error de Bits)

BERFBearer Binding and Event Reporting Function (Funcin de Reporte de Eventos y Unin dePortadoras)

BLER Block Error Rate(Tasa de Error de Bloque)

BM-CS Broadcast/Multicast Service Center(Centro de Servicios de Multidifusin/Difusin)CDF Content Provider Functions(Funciones del Proveedor de Contenidos)CDMA2000 Code Division Multiple Access2000 (Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo 2000)CI Configuration Item(Elementos de Configuracin)CMDB Configuration Management Database (Base de Datos de Gestin de Configuracin)

CoMPCoordinated multipoint transmission and reception (Transmisin y recepcin multipuntocoordinadas)

CP Control Plane (Plano de Control)CQI Channel Quality Information (Informacin de la Calidad del Canal)CSCF Call Session Control Funtion(Funcin de Control de Sesiones de Llamada)

CSI Continual Service Improvement(Mejora Continua del Servicio)DFT-S-OFDM Discrete Fourier Transform Spread OFDMDL Downlink (Enlace Descendente)DNG Delivery Network Gateway (Pasarela de Red de Entrega)DNGF Delivery Network Gateway Functions (Funciones de Pasarela de Red de Entrega)DSCP Differentiated Services Code Point(Cdigo de Servicios Diferenciados)DRM Digital Rights Management (Gestin de Derechos Digitales)xDSL Digital Subscriber Line (Lnea de Suscriptor Digital)


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XVI Marco de Referencia Tcnico para el Despliegue del Servicio de IPTV sobre Redes

Abreviatura TrminoFEC Forward Error Correction(Correccin de Errores Hacia Adelante)

EDGEEnhanced Data rates for Global Evolution (Tasas de Datos Mejoradas para EvolucinGlobal)

eNB envolved Node B (Nodos B Evolucionados)

EPC Evolved Packet Core(Ncleo de Paquetes Evolucionado)EPG Electronic Programme Guide (Gua de Programacin Electrnica)EPS Evolved Packet System (Sistema de Paquetes Evolucionado)EUF End-User Functions (Funciones de Usuario Final)E-RAN Evolved Radio Access Network(Red de Acceso por RadioEvolucionada)

E-UTRAEvolved Universal Terrestrial Radio Access (Acceso por Radio Terrestre UniversalEvolucionado)

E-UTRANEvolved Universal Terrestrial Radio Access Network(Red de Acceso por Radio TerrestreUniversalEvolucionada)

FDD Frequency Division Duplex (Dplex por Divisin de Frecuencia)FEC Forward Error Check (Verificacin de Errores hacia Adelante)

FTP File Transfer Protocol (Protocolo de Transferencia de Archivos)FTTx Fiber To The x (Fibra hasta cualquier ubicacin)EXP Exponential Proportional FairGBR Guaranteed Bit Rate(Tasa de Bits Garantizada)GPRS General Packet Radio Service (Servicio General de Paquetes por Radio)GSM Global System for Mobile Communications (Sistema Global para Comunicaciones Mviles)HARQ Hybrid ARQ (ARQ Hbrida)HDTV High Definition Television (Televisin de Alta Definicin)HeNB Home eNB (Nodos B Evolucionados de Hogar)HFC Hibryd Fiber-Coax (Hibrida de Fibra y Coaxial)HG Home Gateway (Pasarela del Hogar)HSPA System/High Speed Packet Access (Sistema de Acceso de Paquetes de Alta Velocidad)

HSDPASystem/High Speed Downlink Packet Access (Sistema de Acceso de Paquetes de AltaVelocidad para el Enlace Descendente)

HSS Home Subscription Server (Servidor de Suscripcin Local)HTTP HiperText Transfer Protocol(Protocolo de Transferencia de Hipertexto)HTTPS HTTP Secure (HTTP Seguro)I-CSCF Interrogating-CSCF (CSCF de Interrogacin)IGMP Internet Group Management Protocol (Protocolo de Gestin de Grupos de Internet)IMS Internet Protocol Multimedia Subsytem(Subsistema Multimedia IP)IMT International Mobile Telecommunications(Telecomunicaciones Mviles Internacionales)

IP Internet Protocol(Protocolo de Internet)IPDV IP packet Delay Variation(Variacin del Retardo de paquetes IP)IPTD IP packet Transfer Delay (Retardo de Transferencia de paquetes IP)IPTV Internet Protocol Television(Televisin sobre el Protocolo de Internet)

IEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros Elctricos yElectrnicos)

IETF Internet Engineering Task Force (Grupo de Trabajo de Ingeniera de Internet)ISD Inter-Site Distance (Distancia Entre Sitios)


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Contenido XVII

Abreviatura Trmino

ISOInternational Organization for Standardization(Organizacin Internacional deEstandarizacin)

IT Information technology(Tecnologas de Informacin)

ITILInformation Technology Infrastructure Library (Biblioteca de Infraestructura de Tecnologas

de Informacin)ITU International Telecommunications Union (Unin Internacional de Telecomunicaciones)LTE Long Term Evolution(Evolucin a Largo Plazo)LTE-A LTE-Advanced(LTE Avanzado)MAC Media Access Control (Control de Acceso al Medio)MCS Modulation and Coding Scheme (Esquema de Modulacin y Codificacin)M-LWDF Modified Largest Weighted Delay FirstMBMS Multimedia Broadcast Multicast Service (Servicio de Multidifusin y Difusin Multimedia)MBMS-GW MBMS Gateway(Puerta de Enlace al MBMS)MBR Maximum Bit Rate(Tasa de Bits Mxima)

MBSFN

Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network (Red del Servicio

Multidifusin/Difusin de Frecuencia nica)

MCEMulti-cell/multicast Coordinating Entity(Entidad de Coordinacin de multidifusin paraMltiple celdas)

MCF Media Control Function (Funcin de Control de Medios)MDF Media Delivery Function (Funcin de Entrega de Medios)MF Management Functions (Funciones de Gestin)MIMO Multiple Input Multiple Output (Entradas Mltiples Salidas Mltiples)MM Mobility Management (Gestin de la Movilidad)MME Mobility Management Entity (Entidad de Gestin de la Movilidad)MPEG Moving Pictures Experts Group (Grupo de Expertos en Video)MTBF Mean Time Between Failures(Tiempo Medio Entre Fallas)MTBSI Mean Time Between Service Incidents (Tiempo Medio Entre Incidentes del Servicio)MTTR Mean Time To Repair(Tiempo Medio de Reparacin)NAS Non-Access Stratum (Estrato de No Acceso)NASS Network Attachment SubSystem (Subsistema de Asociacin a la Red)NAT Network Address Translation(Traduccin de Direcciones de Red)NF Network Functions (Funciones de Red)NGN Next Generation Networks (Redes de Nueva Generacin)NMS Network Management Systems(Sistemas de Gestin de Red)

OFDMAOrthogonal Frequency Division Multiple Access (Acceso Mltiple por Divisin deFrecuencia Ortogonal)

