Truyền hình số mặt đất có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình analog như: khả năng chống nhiễu cao, có khả năng phát hiện và sửa lỗi, chất lượng chương trình trung thực, ít bị ảnh
Trang 1MỤC LỤC
Trang 2BẢNG VIẾT TẮT
COFDM Code Orthorgonal Frequency division MultiplexingĐài THVN Đài truyền hình Việt Nam
DVB Digital Video Broadcasting
DVB-C Digital Video Broadcasting - Cable
DVB-S Digital Video Broadcasting- Satellite
DVB-T Digital Video Broadcasting- Terrestrial
ETSI European Telecommunications Standards InstituteFEC Forward Error Correction
IPTV Internet Protocol Television
ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting-TerrestrialLDPC Low Density Parity Check
MIP Mega-Frame Initialization Packet or Mega-Frame
Information PacketMISO Multiple Input, Single Output
MPEG The Moving Picture Experts Group
PSI/SI Program Specific Information/Service InformationSFN Single Frequency Network
STS synchronous transport signal
T2-MI DVB-T2 Modulator Interface
Trang 3CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP
1.1 Chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn của trung tâm tin học và đo lường
Chức năng
Trung tâm tin học và đo lường là đơn vị sự nghiệp trực thuộc Đài
Truyền hình Việt Nam, có chức năng quản lý thống nhất lĩnh vực áp dụng
và phát triển công nghệ thông tin của Đài, giám định chất lượng kỹ thuật của thiết bị chuyên ngành thuộc lĩnh vực truyền hình theo chức năng và quy định của pháp luật
Nhiệm vụ và quyền hạn:
1. Tham mưu giúp Tổng giám đốc trong lĩnh vực ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin, lập kế hoạch ngắn hạn và dài hạn về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin trong các lĩnh vực của Đài THVN, tham gia tư vấn, thẩm định các dự án công nghệ thông tin theo các quy định của Tổng giám đốc Tổ chức triển khai
chương trình và kế hoạch ứng dụng công nghệ thông tin đã được Tổng giám đốc phê duyệt
2. Quản lý, duy trì và đảm bảo hoạt động của mạng máy tính Đài THVN Tổ chức triển khai các ứng dụng chung và phối hợp với các đơn vị trực thộc Đài triển khai các ứng dụng riêng
3. Nghiên cứu triển khai truyền hình trên mạng và truyền hình tương tác
4. Đảm bảo về kỹ thuật của mạng Internet dùng riêng của Đài THVN
5. Tổ chức tư vấn, thẩm định, đo lường về khoa học kỹ thuật truyền hình, tin học với các đơn vị trong và ngoài Đài
6. Quản lý các mặt công tác tiêu chuẩn đo lường chất lượng chuyên ngành truyền hình
Trang 47. Thực hiện nhiệm vụ đo lường, thử nghiệm kỹ thuật truyền hình gồm:
8. Giám định chất lượng kỹ thuật ban đầu, định kỳ và sau sửa chữa, lắp ráp các thiết bị chuyên ngành truyền hình
9. Xây dựng các chỉ tiêu chất lượng kỹ thuật của thiết bị chuyên dùng thuộc lĩnh vực truyền hình
10. Soạn thảo nhiệm vụ cụ thể, quy chế hoạt động, lề lối làm việc và mối quan hệ công tác của Trung tâm trình Tổng giám đốc phê duyệt
11. Cùng với Ban tổ chức cán bộ xây dựng kế hoạch đào tạo, đào tạo lại và bồi dưỡng nghiệp vụ cho cán bộ nhân viên của Trung tâm, xây dựng quy hoạch cán bộ để đáp ứng nhu cầu của Trung tâm
12. Quản lý theo phân cấp về tổ chức cán bộ, tài chính, tài sản của Trung tâm theo quy định chung của Đài
1.2 Tổ chức bộ máy trung tâm tin học và đo lường
Trung tâm gồm 4 phòng:
hoạt động quản lý, chỉ đạo, điều hành của đơn vị, trực tiếp phụ trách công tác văn thư, lưu trữ, kế hoạch, tài chính, tài sản, vật tư
và các nhiệm vụ cụ thể khác theo yêu cầu
vực ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin và đo lường thực nghiệm
