Nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động cơ bản

Trang 1

SVTH : Đào Minh Tiến 1 Lớp KTTT&TT–K48

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 5

THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC HÌNH VẼ 10

DANH MỤC BẢNG BIỂU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 12

1.1 Khái niệm về truyền hình di động 12

1.2 Phương pháp thu phát tín hiệu truyền hình di động 12

1.3 Các tiêu chuẩn đối với MobileTV 15

1.4 Tài nguyên phát triển truyền hình di động 15

1.5 Giới thiệu các công nghệ truyền hình di động 16

1.5.1 MobileTV sử dụng các mạng tế bào 16

1.5.2 MobileTV sử dụng truyền dẫn số mặt đất và vệ tinh 18

1.5.2.1 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số cho các máy cầm tay (DVB-H) 18

1.5.2.2 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số qua mặt đất (DMB-T) 18

1.5.2.3 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh (DMB-S) 19

1.5.2.4 Công nghệ quảng bá số dịch vụ tích hợp – mặt đất (ISDB-T) 19

1.5.2.5 Công nghệ chỉ liên kết hướng đi đa phương tiện (MediaFLO) 20

1.5.2.6 Công nghệ các hệ thống truyền hình tiên tiến tới máy di động cầm tay (ATSC – M/H) 20

1.5.2.7 Các công nghệ MobileTV khác đang trong giai đoạn tiêu chuẩn hóa hoặc được triển khai 20

1.5.3 MobileTV sử dụng công nghệ vô tuyến băng rộng 21

1.5.3.1 MobileTV sử dụng công nghệ WiFi 21

1.5.3.2 MobileTV sử dụng công nghệ WiMAX 21

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG CƠ BẢN 23

2.1 Mobile TV sử dụng mạng 3G 23

Trang 2

2.1.1 Giới thiệu 23

2.1.2 MobileTV sử dụng các tiêu chuẩn 3GPP – Dịch vụ truyền tải dòng chuyển mạch gói (PSS) 24

2.1.3 Công nghệ MBMS 27

2.1.3.1 Kiến trúc MBMS 28

2.1.3.2 Các chế độ của MBMS 29

2.1.3.3 Truy nhập tới các dịch vụ MBMS 30

2.1.4 Kiến trúc điển hình hệ thống Mobile TV qua mạng 3G 35

2.2 MobileTV sử dụng công nghệ DVB-H 36

2.2.1 Khái niệm DVB-H 36

2.2.2 Cấu trúc và hoạt động của hệ thống DVB-H 37

2.2.3 Các công nghệ của DVB-H 39

2.2.3.1 Thành phần chức năng của mô hình phát dữ liệu DVB-IP 39

2.2.3.2 Cắt lát thời gian (Time Slicing) 40

2.2.3.3 Thời gian chuyển giữa các kênh và các bit báo hiệu tham số máy phát (TPS) 42

2.2.3.4 MPE – FEC 42

2.2.4 Kiến trúc mạng 44

2.2.5 Truyền dẫn DVB-H 44

2.2.6 Mạng máy phát DVB-H 46

2.2.7 Đầu cuối và các thiết bị cầm tay 48

2.3 MobileTV sử dụng công nghệ T-DMB 48

2.3.2 Mã hóa kênh T-DMB 50

2.3.3 Ghép kênh 51

2.3.4 Điều chế và ghép xen tần số 52

2.3.5 Các chế độ truyền tải của DMB 53

Trang 3

2.4 Công nghệ MediaFLO 55

2.4.2 Kiến trúc hệ thống FLO 56

2.4.2.1 Mô tả hệ thống 56

2.4.2.2 Phân phát nội dung 57

2.4.3 Kiến trúc phân lớp của MediaFLO 58

2.4.3.1 Lớp vật lý 58

2.4.3.2 Lớp truyền tải 60

CHƯƠNG 3 SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 61

3.1 Mở đầu 61

3.2 So sánh các công nghệ MobileTV 62

3.2.1 Hiệu quả sử dụng phổ, số lượng kênh và tốc độ dữ liệu 62

3.2.2 So sánh các tham số truyền dẫn 64

3.2.3 So sánh tham số mạng máy phát 65

3.2.4 So sánh sơ đồ audio/video 66

3.3 Đánh giá các công nghệ 67

3.3.1 Công nghệ DVB-H 67

3.3.2 Công nghệ T-DMB 69

3.3.3 Công nghệ MediaFLO 70

3.3.4 Công nghệ 3G (MBMS) 72

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT HƯỚNG LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74

