revista cubana  
de transformación digital  
RNPS 2487 • ISSN 2708-3411  
vꢀꢁ. 4 • Nro. 1 • enero-marzo 2023 • e202  
artículo original  
Arquitectura para la interactividad en la  
TVD adaptada a las condiciones de Cuba  
Architecture for advanced interactivity  
in DTV adapted to Cuba’s conditions  
Ariel Alfonso Fernández Santana  
arielalfernandez@gmail.com • https://orcid.org/0000-0002-4739-3230  
Joaquín Danilo Pina Amargós  
jpina@ceis.cujae.edu.cu • https://orcid.org/0000-0003-4619-849X  
Universidad Tecnológica de la Habana “JosÉ anTonio ecHeverrÍa”, cUJae, cUba  
Recibido: 2023-01-09 • Aceptado: 2023-02-26  
RESUMEN  
La televisión digital (TVD) permite la incorporación y trasmisión de datos que  
son interpretados por cajas decodificadoras y que el usuario final percibe con  
determinado grado de interactividad. En la actualidad la mayoría de los servi-  
cios y las tecnologías utilizadas para lograr la interactividad en la TVD están  
limitados por el cobro de elevadas tarifas y su código fuente no se encuentra  
disponible para adecuar el funcionamiento a las condiciones locales. Entre las  
aplicaciones interactivas están los videojuegos y las visitas virtuales, los cuales  
contribuyen a hacer más atractivo y educativo el uso de la televisión. Esta in-  
vestigación propone una arquitectura adaptada a las condiciones tecnológicas  
de Cuba, que tribute a incorporar funcionalidades de interactividad avanzada  
en la TVD. Para ello se realiza un análisis de las tecnologías disponibles y se  
opta por una solución de software libre que permita la creación de estas apli-  
caciones y su integración en un mismo sistema, siguiendo una arquitectura  
basada en microservicios y el estándar HbbTV (Hybrid Broadcast Broadband  
Television).  
Con el desarrollo de la investigación se contribuye a enaltecer el patrimonio  
tecnológico del país. Al ser la televisión un medio de difusión tan utilizado en  
la sociedad actual, su implementación se ve reflejada como un claro beneficio a  
disímiles sectores. Además, fomenta el crecimiento de la soberanía tecnológica  
del país y es un referente en el desarrollo de videojuegos, visitas virtuales y otro  
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Arquitectura para la interactividad en la TVD adaptada a las condiciones de Cuba  
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tipo de contenido interactivo para la TVD, ya que se crea una caracterización  
de los principales atributos que deben tener dichas aplicaciones.  
Palabras clave: arquitectura de software, software libre, televisión digital  
interactiva.  
ABSTRACT  
Digital Television allows the incorporation and transmission of data that are in-  
terpreted by set-top boxes and that the end user perceives with a certain degree  
of interactivity. Currently, most of the services and technologies used to achieve  
interactivity on digital television are limited by the charging of high fees and  
their source code is not available to adapt their operation to local conditions.  
Among the interactive applications are video games and virtual tours, which  
contribute to making the use of television more attractive and educational.  
is research proposes an architecture adapted to the technological conditions  
of Cuba, which contributes to incorporating advanced interactivity functiona-  
lities in Digital Television. To this end, an analysis of the available technologies  
is carried out, opting for a free software solution that allows the creation of  
these applications and their integration into the same system following a mi-  
croservices based architecture and the HbbTV (Hybrid Broadcast Broadband  
Television) standard.  
e development of this research contributes to enhancing the technological  
heritage of the country. As television is a widely used means of dissemination  
nowadays, its implementation is reflected as a clear benefit to different sectors  
of society. In addition, it promotes the growth of the technological sovereignty  
of the country, being a point of reference in the development of video games,  
virtual tours, or any other type of interactive content for Digital Television,  
since a characterization of the main attributes that such applications should  
have is created.  
Keywords: software architecture, free software, interactive digital television.  