OLA Operational Level Agreement(Acuerdos de Nivel de Operacin)OSS Operations Support Systems(Sistemas de Soporte a las Operaciones)PCC Policy and Charging Control (Polticas y Control de Carga)PCEF Policy and Charging Enforcement Function (Funcin de Ejecucin de Polticas y Carga)PCRF Policy and Charging Rules Function (Funcin de Polticas y Reglas de Carga)P-CSCF Proxy CSCF (CSCF Proxy)PDCP Packet Data Convergence Protocol (Protocolo de Convergencia de Paquetes de Datos)PF Proportional Fair


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XVIII Marco de Referencia Tcnico para el Despliegue del Servicio de IPTV sobre Redes

Abreviatura TrminoPIR Post Implementation Review(Revisiones Post-Implementacin)PLR Packet Loss Ratio(Razn de Prdida de Paquetes)PLT Power Line Telecommunications (Telecomunicaciones por Lnea de Potencia)PDN Packet Data Network Gateway (Red de Paquetes de Datos)

PDN-GW Packet Data Network Gateway (Puerta de Enlace a la Red de Paquetes de Datos)PPV Pay Per View(Pago por Ver)PVR Personal Video Recorder (Grabadora de Video Personal)AM uadrature Amplitude Modulation (Modulacin de Amplitud en Cuadratura)CI oS Class Identifier (Identificador de la Clase de QoS)oE uality of Experience(Calidad de la Experiencia)oS uality of Service(Calidad de Servicio)PSK uadrature Phase Shift Keying (Modulacin por Desplazamiento de Fase en cuadratura)

RACSResource and Admission Control Subsystem (Subsistema de Control de Admisin yRecursos)

RB Radio Bearer(Portador de Radio)

RF Radio FrecuenciaRFC Request For CommentsRFC Request For Change(Solicitud de Cambio)RLC Radio Link Control (Control del Enlace de Radio)ROCH Robust Header Compression (Compresin de Encabezados Robusta)RRC Radio Resource Control (Control de Recursos de Radio)RRM Radio Resource Management (Gestin de los Recursos de Radio)RTCP RTP Control Protocol(Protocolo de Control del RTP)RTP Real-time Transport Protocol (Protocolo de Transporte de Aplicaciones de Tiempo Real)RTSP Real-Time Streaming Protocol(Protocolo de Streamingen Tiempo Real)SAE System Architecture Evolution (Evolucin de la Arquitectura del Sistema)SAP Service Access Point (Punto de Acceso del Servicio)SCF Service Control Function (Funcin de Control del Servicio)

SC-FDMASingle Carrier Frequency Division Multiple Access (Acceso Mltiple por Divisin deFrecuencia de Portadora Simple)

S-CSCF Serving CSCF (CSCF de Servicio)SDF Service Discovery Function (Funcin de Descubrimiento del Servicio)SDP Session Description Protocol (Protocolo de Descripcin de la Sesin)SDU Service Data Unit(Unidad de Datos del Servicio)SDTV Standard Definition Television (Televisin de Definicin Estndar)S-GW Serving Gateway (Puerta de Enlace del Servicio)

SIP Session Iniciation Protocol (Protocolo de Inicio de Sesin)SIRN Signal Interference and Noise Rate(Relacin Seal a Interferencia y Ruido)SISO Single Input Single Output (Entrada nica Salida nica)SKMS Service Knowledge Management System(Sistema de Gestin del Conocimiento del Servicio)SLA Service Level Agreement(Acuerdo de Nivel de Servicio)SNMP Simple Network Managment Protocol (Protocolo de Gestin de Red Simple)SON Self-Optimizing Network (Auto-Optimizacin de la Red)SSF Service Selection Function (Funcin de Seleccin del Servicio)


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Contenido XIX

Abreviatura TrminoSTB Set Top Box (Decodificador de Usuario Final)TCP Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de la Transmisin)TD Televisin DigitalTDD Time Division Duplex (Dplex por Divisin de Tiempo)

TFT Traffic Flow Template(Plantilla de Filtro de Paquetes)TISPAN Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced NetworkingTOS Type of Service (Tipo de Servicio)TPF Transport Processing Functions(Funciones de Procesamiento de Transporte)TR Technical Reports (Reportes Tcnicos)TS Technical Specifications (Especificaciones Tcnicas)TV Television(Televisin)UC Underpinning Contract(Contrato de Soporte)UDP User Datagram Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario)UE User Equipment (Equipo de Usuario)UL Uplink (Enlace Ascendente)

UNI User Network Interface(Interfaz de Red del Usuario)UP User Plane (Plano de Usuario)UPSF User Profile Server Function (Servidor de Funciones de Perfil de Usuario)

UMTSUniversal Mobile Telecommunications System (Sistema de Telecomunicaciones MvilesUniversal)

VCL Video Coding Layer (Capa de Codificacin de Video)VLAN Virtual Local Area Network (Redes de rea Local Virtuales)VoD Video on Demand(Video bajo demanda)VoIP Voice over IP (Voz sobre IP)VPN Virtual Private Network (Red Privada Virtual)

W-CDMAWideband Code Division Multiple Access (Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo deBanda Ancha )

WLAN Wireless Local Area Network (Redes de rea Local Inalmbricas)

WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidad Mundial para Acceso porMicroondas)


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Introduccin

La digitalizacin de los contenidos de audio y video ha hecho posible el uso de las redes de bandaancha para la entrega de servicios de televisin mediante arquitecturas basadas en el Protocolo deInternet (IP, Internet Protocol) [1] [2].Los sistemas de IPTV (Internet Protocol Television) permiten que laTelevisin Digital (TD) llegue a los usuarios usando las redes de conmutacin de paquetes IP[1].Esimportante sealar que la televisin sobre IP se diferencia de la televisin (TV) sobre Internet debido aque esta ltima permite a los usuarios ver videos o canales de TV en un entorno del mejor esfuerzo;

mientras que en un sistema de IPTV se requiere que tanto el servicio como las redes detelecomunicaciones sean debidamente gestionadas para garantizar la calidad en los contenidosentregados a los usuarios [3] [4]. En las redes mviles la televisin sobre IP se enmarca bajo elconcepto de Mobile IPTV, donde los contenidos de IPTV se entregan a los usuarios por medio deredes inalmbricas con soporte de Calidad de Servicio (QoS, Quality of Service) y Calidad de laExperiencia (QoE, Quality of Experience), seguridad, movilidad e interactividad [5],permitiendo a losusuarios acceder de la TD y los servicios asociados en cualquier lugar, a cualquier hora y sobrecualquier dispositivo[6].

Desde el punto de vista tcnico, los sistemas de IPTV requieren la reproduccin en tiempo real delcontenido seleccionado por el usuario, por esta razn es necesaria una red de alta velocidad, baja tasa

de error y bajo retardo [7].Por lo tanto, la QoS y la QoE han sido identificados como requisitoscrticos del servicio de IPTV sobre cualquier red que se vaya a implementar [1].En las redes mvilesde segunda y tercera generacin (2G y 3G), como GSM (Global System for Mobile Communications), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), UMTS (Universal MobileTelecommunications System), HSPA (System/High Speed Packet Access) y CDMA2000 (Code Division MultipleAccess 2000), el despliegue de la IPTV ha enfrentado serios desafos debido a la limitada capacidad deestas tecnologas para satisfacer los requisitos de desempeo de calidad demandados por este servicio[6].Por este motivo nuevas tecnologas de banda ancha mvil estn siendo desarrolladas para soportarlas exigencias de los servicios multimedia[8].