4.1 Đề xuất hướng lựa chọn công nghệ và phát triển Mobile TV 74

4.1.1 Hướng lựa chọn MobileTV trên mạng 3G 74

4.1.2 Hướng lựa chọn công nghệ DVB-H 75

4.1.3 Hướng lựa chọn công nghệ DMB và mô hình thử nghiệm T-DMB của Đài truyền hình Việt Nam 79

Trang 4

4.2 Kết luận và hướng phát triển đề tài 83

4.2.1 Kết luận 83

4.2.2 Hướng phát triển 85

LỜI CẢM ƠN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành truyền hình có vai trò to lớn trong việc truyền đường lối, phổ biến các chủ trương chính sách của Đảng và Nhà nước, quảng bá các thông tin về kinh tế, chính trị, khoa học giáo dục, văn hóa xã hội và thông tin dịch vụ cho mọi tầng lớp nhân dân trong xã hội Ngày nay với sự hội tụ về công nghệ, truyền hình không chỉ dừng lại như vậy mà đang dần trở thành một phương tiện truyền thông đại chúng quan trọng trong các xã hội phát triển, dần trở thành một ngành công nghiệp giải trí và dịch vụ siêu lợi nhuận Đặc biệt là đối với truyền hình di động đang là một trong những hướng phát triển thu hút được sự quan tâm của nhiều nước trên thế giới

Dịch vụ truyền hình di động là một dịch vụ hội tụ giữa truyền hình và di động, dịch vụ này mở ra nhiều cơ hội lợi nhuận mới cho các nhà khai thác quảng

bá, khai thác di động, các nhà cung cấp nội dung và cả những nhà kinh doanh thương mại điện tử Tuy nhiên việc lựa chọn công nghệ truyền hình di động nào

để vừa phù hợp với nước ta vừa đem lại lợi nhuân đồng thời phục vụ khách hàng một cách tốt nhất lại là vấn đề rất lớn đối với các nhà khai thác dịch vụ

Thời gian gần đây, bên cạnh việc phát triển hệ thống truyền hình số mặt đất, tổng công ty VTC cũng đã triển khai thử nghiệm dịch vụ truyền hình di động với thiết bị thu truyền hình số bằng công nghệ DVB-H đựợc tích hợp trên điện thoại di động Sự ra đời mạng di động 3G tích hợp hỗ trợ truyền hình di động của các nhà mạng như: Viettel, Mobifone, Vinaphone Công nghệ truyền hình di động T-DMB của Hàn Quốc đang được Đài truyền hình Việt Nam phát thử nghiệm và MediaFLO của Mỹ cũng được giới thiệu vào Việt Nam Vấn đề đặt ra đối với các nhà khai thác quảng bá và di động là công nghệ nào sẽ là công nghệ hiệu quả

và thành công với dịch vụ truyền hình di động

Đề tài "Nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động cơ bản" tập trung

vào nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật, công nghệ cũng như tiềm năng ứng dụng của

4 công nghệ truyền hình di động cơ bản Từ đó phân tích, so sánh, đánh giá, đề xuất

Trang 6

những khả năng ứng dụng của các công nghệ đó phù hợp với tình hình nước ta

Quá trình nghiên cứu đề tài gồm 4 phần chính sau :

Chương I : Tổng quan về truyền hình di động Chương II : Các công nghệ truyền hình di động cơ bản Chương III: So sánh, đánh giá các công nghệ truyền hình di động Chương IV: Đề xuất hướng lựa chọn công nghệ truyền hình di động,

kết luận và hướng phát triển đề tài

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Hưng đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu đồ án này ! Đồng thời em cũng xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn, và em mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu để đồ án trở lên hoàn thiện hơn !

