Receptores e Canal de Interatividade para o Sistema ... - UFF

Receptores e Canal de Interatividade para oSistema Brasileiro de TV DigitalValério Pereira EtcharteEscola de Engenharia – Universidade Federal Fluminense (UFF)Rua Passo da Pátria 156 – Niterói – RJ – Brasiletchart@starone.com.brResumo. O presente trabalho aborda a arquitetura e funções de um set-top box,aparelho receptor e conversor de sinal digital para sinal analógico e tambémapresenta a norma sobre o canal de interatividade evidenciando seus principaiscomponentes e funções.Abstract. This paper discusses the architecture and functions of a set-top box, adigital signal receiver and digital-to-analog converter unit for digital TV systems,and also presents the interactivity channel standard, highlighting its maincomponents and features.1 IntroduçãoO dia 02 de dezembro de 2007 [5] é um marco na história da televisão brasileira.Nesta data, foi realizada a primeira transmissão digital terrestre em alta definição. A TVdigital interativa, diferente de sua antecessora, a TV analógica, apresenta um novo conceitoà comunicação bidirecional, trazendo à baila benefícios como interatividade,multiprogramação, mobilidade e portabilidade; viabilizando ao usuário realizar compras,participar de pesquisas, comentar notícias, acessar programação e outros serviços quedeverão surgir de acordo com suas necessidades.Essa mudança de paradigma é considerada uma revolução capaz de trazer umaqualidade muito superior a que estamos acostumados a assistir nos televisoresconvencionais. Entende-se que essa não é apenas uma revolução tecnológica, mas tambémuma revolução social, na medida em que o usuário pode expressar sua opinião e modificaras informações recebidas através do Canal de Interatividade, sistema que possibilita a cadausuário, individualmente e independente dos demais, interagir encaminhando ou recebendoinformações e solicitações das emissoras.O presente trabalho discorre sobre o canal de interatividade supracitado, enfatizandoos seus principais componentes, sua arquitetura de rede e protocolos. Apresenta astecnologias disponíveis para a sua implementação, abordando suas vantagens edesvantagens. E relaciona as funcionalidades essenciais de um receptor digital, elencandoseus tipos e principais características.O restante do texto está estruturado da seguinte forma. A seção 2 apresenta ummodelo de referência de um Sistema de Televisão Digital Terrestre, a seção 3 apresenta oCanal de Interatividade do Sistema Brasileiro e sua Arquitetura, a seção 4 apresenta umaanálise das tecnologias disponíveis para implementação do Canal de Interatividade, a seção

5 apresenta o Terminal de Acesso, suas funcionalidades e arquitetura, e a seção 6 apresentaas principais considerações do trabalho.2 Modelo de Referência de um Sistema de Televisão Digital TerrestreUm sistema de Televisão Digital Terrestre [8] é definido como uma plataformacapaz de transmitir e receber sinais de áudio e vídeo, bem como dados, utilizando o sinal deradiodifusão em freqüências de VHF/UHF. O modelo de referência permite que se tenhauma visão geral das principais estruturas de um sistema de televisão digital, seufuncionamento e como essas estruturas interagem entre si.Na figura 1, o diagrama de blocos desse modelo de referência é apresentado,enfatizando-se a representação do fluxo do sistema. No diagrama podemos ver que osistema exerce o papel de plataforma de comunicação para a informação que é transferidadesde a sua fonte (Produção de Conteúdo) até os consumidores da informação (UsuárioFinal). De forma geral, o sistema pode ser dividido em dois blocos principais: (1) Difusão eAcesso e (2) Terminal de Acesso. Entre esses dois blocos se encontram o Canal deRadiodifusão e o Canal de Interatividade. Por meio do Canal de Radiodifusão, os sinais deáudio, vídeo e dados são transmitidos. O canal de Interatividade é composto de um Canalde Descida e um Canal de Retorno, que possibilita a integração do usuário final com aprodução de conteúdo, permitindo-lhe receber ou enviar solicitações e informações.Figura 1 - Diagrama em blocos do Sistema Brasileiro de Televisão Digital

Para que os sinais de áudio e vídeo e os dados, originários do módulo de Produçãode Conteúdo possam ser transmitidos pelo Canal de Transmissão, eles precisam seadequadamente comprimidos, codificados e empacotados. Essas funções são realizadaspelo bloco de Difusão e Acesso. O primeiro módulo desse bloco consiste na codificação defonte, que tem o objetivo de compactar os sinais de áudio, vídeo e os dados. Uma vezcodificados, os sinais são processados pe la Camada de Transporte, que os empacota e reúneem um único sinal de transporte, acrescentando-lhes informações auxiliares de controle. Nomódulo de Codificação de Canal, Modulação e Transmissão, o sinal gerado na Camada deTransporte é preparado para transmissão através de uma codificação de canal seguida deuma modulação.No bloco Terminal de Acesso são realizadas operações inversas às realizações nobloco de Difusão e Acesso. O objetivo desse bloco é reconstituir a informação original deáudio, vídeo e dados. Por meio de antenas receptoras, o sinal transmitido é recebido pelomódulo de Recepção, Demodulação e Decodificação de Canal. Após passar por umprocesso de demodulação e de decodificação de canal, o sinal é demultiplexado, ou seja, ossinais de áudio, vídeo e dados são separados. Os decodificadores de áudio e vídeodecodificam os sinais de áudio, vídeo para que possam ser corretamente exibidos. Omiddleware é responsável pela função de decodificar os dados e executar o software noTerminal de Acesso, permitindo serviços interativos na televisão digital. Como resultadofinal há diversas aplicações (interativas ou não) que podem ser utilizadas pelos usuário s.Para facilitar o entendimento, os módulos foram agrupados em subsistemas da seguinteforma [1]:• Transmissão e Recepção: engloba os módulos Codificação de Canal, Modulação eTransmissão, na Difusão e Acesso, e os módulos de Recepção, Demodulação eDecodificação de Canal, no Terminal de Acesso.• Codificação de Sinais de Fonte: inclui Codificação de Áudio (composto pelo codificador edecodificador de Áudio), Codificadores de Vídeo (composto pelo codificador edecodificador de vídeo) e Codificação de Dados (corresponde ao codificador de dados).• Camada de Transporte: Consiste nos módulos de Multiplexação e Demultiplexação.• Middleware: representa uma camada de abstração de software sobre a qual as aplicaçõesinterativas são executadas. Está presente apenas no Terminal de Acesso.• Canal de Interatividade: compreende o Canal de Descida e o Canal de Retorno.3 Canal de Interatividade no Sistema BrasileiroO canal de interatividade [2] é conceituado como um sistema que possibilita a cadausuário, individualmente e independente dos demais, interagir encaminhando ou recebendoinformações e solicitações das emissoras. Ou seja, o canal de retorno é o meio pelo qual asemissoras e os anunciantes da televisão chegam diretamente aos telespectadores. É por eleque se estabelece uma ligação direta entre o usuário e o vendedor de um determinadoproduto ou entre a direção da emissora. Caso o assinante deseje, pode escolher umaprogramação diferente da que está sendo exibida, ou mudar o ângulo da câmera quetransmite a atração.Além dos benefícios relacionados à exibição normal da programação de umaemissora e da maior interação com os anunciantes, o telespectador pode decidir

