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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/5242| Título : | Banco de trabajo de tecnologías de radiodifusión |
| Autor : | Matias Maruri, Jose Maria |
| Fecha de publicación : | 2015 |
| Resumen : | La radiodifusión es un área de especial importancia dentro de las telecomunicaciones. La radio y la televisión son dos de los medios de información masivos más importantes. Esto está reflejado en los planes de estudio de la Ingeniería en Telecomunicaciones, donde la asignatura de Radiodifusión es una asignatura optativa del módulo Señales y Sistemas de Radiocomunicación. Los alumnos pueden cursar esta asignatura en el 8° ó 9° semestre. En los últimos años la radio y la televisión están siendo sometidas a profundos cambios tecnológicos. Por una parte está la convergencia tecnológica que acerca las redes de telecomunicaciones unas a otras, y en particular las redes celulares a las redes de transmisión de radiodifusión. Por otra parte, y de forma más inmediata, ambos medios de comunicación están en el proceso de la digitalización. Actualmente en México ya existen muchos canales de televisión que transmiten la señal digital con el estándar ATSC, que es el adoptado por México. De hecho ya ha comenzado el apagón analógico en algunas ciudades del país, proceso que está previsto que finalice en 2015. Es decir, en 2016 ya no debería haber ninguna transmisión de televisión analógica en México. En cuanto a la radio, el proceso está más retrasado, estando apenas comenzando la digitalización. En 2011 se definió que IBOC - HD Radio sería el estándar de radio digital a utilizar en México, y actualmente ya hay unas pocas emisoras que transmiten la señal digital. Aunque aún se ve lejana la fecha en que se puede realizar el apagón analógico, la radio digital ya es una realidad en México. Dentro de este nuevo contexto, en los nuevos planes de estudio, y en lo que a la asignatura de radiodifusión se refiere, se le ha dado más espacio e importancia a los sistemas de radiodifusión digital. Sobre todo al sistema IBOC- HD Radio de radio y al sistema ATSC de televisión, ya que ambos son los estándares de radio y televisión digital adoptados por México. A pesar de ser una asignatura de 9° semestre y estar referida a un tema muy práctico, como es la radiodifusión, la asignatura está apoyada sobre todo en enseñanza teórica y en simulaciones de software. Por esta razón y aprovechando el actual contexto de cambio tecnológico, este proyecto tiene como objetivo preparar un banco de trabajo donde se puedan realizar prácticas de radio y de televisión, con sistemas analógicos y digitales. Dado que los equipos que se usan en radiodifusión son, en general, muy costosos, en este proyecto se propone usar un equipo de radio definida por software que permite generar diferentes señales de radio en función del software que se le programe desde una computadora. Este equipo es suficientemente versátil como para generar cualquier tipo de señal de radiodifusión y también de otras tecnologías. En este proyecto se propone programar el USRP con diferentes tecnologías de forma que los alumnos, en sus prácticas puedan variar parámetros de transmisión y probar los efectos producidos en receptores reales. Por ello también se incluyen en el presupuesto un televisor y una radio digital. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5242 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | Matias Maruri, Jose Maria |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2015 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2015-2016 |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura nivel superior |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo principal: Crear un banco de de trabajo donde realizar prácticas de radiodifusión. Objetivos secundarios: .- Crear prácticas de asignatura. Las prácticas deberían suponer alrededor del 33% del tiempo. Deberían cubrir los temas más relevantes de la radio digital y de la televisión digital, y también de la radio AM y FM y de la televisión analógica. .- Las prácticas deben ser lo más realistas posibles, presentando los problemas ingenieriles más comunes en el área de la radiodifusión. Todo esto dentro de las limitaciones propias de un laboratorio docente y de las limitaciones presupuestales propias de las instituciones educativas. .- Para realizar las prácticas será necesario generar uno o varios programas informáticos que hagan que el equipo pueda comportarse como un transmisor AM, FM o NTSC, o como un receptor de cualquiera de las tres tecnologías. .