INTRODUCCIÓN  
Se conoce como TVD (televisión digital) a un conjunto de tecnologías de trasmisión y recep-  
ción audiovisual que emplea señales digitales en lugar de las analógicas tradicionales de la  
televisión (Zárate, 2012). Como se plantea en Amador-González (2018) y Sotelo, Joskowicz,  
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&
Rondán (2018), la TVD presenta interesantes innovaciones respecto a la tradicional, como:  
varios formatos de trasmisión, transmisiones simultáneas e interactividad.  
Basados en Dávila (2012) y Millo, Morell, García, & Siles (2018), se puede afirmar que la  
interactividad permite a los canales de televisión ofrecer un conjunto de servicios adicionales,  
al incorporar funciones avanzadas de comunicación, participación y servicios sociales para el  
desarrollo de la informatización. Esta interactividad se clasifica en dos niveles: interactividad  
local e interactividad con canal de retorno (García-Crespo, Ruíz-Mezcua, González-Carrasco,  
&
Cuadrado, 2012).  
La televisión digital interactiva (TVDi) es un escenario emergente en ascenso, que brin-  
da la posibilidad de trasmitir contenidos informativos y recreativos utilizando este medio de  
gran penetración en la mayoría de los países del mundo. Entre los contenidos más llamativos  
se encuentra la multimedia interactiva, que incluye a los videojuegos y las visitas virtuales. En  
su conjunto ofrecen una verdadera experiencia integrada, que combina la televisión, el orde-  
nador, la industria editorial y las telecomunicaciones.  
Un producto multimedia interactivo permite al usuario iniciar y desarrollar un diálogo,  
consultar información y explorar, descubrir y adquirir nuevos conocimientos, por lo que des-  
tacan los grandes beneficios que brinda su uso en el ámbito de la Educación y el entreteni-  
miento. Se considera una tecnología que promueve la creatividad, mediante los sistemas de  
computación. La producción y creación de sistemas virtuales reduce el derroche de recursos  
técnicos y económicos. Se enfoca en el uso de los recursos tecnológicos disponibles, sus avan-  
ces y las herramientas multimedia, para desarrollar productos interactivos y sencillos, en los  
cuales, utilizando diversas técnicas de diseño y creatividad, se puede incluir mucho contenido  
informativo. Además, una interacción que exige del usuario facilita la atención, comprensión  
y retención de información de una forma intuitiva y espontánea.  
Entre los productos en formato multimedia que existen en Cuba, destacan tres importan-  
tes colecciones de software educativos: la colección Multisaber, la colección El Navegante y la  
colección Fututo (De la Peña Sarracén, 2019), dirigidas a trasmitir conocimiento de una for-  
ma más entretenida a los estudiantes de enseñanza primaria, secundaria y superior, respecti-  
vamente. Sistemas como estos constituyen un valioso medio de enseñanza-aprendizaje, que  
ofrece variadas perspectivas de proyección al proceso docente-educativo. Algunos brindan un  
enfoque curricular y multidisciplinario por su relación con los contenidos de los programas  
de cada asignatura y otros tributan a la formación de una cultura general integral. Sin embar-  
go, no están preparados para desplegarse en el entorno masivo de la TVD, forma en la cual se  
pudiese hacer llegar a los hogares independientemente de su nivel adquisitivo.  
En la actualidad la TVDi se utiliza principalmente para trasmitir contenido multimedia  
que está controlado por empresas y corporaciones que responden a sus propios intereses, por  
encima del de los usuarios. Respecto a la Televisión Cubana, existen ciertas condiciones tec-  
nológicas y económicas que influyen notablemente cuando se refiere a implementar la inte-  
ractividad. Un primer punto es que solo es posible la interactividad local, debido a la ausencia  
de un canal de retorno, lo que hace la comunicación bidireccional inaplicable (Pina, Socorro,  
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Paredes, Amador, & Villarroel, 2019). Además, las cajas decodificadoras con que se cuenta a  
nivel de país para el uso de la población son de bajas prestaciones.  