Las tecnologas mviles de cuarta generacin (4G) basadas en los estndares LTE (Long Term Evolution)[9] y LTE-Advanced (LTE-A) [10] del 3GPP (Third Generation Partnership Project) ofrecen mayoresprestaciones para soportar la nueva generacin de servicios mviles interactivos a costos detransmisin ms bajos y con contenido ms enriquecidos que lo que se puede ofrecer con las redes de2G y 3G [6] [11] [12].Es por ello que el propsito de esta tesis se centr en generar un marco dereferencia tcnico que oriente el despliegue del servicio de IPTV en redes mviles LTE para contribuira garantizar los objetivos de calidad del servicio que demanda un sistema de IPTV.


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2 Introduccin

Descripcin del problema

En las redes mviles el crecimiento del nmero de usuarios, la multiplicidad de dispositivos paraacceder a la red y la demanda de nuevos servicios y aplicaciones estn generando un aumento en eltrfico de datos que circula por este tipo de redes causando problemas de congestin y una

degradacin en la calidad de los servicios ofrecidos[13], [14].Segn el estudio realizado en[14],parael ao 2016 el trfico de datos mviles llegar a ms 10,8 Exabytes por mes, del cual el 70% sergenerado por los contenidos de video. Por lo tanto, las redes mviles estn al borde de una tercerafase de evolucin en la cual el trfico de datos mviles ser dominado principalmente por contenidosde video y se requerirn nuevas formas de optimizar la red para evitar la saturacin de los canales decomunicaciones [6]. La estimacin en el aumento de trfico de video es uno de los principalesimpulsores para la adopcin de estndares de banda ancha mvil como LTE/LTE-A[6].

Bajo este escenario uno de los servicios mviles ms exigentes en trminos de consumo de recursosde red es la IPTV, puesto que este servicio requiere que las redes de telecomunicaciones mvilesgaranticen los parmetros de desempeo mnimos para una adecuada entrega de los contenidos de

IPTV a los usuarios. En consecuencia la implementacin de las tecnologas LTE/LTE-A marcar elinicio de una nueva era en las comunicaciones mviles y permitir a los operadores ofrecer unaplataforma global para el soporte de la prxima generacin de servicios mviles interactivos[17].

Las caractersticas tcnicas de las redes LTE/LTE-A las perfilan como las tecnologas capaces desoportar el despliegue del servicio de IPTV puesto que se constituyen como la evolucin de las redesmviles de 3G ofreciendo una arquitectura de red completamente IP (All-IP) y con la capacidad deproporcionar altas velocidades de acceso, mejorar la eficiencia, reducir el retardo y proporcionar laQoS de extremo a extremo demandada por dicho servicio [15] [16] [18].Sin embargo, es necesariocontar con una base tcnica que permita la implementacin del servicio de IPTV sobre este tipo deredes para garantizar los parmetros de desempeo y la calidad demanda por los usuarios[19].

Objetivos

Objetivo general

Generar un marco de referencia tcnico para el despliegue del servicio de IPTV en redes mviles LTEcon QoS

Objetivos especficos Analizar las diferentes alternativas de funcionamiento de la red LTE para la implementacin

del servicio de IPTV con QoS.

Evaluar los principales parmetros de desempeo (throughput, retardo, prdida de paquetes) enla red LTE mediante la simulacin de trfico de IPTV en un modelo de red LTE.


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Introduccin 3

Establecer los lineamientos tcnicos para el despliegue del servicio de IPTV en redes mvilesLTE con QoS basados en anlisis de resultados de la simulacin.

Alcances y limitaciones

Los aspectos que restringen el alcance de este proyecto son:

El uso de la herramienta de simulacin de cdigo abierto LTE-Sim, que es la que mejor seadapt a las necesidades del proyecto teniendo en cuenta los escenarios de simulacinplanteados y las limitaciones para la adquisicin de herramientas propietarias.

Las simulaciones realizadas tienen en cuenta un modelo de red LTE que permiti evaluar eldesempeo de la red en diferentes escenarios en los cuales se tienen cargas de trfico deaplicaciones de IPTV, VoIP y flujos de datos best effort(BE).

Metodologa

Para el desarrollo de esta tesis de maestra se us la metodologa presentada en laFigura 0-1,en la cualmuestran los diferentes aspectos a tener en cuenta a la hora de modelar el comportamiento yprestaciones de un sistema de telecomunicaciones.

Figura 0-1:Metodologa para el desarrollo del proyecto de tesis de maestra[20]

Fase de recoleccin de informacin y anlisis de datos:En esta fase se realiz la revisinbibliogrfica para el despliegue del servicio de IPTV en redes mviles identificando losdesafos y tecnologas involucradas a la hora de implementar el servicio. Tambin sedeterminaron los parmetros de desempeo a nivel de red que caracterizan la distribucin delservicio de IPTV en redes mviles y se recopil la informacin necesaria para realizar elanlisis de las diferentes alternativas funcionamiento de la red LTE para el despliegue delservicio de IPTV con QoS.

Fase de programacin y ejecucin del modelo: Partiendo del anlisis y recoleccin deinformacin realizada en la etapa anterior, en esta fase se hizo la eleccin de la herramienta desimulacin y se determinaron los parmetros de entrada al software de simulacin para la redLTE y el servicio de IPTV. De la misma forma, se realiz la simulacin de trfico de IPTV enel modelo de red LTE configurada con los mecanismos de QoS necesarios que permitieronobtener una serie de resultados acerca del comportamiento del sistema ante situaciones en las

Sistema ModeloconceptualPrograma desimulacin

Obtencin deresultados

Generacin delmarco de referencia

ProgramacinEjecucindel modelo

Anlisisde datos

Presentacinde resultados


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4 Introduccin

que se quiso evaluar los principales parmetros de desempeo (throughput, retardo, prdida depaquetes)

Fase de presentacin de resultados: En esta fase se obtuvieron las conclusiones sobre elcomportamiento de la red LTE ante la presencia de trfico de IPTV en el modelo de red LTE.

La evaluacin de los resultados y el anlisis realizado permitieron la formulacin de loslineamientos tcnicos para implementar servicio de IPTV en redes mviles LTE con QoS.

Organizacin del documento

Este documento de tesis de maestra est organizado en captulos, los cuales presentan los temasinvestigados y los resultados obtenidos:

En el captulo 1 se presentan la definicin y los servicios soportados por la IPTV, se hacereferencia a la cadena de valor y a la arquitectura funcional definida por la UIT para la

implementacin de los servicios de IPTV. Tambin se identificaron los principales parmetrosde desempeo a nivel de red que deben ser garantizados por las redes mviles LTE para laentrega de los servicios de IPTV con calidad de servicio.

En el captulo 2 se estudian caractersticas tcnicas ms importantes de las redes LTE/LTE-A,se propone una arquitectura funcional para la implementacin del servicio de IPTV sobreredes mviles LTE/LTE-A y se realiza el anlisis de las alternativas de funcionamiento decalidad de servicio que ofrecen este tipo de tecnologas para la entrega de servicios de IPTV.