- Para realizar las prácticas de tecnologías digitales se debe generar un software que permita grabar del aire y reproducir (volver a transmitir) señales de radio digital HD Radio y de televisión digital ATSC. .- Formar alumnos de licenciatura en el manejo de sistemas SDR (Radio definida por software) Explicación: El objetivo de este proyecto es crear un banco de trabajo donde sea posible realizar prácticas de radiodifusión con las diferentes tecnologías, donde los alumnos puedan experimentar con señales reales, y así asentar los conocimientos teóricos que se imparten en la asignatura. La idea es que las prácticas deberían suponer alrededor del 33% del tiempo de la asignatura, y deberían cubrir los temas más relevantes de la radio digital y de la televisión digital, y también de la radio AM y FM y de la televisión analógica. Las prácticas deben ser lo más realistas posibles, presentando los problemas ingenieriles más comunes en el área de la radiodifusión. Todo esto dentro de las limitaciones propias de un laboratorio docente y de las limitaciones presupuestales propias de las instituciones educativas. Es deseable que en las prácticas se puedan radiar señales de radio y televisión que a su vez puedan ser captadas con receptores comerciales, aunque sea con muy baja potencia y cobertura de unos pocos metros. Las tecnologías digitales son primordiales, ya que son las tecnologías del futuro, mientras que las tecnologías analógicas pueden ayudar a comprender aspectos fundamentales de la radiodifusión. Sin embargo es de esperar que sea factible implementar transmisores con las tecnologías analógicas, pero es previsible que hacerlo con las tecnologías digitales sea complejo. Esto es debido a dos causas, la primera es la gran complejidad tecnológica de la radio y televisión digital y la segunda causa es la menor accesibilidad de información debido a que son tecnologías recientemente desarrolladas. En el caso de la radio digital IBOC HD Radio se suma el hecho de ser una tecnología propietaria, y por tanto difícilmente accesible. Dado que la tecnología cambia rápidamente, además es deseable que los equipos que realicen esta tarea sean suficientemente flexibles para adaptarse a los cambios tecnológicos que vayan a ocurrir en el futuro. Por ello se fijan como objetivos realizar prácticas con las tecnologías de radio AM, radio FM y televisión digital NTSC. Para ello será necesario generar uno o varios programas informáticos que hagan que el equipo pueda comportarse como un transmisor AM, FM o NTSC, o como un receptor de cualquiera de las tres tecnologías. Como ya se ha señalado, el hecho de que el equipo pueda generar señales digitales es complicado debido a la alta complejidad de estas, y a que son tecnologías modernas y aún poco documentadas. Para poder trabajar con señales digitales se fija el objetivo de poder grabar del aire y reproducir (volver a transmitir) señales de radio digital HD Radio y de televisión digital ATSC. A pesar de estos problemas, se evaluará la posibilidad de generar señales, y si no es posible dentro del tiempo del proyecto, es seguro que en el |
| metadata.dc.description.hypothesis: | Dentro del plan de estudios de la Ingeniería en Telecomunicaciones, la asignatura de Radiodifusión es una asignatura optativa del módulo Señales y Sistemas de Radiocomunicación. Los alumnos la pueden cursar en 8° ó 9° semestre. Es una asignatura teórica que toca los ámbitos de las tecnologías de transmisión de radio y televisión. Actualmente está más enfocada a la tecnología analógica, pero con el nuevo plan de estudios cobrará mucha más importancia la tecnología digital. Es un ámbito muy práctico, pero debido al alto costo del equipamiento, la asignatura se imparte de forma teórica y con software de simulación. Es evidente la inquietud de los alumnos por ver señales reales y probar y verificar los problemas que las señales de radio y televisión pueden provocar en los receptores. Los conocimientos teóricos impartidos en la asignatura son muy importantes, pero se ve la necesidad de reforzar dichos conocimientos con prácticas con señales reales que refuercen y asienten esos conocimientos. Además de los conocimientos, hay que resaltar la motivación que supone para los estudiantes poder experimentar con equipos que funcionan de la misma forma que los equipos reales, aunque sea a una escala menor. |