Por otro lado, el contenido útil con respecto al tema y a las tecnologías pertinentes está  
disperso en Internet, lo que dificulta que los interesados en desarrollar aplicaciones en este  
entorno puedan asimilarlo fácilmente. Adquirir una tecnología similar de una empresa ex-  
tranjera implicaría un gasto económico importante, además de que no sería viable debido  
al bloqueo impuesto por el gobierno de Estados Unidos a Cuba (Ginsburg, 2022). Al mismo  
tiempo, las tecnologías privativas con que están desarrolladas no permiten adaptar los conte-  
nidos existentes a los entornos de bajas prestaciones con que cuenta el país, ni integrarlos con  
otras soluciones.  
En este artículo se describe el estado del arte referente a la interactividad en la TVD y a  
soluciones existentes que tributen a la coexistencia entre distintas normas de televisión. Se-  
guidamente, para lograr la interactividad deseada se plantea utilizar un sistema adecuado al  
estándar Hybrid Broadcast Broadband TV (HbbTV), que funcione de conjunto con las solu-  
ciones de radiodifusión actuales y se presentan los resultados obtenidos en los escenarios de  
visitas virtuales 360 y videojuegos educativos donde fue validado. El acceso a dicho sistema  
será mediante un dispositivo externo como un smartphone, tablet o utilizando un televisor  
inteligente o caja decodificadora que tenga disponibilidad de Internet y permita la comunica-  
ción cliente-servidor.  
Teniendo en cuenta lo planteado anteriormente, la investigación se basa en proponer una  
arquitectura adaptada a las condiciones tecnológicas de Cuba, que tribute a incorporar fun-  
cionalidades de interactividad avanzada en la TVD cubana.  
El desarrollo del tema que se plantea se enfoca en proponer la arquitectura y desarrollar  
una primera implementación de esta en escenarios controlados, de modo que enriquecerá el  
patrimonio tecnológico del país a la vez que brinda independencia tecnológica, pudiendo con-  
vertirse en un referente en el desarrollo de multimedias, videojuegos, visitas virtuales y otro  
tipo de contenido interactivo para la TVD, ya que se abordarán los criterios considerados para  
desarrollar dichas aplicaciones.  
El resto del documento está organizado de la siguiente forma: una «Metodología», que ex-  
presa una investigación de los antecedentes y el estado del arte, e ilustra la arquitectura pro-  
puesta y los escenarios en que se valida, mientras que en «Resultados» y «Discusión» se estu-  
dia la implementación del sistema en escenarios controlados y el análisis de los resultados. Por  
último, «Conclusiones» refleja las ideas a las que se ha llegado en la investigación y plantea el  
trabajo futuro.  
METODOLOGÍA  
Antecedentes  
Los sistemas Integrated broadcast-broadband (IBB) han demostrado ser una solución vá-  
lida para permitir a los organismos de radiodifusión llevar al usuario final nuevos tipos de  
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contenidos emergentes (ITU-R). Dichos sistemas combinan servicios tradicionales con apli-  
caciones multifuncionales, similares a los servicios basados en la Web, razón por la cual disí-  
miles radiodifusores europeos han comenzado a aprovechar estas nuevas oportunidades que  
brinda. Por ejemplo, está el caso de la British Broadcasting Corporation (BBC), que puso en  
marcha un nuevo sistema de pruebas para ayudar a los fabricantes a verificar las funciona-  
lidades y el rendimiento de dispositivos HbbTV, para que las aplicaciones de televisión y los  
servicios de segunda pantalla se sincronicen con precisión con un programa o canal que se  
esté viendo en el televisor (Hammond, 2017).  
El Grupo de Certificación HbbTV desarrolló una Aplicación de Operador HbbTV (OpA-  
pp), para permitir a los radiodifusores de televisión controlar la experiencia del usuario en  
dispositivos como Set Top Box (STB) y Smart TV, funcionando a través de diferentes ecosis-  
temas y dispositivos, adecuados para cualquier medio de distribución (cable, terrestre y por  
satélite) (HbbTV-Certification-Group).  