acompanhar um processo que tramita na justiça, conferir se o salário do mês foi depositadoem sua conta bancária pelo home banking ou mesmo chamar os filhos para a aula de inglêsonline. Todas essas possibilidades podem parecer intangíveis em um curto espaço detempo, porém tais avanços podem ser idealizados por meio do canal de interatividade daTV digital. Na figura 2 o diagrama simplificado do Canal de Interatividade é apresentado.O diagrama ilustra a comunicação no sentido emissora/programadoras para o usuário e nosentido usuário para emissora/programadoras, pela interconexão de redes de televisão comas redes de comunicação.Figura 2 - Diagrama simplificado do Canal de Interatividade3.1 Arquitetura do Canal de InteratividadeA figura 3 apresenta um diagrama mais detalhado com a arquitetura básica do Canal deInteratividade [1], composto pelos seguintes blocos:

Figura 3 - Arquitetura do Canal de Interatividade• Canal de Retorno: Utilizado para envio de solicitações e/ou respostas dos usuários para asemissoras/programadoras, ou seja, esse canal estabelece a comunicação dos usuários comas emissoras/programadoras. Pode ser constituído por qualquer uma das redes decomunicações disponíveis, ou seja, que venham a ser implementada.•Canal de Descida: Utilizado para envio de solicitações e/ou respostas dasemissoras/programadoras aos usuários, ou seja, estabelece a comunicação das emissoras eprogramadoras com os usuários. O Canal de Descida pode ser implementado enviandodados no fluxo de transporte (Transport Stream – TS) do Canal de Radiodifusão, que é delivre acesso (recepção gratuita) usado para o serviço de radiodifusão dos sinais de áudio evídeo. A tecnologia adotada para o Canal de Retorno pode fornecer um Canal de Descidasuplementar.• Gateway/Firewall: interliga as redes de comunicações com as emissoras/programadoras. Éum servidor de acesso para as informações/solicitações provenientes dos usuários e dasdiferentes redes de Canal de Retorno. Essas informações/solicitações devem seradequadamente processadas, adaptadas e encaminhadas para o seu destino final. NoGateway são implementadas as medidas de segurança da rede.• Provedor de serviços: as informações ou solicitações provenientes dos usuários devem serprocessadas e/ou interpretadas de maneira a gerar uma resposta adequada. Dependendo dademanda o u da informação do usuário, pode ser necessário:- Realizar uma consulta a outro servidor, banco de dado e/ou outras fontes para obter ainformação desejada pelo usuário;

- Gerar uma resposta individualizada ao usuário;- Gerar um novo conteúdo de programa ou de aplicação com atualização de informaçõesenviadas pelos usuários (resultados de pesquisas, por exemplo) ou com informaçõessolicitadas pelos usuários;- Armazenar as informações em algum banco de dados, aplicação.Para ser encaminhada, a resposta ou informação gerada deve ser adaptadaadequadamente de acordo com a forma de transmissão a ser utilizada. Quando a resposta ouinformação é enviada dentro do fluxo de transporte (TS) no Canal de Radiodifusão/Canalde Descida, a adaptação é realizada pela unidade de adaptação do Canal de Radiodifusão.Quando a resposta ou informação é enviada pelas redes de comunicações do Canal deRetorno, a adaptação é realizada pelo Gateway.• Modem: a conexão das redes de comunicações com o Terminal de Acesso se dá por meiode um dispositivo Modem adequado à solução de comunicação empregada. A interface I/Opara Modem é a porta de comunicação para envio de dados de retorno ou solicitações dousuário para as emissoras/programadoras. Também possibilita o recebimento de dadosindividualizados, enviados por meio do canal de Descida Complementar, viabilizado pelasolução de acesso adotada.• Unidade de Adaptação de Radiodifusão: responsável pela adaptação das informações e/oudemandas a serem transmitidas no fluxo de transporte (TS) do Canal de Radiodifusão.Dependendo do tipo de interatividade, pode ser necessária a utilização de um gerador decarrossel ou outro tipo de processamento.• Tecnogias de Acesso (Redes de Comunicações): por meio das redes de comunicações osdados do Canal de Retorno e Canal de Descida Complementar são transmitidos entre osModems e os Gateways. A escolha das soluções de acesso adequadas vai depender doscenários geográficos, populacionais e dos tipos de redes de comunicações disponíveis. Astecnologias de acesso não são excludentes, admitindo-se, inclusive, que novas tecnologiassejam agregadas.Com relação ao diagrama apresentado na figura 3, pode-se observar que há doistipos de roteamento. O primeiro estabelece o fluxo bidirecional de dados entre múltiplasredes de comunicações e servidores de aplicações. O segundo tipo estabelece o fluxobidirecional de dados entre o servidor de aplicações e as emissoras/programadoras.A adoção de múltiplas tecnologias de acesso para o Canal de Interatividadepossibilita uma capacidade muito significativa ao subsistema, em capilaridade, cobertura,número de usuários e taxas de transmissão. Além disso, a adoção de múltiplas tecnologiaspermite a equivalência de áreas de cobertura para os sistemas de televisão (áudio e vídeo) ede interatividade, proporcio nando ambos os serviços a todos usuários. Entretanto, autilização de múltiplas tecnologias torna necessária a utilização de protocolos quepossibilitem a interoperabilidade entre diversas redes. A arquitetura admite a adoção desistemas e protocolos adequados à implementação de redes privadas virtuais (VirtualPrivate Networks – VPN). Tais aspectos não estão predefinidos nessa arquitetura, mas apossibilidade de sua realização está assegurada, o que possibilita a evo lução do sistema.Para otimizar o desempenho na transmissão de sinais de áudio, vídeo e dados épossível implementar uma administração de taxas, utilizando uma técnica denominada“dados oportunistas”. Essa técnica consiste no direcionamento das “sobras” da taxa de