động của mạng máy tính Đài truyền hình Việt Nam Tổ chức triển khai các ứng dụng chung và phối hợp với các đơn vị trực thuộc Đài
Trang 5• Phòng Đo lường và thử nghiệm: Quản lý các mặt công tác tiêu
chuẩn đo lường chất lượng chuyên ngành Truyền hình Thực hiện nhiệm vụ đo lường, thử nghiệm kỹ thuật truyền hình Tổ chức dịch
vụ tư vấn, thẩm định, đo lường
Trang 6CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG
2.1 Giới thiệu chung về truyền hình số mặt đất
Sự chuyển đổi truyền hình tương tự sang truyền hình số là một quá trình tất yếu cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đem lại những tiện ích nhiều hơn, trải nghiệm tốt hơn cho người dùng Hiện nay có nhiều công nghệ truyền hình số như truyền hình số mặt đất, truyền hình
số vệ tinh, cáp, IPTV …Trong khuôn khổ thực tập, báo cáo này đề cập đến công nghệ truyền hình số mặt đất và mạng đơn tần
Truyền hình số mặt đất có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình analog như: khả năng chống nhiễu cao, có khả năng phát hiện và sửa lỗi, chất lượng chương trình trung thực, ít bị ảnh hưởng nhiễu đường truyền, tránh được hiện tượng bóng hình thường gặp ở truyền hình analog; truyền được nhiều chương trình đồng thời trên một kênh sóng, điều này giúp cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và tiết kiệm kinh phí đầu tư, chi phí vận hành
Có ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất phổ biến là DVB-T của châu
Âu, ATSC của Mỹ và ISDB-T của Nhật Bản Tại Việt Nam việc thử nghiệm truyền hình số ở nhiều quy mô khác nhau được tiến hành khẩn trương trong nhiều năm qua và đã thu được những kết quả rất quan trọng Những kết quả thử nghiệm đã giúp Chính phủ quyết định ứng dụng rộng rãi công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T theo tiêu chuẩn Châu Âu tại Việt nam từ tháng 3 năm 2005
2.2 Giới thiệu chung về tiêu chuẩn DVB-T
DVB-T là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức được tổ chức ETSI công nhận (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997
Trang 7DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) COFDM là kỹ thuật có nhiều đặc điểm ưu việt,
có khả năng chống lại phản xạ nhiều đường, phù hợp với các vùng dân cư
có địa hình phức tạp, có nhu cầu sử dụng mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network) và có khả năng thu di động
DVB-T là thành viên của một họ các tiêu chuẩn DVB, trong đó bao gồm tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh, mặt đất, cáp Chuẩn DVB có một số đặc điểm như sau:
- Mã hoá Audio tiêu chuẩn MPEG-2 lớp II
- Mã hoá Video chuẩn MP @ ML
- Ðộ phân giải ảnh tối đa 720 x 576 điểm ảnh
Dự án DVB không tiêu chuẩn hoá dạng thức HDTV nhưng hệ thống truyền tải chương trình có khả năng vận dụng với dữ liệu HDTV
Hệ thống truyền hình có thể cung cấp các cỡ ảnh 4:3; 16: 9 và 20: 9 với tốc độ khung 50 Mhz
2.3 Những tiêu chí cơ bản của tiêu chuẩn DVB-T2
Với xu thế hội tụ trong lĩnh vực Media, đồng thời với sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV, tiêu chuẩn truyền hình
số mặt đất DVB-T nhanh chóng cần bố sung thêm các tính năng khác để
hỗ trợ cả về mặt kỹ thuật lẫn mặt thương mại Rất nhiều yêu cầu mới về dịch vụ được đưa ra và chúng là tiền đề để xây dựng một thế hệ thứ hai cho DVB-T
• Sự chuyển đổi giữa các tiêu chuẩn DVB phải thuận tiện cao nhất mức có thể
• DVB-T2 phải kế thừa những giải pháp đã tồn tại trong các tiêu chuẩn DVB khác DVB-T2 phải chấp nhận 2 giải pháp kỹ thuật then chốt của DVB-S2:
Trang 8o Cấu trúc phân cấp trong DVB-S2, đóng gói dữ liệu trong khung BB.