| metadata.dc.description.strategies: | El banco de pruebas de radiodifusión se basará en un equipo denominado USRP, de la empresa National instruments. Es un equipo de SDR (Software Defined Radio). Es un equipo muy versátil que genera señales a partir de un software que se le carga en su memoria. El tipo de señal que genera y la frecuencia a la que la genera viene definido por el software que se le carga. El equipo tiene una tarjeta RF que permite generar las señales en un amplio margen de frecuencias, incluyendo la mayoría de frecuencias de radio y televisión. El equipo es controlado desde una computadora que debe estar permanentemente conectado a él. El USRP sólo puede ser controlado desde la computadora. Debido a ello, es necesario que la computadora esté dedicada exclusivamente al USRP. Dado que el banco de trabajo es pequeño y ligero, se desea que pueda ser fácilmente desplazado a otra ubicación, y así pueda ser instalado en diferentes espacios dependiendo la disponibilidad de laboratorios en cada momento. Por ello, se prefiere que la computadora sea una laptop. El USRP puede ser programado en LabVIEW, plataforma propiedad de National Instruments, o en una plataforma de software libre denominada GNU Radio (existen otras posibilidades pero son menos usadas). La opción de GNU Radio es preferida para este proyecto, ya que no es necesario pagar ninguna licencia por ella, ni por las actualizaciones que se realicen. La opción GNU Radio implica que la laptop debe tener el sistema operativo Linux. En principio la idea no es que los alumnos de la asignatura de "radiodifusión" aprendan a usar GNU Radio y aprendan a programarlo. La idea es que las prácticas consistan en modificar parámetros de los transmisores ya definidos para observar ciertos problemas de las señales y evaluar su corrección. Es decir, que los alumnos enfoquen su tiempo en experimentar con señales de radio y no en aprender GNU Radio. Esto implica que durante el proyecto los transmisores y receptores de las diferentes tecnologías deben ser programados en el USRP. Esto es parte importante del trabajo de este proyecto. Además, para poder trabajar con señales digitales, se deberá crear un software que permita grabar del aire señales digitales de radio y televisión, y que posteriormente permita reproducirlas y modificarlas para evaluar el efecto de dichas modificaciones. En el caso de la radio esto no supone ningún equipamiento adicional, pero en el caso de la televisión, debido a su ancho de banda, es necesario que la laptop tenga un disco duro de alta velocidad de grabación y un procesador de última generación. Una vez realizado el software de cada tecnología se definirá una o más prácticas donde se generarán señales reales y serán recibidas por receptores comerciales. En las prácticas se modificarán las señales para evaluar su impacto en la recepción. Para ello se han presupuestado dos receptores, uno de radio digital, y otro de televisión digital. Ambos permiten recibir también señales analógicas. En este proyecto solo se tiene proyectado programar transmisores en el USRP. Si el proyecto es apoyado y es finalizado correctamente, se tiene pensado continuarlo comprando otro USRP, de forma que el primero funcione de transmisor y el segundo de receptor. Con un solo equipo también es posible recibir señales del aire, pero no es posible controlar la transmisión y la recepción al mismo tiempo. |
| metadata.dc.description.goals: | Es un proyecto de un solo año, por tanto todas las metas se han de finalizar en ese año. Las metas del proyecto son: .- Poner en marcha el banco de trabajo, con el USRP, la laptop funcionando en linux y controlando el USRP con GNU Radio. .- Crear un transmisor de AM .- Crear un transmisor de FM .- Crear un transmisor de NTSC .- Crear un grabador de señales HD Radio .- Crear un reproductor de señales HD Radio .- Crear un grabador de señales ATSC .- Crear un reproductor de señales ATSC .- Definir prácticas para cada una de las tecnologías .- Crear un manual de prácticas que incluyan todas las tecnologías. Todas las metas son alcanzables. Las que a priori parecen más complicadas son las referidas a la televisión analógica NTSC y digital ATSC. En el primer caso debido a la complejidad del sistema y en el segundo a la velocidad de grabación. Aún así se consideran realizables. Además, se espera que se obtengan dos tesis de licenciatura, una por el desarrollo del transmisor de televisión NTSC, y otra por los sistemas de grabación y reproducción de señales digitales. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | El proyecto avanzó bien y se desarrollaron la mayoría de los productos deseados. Varios alumnos trabajaron en el proyecto y desarrollaron habilidades e interés por la radio definida por software. En trabajo realizado por los alumnos ha sido bueno, pero su falta de experiencia ha hecho que no concluyesen algunas de las tareas. En la parte positiva hay que destacar que casi todos los desarrollos comprometidos han concluído con éxito. El único que aún no funciona completamente es el transmisor ATSC, sin embargo es operacional para lo que se necesita (prácticas de laboratorio). El problema que tiene es que la laptop no tiene velocidad de procesamiento suficiente para que el transmisor funcione en tiempo real. Además se desarrollaron dos receptores, una AM y otro FM que no fueron establecidos como metas al principio del proyecto. Y se ha comenzado un receptor de ATSC que funciona, pero no en tiempo real. En el apartado positivo hay que destacar el compromiso de los alumnos con el proyecto. En la parte negativa, hay que decir que ninguna tesis se ha concluido, es decir, ningún alumno se ha titulado por tesis. Sin embargo las tres tesis producidas en el proyecto están muy avanzadas. La tesis de Viridiana Mares está terminada y lista para entregar a sinodales. La tesis de Berenice Ortega está casi terminada, tiene el primer borrador y falta la revisión del tutor de los capítulos 5 y 6. Se espera tenerla terminada para entrega a sinodales como mucho en dos semanas. Y por su parte, Abraham Ipiña hace mucho tiempo que tiene terminado su trabajo de tesis. Le falta terminar el trabajo escrito que está previsto finalizar antes del 31 de mayo. Tampoco se ha redactado el manual de prácticas, pero las prácticas ya están definidas y son parte de una de las tesis (de Berenice Ortega). |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Durante el proyecto se consiguieron lograr varias metas. Los comprobantes son de dos tipos, para las tesis y las prácticas se han entregado documentos en pdf. Estos documentos se han subido al sistema. Para los resultados software se han grabado videos en mp4 y se han entregado en un CD. No se han entregado los softwares porque necesitan el USRP para poder ser ejecutados. El USRP es un equipo electrónico de Radio Definida por Software. La metas conseguidas son las siguientes: .- Se puso en marcha el bando de trabajo, tal y como se diseñó, con GNU Radio corriendo sobre Linux en la laptop y con el equipo USRP X-300. Esta meta, que a priori parecía simple y rápida de realizar, llevó mucho tiempo al equipo de trabajo. El documento probatorio es el archivo "Puesta en marcha.mp4". .- Se creó un transmisor AM. El documento probatorio es el archivo "Transmisor AM.mp4". .- Se creó un transmisor FM. El documento probatorio es el archivo "Transmisor FM.mp4". .- No se desarrolló el transmisor NTSC, pero fue por decisión propia. El 31 de diciembre se realizó el apagón analógico y ya no hay transmisiones NTSC en México (TV analógica), por lo que se optó por realizar un transmisor ATSC, a pesar de ser mucho más complejo que el transmisor NTSC. Se consiguió realizar un transmisor ATSC, pero debido a la capacidad de procesamiento de la laptop, no funciona en tiempo real. A pesar de ello, puede ser usado en prácticas docentes. .- Se desarrolló un grabador de señales que funciona tanto para HD Radio como para ATSC. El documento probatorio es el archivo "Grabador y reproductor.mp4". .- Se desarrolló un reproductor de señales que funciona tanto para HD Radio como para ATSC. El documento probatorio es el archivo "Grabador y reproductor.mp4". .- Se definieron las prácticas docentes, pero no se consiguió plasmarlas en un manual. Esta meta no se ha conseguido, pero está avanzada. El siguiente documento probatorio es el estado del cuaderno de prácticas: "20160331 Cuaderno de Practicas.pdf" Además se consiguieron otras metas no incluidas en el proyecto original. .- Se desarrollaron un receptor AM y un receptor FM con el USRP. Y se comenzó el desarrollo de un receptor ATSC. Los documentos probatorios son "Receptor FM.mp4", "Receptor FM.mp4" y "Receptor ATSC". Durante el proyecto se involucró a 5 alumnos de licenciatura en los desarrollos con USRP. Las dos becas del proyecto se dividieron entre 4 alumnos. Únicamente tres de ellos optaron por realizar sus tesis de licenciatura. Las tres tesis están en avanzado estado de desarrollo. Los documentos probatorios de las tesis son: "20160329 Tesis Viridiana Mares.pdf" "20160330 Tesis Abraham Ipiña.pdf" "20160331 Tesis Berenice Ortega.pdf" |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ingeniería |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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