En el captulo 3 se muestran los resultados obtenidos de la simulacin de trfico generado porel servicio de IPTV en un modelo de red LTE. Para la simulacin se plantearon escenarios

donde se evalu el comportamiento de los parmetros de desempeo de la red (throughput,retardo y prdida de paquetes) ante variaciones en nmero de terminales mviles conectados ala red, velocidad del desplazamiento de los usuarios, configuracin de QoS de la red LTE ytasa de codificacin de los flujos de video.

En el captulo 4 se presentan los lineamientos tcnicos para el despliegue del servicio de IPTVsobre redes LTE, los cuales fueron identificados a partir de los resultados obtenidos de lassimulaciones y el anlisis de las alternativas de funcionamiento de la red LTE para ofrecer elservicio de IPTV con QoS, y se complementaron con los requisitos funcionales de alto nivelpara la implementacin de sistemas de IPTV, los puntos de monitoreo y con un marco para lagestin del servicio de IPTV.

En el captulo 5 se presentan las conclusiones a las que se llegaron con el desarrollo de estatesis de maestra, las recomendaciones para quienes deseen continuar con investigaciones enlas temticas tratadas, los trabajos futuros y las contribuciones de este trabajo de investigacin.


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1 Consideraciones de QoS para el despliegue deservicios de IPTV sobre redes mviles

La QoS ha sido identificada como uno de los requisitos fundamentales para el despliegue de serviciosde IPTV sobre redes cableadas, inalmbricas o mviles con el fin de garantizar los recursos de redrequeridos para una adecuada entrega de los contenidos asociados a este tipo de servicio. Porconsiguiente es necesario revisar los aspectos involucrados para proporcionar la QoS en laimplementacin del servicio de IPTV sobre redes mviles. En este captulo se muestra la cadena de

valor de la IPTV y se describen los servicios soportados por la IPTV. Luego se hace referencia a laarquitectura funcional para la implementacin de la IPTV sobre redes IP definida por la UIT, yfinalmente se presentan las consideraciones de QoS para el despliegue de la IPTV identificando losprincipales parmetros de desempeo que deben ser garantizados por las redes mviles.

1.1 Cadena de valor para la implementacin de servicios deIPTV sobre redes mviles

En las redes mviles la IPTV se enmarca bajo el concepto de MobileIPTV, que se define como unatecnologa capaz de permitir a los usuarios la transmisin y recepcin de trfico multimedia incluyendo

seales de televisin, video, audio, texto e imgenes por medio de redes inalmbricas basadas en elprotocolo IP con soporte de QoS y QoE, seguridad, movilidad e interactividad[5].ConMobile IPTVlos usuarios pueden disfrutar de la TD y los servicios relacionados en cualquier lugar, a cualquier horay sobre cualquier dispositivo[6].

Para la implementacin de un servicio de IPTV se ha definido una cadena de valor que estconformada por los siguientes dominios: el proveedor de contenidos, el proveedor del servicio, elproveedor de red y el usuario final, tal y como se puede ver en la Figura 1-1 [21].En este contexto, loscontenidos audiovisuales generados en el proveedor de contenidos son multiplexados con otroscanales de TD y aplicaciones interactivas para posteriormente ser transmitidos por la red IP deloperador de red asegurando la calidad de servicio y la gestin de la red[2].Del lado del usuario, estedebe disponer de un dispositivo que le permita la recepcin y decodificacin de los canales de TD yejecucin de las aplicaciones interactivas cuando estn disponibles[2].

1.1.1 Proveedor de contenidosEs la entidad propietaria de los contenidos o es la poseedora de la licencia para vender los activos delos contenidos. Su funcin es la produccin y entrega de contenidos los cuales pueden ser videos,


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6 Marco de Referencia Tcnico para el Despliegue del Servicio de IPTV sobre Redes

audios, datos, texto y aplicaciones interactivas. Forman parte de los proveedores de contenidos losprogramadores de canales de TV satelitales o terrestres, los productores de programas de TV, las basesde datos de contenidos (series y pelculas), las empresas de desarrollo de software y otros proveedoresde contenido.

Figura 1-1:Cadena de valor para la implementacin de servicios de IPTV. Adaptacin[21].

1.1.2 Proveedor del servicioHace referencia a un operador que presta el servicio de IPTV a sus clientes mediante la suscripcin deun contrato y el cobro de una tarifa. Como se puede ver en la Figura 1-1 el proveedor del serviciodispone de sistemas para la recepcin de contenidos de diferentes fuentes, para la manipulacin y

transmisin de los contenidos, para la provisin de las aplicaciones interactivas y servicios de valoragregado, para garantizar la seguridad del acceso no autorizado a los contenidos y proteger losderechos de autor; y para la gestin de los suscriptores y la facturacin del servicio.

1.1.3 Operador de redEl operador de red conecta a los clientes con el proveedor del servicio mediante una red conmutacinde paquetes IP conformada por un ncleo de red y una red de acceso. La red de acceso del proveedorde red puede ser redes cableadas (xDSL (Digital Subscriber Line), FTTx (Fiber To The), PLT (Power LineTelecommunications) o HFC (Hibryd Fiber-Coax)), redes inalmbricas (WLAN (Wireless Local Area Network)o WiMax) o redes mviles (HSDPA+ (System/High Speed Downlink Packet Access), WiMax-Advanced,

LTE/LTE-A). Dichas redes deben ser controladas y gestionadas adecuadamente por el proveedor dered para garantizar la calidad en el servicio y con ello una entrega satisfactoria de los contenidosmultimedia asociados a la IPTV.


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Captulo 1 7

1.1.4 Usuario finalEl usuario final es quien consume los servicios de la IPTV mediante la suscripcin al servicio y pagode la tarifa asociada. Para la recepcin de IPTV el cliente tiene diferentes opciones de equipos deusuario tales como televisores con o sin decodificadores de seales de IPTV (STB, Set Top-Box),

televisores inteligentes (smart TV), computadores (porttiles o de escritorio), y dispositivos mviles(PDA, smartphoneso tablets). Estos terminales realizan la decodificacin de los contenidos, despliegue delas imgenes, reproduccin del audio y ejecucin de las aplicaciones interactivas que conforman losservicios de IPTV.

1.2 Clasificacin de los servicios de IPTVSegn la ITU-T, los servicios de IPTV se pueden clasificar en tres categoras: servicios bsicos,servicios mejorados, y servicios interactivos[22].Los servicios bsicos se componen de canales de TD,canales de audio, y canales de TD con datos. Esta clasificacin el servicio de TD se emite de forma

similar a como se hace con canales de televisin radiodifundida y pueden ser en alta definicin (HD,High Definition) o en definicin estndar (SD, Standar Definition) [22]. La siguiente categora, quecorresponde a los servicios mejorados, abarca la difusin de video cercano a la demanda (NearVoD,Near Video on Demand), video bajo demanda real (Real VoD), la gua de programacin electrnica(EPG, Electronic Program Guide), la grabadora de vdeo personal (PVR, Personal Video Recorder), entreotros. Estos servicios son ms avanzados que los servicios bsicos y estn destinados a mejorar lacomodidad del cliente y a proporcionar una variedad de contenidos multimedia que el cliente puedeseleccionar para personalizar lo que desea ver[22].