• DVB-T2 phải có tính linh hoạt đối với băng thông và tần số
• Nếu có thể, phải giảm tỷ số công suất đỉnh/ công suất trung bình của tín hiệu để giảm thiểu giá thành truyền sóng
Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2) được công
bố tháng 2-2009 DVB-T2 sử dụng nhiều giải pháp kỹ thuật mới như: ống vật lý, băng tần phụ, các mode sóng mang mở rộng, MISO dựa trên Alamouti, symbol khởi đầu (P1,P2), mẫu hình tín hiệu Pilot, chòm sao xoay,… mục đích là làm tăng độ tin cậy của kênh truyền và tăng dung lượng bit Trên thực tế, DVB-T2 có khả năng truyền tải dung lượng bit lớn hơn DVB-T gần 50% đối với mạng MFN và thậm chí cao hơn đối với SFN
Trang 9CHƯƠNG III MẠNG ĐƠN TẦN (SINGLE FREQUENCY NETWORK)
3.1 Giới thiệu chung
Về nguyên lý có hai dạng mạng quảng bá truyền hình số mặt đất :
• Mạng đa tần số (Multi–Frequency Network : MFN), cho phép các chương trình giống nhau hoặc khác nhau được phát xạ bởi các máy phát đơn lẻ trên các tần số khác nhau Các máy phát này hoạt động độc lập, có vùng phủ sóng riêng Có thể dùng lại kênh tần số với điều kiện có sự thích nghi thích hợp về địa lý Mạng này giống với mạng truyền hình tương tự
• Mạng đơn tần số (Single Frequency Network: SFN) là mạng trong
đó phát xạ phân bố được thực hiện ở nơi mà vùng phủ sóng được đảm bảo bởi nhiều máy phát hoạt động đồng bộ trên cùng một tần
số và mang cùng một chương trình Các máy phát cung cấp vùng phủ sóng chung và không thể hoạt động độc lập
Khi thiết lập mạng đơn tần, tất cả các máy phát thuộc mạng đơn tần đó đều phát cùng kênh sóng, rất thuận lợi cho quy hoạch và tiết kiệm tài
DVB-T trong môi trường bị phản xạ như là “mạng đơn tần tự nhiên”.
Trong môi trường thực tế, chúng ta đang chịu hậu quả của hiện tượng phản xạ sóng khi thu các chương trình truyền hình Đối với công nghệ analog, nhiều sóng đến anten thu và gây ra nhiều hình trên TV, tạo nên bóng ma lem nhem, thậm chí các hình phá nhau làm mất đồng bộ và không thể xem được
Sóng của máy phát hình số cũng chịu quy luật phản xạ, nhưng do kỹ thuật ghép đa tần trực giao và nhờ có thông số “khoảng thời gian bảo vệ” của DVB-T, nên các thiết bị thu số DVB-T khắc phục có hiệu quả hiện
Trang 10tượng phản xạ Các tia (hoặc các chùm) sóng đến từ các hướng khác nhau với đoạn đường đi khác nhau tới anten thu, sẽ nhanh chậm khác nhau một khoảng thời gian.