transmissão para transmitir dados de interatividade nos momentos em que o codificador devídeo é menos exigido. Adicionalmente, o limite do subsistema pode ser ampliado com aadoção de um canal de descida complementar pelas redes de acesso.3.2 Modelo de arquitetura de redeA arquitetura de rede recomendada para o SBTVD (S istema Brasileiro de TelevisãoDigital) é baseada no modelo TCP/IP. O modelo OSI é utilizado em camadas para adefinição dos protocolos que devem ser utilizados no SBTVD (Sistema Brasileiro deTelevisão Digital) [4].4 Análise das tecnologias disponíveis para o Canal de InteratividadeAtualmente existem várias soluções para a implementação do canal deinteratividade [4] e é pouco provável que algum dia seja adotada uma solução universal.Entretanto, alguns pontos devem ser levados em consideração para a escolha de umasolução para canal de interatividade, tais como: custo de utilização, custos de equipamentospara a operadora e para o usuário, existência de infra-estrutura de transmissão, mobilidade,portabilidade, área de cobertura e largura de banda.Cada uma das tecnologias que serão apresentadas possui diferentes potenciais ecaracterísticas que podem limitar ou até mesmo impossibilitar a execução de algumasaplicações. Conhecer as redes de comunicação é pré-condição para que possa se planejar eimplantar os aplicativos interativos de TV que fazem uso do canal de retorno.É interessante ressaltar que não se pretende explicar todos os meios possíveis de seestabelecer à comunicação entre a TV e o provedor de serviços interativos. O objetivo éapresentar algumas alternativas consideradas viáveis perante a variedade de perfis deusuários de canal de retorno.A seguir estão apresentadas as principais tecnologias disponíveis paraimplementação do canal de retorno, bem como suas vantagens e desvantagens.4.1 PSTNPSTN [1] é o acrônimo de Public Switched Telephone Network, que significa redetelefônica pública comutada.Nessas redes, normalmente uma linha telefônica analógica é instalada em umaresidência e conecta-se a uma central. Esta central, por sua vez está ligada a outras centraisou a outras linhas telefônicas. Quando um usuário estabelece uma ligação para uma outralinha telefônica, as centrais nas quais essas linhas estão ligadas comutam seus canais deligação, criando um canal dedicado entre uma linha telefônica e outra até que a ligação sejaencerrada.Para a comunicação de dados, o usuário liga-se a um provedor de serviços deinternet (ISP – Internet Service Provid er) utilizando um modem (neste caso, presente noterminal de acesso) conectado à sua linha telefônica. Esse modem é capaz de estabelecer aligação com o ISP e transformar as informações em sinais elétricos capazes de transitar pelarede pública de telefonia até o ISP, numa freqüência que este possa interpretar eencaminhar as solicitações de dados para os roteadores da rede, que entregarão o pacote aoseu destino e enviarão dados de volta ao modem.

É uma taxa razoável para enviar pequenas informações textuais (como um voto,numa votação via canal de retorno), mas insuficiente para algumas aplicações como vídeosob demanda.Vantagens: as redes de telefonia pública têm um alcance bem grande e em muitascidades de população inexpressiva é o único meio de acesso à internet.Desvantagens: tem taxa de transferência baixa; o tempo para estabelecer a conexãocom ISP e iniciar a transferência de dados é grande (até dezenas de segundos); e em algunscasos a ligação e o tempo de efetuação da ligação com o ISP é cobrado pela empresa detelecomunicações que fornece a linha telefônica ao usuário.4.2 ISDNDiferente da PSTN, a ISDN [1] é totalmente digital, inclusive a linha instalada naresidência/organização do usuário. Isto facilita a implementação de serviços de dados nessarede. A sigla é a abreviação de Integrated Services Digital Network (Rede digital deserviços integrados) e como seu nome sugere, este tipo de rede permite que vários serviçoscomo telefonia, acesso a internet e fax sejam executados simultaneamente sobre umamesma linha.O ISDN continua usando o sistema telefônico comum, por isso continua se pagandoos pulsos telefônicos. Tem-se à disposição duas linhas de 64 kilobits cada uma, que podemser usadas tanto para conexão à Internet quanto para chamadas de voz normais. Na hora deconectar você tem a opção de usar as duas linhas, conectando-se a 128 kilobits, ou entãodeixar a segunda linha livre para uma chamada de voz, mas em compensação acessando aapenas 64 kilobits.Além disso, as redes ISDN têm uma capacidade de transferência de dados maiorque as redes PSTN, com taxas de transferência de 128 kilobits por segundo ou mais. Acompressão de dados, possível devido ao seu formato digital, possibilita o aumento dessataxa.Vantagens: conexão permanente; alta taxa de transferência de dados; possibilidadede interoperação com outros dispositivos de comunicação.Desvantagens: baixa penetração e alto custo. O ISDN é um serviço que exige umgrande investimento pelo fato da linha que chega das centrais até a residência/organizaçãodo usuário precisar atender as especificações para trafegar dados no formato digital. Edevido ao seu alto custo impossibilita a implantação desse sistema em massa no mercado.4.3 ADSLAssymetric Digital Subscriber Line [1] é uma tecnologia mais recente que competecom a ISDN. Caracteriza-se por trabalhar em conjunto com as redes PSTN. Nas redesADSL, as centrais telefônicas, nas quais as residências e organizações estão conectadas,possuem um aparelho chamado DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) e umsplitter. As linhas telefônicas estariam conectadas na central ao splitter. O splitteridentificaria o tipo de informação que estaria chegando do usuário na central. Se fosse umsinal de telefonia, o sinal seria encaminhado para a rede PSTN. Mas se o sinal fosse dedados, o splitter encaminharia esse sinal para o DSLAM que processaria esse sinal e o