Por ltimo, se encuentran los servicios de IPTV interactivos como los servicios de informacin o T-information(noticias, tiempo, trfico, etc.), de comercio o T-commerce(transacciones bancarias, compras,

subastas, etc.), de comunicacin o T-communication (correo, video telfono, mensajera, etc.), deentretenimiento o T-entretainment(juegos, blog, etc.), y de educacin o T-learning(educacin primaria,intermedia, secundaria y superior)[22].Este tipo de servicios requieren de un canal de comunicacionesbidireccional, que permita al cliente reproducir los contenidos multimedia de la IPTV ysimultneamente interactuar con las aplicaciones interactivas asociadas.

1.3 Retos para la implementacin de IPTV en redes mvilesLa implementacin de IPTV sobre redes mviles debe superar varios desafos antes que los serviciosasociados sean ampliamente desplegados y utilizados. Entre los retos ms importantes que deben

cuenta por los proveedores del servicio y los operadores de red para el despliegue de IPTV en redesmviles estn:

Caractersticas de enlace de comunicaciones inalmbrico: los sistemas de IPTV mvil implican laexistencia de un enlace de comunicaciones inalmbrico entre el proveedor del servicio y losclientes, el cual por la naturaleza del canal tiene mayores afectaciones que los canales decomunicacin cableados. En los enlaces de comunicaciones inalmbricos se presentan erroresen la transmisin, shadowing, fading, reflexiones temporales, interferencias y obstculos que


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afectan la calidad de la seal recibida y causan prdidas de paquetes de rfagas[8],afectandodirectamente la recepcin de la IPTV en los terminales usados para acceder al servicio.

Velocidad de transmisin de datos del enlace inalmbrico: puede variar segn trfico de la red, lapotencia de la seal recibida dependiendo de la ubicacin del usuario y por los terminales que

se utilicen para conectarse a la red. Adicionalmente, los servicios de IPTV que requieren deuna alta velocidad de transmisin de datos, como la televisin en alta definicin (HDTV, HighDefinition Television), y el incremento de usuarios de las redes mviles generan la congestin dela red traducindose en un aumento en la prdida de paquetes y el retardo en la transmisin.

Calidad del servicio (QoS) y de la experiencia (QoE): los sistemas de IPTV requieren la reproduccinen tiempo real del contenido seleccionado por el usuario, por esta razn es necesaria una redde alta velocidad, baja tasa de error y bajo retardo [7]. El desempeo de la red estdirectamente relacionado con parmetros de calidad tales como la velocidad de transmisin dedatos, retardo, jitter, y la prdida de paquetes [8], por lo cual estos parmetros debernmonitorearse y medirse para que puedan ser mantenidos dentro de los niveles aceptables para

la entrega de la IPTV.

Cobertura del servicio: la dificultad para implementar una red inalmbrica que cubra todas lasreas geogrficas [8], puede conllevar como solucin usar redes con diferentes tecnologaspara lograr ampliar la cobertura y facilitar la movilidad de los usuarios. En las redes mviles esusual encontrar en una misma zona todas las tecnologas que el operador de red hayadesplegado como GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, HSDPA+, LTE/LTE-A. Esto permite aloperador la habilitacin del handoververtical[8],facilitando al usuario la movilidad entre redesinalmbricas heterogneas para mantener el acceso a los servicios pero con las capacidadesofrecidas por cada tecnologa. En los servicios de IPTV se requiere que la calidad del serviciosea mantenida por todas las redes que sean usadas para la entrega del servicio a los usuarios,por consiguiente cada una de estas deber ser gestionada para mantener los niveles de calidadcon los que el servicio vena desde la red de origen.

Heterogeneidad de los equipos de usuario: las caractersticas de la IPTV mvil en cualquier momentoy lugar despiertan en los usuarios la expectativa que los contenidos migren hacia un entornomulti-pantalla y con soporte a la interactividad, por lo cual estos esperan que todos losdispositivos que posean puedan ser parte de esta experiencia. Entre los dispositivos que unusuario dispone para acceder al servicio de IPTV se encuentran televisores con o sindecodificadores de seales de IPTV (STB), televisores inteligentes (smart TV), computadores(porttiles o de escritorio), y dispositivos mviles (PDA, smartphones o tablets), cada uno con

capacidades diferentes en procesamiento, almacenamiento, tamao y resolucin de pantalla[8].Esta tendencia influye directamente en el diseo de los servicios de IPTV mejorados einteractivos, los cuales debern responder y adaptarse a las caractersticas propias de cada unode los terminales para mantener la experiencia en el uso de lo servicios.

Retardo de inicio de reproduccin de contenidos: se genera principalmente por el tiempo que tardanlos equipos de los usuarios en unirse a la red, el tiempo de llenado de los buffersde los equiposreceptores, y el tiempo de decodificacin de los contenidos de audio y video [22]. Este


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Captulo 1 9

retardo, impide que el cambio de canal sea rpido y gil, por lo que diversos estudios se hanorientado a disminuir estos tiempos de espera con el fin de mejorar la QoE al usuario[25].

Tiempo de conmutacin de canal (zapping time) : tiene estrecha relacin con la experiencia del usuariopara determinar la calidad del servicio percibida. Generalmente, se determina por el tiempo

que se requiere para tener una trama adecuada en el equipo del usuario para comenzar elprocesamiento de decodificacin del nuevo canal. Como parmetro de QoE, el tiempo deconmutacin de canal puede ser descrito por tres componentes principales: retardointroducido por el protocolo de multicast, retardo en el buffery el retardo de decodificacin[26].

Mercados de consumo: se debe evaluar cul va ser la demanda de los usuarios hacia el consumo deservicios de IPTV en dispositivos mviles debido a la restriccin de visualizacin de loscontenidos en pantallas pequeas y la interaccin con las aplicaciones asociadas[8].

Regulacin y normatividad: es un aspecto que involucra la evaluacin de la regulacin existente enel pas donde el proveedor dese desplegar el servicio de IPTV mvil, puesto que los

requisitos para licencias o permisos de funcionamiento varan segn las disposiciones de cadaente regulador. En la mayora de los pases la regulacin para el despliegue del servicio deIPTV sobre redes mviles es escasa y an no se tiene una normatividad al respecto ya que setrata de un servicio novedoso que no ha sido implementado masivamente por la limitadacapacidad de las redes mviles de 2G y 3G que poseen los operadores. Se espera que con laimplementacin de las redes LTE/LTE-A, los operadores puedan llegar a interesarse porproporcionar servicios mviles avanzados como la IPTV y por ende los reguladores debernemitir la normatividad que permita dar sustento legal a su funcionamiento.

1.4 Arquitectura de red para la implementacin de IPTVLa Unin Internacional de las Telecomunicaciones (UIT) ha definido tres arquitecturas funcionales[27] para la entrega de servicios de IPTV y tienen como referencia a las Redes de Nueva Generacin(NGN,Next Generation Networks)[28].La primera arquitectura fue definida para el despliegue de IPTVsobre redes que no son NGN (Non-NGN IPTV); la segunda presenta una arquitectura soportada enNGN sin la inclusin del Subsistema Multimedia IP (IMS, IP Multimeda Subsystem) (NGN non-IMSIPTV)[29];y la tercera se basa en la implementacin de IPTV en NGN con su componente de IMS(NGN-IMS IPTV)[30].

