Transport Stream

Tema 2: Transport Stream

• Este tema aborda el Transport Stream (TS), las señales en banda base, la nomenclatura utilizada, el acceso condicional, la capa de sistema, los multiplex program stream y transport stream, los paquetes de transporte y las tablas de programa, así como las medidas de transmisión DVB, el acceso condicional DVB y los formatos segunda generación.

Señales en Banda Base

• El MPEG-2 Transport Stream (TS) no estaba previsto inicialmente para IP.
• Se dispuso del MPE (Multi-Protocol Encapsulation) en algunos estándares de primera generación DVB-H.
• El TS tiene muchas cabeceras.
• Transporta mucha información que no es payload, como las tablas PSI.
• Existen otros tipos de streams como GENERIC FIXED PACKETIZED STREAMS (GFPS)
• También EXiste GENERIC CONTINUOS STREAM (GCS) y GENERIC ENCAPSULATED STREAM (GSE)
• El GSE es útil para mensajes IP nativos y tiene pocas cabeceras.
• Los tipos de stream se usan en diferentes formatos como DVB-S2, DVB-T2 y DVB-C2.
• El GSE no existía inicialmente, pero se añadió después.

Nomenclatura

• Un programa es un servicio de radiodifusión.
• ES (Elementary Stream): cada componente de un programa (video, sonido, teletexto, subtítulos, paquetes IP).
• PES (Packetised Elementary Stream): ES estructurados en paquetes.
• Unidades de presentación: informaciones sin comprimir (imagen o cuadro).
• Unidades de acceso: capa de compresión.

Acceso Condicional DVB

• El algoritmo de cifrado CSA funciona en dos capas: "bloques" de 8 bytes y "tren".
• Se utilizan dos palabras de control de 64 bits, que se cambian cada dos segundos (palabra de control par e impar).
• Se transmite una de las palabras de control en los ECM mientras se está usando la otra.
• Existe una palabra de control por defecto para el libre acceso.
• El cifrado se realiza a dos niveles, pero no pueden usarse simultáneamente.
• Cifrado a nivel de paquete de transporte: usa Transport_scrambling_flag en la cabecera del paquete para indicar si está cifrado y con qué palabra de control.
• En este nivel, se cifran los paquetes de transporte después de multiplexar.
• Cifrado a nivel de PES: usa PES_scrambling_control en la cabecera del PES para indicar si está cifrado y con qué palabra de control, ocurre en la fuente antes del multiplexado, no se cifra la cabecera.
• Palabra de control no está permitida por defecto.

Capa de Sistema

• PACKETIZED ELEMENTARY STREAMS tienen longitud variable (limitada a 64 kbytes) y pueden tener cualquier longitud en un transport stream.
• Cabecera y carga útil.
• Unidad de acceso puede empezar en cualquier punto del payload de un paquete PES.
• Hay Time Stamps que sirven para presentar las unidades de acceso en la secuencia apropiada.
• Si una imagen no se puede presentar en su secuencia correcta se descarta.
• La presencia se indica con dos bits del flag 2 de la cabecera del PES.
• Existen 2 tipos de STAMPS: PTS (PRESENTATION TIME STAMP) y DTS (DECODING TIME STAMP)
• PTS: Indica cuándo debe retirarse una unidad de acceso del buffer, decodificarla y presentarla al espectador, debe haber uno cada 700 mseg.
• DTS: Indica cuándo debe retirarse una unidad de acceso del buffer, decodificarla pero no presentarla al espectador, se almacena y se presenta después y nunca van aislados, siempre llevan un PTS
• Los Time Stamp tienen referencias como: El System Clock Reference en un Program Stream, Los Program Clock Reference en un Transport Stream

Multiplex Program Stream

• Todos los PES del mismo (único) programa.
• Todos el mismo reloj de referencia (System Clock).
• A las muestras del System Clock usadas como referencia se las conoce como System Clock Reference (SCR), y debe haber una muestra del SCR al menos cada 40 mseg.
• La longitud de los paquetes no está especificada, pero debe haber una cabecera cada 0.7 seg .
• Las cabeceras incluyen muestras del SC (en campos opcionales).
• Todas las unidades de acceso tienen Time Stamps basadas en el SCR, que están contenidos en las cabeceras de los paquetes PES.
• Almacenamiento en CD-ROM/Disco Duro.
• Error free medium.