encaminharia para a rede de dados (normalmente redes ATM – Assynchronous TransferMode) de uma forma que a rede de dados “entenda”.A linha telefônica que chega até a residência/organização dos usuários é a mesmalinha analógica que já existia para telefonia. O que diferencia os sinais de telefonia e dadosé a freqüência dos sinais. Sinais entre 0 e 4 KHz são sinais de telefonia e entre 25,875 KHze 1104 KHz são sinais de dados. Dos sinais de dados as freqüências de 25,875 KHz até 138KHz são usadas para upstream (envio de dados do usuário para a rede) e as freqüências de138 KHz são usadas para downstream (recebimentos de dados da rede para o usuário).Essas freqüências podem disponibilizar uma taxa de transferência de 1 megabit porsegundo para upstream e 8 Megabits por segundo para downstream.Na residência/organização deve haver também um modem ADSL capaz detransformar as informações de dados nas freqüências ilustradas acima a fim de conseguirefetuar a comunicação com o DSLAM na central telefônica, conforme o esperado.Vantagens: fácil implantação devido a inter-operação com as redes PSTN jáinstaladas; boa taxa de transferência de dados.Desvantagens: necessidade de um modem (que normalmente tem custo elevadoconsiderando a renda da maioria do povo brasileiro) no lado do usuário; necessidade daexistência do DSLAM na central telefônica (estes aparelhos são instalados de acordo com ademanda devido ao seu alto custo, ou seja, inexistem em lugares de baixa densidadedemográfica ou lugares onde a renda da população não absorve a utilização deste serviço);cobrança de taxas mensais de utilização por parte de quem administra a rede telefônica.4.4 DOCSISData Over Cable Service Interface Specification [1] é um projeto da organizaçãoCableLabs que tem por objetivos estabelecer e manter as especificações para envio dedados em redes de transmissão de TV a cabo. Essas redes são bastante úteis para o canal deretorno pelo fato do sinal televisivo estar chegando pelo mesmo meio pelo qual o retornoserá enviado, ou seja, se o usuário utiliza cabo para receber o sina l de TV, ele possui ummeio garantido para enviar o retorno.Para o funcionamento dessa rede é necessário que o usuário tenha umcable_modem, capaz de identificar e processar as freqüências utilizadas para a transmissãode dados na rede; e na outra ponta da rede, no lado da transmissora de sinal de TV à cabo,deve haver um aparelho similar ao DSLAM das redes aDSL, que faz a interpretação emultiplexação das freqüências e as encaminha para a rede de dados (se forem provenientesdos usuários) ou para os usuários (se forem provenientes da rede de dados).Essas redes têm uma grande capacidade de transmissão, com taxas de 38 megabitspor segundo para downstream e 9 megabits para upstream (compartilhados entre todos osusuários da rede), e são redes bastante confiáveis, com um nível que qualidade de serviço,em geral, bastante elevado. Essas redes, porém, tem custo muito elevado de implantação esua administração, no Brasil, é controlada por empresas privadas, que cobram pelautilização do serviço.Vantagens: alta taxa de transferência; alto nível de qualidade de serviço; meioutilizado pelo canal de retorno é o mesmo utilizado para a transmissão do sinal televisivo.

Desvantagens: alto custo para instalação das redes; cobrança de taxas para autilização do serviço; instalação sob demanda – algumas localidades só recebem ainstalação dos cabos se houver demanda suficiente para superar os custos da instalação.4.5 WiMAXO WiMAX, [1] também conhecido como WirelessMAN ou rede metropolitana semfio é a alternativa sem fio para a tecnologia aDSL. Nestas redes, as informações sãoenviadas por meio de ondas eletromagnéticas pelo ar. Elas funcionam da seguinte forma: ousuário possui um modem/transmissor acoplado ao seu terminal de acesso que é capaz demodular e enviar os dados em formato de ondas eletromagnéticas para uma antena chamadade ponto de acesso (ou Access point), que cobre uma área de alguns quilômetros. Essaantena, de forma análoga ao DSLAM das redes aDSL, recebe as ondas de todos os usuáriosda área na qual ela cobre, demodula os sinais e os multiplexa em um fluxo que é enviadopara a rede de dados.O mesmo ocorre no sentido inverso, ou seja, os dados são enviados pela rede dedados, a antena modula as informações em ondas eletromagnéticas que são enviadas pelo are captadas pela antena do usuário, no terminal de acesso. O sinal é então demodulado eencaminhado para as aplicações que fizeram a solicitação.As redes WiMax chegam a cobrir uma área de até 48 quilômetros e taxas detransferências de até 70 megabits por segundo (compartilhado entre todos os usuários darede) em um ambiente perfeito. O padrão também suporta tecnologias que permitem aexpansão de cobertura, incluindo as tecnologias de antenas inteligentes assim como astecnologias em malha (mesh). Características de privacidade e criptografia, incluindo osprocedimentos de autenticação, estão previstas também no padrão, permitindo transmissõesseguras.Vantagens: o fato de ser uma rede sem fio facilita a instalação naresidência/organização do usuário; alta taxa de transferência, porém pode ser limitada se amesma banda for dividida por um número muito grande de usuários; possibilita a utilizaçãode canal de retorno em dispositivos móveis enquanto em movimento.Desvantagens: a antena no terminal de acesso aumenta o seu custoconsideravelmente; é um tipo de rede ainda pouco difundida e o custo de instalação dospontos de acesso são altos.4.6 GSM / CDMA (HSPDA / UMTS-TDD / GPRS)As redes de telefonia celular [1] são os meios mais fáceis de implantação parautilização de canal de retorno, sabendo da sua alta penetração no mercado brasileiro.Atualmente há uma grande variedade de padrões para estabelecer a comunicação entre osdispositivos e as redes de dados devido à rápida evolução que estes meios de comunicaçãovêm apresentando e não convém apresentar as especificidades de cada um neste trabalho.De qualquer forma, alguns detalhes são importantes para o planejamento edesenvolvimento de sistemas de informação que fazem uso da televisão interativautilizando estes meios para uso do canal de retorno.