Hà Nội, tháng 05 năm 2012

Đào Minh Tiến

Trang 7

bộ

Committee Standard

Tiêu chuẩn Ủy ban các hệ thống truyền hình tiên tiến

Center

Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast

Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần

số trực giao đươc mã hóa

Broadcasting-Internet Protocol

Quảng bá âm thanh số dựa trên giao thức Internet

Evolution

Các dữ liệu tiên tiến đối với phát triển GSM

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu

Âu

Trang 8

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần

số

Network

Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE

Multicast Service

Dịch vụ broadcast và multicast

đa phương tiện

tiện

Trang 9

Format

Khuôn dạng giao diện chung một phần tƣ

thực

gian thực

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình chung thu phát tín hiệu truyền hình di động 13

Hình 1.2 Phân loại các công nghệ truyền hình di động 14

Hình 2.1 Giá giao thức dịch vụ truyền tải dòng gói 3GPP 24

Hình 2.2 Truyền tải tín hiệu MobileTV theo chuẩn 3GPP 26

Hình 2.3 Kiến trúc MBMS 28

Hình 2.4 Luồng phiên MBMS 31

Hình 2.5 Kiến trúc hệ thống cung cấp tín hiệu Mobile TV qua mạng 3G .35

Hình 2.6 Hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB-H 37

Hình 2.7 DVB-H IP Datacasting 38

Hình 2.8 Cắt lát thời gian trong DVB-H 41

Hình 2.9 Cấu trúc khung MPE-FEC 43

Hình 2.10 DVB-H trong ghép kênh dùng chung 45

Hình 2.11 Các mạng đơn tần số DVB-H 46

Hình 2.12 Khoảng cách tương đối SFN Tất cả khoảng cách trên cơ sở điều chế 16QAM với khoảng bảo vệ ¼ cho COFDM 47

Hình 2.13 Mô hình dịch vụ truyền hình di động trên nền công nghệ T-DMB 49

Hình 2.14 Chuỗi truyền dẫn DAB/DMB 51

Hình 2.15 Điều chế một sóng mang sử dụng DQPSK trong DMB 52

Hình 2.16 Ghép xen theo tần số 53

Hình 2.17 Mạng MediaFLO 56

Hình 2.18 Kiến trúc phân lớp FLO 58

Hình 4.1 Mô hình triển khai dịch vụ truyền hình di động DVB-H của VTC 76

Hình 4.2 Sơ đồ khối thử nghiệm T-DMB tại Hà Nội 79

Trang 11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các tham số với 4 chế độ truyền dẫn T-DMB 54

Bảng 3.1 So sánh về hiệu quả sử dụng phổ, số lƣợng kênh và tốc độ dữ liệu 62

Bảng 3.2 So sánh các tham số truyền dẫn 64

Bảng 3.3 So sánh tham số mạng máy phát 65

Bảng 3.4 So sánh sơ đồ audio/video 66

Trang 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG

1.1 Khái niệm về truyền hình di động

Truyền hình di động (MobileTV) là công nghệ mã hóa và truyền dẫn các chương trình truyền hình hoặc video để có thể thu được trên các thiết bị di động như điện thoại di động, các thiết bị số hỗ trợ cầm tay (PDA), các thiết bị đa phương tiện vô tuyến, các máy điện thoại có khả năng thu tín hiệu truyền hình di động