Es importante notar que IBB suele asociarse solamente a una norma de TVD, lo que da  
lugar a sistemas únicos (Gavrila, Popescu, Fadda, Anedda, & Murroni, 2020). Para superar  
esta limitación, varios estudios han propuesto soluciones que permiten la coexistencia entre  
distintas normas de televisión. En Sotelo et al. (2018) se presenta un sistema de televisión hí-  
brido que combina International System for Digital Broadcast Television (ISDB-T) y HbbTV,  
admitiendo diferentes tipos de mecanismos de sincronización entre la señal ISDB-T y las apli-  
caciones HbbTV asociadas. En Fam, Paquelet, Crussière, Hélard, & Brétillon (2016) los autores  
presentan una red híbrida para la prestación de servicios lineales en dispositivos portables y  
móviles, basado en la cooperación entre el sistema de radiodifusión (broadcast) y el de ban-  
da ancha (broadband). En Boronat, Marfil, Montagud, & Pastor (2018) se describe una pla-  
taforma para distribuir contenidos multimedia híbridos de extremo a extremo (end-to-end)  
en un escenario multidispositivo compatible con HbbTV, donde permite el uso de trasmisión  
en vivo vía HyperText Transfer Protocol (HTTP) y protocolos de transporte en tiempo real  
(
Real-time Transport Protocols), que no son soportados por el estándar HbbTV. Otro estudio  
(Hammershøj, Nowak, Hansen, & Stefanović, 2020) aprovecha la red de retorno terrestre y sa-  
telital en combinación con la conectividad a través de Internet para, a través de arquitecturas  
dinámicas de microservicios y el protocolo Quick UDP Internet Connections (QUIC), ampliar  
el alcance de las transmisiones televisivas a dispositivos como smartphones y tablets. Dichas  
investigaciones demuestran que es posible crear un sistema para añadir funciones de interac-  
tividad que funcione de conjunto con las soluciones de radiodifusión existentes.  
En Pina, Álvarez, Villarroel, Amador, & Socorro (2018) se presenta una nueva solución de  
software que demuestra las posibilidades de la TVDi en un escenario real. La solución llamada  
TVC+ recoge información útil disponible en Internet y la integra con los servicios de TVDi. Al-  
gunas de sus funcionalidades ya se han desplegado en varios escenarios (Abásolo et al., 2021),  
demostrando su utilidad en algunas áreas de los objetivos de Desarrollo Sostenible 2030 de la  
Organización de Naciones Unidas (ONU): Educación, Salud, Alimentación y Patrimonio (Desa,  
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016). TVC+ permite la trasmisión de contenido en el estándar de TVDi que se requiera.  
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Existen varios estándares técnicos que regulan el funcionamiento de un sistema de televi-  
sión interactiva. Basado en las investigaciones realizadas en Eslava (2014) y Frómeta (2021), el  
estándar HbbTV destaca por las múltiples ventajas con respecto a las demás tecnologías, por  
lo que resulta ideal para el desarrollo de aplicaciones interactivas en la TVD.  
HbbTV se basa en un conjunto de estándares abiertos existentes, los cuales definen cómo  
se interactúa con los contenidos multimedia: Open Internet Protocol Television-Declarative  
Application Environment (OIPF-DAE), Consumer Electronics Association (CEA), Digital Vi-  
deo Broadcasting (DVB) y World Wide Web Consortium (W3C). Este va más allá de los están-  
dares tradicionales, pues define los propios para las interfaces gráficas. El estándar OIPF-DAE  
define Application Programming Interface (APIs) de JavaScript para entornos de televisión,  
así como establece modificaciones al lenguaje Consumer Electronics Association-HyperText  
Markup Language (CE-HTML) para la creación de interfaces gráficas. CEA define las APIs  
para los servicios bajo demanda, así como el acceso a redes Universal Plug and Play (UpnP) e  
Internet. El estándar DVB define la capa de transporte y señalización de los contenidos inte-  
ractivos y W3C define los estándares Web: HyperText Markup Language (HTML), Cascading  
Style Sheets 3 (CSS), JavaScript, Document Object Model (DOM), entre otros, para la presen-  
tación de los contenidos interactivos. Con estos estándares, HbbTV logra que contenidos de  
diferentes proveedores y medios de trasmisión sean accesibles a través de la misma interfaz  
y puedan ser procesados en dispositivos con bajas prestaciones. A su vez utiliza la especifica-  
ción Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (MPEG-DASH), con el fin de proveer soporte  
para el streaming adaptativo según las capacidades del cliente a través del protocolo HTTP.  