As redes de telefonia celular seria uma analogia às redes PSTN, porém sem fio. Elassão mais modernas pelo fato de utilizarem técnicas de digitalização nas transmissões “lastmile”(comunicação entre o dispositivo e a antena transmissora), a contrário das redes detelefonia com fio que usam meios analógicos para essa comunicação (entre o dispositivo e acentral telefônica). Como as PSTN, as redes GSM e CDMA se enquadram na categoria dedispositivos de conexão limitada – que não estão conectados a rede de dadospermanentemente – e tem um certo retardo para o início da transmissão dos dados daaplicação. Esse retardo, porém, é normalmente menor que o das redes PSTN.O funcionamento destas redes são similares ao das redes WiMax havendo umaantena receptora/transmissora que está conectada à rede de dados, com a qual os usuário sque querem acessar tal rede se comunicam utilizando ondas eletromagnéticas. Essas ondassão geradas por um modem/transmissor acoplado ao terminal de acesso do usuário, que écapaz tanto de receber as ondas enviadas pela antena conectada à rede de dados, tantoquanto enviar ondas para essa rede.A taxa de transferência nessas redes chega a 15 Megabits por segundo(compartilhada) sendo que, em média, a taxa de transferência por usuário varia em médiade 60 kilobits por segundo.Vantagens: rede bastante difundida no mercado brasileiro; baixo custo parainstalação;Desvantagens: baixa taxa de transferência; alto custo de utilização das redes; altocusto da interface (modem/transmissor) para utilização da rede no terminal de acesso.4.7 RCTReturn Channel Terrestrial [1] é uma tecnologia criada pela Digital VideoBroadcasting (DVB – a entidade que controla o sistema europeu de TV digital) parafornecer um canal de retorno que faz uso do mesmo meio utilizado pela transmissão dossinais de televisão comuns. Seria como as redes DOCSIS, porém sem cabos.O funcionamento desta rede é similar às redes WiMax porém os pontos de acesso(Access point) seriam as próprias antenas difusoras do sinal televisivo, ou seja, essasantenas teriam equipamentos capazes de receber os sinais eletromagnéticos enviados pelosterminais de acesso, demodular esses sinais e os enviar para a rede de dados num formatoque tal rede utiliza. Os sinais enviados pela rede de dados ou pelos usuários seriammodulados e enviados para o usuário fazendo uso de um ou mais canais (faixa defreqüência) exclusivo para esses fins.O RCT (Return Channel Terrestrial) pode oferecer para os usuários taxas detransferência de até 15 kilobits por segundo, sendo que cada antena seria capaz de coletardados de todos os usuários numa taxa de até 26 Mbits por segundo e cobrir uma área de até60 quilômetros.Vantagens: a rede ser controlada pelas mesmas entidades que fazem a transmissãodo sinal televisivo – pode facilitar e dinamizar estrategicamente o acesso ao provedor deserviços interativos; grande área de cobertura; facilidade de instalação.Desvantagens: baixa taxa de transferência; alto-custo de instalação.

5 Terminal de Acesso (set-top box – STB)No modelo de Arquitetura de Referência do SBTVD (Sistema Brasileiro deTelevisão Digital), a entidade do Terminal de Acesso (STB) é estudada como umsubsistema [8]. Esta abordagem facilita o entendimento dos requisitos específicos dossubsistemas, já que um dos requisitos do projeto do SBTVD (S istema Brasileiro deTelevisão Digital) é o baixo custo do equipamento do Terminal de Acesso.5.1 FuncionalidadesO Terminal de Acesso (set-top box. – STB) [8] engloba todas as funcionalidadesnecessárias no lado do usuário para a recepção do sinal de um sistema de Televisão Digital,servindo como suporte para o correto funcionamento dos demais subsistemas. Em umaacepção mais restrita, refere-se ao equipamento capaz de tratar os sinais captados por umaantena VHF ou UHF, convertendo-os num sinal analógico passível de tratamento ereprodução por meio de um aparelho convencional de televisão analógica. Nesta acepçãomais restrita, o terminal é também conhecido como Unidade Receptora-Decodificadora(URD) ou set-top box (STB). A figura 4 apresenta a configuração básica do Terminal deAcesso.Figura 4 - Arquitetura básica do Terminal de Acesso.O Terminal de Acesso possui as seguintes atribuições:• Captar e processar os sinais de RF provenientes das emissoras. Em caso de utilização deantenas inteligentes, isto inclui o controle da antena;• Decodificar as informações de áudio, vídeo e dados de modo a recompor o programaselecionado pelo usuário;• Suportar a execução de aplicações com interatividade local ou, incluindo, se for o caso, ouso de interatividade com canal de retorno;

• Possibilitar o acesso a programas e informações disponibilizadas à plataforma deTelevisão Digital.5.1.1 Modelo de Referência de um Terminal de Acesso (STB)O Terminal de Acesso é composto por plataformas de software e hardware. Aarquitetura de software refere-se ao subsistema Middleware [8] e no que concerne aoreceptor, deve ser obrigatoriamente implementada quando houver acesso ao canal deinteratividade [3] através de dispositivos externos. Caso não possua acesso ao canal deinteratividade à implementação do middleware é facultativa.A arquitetura hardware de referência do Terminal de Acesso está apresentada naFigura 5. Ela é composta por blocos que possibilitam a recepção e a decodificação do sinalde TV, seja ele digital ou analógico, o processamento das informações que possibilitem ainteratividade e o tratamento dos comandos de usuários, além de prover interfacesadicionais.Figura 5 - Arquitetura de Referência do Terminal de Acesso..A seguir, apresenta-se a descrição funcional de cada bloco do Modelo de Referênciado Terminal de Acesso.a) Estágio de EntradaO Estágio de Entrada [8] tem a função de sintonizar o sinal recebido (seja ele digitalou analógico) e efetuar os devidos processamentos. No caso do sinal ser digital, é realizadaa demodulação e decodificação de canal, recuperando o fluxo de Transporte (TS) a ser