Múltiplex Transport Stream

• Transporte de programas (muchos) en un medio con errores.
• Paquetes cortos de longitud fija de 188 bytes.
• Corrección de errores: se añade redundancia y codificación de canal.
• Cada programa tiene su propio Program Clock, y las muestras se llaman "Program Clock Reference” (PCR).
• Las PCR se insertan en el campo de adaptación de los paquetes tipo Transport Stream al menos cada 0.1 seg.
• No hay reglas sobre el orden de los paquetes de transporte, pero los de un mismo programa deben respetar su orden cronológico.
• Hay paquetes que llevan información del sistema y paquetes nulos (para reservas de capacidad).

Paquetes de Transporte

• Características generales: longitud de 188 bytes.
• Un paquete solo transporta datos procedentes de un mismo PES.
• Un PES empieza al principio de un paquete de transporte y termina al final de un paquete de transporte.
• Se puede optimizar la ocupación de los paquetes del transport stream ajustando la longitud de los paquetes del PES.
• La cabecera tiene diferentes campos: sync_byte, transport_error_indicator, payload_unit_start_indicator...
• Algunos valores PID: PAT(0), CAT(1), reservados (2 a F), NIT(10), etc.
• El campo de adaptación incluye PCR (Program Clock Reference) y OPCR (Original Program Clock Reference).

Tablas de Programa

• Permiten acceder a los componentes de un programa y facilitan el acceso a los servicios de un programa.
• PSI (Program Specific Information): PAT(0), CAT(1), PMT y private.
• Facilitan el acceso a los servicios de SI (Service Information) o información de servico
• Tablas SI obligatorias: NIT, SDT, EIT (Event Information Table) y TDT (Time and Date Table).
• Tablas SI opcionales: BAT, RST (Running Status Table), TOT (Time Offset Table) y ST (Stuffing Table).
• Tablas están constituidas por secciones, como máximo 256 secciones de 1024 bytes (excepto las private y Event Information Table que pueden llegar a 4.096 bytes), se insertan en paquetes de transporte que se identifican con PID definidos.
• PROGRAM ASSOCIATION TABLE (PAT) tiene PID=0x0000, Inclusión obligatoria.
• Contiene una lista completa de todos los programas que van en el Transport Stream y relaciona el nº de programa con el PID de los paquetes que llevan la PMT
• No se encripta
• PROGRAM MAP TABLE (PMT) • Una por programa y hay reglas ciertas para elegir sus PID. • Indica los PID de los paquetes que llevan los ES del programa, Los PID de los paquetes que llevan los PCR del programa y los PID de los paquetes que llevan los ECM (Entitlement Control Messages) del programa • No se encripta
• CONDITIONAL ACCESS TABLE (CAT) • Va en los paquetes de PID 0x0001 y indica el PID de los paquetes que llevan los EMM (Entitlement Management Messages) del programa • No tienen que empezar ni acabar forzosamente en un paquete de transporte y se organizan en secciones, identificadas por Table_id, el que tipo de tabla pertenece la sección y detalles en el texto (Table_id_extension Identificar una subtabla, Version_munber, Current_Next_Indicator Valida ahora o en el futuro, Section_Number).

Utilización de las Tablas MPEG

• Para decodificar, es necesario construir la PAT (separar los paquetes con PID 0x0000).
• Luego se construye la PMT (seleccionar los paquetes con el PID del programa deseado leído en la PAT).
• Finalmente, construir una tabla de programa PMT, recuperar el sincronismo de programa y decodificar.

Tablas Service Information

• NETWORK INFORMATION TABLE (NIT), Es programa o del multiplex o datos privados definidos por el radiodifusor, PID 0x0010...
• SERVICE DESCRIPTION TABLE (SDT), traduce los números de los programas a nombres de los servicios (nombre del proveedor información sobre idiomas, relación de aspecto PID 0x0011)
• EVENT INFORMATION TABLE (EIT), acontecimientos en curso o futuros en el TS nombre del evento, hora de inicio y de finalización, clasificación del contenido, descripción
• Útil para la generación de EPG y PID 0x0012
• TIME AND DATE TABLE (TDT)
• Tablas Service Information opcionales: bouquet Association Table (BAT) y Running Status Table (RST)
• Time OffSet Table (TOT)

Medidas de Transmisión DVB

• Las medidas de transmisión DVB son muy importantes y se obtienen del transport stream .
• Se clasifican según la intensidad de sus efectos: Prioridad 1 (mayores dificultades para decodificar), Prioridad 2 (Posibilidad parcial de decodificar) y Prioridad 3 (Errores en la informacion suplementaria o de servicio)