Nếu mỗi điểm phản xạ ta coi như một máy phát con, thì nhìn tổng thể, như là một “mạng đơn tần tự nhiên” vì các tia (chùm) sóng: đều mang cùng dòng truyền tải TS, có cùng tần số và các chùm sóng đến điểm thu nhanh chậm hơn nhau, mà vẫn nằm trong khoảng thời gian bảo vệ Tbv Chỉ có khác “mạng đơn tần tự nhiên” này không có sự tác động của con người để chuẩn chỉnh đồng bộ đúng như mạng đơn tần do con người chủ động tạo ra
3.2 Ba điều kiện cho các máy phát thuộc mạng đơn tần
• Phát cùng một dòng truyền tải TS
• Phát cùng tần số
• Phát “cùng thời điểm”
3.3 Vấn đề đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần
Hình dưới mô tả hai máy phát của mạng đơn tần Trên hình, ngoài hai chùm sóng trực tiếp đến đầu thu, còn có thêm tia phản xạ, có đường truyền dòng TS từ trung tâm xử lý đến các máy phát
Trang 11Chênh lệch về đường đi của hai chùm sóng trực tiếp từ hai máy phát đến máy thu (| D|= Dj-Di) Chênh lệch về thời gian của dòng truyền tải từ trung tâm xử lý tín hiệu tới máy phát j và i là | t| = tj -ti ( t có thể nhận giá trị âm hoặc dương) Thời gian trễ do xử lý tại máy phát i, máy phát j (do điều chế, khuếch đại, cáp và anten) là TMFi , TMFj Như vậy, độ trễ giữa hai chùm sóng đến đầu thu (khi chưa xử lý bù trễ) sẽ gồm ba yếu tố:
T = | D|/c + | t|+ |T MFj – T MFi | (trong đó c là vận tốc ánh sáng)
Dj , Di : là khoảng cách từ máy phát j , máy phát i đến điểm thu
tj, ti : là thời gian truyền dòng TS từ trung tâm xử lý đến máy phát j, máy phát i
Từ công thức (1) ta thấy rằng: đường đi của các chùm sóng đến điểm thu không thể biến đổi được vì máy phát đã lắp đặt cố định tại các vị trí,
độ chênh lệch về thời gian cấp tín hiệu đến hai máy phát (| t| = tj -ti) cũng không thể thay đổi được, vì tuyến cáp quang hay vi ba cũng cố định và chênh lệch về xử lý của các máy phát |TMFj – TMFi| cũng không thể can thiệp được
Như vậy, thực hiện đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần, chỉ còn cách chủ động can thiệp hiệu chỉnh, lưu giữ, làm chậm, thời điểm phát ở tất cả mọi máy phát Các nhà thiết lập mạng đơn tần nêu ra hai phương pháp: bù thời gian trễ tĩnh và bù thời gian trễ động Công thức (1) trên được thêm vào các thành phần: | Tbù trễ tĩnh| = Ttrễ tĩnh j - Ttrễ tĩnh i và Tbù trễ động j,
Trang 12một thời điểm, khi đó chênh lệch thời gian phát gói ‘đầu tiên’ giữa các máy phát bằng KHÔNG Trong công thức (2) thành phần:
3.4 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần.
Bù trễ tĩnh là bù chênh lệch về thời gian truyền sóng từ các máy phát đến điểm thu, bao gồm cả trễ do truyền sóng, trễ do điều chế, do khuếch đại, cáp và anten
Trở lại hình trước, ta thấy chùm sóng từ máy phát j đến chậm hơn chùm sóng từ máy phát i (Dj > Di) Hình dưới đây cho thấy sóng của hai máy phát đến điểm thu nhanh chậm hơn nhau Do đó, trong trường hợp này, bù thời gian trễ tĩnh tại máy phát i nhiều hơn tại máy phát j để giảm chênh lệch về truyền sóng Độ trễ về truyền sóng sẽ bằng không nhờ điều chỉnh bù trễ tĩnh
Trên các hình, cho thấy sóng của hai máy phát đến nhanh chậm hơn nhau: vượt quá khoảng bảo vệ và trong khoảng thời gian bảo vệ Bù trễ tĩnh sẽ làm cho chênh lệch thời gian của hai chùm sóng (đến điểm thu)
(| D|/c - | T bù trễ tĩnh | + |T MFj – T MFi |) = 0
Trang 13Như vậy, bù trễ tĩnh quan tâm đến cả độ trễ do điều chế, khuếch đại, cáp dẫn sóng và hệ thống anten gây ra Giá trị bù trễ tĩnh nếu chỉ do yếu
tố truyền sóng, thì không quá lớn, cao nhất chỉ khoảng 100us Vì 100us tương ứng với độ chênh lệch về đường đi của các chùm sóng tới điểm thu
đã là: 30km ( D=T.c=30km)