encaminhado para o demultiplexador. Se o sinal for analógico, é realizado o processamentocomo nos receptores analógicos, de modo que o mesmo possa ser encaminhado para a saídade vídeo analógico. Este tratamento do sinal analógico é para possibilitar que o usuárioacesse tanto os canais digitais quanto os analógicos por meio do mesmo Terminal. Devidoàs diferenças entre esses processamentos, o estágio de entrada foi subdividido em duaspartes, tratando respectivamente dos sinais digital e analógico.- Estágio de Entrada DigitalEste estágio é responsável pela recepção e tratamento do sinal digital recebido pelaantena de RF, entregando o fluxo de transporte (TS) recuperado ao bloco demultiplexador.O Estágio de Entrada Digital é composto dos seguintes sub-blocos:- O sintonizador, que serve para selecionar o canal de RF (VHF ou UHF) recebido daantena;- O demodulador digital, que serve para recuperar os sinais digitais em banda base.- O decodificador de canal, que tem a função de efetuar o desembaralhamento dos pacotes ecorreção de erro.- Estágio de Entrada AnalógicoO Estágio de Entrada Analógico tem a função de sintonizar e recuperar o sinal, nocaso deste ser de RF analógico. Tem em sua entrada um sintonizador de RF, podendo ser omesmo do estágio de entrada digital. Após o processamento típico de demodulaçãoanalógica, serão disponibilizados dois sinais analógicos de saída, um de vídeo analógicocomposto e outro de áudio.b) DemultiplexadorO demultiplexador tem a função de extrair os fluxos elementares de informação(ES) de áudio, vídeo e dados, bem como as referências de relógio do programa e outrosfluxos de dados, de controle ou suplementares.c) Decodificador de VídeoA função do decodificador de vídeo é receber os fluxos elementares de informação(ES) de vídeo provenientes do demultiplexador, juntamente com as informações de relógio,realizar as etapas de processamento necessárias para transformar e disponibilizar, na saídado decodificador de vídeo, os fluxos de vídeo digital não-comprimido, compostos deunidades de apresentação, prontas para serem enviadas para o bloco Processador Gráfico.d) Processador GráficoO processador Gráfico tem a função de recompor a imagem a partir das informaçõesde vídeo, legendas e objetos gráficos, por meio de sobreposição (overlay), bem comoprover o escalonamento das imagens.

e) Estágio de Saída de VídeoSua principal função é a exteriorização das diversas alternativas de saídas do sinalde vídeo. Um conjunto mínimo destas saídas deve possibilitar a reprodução e exteriorizaçãode vídeo (programas e aplicativos) na tela do televisor.f) Decodificador de ÁudioDe forma análoga ao decodificador de vídeo, a função do decodificador de áudio éreceber os fluxos elementares de informação (ES) de áudio provenientes dodemultiplexador, realizar as etapas de processamento necessárias para transformar edisponibilizar, na saída do decodificador de áudio, os sinais de áudio digital nãocomprimidos,prontos para serem enviadas para o bloco estágio de saída de áudio.g) Estágio de Saída de ÁudioA principal função é a exteriorização das diversas alternativas de saídas do sinal deáudio e a realização de processamentos de inserção de efeitos de áudio no fluxo de sinalproveniente do decodificador. Um conjunto mínimo destas saídas deve possibilitar areprodução e exteriorização de áudio no televisor ou num amplificador externo ao Terminalde Acesso. Dentre os sub -blocos que realizam tais funções, destacam-se o processador deáudio e conversor digital-analógico.h) Núcleo de Processamento e ControleDesempenha um papel de relacionamento e interdependência importa nte com osdemais componentes do Terminal de Acesso, como, por exemplo, processar os comandosde usuários recebidos via interface de usuário, controlar o sintonizador e configurar odispositivo de conversão e codificação dos sinais de áudio e vídeo. Pode ser entendido pelacomposição de diversos sub-blocos de arquitetura de hardware, como o processador central,memórias, controladores de periféricos, barramentos, controladores. Tais componentes(principalmente processador e memória) impactam e/ou são impactados no Terminal deAcesso por diversos fatores, tais como: custo, funcionalidades básicas, definição dosserviços e aplicações e pelo software (aplicações residentes, sistema operacional,middleware).i) Interface de UsuárioEste bloco permite a integração do usuário com o vídeo, áudio e os programas eaplicativos do Terminal de Acesso. Diversos são os dispositivos que possibilitam recebercomandos do usuário, como por exemplo, o controle remoto, teclado e joystick.

j) Interface genéricaA função da Interface Genérica é possibilitar a escalabilidade do terminal, quer naconexão de dispositivo como impressora, joystick ou, eventualmente, na possibilidade demanutenção do mesmo ou na atualização de softwares com device drivers, middleware esistema operacional.k) Interface para Canal de RetornoO Canal de Retorno [1] é o responsável por viabilizar infra-estrutura para acomunicação das Aplicações Interativas no Terminal de Acesso. O Terminal de Acessopossui opcionalmente uma interface (modem) de comunicação.l) Interface para Armazenamento de MassaO armazenamento em memória de massa tem, por função, agregar valores nãodisponíveis na atual transmissão de TV analógica. Um exemplo diferenciado defuncionalidade é o armazenamento de informações, que consiste em permitir ao usuário arecuperação (gravação e reprodução) de programas enviados via radiodifusão pelasemissoras, através de um dispositivo e armazenamento de massa, interno ou externo aoterminal. Este armazenamento interno ou externo pode exigir uma pequena ou grandecapacidade de memória dependendo do que for requerido pelo usuário. Dentre osdispositivos utilizados como armazenamento de massa destacam-se as memórias asemicondutor e os de armazenamento magnético (disco rígido) ou ótico (DVD).5.2 Entradas e SaídasO terminal de acesso, por se tratar de um subsistema, agrupando as partes referentesà recepção dos demais subsistemas, não possui entradas e saídas próprias. Suas entradas esaídas correspondem às entradas e saídas de outros subsistemas que enviam ou recebemdados externos ao Terminal de Acesso.Estas entradas e saídas serão descritas nesta seção, ilustrando o relacionamentodireto entre a arquitetura do Terminal de Acesso e as entradas e saídas descritas.• Terminal de Acesso- Entradas:• Codificação de Canal, Modulação e Transmissão: A antena receptora do Estágio deEntrada do Terminal de Acesso capta o sinal de RF transmitido através do canal deRadiodifusão. O Estágio de Entrada realiza as funções da Recepção, Demodulação eDecodificação de Canal.• Aplicações Interativas: A Interface de Usuário provê mecanismos para a captação desinais enviados pelos usuários das Aplicações Interativas, enviando os sinais recebidos aoMiddleware.