Đối với MobileTV, người xem có thể truy nhập các chương trình truyền hình trong khi di chuyển Các chương trình có thể được xem ở tốc độ giống như khi được phát hoặc có thể được xem với trễ thời gian hoặc được ghi lại toàn bộ như băng cassette video hoặc đĩa DVD MobileTV không chỉ cho phép truyền dẫn một chiều thông thường mà còn cho phép truyền tín hiệu truyền hình tương tác nhờ sử dụng các kênh phản hồi được cung cấp bởi các mạng tế bào Các chương trình có thể được phát ở chế độ quảng bá (broadcast) trong một vùng phủ sóng hoặc phát tới một người sử dụng theo yêu cầu (unicast) hay phát tới một nhóm người sử dụng (multicast)

Mobile TV là công nghệ được thiết kế để đáp ứng được các yêu cầu truyền dẫn tín hiệu truyền hình trong môi trường vô tuyến di động có băng thông hạn chế, máy thu đầu cuối di động có công suất pin tiêu thụ nhỏ, kích thước màn hình nhỏ và giới hạn về tốc độ làm tươi Các ảnh hưởng quan trọng của môi trường vô tuyến di động bao gồm truyền dẫn đa đường, fading và hiệu ứng Doppler Trong khi đó hạn chế của máy thu di động là công suất pin nhỏ, anten tích hợp bên trong có độ tăng ích nhỏ Các công nghệ MobileTV đã được phát triển để khắc phục các hạn chế của môi trường truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động cũng như những hạn chế của máy thu tín hiệu truyền hình di động nói trên

1.2 Phương pháp thu phát tín hiệu truyền hình di động

Hình 1.1 mô tả mô hình chung thu phát đối với truyền hình di động Ở đầu phát các chương trình trước tiên được mã hóa nguồn (H.264, MPEG-4, HE-

Trang 13

ACC, AMR,…), sau đó được mã hóa kênh, ghép xen, ghép kênh với các chương trình khác rồi đưa tới bộ điều chế, khuếch đại công suất và đưa tới anten phát ra mạng truyền dẫn vô tuyến Ở đầu thu, máy cầm tay di động thu được tín hiệu truyền hình di động sẽ thực hiện các chức năng ngược với phần phát bao gồm giải điều chế, giải ghép xen, giải mã kênh và giải mã nguồn để có thể xem các chương trình

Mạng 3G, DVB-H, T-DMB, MediaFLO

….

Bộ mã hóa 1

Bộ mã hóa n

Bộ mã hóa 2

Hình 1.1 Mô hình chung thu phát tín hiệu truyền hình di động

Hiện nay có 2 phương pháp chính để phát tín hiệu truyền hình di động, đó

là phát qua mạng tế bào hai chiều và phát qua mạng quảng bá dành riêng một chiều Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng

Phát tín hiệu truyền hình qua mạng tế bào có ưu điểm là sử dụng được cơ

sở hạ tầng mạng đã được thiết lập, do đó giảm chi phí, các thuê bao chỉ cần đăng

ký dịch vụ truyền hình di động mà họ muốn sử dụng do đã có sẵn thị trường truy nhập Nhược điểm chính của phương pháp này là băng thông bị hạn chế, làm giảm chất lượng các dịch vụ truyền thống

Trang 14

Các hệ thống MobileTV dành riêng được thiết kế để tối ưu hóa sự phân phát tín hiệu truyền hình di động Các hệ thống này có thể phát trên mặt đất, vệ tinh hoặc kết hợp cả hai Một trong những ưu điểm chính của phương pháp này

là có thể được phát quảng bá tới nhiều người sử dụng đồng thời Nhược điểm của hệ thống này là cần đầu tư đáng kể vào hạ tầng mạng và các lựa chọn nội dung bị hạn chế