3.5 Bù thời gian trễ động để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần.
Quá trình bù thời gian trễ động là quá trình dựa vào các thông số phục
vụ cho đồng bộ từ trung tâm xử lý tín hiệu gửi trong dòng TS để hiệu chỉnh thời điểm bức xạ dòng TS ra không trung của từng máy phát Vì vậy, trước hết chúng ta quan tâm các thông tin phục vụ cho xử lý đồng bộ
3.5.1 Cài thêm các gói chứa thông tin vào dòng TS để phục vụ đồng
bộ.
Trang 14Tín hiệu chuẩn để quá trình đồng bộ của mọi máy phát dựa vào là tín hiệu có tần số 10MHz và 1 pps (1 xung/1 giây) và do máy thu hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Position System) cấp.
Dòng truyền tải TS thông thường gồm các gói TS Các gói TS đều có kích thước 188 Byte: phần mào đầu (Header) chiếm 4 Byte và phần mang thông tin (Payload) chiếm 184 Byte Dòng truyền tải TS của mạng đơn tần được cài thêm các gói để phục vụ cho việc đồng bộ gọi là gói MIP (Mega-Frame Initialization Packet hay Mega-Frame Information Packet) Gói MIP có kích thước như các gói TS khác, tức là cũng có 4 Byte Header và 184 Byte Payload (chứa nội dung của MIP) Nhiệm vụ của bộ thích ứng mạng đơn tần là tạo ra các gói MIP và cài chúng vào dòng TS
để truyền đi Ngoài khối thích ứng mạng đơn tần còn khối đồng bộ hệ thống
3.5.2 Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần.
Khối thích ứng mạng đơn tần tạo ra các Mega-frame Mỗi Mega-frame bao gồm n gói TS tương ứng với 8 khung DVB-T (chế độ 8K) hoặc 32 khung (chế độ 2K) và chèn vào một gói khởi tạo Mega-frame (MIP) với một giá trị nhận dạng gói PID gắn vào MIP (trong một Mega-frame chỉ
có duy nhất một gói MIP) được chèn vào bất cứ vị trí nào trong frame thứ M MIP của Mega-frame thứ M này (gọi là MIPM) cho phép nhận ra điểm bắt đầu (cụ thể là gói đầu tiên) của Mega-frame M + 1 Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một con trỏ được mang trong MIPM, tự nó chỉ ra vị trí của nó, về điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M + 1
Mega-Khoảng thời gian của một Mega –frame phụ thuộc vào băng thông của kênh cao tần (Việt Nam chọn 8MHz) và khoảng bảo vệ:
Trang 15Cờ thời gian đồng bộ là khoảng thời gian từ sườn trước (sườn lên) của
xung 1pps gần nhất đến điểm bắt đầu của Mega-frame kế tiếp (xem hình)
và được mang trong MIP của từng Mega-frame Giá trị STS có trong Mega-frame thứ M chỉ ra điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M+1, có trong Mega-frame thứ M+1 thì chỉ ra điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M+2, vv
3.5.3 Nhiệm vụ của khối đồng bộ hệ thống (Sync system):
Nhiệm vụ của khối đồng bộ hệ thống là cung cấp khoảng bù thời gian truyền dẫn bằng cách so sánh giá trị STS với tham chiếu thời gian nội bộ
và tính toán thời gian trễ của máy phát để đồng bộ
Trên hình :
• t1 là thời điểm bắt đầu của sườn trước xung 1pps
• t2 là thời điểm gói đầu tiên của Mega-frame được truyền đi qua mạng truyền dẫn
• t3 là thời điểm gói đầu tiên của Mega-frame mà khối Đồng bộ hệ thống thu được