- Saídas:• Aplicações Interativas:- O Estágio de Saída de Áudio provê uma interface para a externalização dos sinais deáudio decodificados no Decodificador de Áudio.- O Estágio de Saída de Vídeo, junto ao Processador Gráfico, provê uma interface para aexternalização dos sinais de vídeo decodificados no Decodificador de Vídeo.- O Núcleo de Processamento e Controle cuida do controle das Aplicações Interativas,fazendo a comunicação de dados com o Middleware.• Canal de Interatividade: A comunicação do Middleware com o Canal de Retorno é feitaatravés da Interface para o Canal de Retorno do Terminal de Acesso.5.3 Tipos de ReceptoresOs Receptores são classificados de acordo com seu perfil e níveis de vídeo [3] emreceptores one-seg e receptores full-seg.5.3.1 Receptor one -segO receptor one-seg é um receptor que decodifica exclusivamente informações deáudio, vídeo e dados. A classificação one-seg [3] é destinada aos receptores do tipo portátil,e são recomendados para telas de exibição de dimensões reduzidas, normalmente até 7polegadas. Entre os produtos classificados como one-seg, estão os receptores integradoscom telefone celular, PDA e televisores portáteis, os quais são energizados por uma bateriainterna e, portanto sem necessariamente demandar uma fonte externa de energia, bem comoaqueles destinados a veículos automotores. Este tipo de receptor é capaz de receber edecodificar apenas sinais de televisão digital terrestre transportado na camada “A” dofluxo de transporte, e, conseqüentemente apenas sinais de perfil básico, destinado aosdispositivos portáteis de recepção.Os principais requisitos do Receptor one-seg são:• A Unidade de Recepção deve ser capaz de pelo me nos sintonizar os canais detelevisão limitados pela banda de UHF, compreendidos entre os canais 14 a 69. A recepçãode canais da faixa VHF alto é facultativa nos receptores portáteis one-seg.• Os Receptores one-seg devem obrigatoriamente ser capazes de decodificar bitstreams comtodas as ferramentas de codificação descritas no perfil baseline: H.264/AVC BP @ L1.3.• Os Receptores one -seg devem obrigatoriamente pelo menos suportar a decodificação devídeo nos formatos; CIF com razão de aspecto de 4:3.• É definido para os Receptores one-seg o middleware Ginga declarativo com engineLUA. Portanto, quando embarcado no receptor one-seg, deve obrigatoriamente contemplaras especificações do Gingal-NCL stand alone com máquina de execução LUA. A pontecom uma máquina Java é opcional.

5.2.2 Receptor full-segO receptor full-seg é um receptor que é capaz de decodificar informações deáudio, vídeo, dados.A classificação full-seg [3] é aplicada aos conversores digitais, também conhecidopor set-top box. Este tipo de receptor é capaz de receber e decodificar sinais detelevisão digital terrestre de alta definição.Os principais requisitos do receptor full-seg são:• A unidade receptora deve ser capaz de sintonizar os canais de televisão limitadospela banda de VHF alto, compreendidos entre os canais 07 a 13, e os canaislimitados pela banda de UHF, compreendidos entre os canais 14 a 69.• Os receptores full-seg devem obrigatoriamente ser capazes de decodificar bitstreamscom todas as ferramentas de codificação descritas no perfil high.• Os receptores full-seg devem obrigatoriamente pelo menos suportar a decodificação devídeo nos formatos 525i, 525p, 750p e 1125i.• É definido para os receptores full-seg o middleware Ginga procedural e declarativo.Desta forma, quando o middleware Ginga é embarcado em receptores full-seg aslinguagens de programação procedural e declarativa, definidas respectivamente comoGinga-J e Ginga-NCL devem obrigatoriamente ser atendidas.• É facultado ao fabricante de receptores full-seg a implementação da porta USB,desde que estes equipamentos não disponham de canal de interatividade, ainda que omiddleware Ginga esteja portado nestes aparelhos.5.3 Atualizações de Set-top boxesQuando um consumidor adquire uma TV, a expectativa é que se permaneça com elapor muitos anos. Ao adquirir um PC, sabe-se que ele ficará obsoleto em um curto períodode tempo e deverá ser trocado.O set-top box é um caso intermediário entre essas duas situações, devendopermanecer na casa do usuário por alguns anos. Na visão do usuário, o set-top box formaum conjunto com a TV. No entanto, emissoras e operadoras podem constantementeoferecer novas funcionalidades que exijam mais recursos do terminal. Dessa forma, oprojeto de um set-top box [6] deve permitir que algumas extensões sejam feitas de modoque o set-top box não necessite ser trocado, como por exemplo, adicionar um slot livre dePCMCIA, permitir a expansão de módulos de memória, troca de CPU e atualização desoftware.5.4 Análise comparativa com os principais conversores digitais disponíveis nomercado nacionalO Laboratório Digital [7] realizou uma análise comparativa com os principaisconversores digitais disponíveis no mercado e chegou às seguintes conclusões.