La trasmisión de contenido con tasa de bits adaptativa es una de las características esenciales  
de HbbTV, logrando una mejor experiencia del usuario en redes de alta saturación o de baja  
velocidad (Jakšić et al., 2017).  
A varios años de publicado el estándar, numerosas organizaciones han creado soluciones  
para, generalmente, integrarlas con sus productos de hardware. Tal es el caso de Samsung,  
LG y Sony, que han combinado sus sistemas de Smart TV con HbbTV. Diversos proveedores  
de televisión, sobre todo en Europa, han comenzado a trasmitir contenidos bajo el estándar  
HbbTV. Actualmente suman más de 30 países donde ha sido desplegado el estándar, desta-  
cando, además del mercado europeo, Rusia, Australia y Nueva Zelanda (HbbTV, 2022). Orga-  
nizaciones gubernamentales, junto a estos proveedores, han creado recomendaciones y espe-  
cificaciones con las características que deben tener los equipos receptores y los productos de  
software para ser vendidos en sus países.  
Arquitectura propuesta  
La arquitectura propuesta para permitir la incorporación de interactividad en la TVD cubana se  
basa en el estándar HbbTV, fundamentada por todas las ventajas mencionadas anteriormente.  
Teniendo en cuenta que se requiere que el sistema posea un alto nivel de disponibilidad y  
queresultasustancialquepermitaelaumentodesusfuncionalidades, sedecidióutilizarunaar-  
quitecturabasadaenmicroservicios. Estocontribuyeadescomponerlaaplicaciónendiferentes  
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servicios, con el objetivo de obtener una alta disponibilidad, bajo acoplamiento, descentra-  
lización y tolerancia a fallos. Otra de las ventajas que destaca es respecto a la escalabilidad  
del sistema: debido a que cada microservicio funciona de manera independiente al resto, se  
simplifica el proceso de adición, eliminación o modificación de los módulos que componen  
la aplicación. Esto permite que a medida que se desarrollan los componentes del sistema se  
vaya logrando un primer acercamiento a la implementación de esta solución, sin necesidad de  
ponerla en funcionamiento para todos los escenarios deseados desde el inicio. Por otra parte,  
permiten que la solución no esté anclada a una tecnología en particular, lo que propicia su  
evolución a medida que nuevas tecnologías emerjan sin afectar el despliegue del sistema. Para  
garantizar la calidad de las aplicaciones desarrolladas implementando esta arquitectura, se  
propone seguir los patrones de diseño API Gateway y Saga.  
El patrón API Gateway crea para todos los clientes o aplicaciones externas un único punto  
de entrada, que gestiona las solicitudes, redirigiéndolas al servicio o servicios apropiados. Esta  
práctica facilita su integración con otros sistemas y permite cambiar y reorganizar los servi-  
cios sin afectar a las aplicaciones clientes.  
El patrón Saga está orientado a resolver el reto de que los microservicios compartan datos  
y se comuniquen entre sí, debido a que cada microservicio se ejecuta de manera aislada y con  
una base de datos propia. Su implementación en el sistema plantea contar con un adminis-  
trador de transacciones para gestionar y garantizar la integridad y consistencia de los datos  
entre microservicios. Cada transacción publica un evento o mensaje cuando actualiza la base  
de datos, acción que permite desencadenar el siguiente paso de la transacción y, si algún paso  
falla, poder deshacer las transacciones precedentes.  