3G Network Based

Unicast Broadcast Multicast

Hình 1.2 Phân loại các công nghệ truyền hình di động

Các công nghệ MobileTV cạnh tranh nhau để đạt được thị phần chia sẻ thị trường, chúng có nguồn gốc khác nhau và được phát triển với các mục đích khác nhau Các công nghệ MobileTV được phân loại như Hình 1.2 MobileTV được chia thành MobileTV dựa trên các mạng 3G, các mạng quảng bá mặt đất và vệ tinh, các mạng vô tuyến băng rộng

Trang 15

1.3 Các tiêu chuẩn đối với MobileTV

Xem truyền hình di động có vẻ hoàn toàn đơn giản, nhưng chính sự đơn giản đó đã ẩn chứa rất nhiều công nghệ và tiêu chuẩn đã được phát triển trong một thời gian để đưa vào truyền hình những màn hình nhỏ cỡ 2 inches

MobileTV có khoảng trên 30 loại khuôn dạng file âm thanh gồm dạng các file đơn giản có đuôi wav, mpg, Real, QuickTime, Window Media 9/10/11 và các khuôn dạng file khác Video thì có khoảng 25 khuôn dạng khác nhau từ các file video không nén đến file nén có khuôn dạng MPEG-4, MPEG4-AVC/H.264 Hơn nữa, video có thể trình diễn với một dải rộng độ phân giải, kích thước khung và tốc độ

Các tiêu chuẩn được sử dụng làm nền tảng chung cho việc phân phát các dịch vụ MobileTV Các tiêu chuẩn có thể khác nhau dựa trên công nghệ nhưng

đã đạt được sự thống nhất chung Điều này đòi hỏi các bộ phận phải làm việc cùng nhau Từ các nhà thiết kế và sản xuất chip tới các nhà thiết kế hệ điều hành

và phần mềm ứng dụng, các nhà thiết kế và sản xuất máy cầm tay, các nhà phát triển phần mềm, cộng đồng quảng bá tín hiệu truyền hình, các nhà khai thác 3G

và các nhà khai thác quảng bá truyền hình vệ tinh cũng như các bộ phận liên quan khác Ngoài ra việc tiêu chuẩn hóa này cũng liên quan đến ngành công nghiệp chế tạo nội dung để thiết kế nội dung âm thanh và video cho các máy đầu cuối di động, ngành công nghiệp di động tế bào để thiết lập các hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động và nhiều ngành công nghiệp khác Các tiêu chuẩn MobileTV được tổng kết trong khuyến nghị ITU-R BT1833 Ngoài các tiêu chuẩn trong khuyến nghị này còn có các công nghệ truyền hình di động đã được tiêu chuẩn hóa và được triển khai ở nhiều nước như công nghệ VSB tiên tiến, hệ thống quảng bá đa phương tiện di động ở Trung Quốc (CMMB)

1.4 Tài nguyên phát triển truyền hình di động

Đối với MobileTV, một nguồn tài nguyên chung quan trọng là phổ tần số

Ở Anh và Mỹ phổ tần số dành cho truyền hình truyền thống năm trong dải VHF

Trang 16

và UHF Ở Anh, công ty BT Movio đã sử dụng phổ tần số dành cho quảng bá âm thanh số (DAB) để phát tín hiệu truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn DAB-

IP Ở Hàn Quốc, phổ tần DAB dành cho các dịch vụ vệ tinh được sử dụng để phát dịch vụ truyền hình di động theo khuôn dạng tín hiệu quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh (DMB-S) Hàn Quốc cũng cho phép sử dụng phổ tần số VHF

để cung cấp dịch vụ truyền hình di động sử dụng công nghệ quảng bá đa phương tiện số mặt đất (DVB-T) Công nghệ quảng bá đa phương tiện số cho máy cầm tay (DVB-H) là một tiêu chuẩn được thiết kế sử dụng các mạng DVB-T để phát các dịch vụ DVB-H và sử dụng chung phổ tần số của DVB-T Ở Mỹ, Modeo, nhà khai thác DVB-H đã thiết lập một mạng hoàn toàn mới dựa trên DVB-H sử dụng băng tần L ở 1670 MHz; còn HiWire, một nhà khai thác khác sử dụng phổ tần 700 MHz để phát dịch vụ DVB-H