De las arquitecturas mencionadas la ms estudiada es la NGN-IMS IPTV debido a las ventajas queconlleva la inclusin del subsistema IMS en la arquitectura como el control en las sesiones, ellanzamiento del servicio y los mecanismos de autenticacin, autorizacin y contabilidad (AAA,Authentication, Authorization, and Accounting), la aplicacin de polticas, control de admisin y gestin derecursos [31].En la Figura 1-2 se ilustra la arquitectura funcional de alto nivel para el despliegue deIPTV definida por la UIT.


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Figura 1-2:Arquitectura funcional de alto nivel para el despliegue de IPTV segn la UIT[29]

A continuacin se describen las funciones de la arquitectura de alto nivel para el despliegue de IPTV:

Funciones de Usuario Final. Las funciones de usuario final (EUF, End-User Functions) realizan lamediacin entre el usuario final y la infraestructura IPTV[29].

Funciones de Aplicacin: Las funciones de aplicacin (AF, Application Functions) permiten alusuario final seleccionar, comprar o alquilar un contenido de IPTV[29].

Funciones de Control de Servicio: Las funciones de control de servicio (SCF, Service ControlFunctions) facilitan la reserva y liberacin de recursos de red y del servicio que deben ser usadospara soportar el servicio de IPTV. Las funciones de control de servicio pueden solicitar a lasfunciones de entrega de contenido la separacin de los recursos y a las funciones de redreservar en ancho de banda requerido para el fuljo de paquetes de IPTV[29].

Funciones de Entrega de Contenido: Las funciones de entrega de contenido (CDF, Content DeliveryFunctions) reciben el contenido de las funciones de aplicacin, lo almacenan, procesan y loentregan a las funciones de usuario final usando las capacidades de las funciones de red, bajoel control de las funciones de control de servicio[29].

Funciones de Red: Las funciones de red (NF,Network Functions) proveen la conectividad IP entrelos componentes del servicio de IPTV y las funciones de usuario final. Las funciones de red

son compartidas por todos los servicios entregados por el protocolo IP al usuario final.Adicionalmente las funciones de red contribuyen con la provisin de la calidad de serviciorequerida por los servicios de IPTV[29].

Funciones de Gestin: Las funciones de gestin del sistema (MF, Management Functions) soportanla administracin del sistema: operacin, administracin, mantenimiento y aprovisionamiento(OAM&P). Las funciones de administracin no incluyen las funciones que se proveen durante

Equiposdeusuario

Funciones de Aplicacin

Funciones de Red

Funciones de Entregade Contenidos

FuncionesdelProveedordeC

ontenidos

FuncionesdeGesti

n

Funciones de Controldel Servicio


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Captulo 1 11

la interaccin con las aplicaciones o las funciones que recopilan los datos de tasacin y losmecanismo AAA[29].

Funciones de Proveedor de Contenidos: Las funciones del proveedor de contenidos (CDF, ContentProvider Functions) son provistas por la entidad que posee la licencia para suministrar (vender,

rentar o permitir el uso libre) o es propietario del contenido (dueo del contenido audiovisual,meta-datos y derechos de uso)[29].

1.5 Calidad de servicio para IPTV en redes mvilesPara desplegar satisfactoriamente los servicios de IPTV es necesario que las redes de conmutacin depaquetes IP proporcionen los mecanismos de control apropiados que les permitan brindar la calidadde servicio (QoS) en los contenidos entregados a los usuarios sin afectar la calidad de otros serviciosque puedan ser entregados por la red. El concepto de QoS suele estar ligado a las tcnicas yprocedimientos utilizados para dar un tratamiento preferente a unas clases de trfico frente a otras,

con el objetivo de satisfacer ciertos requisitos en al menos uno de los parmetros como velocidad detransmisin de datos, retardo de los paquetes, variacin de retardo, y prdida de paquetes en funcindel servicio que se trate[32][33].Otras definiciones de QoS, como la de la UIT, sealan que al utilizarel trmino QoS se deben tener en cuenta la totalidad de las caractersticas de un servicio detelecomunicaciones que determinan su capacidad para satisfacer las necesidades explcitas e implcitasdel usuario del servicio[34].

Desde el punto de vista de los servicios de telecomunicaciones la mayor parte de la satisfaccin delusuario tiene relacin con el desempeo de la red [33].Es por ello que la definicin de la QoS secentra en la red, como la propuesta por el IETF (Internet Engineering Task Force), donde la QoS se definecomo el conjunto de requisitos del servicio que la red debe cumplir en el transporte del flujo de datos

[35].Esta ltima definicin est centrada en lo que[34] denomina la calidad de funcionamiento de lared. Sin embargo, a los usuarios les interesan aquellos aspectos de calidad que pueden ser percibidopor ellos y dependen del servicio que se trate [36].Por ejemplo, un usuario que navega por Internetpercibe la QoS est dada principalmente por el tiempo que transcurre para que una pgina web sevisualice completamente despus de hacer la peticin. Tcnicamente, esta duracin depende de unacompleja interaccin de factores tales como el ancho de banda, el retardo y la tasa de error de bits(BER,Bit Error Rate)[36].

En las redes inalmbricas, la QoS implica la diferenciacin de trfico y el uso de mltiples servicioportadores con la configuracin y las prioridades optimizadas para asegurar la calidad de servicio querequiere cada flujo de trfico [37].Para permitir la diferenciacin e identificacin de los servicio se

definieron 4 clases de trfico, cada una de las cuales forma un flujo de paquetes al cual se le asignarnlos recursos de la red segn las exigencias del servicio. Desde la perspectiva del usuario, la clasificacinde la QoS para los servicios se realiza en conversacional, interactiva, streamingy backgroundtal y como semuestra en la Tabla 1-1[38].La clase de servicio conversacional agrupa los servicios cuyos requisitosde QoS son ms estrictos y rigurosos puesto que dependen directamente de la percepcin humanacomo por ejemplo una llamada por VoIP. Mientras que la clase de servicio backgroundrene servicioscon requisitos de QoS menores puesto que usuario enva y recibe datos en un segundo plano comopor ejemplo en la transferencia de archivos FTP[38].


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Tabla 1-1: Clases de trfico desde la perspectiva del usuario para redes mviles[38]

Clase de trficoConversacionalConversacin entiempo real

InteractivaClase interactiva almejor nivel posible

StreamingClase streaming entiempo real

BackgroundClase backgroundal mejor nivel posible

Caractersticasdesde la perspec-tiva del usuario

Preserva la relacin(variacin) detiempo entre lasentidades deinformacin delflujo de bits

Modeloconversacional(estricto y con bajoretardo)

Patrn derespuesta apeticiones

Preserva elcontenido til

Preserva la relacin(variacin) detiempo entre lasentidades deinformacin delflujo de bits

El destino noespera los datosdentro de untiempo limitado

Preserva elcontenido til

Ejemplo deaplicacin

Voz Navegacin web Vdeo streaming Correo electrnico

En entornos de las redes mviles y segn se muestra en la Tabla 1-1, la IPTV se clasifica en la clase deservicio de streaming, por lo cual la red deber preservar la variacin del tiempo entre las entidades deinformacin del flujo de bits que conforman los contenidos de audio y video para evitar ladesincronizacin, reducir el retardo de entrega de los paquetes y garantizar una prdida de paquetesmnima para de esta forma mantener los niveles de calidad aceptables en la recepcin de loscontenidos y con ello garantizar una experiencia aceptable en el consumo de servicios de IPTV porparte de los usuarios.