Como se mencionó, HbbTV define los estándares Web para la presentación de los conteni-  
dos interactivos a través de W3C. La misión de W3C es llevar la World Wide Web a su máxi-  
mo potencial, mediante el desarrollo de protocolos y directrices que garanticen su crecimien-  
to a largo plazo, elaborando especificaciones abiertas para mejorar la interoperabilidad de los  
productos relacionados con la Web (W3C, 2021). Esto implica que las tecnologías utilizadas  
para desarrollar los módulos de interactividad del sistema deben responder a este estándar, lo  
cual se logra con el uso de DOM3 y lenguajes de marcado, como HTML5, Extensible Markup  
Language (XML) o Extensible HyperText Markup Language (XHTML) asistido con CSS3 y  
JavaScript, mientras que para operaciones como el renderizado y cálculo gráfico en la Gra-  
phics Processing Unit (GPU) valida el uso de Web Graphics Processing Unit (WebGPU) y Web  
Graphics Library (WebGL). Igualmente, se debe prestar atención a que no demanden una alta  
capacidad de recursos de cómputo. Con base en estos criterios se puede realizar una selección  
tecnológica que se adapte a la arquitectura propuesta.  
Escenarios validados  
Con el objetivo de obtener una retroalimentación temprana respecto a la validación de la ar-  
quitectura propuesta, este artículo se enfoca en dos posibles escenarios a los que puede ser  
aplicada para lograr la interactividad en la TVD cubana.  
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En un estudio realizado en Yang, Lai, Fan, & Mo (2021) durante la propagación de la CO-  
VID-19, sobre cómo las visitas virtuales 360 pueden reducir el estrés psicológico de las perso-  
nas, los resultados indicaron una disminución de estrés y aumento del disfrute, al participar  
en esta forma de realidad virtual. De forma similar, en Pallavicini, Pepe, & Mantovani (2021)  
se comprobó que el jugar videojuegos puede influir positivamente en reducir el estrés y la  
ansiedad en niños, adultos y adultos mayores, además de ser una potencial fuente de conoci-  
mientos según las características particulares del juego en cuestión. En consecuencia, se de-  
cidió que la arquitectura propuesta será validada en el escenario de las visitas virtuales 360 y  
los videojuegos.  
Por tanto, se realizó un análisis de los marcos de trabajo fundamentales para el desarrollo  
de visitas virtuales 360 en un ambiente propicio para la TVD, de los que destacó ree.js para  
el manejo gráfico en el lado del cliente. La elección está basada en que es una biblioteca ligera  
de JavaScript, que posee mecanismos para la optimización de recursos, ventaja importante en  
el entorno de trabajo. Además, se mantiene actualizándose a menudo con nuevas funcionali-  
dades, mejoras de estabilidad y corrección de errores, lo que garantiza el soporte técnico. Para  
el desarrollo del resto de la aplicación del lado del cliente se utilizó React.js, ya que al utilizar  
un DOM virtual permite gran rendimiento y utiliza en gran medida las funcionalidades de  
JavaScript.  
De forma similar se realizó un análisis de las tecnologías disponibles para el desarrollo  
de videojuegos, donde resaltó la biblioteca de JavaScript Pixi.js. La decisión se basa en que es  
totalmente libre, necesita pocos requerimientos para su implementación y al ser multiplata-  
forma es compatible con los disímiles sistemas operativos de los Smart TV y STB.  
En el caso de la aplicación en el lado del servidor se decidió utilizar Node.js y Nest.js, funda-  
mentado en que consumen considerablemente pocos recursos del sistema, comparado con otras  
opciones (Asp.Net o Spring); brinda una arquitectura de guía; utiliza JavaScript y facilita la rea-  
lización de pruebas, ya que permite desarrollar aplicaciones utilizando poca cantidad de código.  
En las figuras 1 y 2 se representan las propuestas para implementar el patrón API Gateway  
y Saga, respectivamente, en la aplicación de visitas virtuales 360. En el caso del patrón Saga  
se utiliza RabbitMQ como intermediario entre los eventos que publican los servicios al actua-  
lizar la base de datos.  
Fꢀꢁ. 1  
Pꢂtꢃꢄꢅ ꢆꢇ ꢆꢀꢈꢇñꢉ API Gateway  
pꢂꢃꢂ ꢊꢂ ꢂpꢊꢀꢋꢂꢋꢀꢄꢅ ꢆꢇ ꢌꢀꢈꢀtꢂꢈ  
ꢌꢀꢃtuꢂꢊꢇꢈ 360.