Medidas sobre el Transport Stream: Prioridad 1

• Pérdida de Sincronización (TS_sync_loss)
• Bytes de Sincronización erróneos (Sync_byte_error)
• Tabla de Asociación de Programa errónea (PAT_Error)
• Tabla Mapa del Programa errónea (PMT_Error)
• Error Continuidad (Continuity_Count_Error)
• PID erróneo (PID_Error)

Pérdida de Sincronización

• El primer byte de la cabecera (0x47) es el de sincronización, que se logra después de recibir 5 bytes de sincronización consecutivos.
• Si se pierden 3 bytes de sincronización (o tres paquetes) Seguidos, se produce un TS_Sync_Loss.

Bytes de Sincronización erróneos

• Pueden perderse bits del byte de sincronización ocasionalmente, si esto ocurre se produce un Sync_Byte_error.
• PAT (Program Association Table) perdida: La PAT siempre se transmite en paquetes de PID=0 y con ID=0 y lleva los datos de la PMT de todos los programas

Mapeo

• Un error de PAT ocurre si la PAT se pierde, la PAT está cifrada, los datos de la DAT no son 2, la tasa de repeticion se mantiene por encima de 500 ms
• Pérdida o error en la tabla de mapa del programa , se transmiten c/500 ms
• Si la PMT (Program Map Table) se pierde, se imposibilita demodular
• Con el PID erróneo se puede acceder Al flujo elementales
• Los PIDs incluidos en una PMT, deben de estar en un mismo lugar
• Hay continuity error (Contador Modulo 16)
• Hay continuity error si se repiten paquetes o se pierde su secuencia

Medidas sobre el Transport Stream: Prioridad 2

• Transport_Error (Indicador Error de Transporte)
• CRC_Error (Error Verificación de Redundancia Cíclica)
• PRC_Error (Error del Reloj de Referencia de Programa)
• PCR_Accuracy_Error (Error del Reloj de Referencia de Programa)
• PTS_Error (Error en la Marca de Tiempo de Presentación)
• CAT_Error (Error en la Tabla de Acceso Condicional)
• Para saber si El paquete a sido decodificado correctamente con Reed Solomon, se revisa el Indicador de Error de transporte
• Se añade un CRC cylic en todas la tablas, y se rechazan si este es diferente entre tabla y lo transmitido
• Si hay problemas en transmisión reloj, se pone lo que se produce un error de reloj referencia

Error del Reloj de referencia

• Un oscilador de 27 Mhz Se aplica a un contador de 42 Bits que genera el STC
• Cada programa Tiene Su Propio STC, copias de este STC son entregadas en en la campo de adaptación
• Los PCR son las copias a continuación el decodificador Sincroniza Su Propio Reloj del Sistema
• Se produce un PCR Error si Entre Los Dos PCR transcurrido un tiempo mayor a 40ms, Jitter pasa de 500 ns se produce un accuracy error

Medidas sobre el Transport Stream: Prioridad 3

• Error de supervision en las tablas: NIT_error
• La frecuencia de repetición de transmision dependera si los intervalos son muy largos o muy cortos.

Acceso Condicional DVB

• Extremadamente confidencial y puede variar de un operador a otro.
• Se ha especificado CSA.
• No se ha especificado el acceso condicional, se deja a la elección de cada operador.
• Para acceder a una misma emision, distintos se usa SIMULCRYP.
• Si no, Requiere de un equipo con MultiCryp, con módulo DVB- CI

Cifrado y Control de Acceso

• Definiciones.
• La seguridad tiene que tener a la señal de transmision, sin el acceso
• Esta condicionada ala integracion del control condicional
• Tiene que ser universal, facil de implementar
• Proteccion extremo extremo son la info relacionada al acceso a la transmision
• Requiere diversos modos a niveles de acceso

Generic Encapsulated Stream (GSE)

• Los "Portadores" (Bearers) Aparecen como Conexiones de capa física transparentes IP
• Las aplicaciones Pueden ser diseñadas con total independencia
• Utilizado para el Dvb IP

Generic Encapsulated Stream (GES) (1)

• Soportar todos los multiProtocolos (Ethernet, Mac) y requiere de un hardware sencillo
• Los paquetes Cse se envían en diferentes ramas y su pueden no tener una longitud fila
• Pueden que no sean seguidos y no sigue mecanismos

Direccionamiento GSE

• Routers concretos en enlaces compartidos
• Direcciona a uno o mas NPa