1.6 Parmetros de QoS de nivel de transporte para la IPTVEn un sistema de IPTV la red debe estar diseada de tal forma que pueda manejar una amplia gama deservicios y aplicaciones y proporcionar los mecanismos de control apropiados para brindar QoS en loscontenidos entregados a los usuarios sin afectar la calidad de los otros servicios transportados. En estesentido, los paquetes que pertenecen a aplicaciones en tiempo real tales como los servicios de VoIP eIPTV debern transmitirse antes que aquellos que pertenecen a las aplicaciones en tiempo no real,como el correo electrnico o la transferencia de archivos. Esta diferenciacin se logra generalmentemediante la clasificacin de servicios y el empleo de mecanismos de acondicionamiento relacionadoscon el trfico y el comportamiento por salto (PHB, Per Hop Behaviour) entre los nodos de la red[26].

En el ncleo de las redes IP la diferenciacin se puede implementar por medio de un subconjunto delas clases de funcionamiento IP, como las definidas en[39].Por su parte, la red de acceso, que puede

basarse en una amplia gama de tecnologas incluyendo Ethernet, xDSL, HFC, FTTx, PLT, WiMAX,WLAN, UMTS, LTE, etc.[26],debe estar en la capacidad de proporcionar a cada uno de los flujos depaquetes los recursos de la red necesarios para que las aplicaciones y servicios que transportan seanentregados adecuadamente a los usuarios y esta forma contribuir a garantizar los principalesparmetros de desempeo de extremo a extremo. En la Figura 1-3 se presenta la trayectoria dereferencia desde la interfaz de red del usuario (UNI,User Network Interface) fuente hasta la UNI destinopara la medicin de los objetivos de QoS de red de extremo a extremo[39].En un sistema de IPTVlas mediciones de los parmetros de calidad de servicio se realizan entre el servidor de IPTV y los STB


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ubicados en las premisas del cliente, los cuales tienen en cuenta a todos los elementos necesarios parala entrega de los contenidos de IPTV.

Figura 1-3:Trayectoria de referencia UNI a UNI para los objetivos de QoS de red[39]

En el servicio de IPTV la calidad percibida por el usuario es afectada por los parmetros de

desempeo de la red como el retardo, la variacin del retardo y la prdida de paquetes [40], y otrosparmetros como el tiempo de cambio de canal (zapping time) y el tiempo de sincronizacin del audio yvideo[41].Adems, en los sistemas de IPTV se debe garantizar que la velocidad de transmisin de bitsde la red debe ser mayor que la tasa de codificacin de los contenidos de IPTV. Dicha velocidad puedevariar dependiendo del algoritmo de compresin utilizado en el proceso de digitalizacin [40]. Acontinuacin se describen los principales parmetros de desempeo de la IPTV.

1.6.1 RetardoEl retardo (delay) se manifiesta en varias formas, incluyendo el tiempo necesario para establecer el

servicio desde la solicitud inicial que realiza el usuario y el tiempo para recibir la informacin una vezque el servicio este establecido. El retardo tiene un impacto directo en la satisfaccin del usuario enfuncin de la aplicacin que se trate, y se puede producir en el equipo del usuario, en los dispositivosde red o en los servidores de aplicaciones. Desde el punto de vista del usuario, el retardo tambin tieneen cuenta el efecto en otros parmetros de red como el throughput[42].Es importante sealar que esteparmetro corresponde al retardo introducido por los diferentes elementos de red que estninvolucrados en la entrega de los contenidos de IPTV desde el proveedor del servicio hasta el equiporeceptor del usuario despus que la negociacin de conexin ha finalizado. No se considera el retardo


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de inicio de reproduccin de contenidos el cual est dado por el tiempo que tardan los equipos de losusuarios en unirse a la red, el tiempo de llenado de los buffersde los equipos receptores, y el tiempo dedecodificacin de los contenidos de audio y video[22].El retardo mximo aceptable para la IPTV esde 100 ms y se conoce como retardo de transferencia de paquetes IP (IPTD, IP packet Transfer Delay)[26][39].

1.6.2 Variacin del retardo (jitter)Considera las variaciones inherentes en los tiempos de llegada de los paquetes individuales de la capade transporte. En los servicios que son altamente intolerantes aljitter, casi siempre se tomarn accionespara eliminarlo (o al menos reducirlos significativamente) mediante el almacenamiento de paquetes enmemorias o buffers (a pesar que se adicionen ms retardos fijos) [42].Para IPTV la mxima variacinde retardo en la entrega de los paquetes IP (IPDV, IP packet Delay Variation) es de 50 ms[26][39].

1.6.3 Prdida de paquetesAfecta directamente la calidad de la informacin que se presenta al usuario, independientemente delservicio que se trate (audio, vdeo o datos) [42].En este contexto, la prdida de informacin no selimita a los errores de bit o a la prdida de paquetes durante la transmisin debido a la baja calidad delos enlaces de comunicaciones por una reducida SNR (Signal to Noise Ratio) [43], sino tambin a losefectos de cualquier degradacin introducida por la codificacin de los contenidos para conseguir unatransmisin ms eficaz[42].La tasa de prdida de paquetes tambin est directamente relacionada conla prdida de paquetes IP, y se considera como la frecuencia de ocurrencia y la duracin de un error detransmisin puede tener afectacin directa sobre la prdida de paquetes IP [26]. La prdida depaquetes genera efectos negativos que el usuario puede apreciar en la recepcin de los contenidoscomo el pixelado y congelacin de la imagen, la prdida de la seal de audio o video, el desfase entre el

video y el audio, entre otros, dependiendo del nmero de paquetes IP perdidos[26].

En IPTV para medir la prdida de informacin se tiene la razn de prdida de paquetes (PLR, PacketLoss Ratio), la cual fue diseada para asegurar al usuario final una entrega del servicio sin o conmnimas prdidas. Cuando el desempeo de la infraestructura de red est por debajo de los niveles decalidad requeridos, los proveedores de servicios pueden hacer uso de tcnicas de la capa de red(entrelazado y verificacin de errores hacia adelante (FEC)) o de la capa de aplicacin (ocultamiento dela prdida, FEC de capa de aplicacin, solicitud de repeticin automtica (ARQ)), y en general demecanismos de proteccin de errores, para alcanzar los niveles de desempeo deseados[26].La PLRlas redes fijas debe estar entre 1E-08 y 1E-05, dependiendo de la tcnica de codificacin utilizada [26],pero en las redes mviles la PLR puede ser superior al 1%[43].