Os participantes dos testes foram a Philips com o DTR1007/78, o DigiTV HD daPositivo e o HDTV Bravia DMX-DT1, da Sony. A grande ausente foi a Semp Toshiba que,infelizmente, não tinha um equipamento disponível na época em que os testes foramrealizados.Cada conversor analisado parece ter um público alvo em mente. O DigiTV HD daPositivo (R$ 699,00) é, por enquanto, o conversor mais em conta do mercado; possuirecursos simples e é um dos únicos capaz de funcionar em TVs convencionais sem entradade vídeo, via canal 3 ou 4. Desde o seu lançamento, seu firmware (parte responsável pordetalhes como informação sobre o componente instalado e pelo mecanismo defuncionamento) passou por várias atualizações e ajustes finos, que tornaram o seu uso bemmais agradável. Seu controle remoto só funciona com o conversor e, ao contrário dosconcorrentes, todos os seus comandos estão em português. Para reinicializar o equipamentoe/ou instalar um novo firmware basta inserir um memory key com o novo código e desligaro aparelho da tomada. O sistema reinicia toda a vez que o mesmo é reconectado à redeelétrica.Já o receptor Bravia DMX-DT1 da Sony (R$ 999,00) foi criado especificamentepara trabalhar com os aparelhos de TV da linha Bravia, de modo que o produto em si épraticamente uma caixa preta, que se conecta diretamente nas TVs e aparelhos de som damarca. A vantagem dessa solução é que o conversor se integra perfeitamente aos recursosda TV, com a vantagem de ser possível operar o conversor pelo mesmo controle remoto.No final das contas, essa solução não é muito diferente da oferecida pelos aparelhos de TVcom conversor integrado, caso da Samsung e da LG, principalmente se a intenção é decomprar o conversor e a TV ao mesmo tempo.O DTR1007/78 da Philips (R$ 899,00) por sua vez, pode ser usado em praticamentequalquer televisão convencional, menos naquelas equipadas apenas com entrada paraantena de TV. Além das saídas de vídeo analógico e HDMI (tecnologia de conexão capazde lidar com áudio e vídeo simultaneamente), o DTR1007/78 também possui saída de vídeocomponente, S-Video e som estéreo SPDIF (formato utilizado para transferir informaçõesde áudio digital de um equipamento para outro), e até uma interface de rede padrãoEthernet. Essa interface pode ser uma indicação de que o mesmo já está preparado para asegunda fase da TV digital: a interatividade. Seu controle remoto também pode ser usadopara controlar outros equipamentos, como o aparelho de TV e reprodutor de DVD, desdeque fabricados pela Philips. Uma curiosidade desse conversor digital é que ele tambémpode ser usado como media player. Basta conectar um dispositivo de armazenamento USBque o mesmo é capaz de reproduzir imagens em JPEG, músicas em MP3 e vídeos emMPEG2 (esquema de codificação/decodificação de sinais digitais de vídeo). Como oDigiTV da Positivo, o firmware do DTR1007/78 da Philips pode ser atualizado pelopróprio usuário.No geral, todos os conversores funcionam essencialmente do mesmo modo e têm asmesmas funções básicas, ou seja, vasculham e memorizam canais, apresentam informaçõessobre a programação, horários e até mesmo o tempo restante para o programa terminar(caso do Philips). Também oferecem controle de acesso, que permite selecionar quaiscanais podem ser assistidos e quais terão o acesso bloqueado. Apesar das inúmerassemelhanças, foi notado que um recurso que diferencia um modelo de outro é a capacidadede sintonizar canais, em especial os de sinal mais fraco. Assim, foi conectada uma antenaexterna UHF aos três conversores e após o processo de varredura e identificação dos canaisfoi contabilizado o número de estações que cada equipamento programou. Nesse teste, o

conversor da Positivo identificou 9 canais, enquanto que os equipamentos da Sony e daPhilips selecionaram 11 canais. Foi observado também, que os canais não identificadospelo Positivo não estão entre as grandes emissoras de TV do mercado.Após análise de todas as informações coletadas chegou-se a seguinte conclusão. ODigiTV da Positivo (R$ 699,00) se posiciona como a solução mais em conta para osinteressados em assistir à TV Digital, mesmo que seja em um aparelho de TV bem simples.Seu desempenho e sua experiência de uso, no entanto, ficam abaixo dos concorrentes.O Bravia DMX-DT1 da Sony (R$ 999,00), por sua vez, é um equipamento muitobom, mas é um produto totalmente voltado para o universo Sony, o que o coloca fora dessadisputa.Resta então o DTR1007/78 da Philips (R$ 899,00), que apresentou o mesmodesempenho da Sony e conta com vários recursos interessantes (legendas em português,inglês e espanhol, bloqueio por classificação indicativa e suporte para grade semanal),diferenciais que o coloca como um dos mais versáteis desse comparativo. Assim, oDTR1007/78 da Philips foi eleito o conversor mais completo.Vale ressaltar que os testes foram realizados com equipamentos desenvolvidos noBrasil com tecnologia nacional e, em função disso, apresentaram um preço acima doestimado pelo governo.Os receptores importados são oferecidos com um preço mais acessível, porexemplo, o receptor Coship, que é um receptor chinês, cujo valor de mercado é R$ 390,00,não possui saída de RF para conexão de antena coletiva ou externa, ou seja, os modelosmais acessíveis possuem suas limitações.6 Considerações finaisA implementação do canal de interatividade ainda está longe de ocorrer, pois, osoftware brasileiro que permitirá interatividade na TV Digital ainda não está sendocomercializado com os receptores disponíveis no mercado. Assim como as emissoras aindanão desenvolveram conteúdo específico para atender a essa demanda.Entretanto, deve-se considerar que este será um sistema complexo, com uma grandemultiplicidade de redes e de serviços, que terá, certamente, exigências adicionais degerência de redes, envolvendo integração, interconexão e segurança, o que torna necessáriocada vez mais o engajamento nas pesquisas e testes para o avanço desta tecnologia.A implementação do canal de retorno será um grande desafio, tendo em vista agrande diversidade de aplicações e soluções envolvidas, porém, esse novo formato datelevisão descortina um cenário com grandes inovações e alterações.7 Referências[1] ALENCAR, Marcelo Sampaio de. Televisão digital. São Paulo: Érica, 2007.[2] BECKER, Valdecir; MONTEZ, Carlos. TV digital interativa: conceitos, desafios eperspectivas para o Brasil. Florianópolis: Editora da UFSC, 2005.[3] ABNT NBR 15604 – Receptores . Disponível em < http://www.abnt.org.br/>. Acessoem 08/09/2008.

[4] ABNT NBR 15607 – Canal de Interatividade. Disponível em . Acesso em 20/10/2008.[5] Ministério das Comunicações. Disponível em < http://www.mc.gov.br/>. Acesso em20/10/2008.[6] TELECO, “TV Digital no Brasil”, Disponível em:Acesso em: 15 nov. 2008.[7] OLHAR DIGITAL, “Conversores de TV Digital”, Disponível em:Acesso em: 15 nov. 2008.[8] CPqD - Sistema Brasileiro de TV Digital : Modelo de Referência - fev/2006Disponível em: Acesso em: 15 nov. 2008.