1.6.4 Velocidad de transmisinLos contenidos de televisin pueden ser transmitidos en formato 4:3 para televisin de definicinestndar (SDTV, Standard Definition Television) o 16:9 para televisin en alta definicin (HDTV, HighDefinition Television) y dependiendo de la tcnica de compresin la velocidad de codificacin puedevariar entre 1,75 Mbps y 15 Mbps[40].En este sentido, si emplea la tcnica de codificacin de video


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H.262 [44], tambin conocida como MPEG-2 Main profile at Main level(MP@ML) [45], la mnimavelocidad de datos requerida en la red por cada canal para SDTV (480i/576i) es de 2,5 Mbps y 15Mbps para HDTV (720p/1080i/p) [40]. Mientras que si se emplea la tcnica H.264 [46], tambinconocida como MPEG-4 Part10 o MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding)[47],la tasa de codificacinde video mnima se reduce a 1,75 Mbps para SDTV y a 10 Mbps para HDTV[40].

En cuanto al audio asociado a la IPTV dependiendo de la tcnica de codificacin utilizada, para SDTVse tiene que usando MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding)[48] la mnima tasa de datos requerida en lared es 96kbit/s para sonido estreo, y con los estndares MPEG-1 Audio LayerII o MPEG-1 AudioLayerIII (MP3) la mnima velocidad de datos ser de 128 Kbps para sonido estreo. Tambin puedeusarse para SDTV la tcnica Dolby Digital(AC-3) con una tasa de bit mnima de 384 Kbps para sonido5,1 y 128 Kbps para sonido estreo [40]. Por su parte, el audio para HDTV puede ser entregadousando las tcnicas MPEG-1 Audio layerII o MPEG-1/2 Audio layerIII (MP3) para los cuales la tasabits mnima es de 128 Kbps para sonido estreo, o la codificacin Dolby digital(AC-3) o MPEG-2 AACcon los cuales se requiere una tasa de bits mnima de 384 Kbps para sonido 5,1 y 128 Kbps parasonido estreo[40].

En entornos de las redes mviles e inalmbricas las tcnicas usadas para la codificacin del video esH.264/MPEG-4 AVC y para la codificacin del audio es MPEG-4 Audio[49] debido a que con estasse logran las tasas de bits ms bajas (128, 242 y 440 Kbps) para afrontar las limitaciones de la velocidadde transmisin de este tipo de redes [50].Del mismo modo, la calidad de los contenidos entregadosdepende de las caractersticas de reproduccin de los dispositivos receptores (resolucin de pantalla,capacidad de procesamiento, cdec, entre otros), los cuales determinan el tipo de seales de SDTV oHDTV que pueden recibir los usuarios. Por lo tanto, en los sistemas de IPTV mvil es recomendableusar mecanismos de codificacin de video escalable (SVC) para ajustar la tasa de bit segn lascaractersticas de los dispositivos receptores y el ancho de banda disponible en los enlaces decomunicaciones inalmbricos[23] [43].

1.7 Grado de importancia relativo en la experiencia del usuariosde los parmetros de QoS para el servicio de IPTV

La experiencia de los usuario en el uso de un servicio se mide mediante la calidad de la experiencia(QoE), la cual se define como la aceptabilidad global de una aplicacin o un servicio, tal y como espercibido por el usuario. Incluye los efectos completos de extremo a extremo del sistema (cliente,terminal, red, servicios de infraestructura, etc.) y puede ser influenciada por las expectativas del usuarioy el contexto [26]. Es por ello que, en principio, la QoE es una medida subjetiva realizada por el

usuario final y puede variar de un usuario a otro.

La QoE para contenidos multimedia como IPTV tambin se define[50] como la experiencia que tieneel usuario al momento de hacer uso de los servicios de comunicaciones de las aplicacionesproporcionadas por el proveedor del servicios, describiendo como le parece el servicio y si estesatisface sus expectativas. La anterior definicin permite identificar la naturaleza subjetiva de la QoE,ya que en ella se tienen en cuenta factores que determinan la aceptabilidad del servicio o aplicacin,que incluye factores como usabilidad, utilidad, fidelidad y el nivel de soporte desde el proveedor del


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servicio o aplicacin[50].Estos factores estn directamente relacionados con componentes humanoscomo el precio del servicio, el contexto del juicio, nivel de estrs de los usuarios, la experiencia previadel usuario con servicios relacionados [26].La Figura 1-4 muestra los factores que contribuyen a laQoE, los cuales estn organizados como aquellos relacionados con la calidad de servicio y aquellosclasificados como componentes humanos.

Figura 1-4: Dimensiones de la QoE[26]

En el servicio de IPTV, la QoE relaciona de forma directa con lo que el cliente pude apreciar en larecepcin de los contenidos de video como el pixelado y congelacin de la imagen, la anulacin delaudio, el desfase entre el video y el audio, entre otros. No obstante, con frecuencia la QoE se calculautilizando mediciones objetivas a travs de los parmetros de QoS como la prdida de paquetes o elretardo. En la Tabla 1-2 se muestra el grado de importancia relativo de los parmetros de QoS en laexperiencia del usuario para el servicio de IPTV [50]. Las mtricas presentadas en la Tabla 1-2permitirn analizar el comportamiento del servicio de IPTV puesto que facilitan la evaluacin sobrecmo el servicio es percibido por los usuarios sin la necesidad de realizar pruebas de opinin, lascuales por lo general son largas y costosas[26].

Tabla 1-2: Grado de importancia relativo de los parmetros de QoS para el servicio de IPTV[50]

Parmetro de QoS Grado de Importancia RelativoPrdida de paquetes 41,7%

Nivel de Rfaga 29,2%Jitterde paquetes 10,7%

Retardo de paquetes 10,6%Ancho de banda 7,8%

En la Tabla 1-2 se observa que los criterios clave de QoS para la IPTV son la prdida de paquetes, el

retardo y eljitter. Es de tener en cuenta que valores razonables de retardo yjitterde extremo a extremono son problemticos si el tamao de la memoria intermedia de fluctuacin de los buffers de-jitter delSTB se aprovisiona para que coincida con el desempeo de la red y el vdeo. Sin embargo, los flujos devdeo son muy sensibles a la prdida de informacin por lo cual el impacto sobre la QoE es relevante.La prdida de paquetes para la IPTV est correlacionada con[26]:

Alta dependencia sobre el tipo de prdida de datos:o Prdida de la informacin del sistema y encabezados producen diferentes alteraciones.

Calidad de laExperiencia

Factores del

Servicio Factores del

Transporte Factores de

Aplicaciones

Calidad delServicio

Emociones Precio delServicio

Experiencia

ComponentesHumanos

Objetivo Subjetivo


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o La prdida de datos de tramas I y P producen diferentes alteraciones que si se llegase aperder una trama B debido a la propagacin temporal del error.

Depende del cdec usado, donde a mayor compresin mayor es la sensibilidad a la prdida. Depende del empaquetamiento del flujo de transporte MPEG usado. Periodo de prdida (loss period) y distancia de prdida (loss distance) Con altas tasas de bits de codificacin, el flujo de video es ms vulnerable a la prdida depaquetes

o La prdida de paquetes ocurre con mayor frecuencia

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