1.5 Giới thiệu các công nghệ truyền hình di động

để cung cấp các dịch vụ truyền hình di động Mạng 3G đã được triển khai bởi một số nhà cung cấp dịch vụ ở nhiều nước trên thế giới : Mỹ (Sprint, Alltel, Verizon…), Mexico (Telcel), Peru (Moviestar), Canada (Bell, Rogers), Anh (Orange, Three)…

Trang 17

Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU) đã thống nhất các mạng 3G với tên gọi IMT-2000 dựa trên 2 công nghệ lõi cơ bản là UMTS và CDMA2000 Công nghệ UMTS (WCDMA) được phát triển đối với các nước đang khai thác mạng GSM, các tần số 3G ở UMTS được phân bổ rời rạc trong phổ tần của UMTS Trong khi đó công nghệ CDMA2000 được thiết kế tương thích với các mạng CDMA One Các dịch vụ MobileTV dựa trên mạng 3G có thể cung cấp dòng truyền tải dữ liệu di động chấp nhận được ở tốc độ 300 kbps, tương đương 10 cuộc gọi trong mạng Điều này nghĩa là để cung cấp 1 dòng truyền tải video, mạng 3G bị tổn thất 10 cuộc gọi Do băng thông khả dụng bị hạn chế, các mạng 3G không tối ưu để phát tín hiệu truyền hình di động tới số lượng lớn người sử dụng đồng thời Dự án 3GPP đang phát triển các công nghệ mới để tăng tốc độ,

mở rộng vùng phủ và các loại hình dịch vụ có thể cung cấp trên các mạng 3G Ví

dụ như công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) và công nghệ Broadcast và Multicast đa phương tiện (MBMS) đã được phát triển để hỗ trợ các dịch vụ âm thanh và video

Trong điều kiện bình thường, mạng HSDPA có thể phát ở tốc độ 384 kbps tới 50 người sử dụng trong một cell, HSDPA có thể tăng tốc độ bit lên tới 10 Mbps hoặc cao hơn (đường xuống) trên các mạng 5MHz 3G nhờ sử dụng mã hóa và điều chế thích nghi, định hình gói nhanh và kỹ thuật chọn tế bào nhanh

Ưu điểm chính của HSDPA là được xây dựng trên cơ sở hạ tầng mạng 3G hiện tại, do đó các nhà khai thác có thể sử dụng giấy phép mạng 3G mà không cần đầu tư xin thêm các tần số mới

Với mạng 3G công nghệ broadcast và unicast đa phương tiện (MBMS) được tiêu chuẩn hóa để phát tín hiệu ở chế độ quảng bá Công nghệ MBMS có 2 chế độ cung cấp dịch vụ tới số lượng lớn người sử dụng Phiên bản thứ sáu 3GPP định nghĩa MBMS có các chế độ cung cấp dịch vụ :

- Chế độ multicast truyền tín hiệu từ nguồn phát tới tất cả các thiết bị trong một nhóm multicast Các thiết bị này có thể nằm ở các cell khác nhau hoặc đang

Trang 18

di chuyển Do đó truyền dẫn multicast không phát dữ liệu tới tất cả người sử dụng trong một vùng nhất định mà sự phân phát dữ liệu này có tính chọn lọc

- Chế độ phát broadcast truyền tín hiệu tới tất cả người sử dụng trong một vùng nhất định

1.5.2 MobileTV sử dụng truyền dẫn số mặt đất và vệ tinh

Đó là các công nghệ như : DVB-H, DMB-T, ISDB-T, DAB-IP, MediaFLO, DVB-SH, DMB-S, ISDB-S, ATSC-M/H

1.5.2.1 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số cho các máy cầm tay H)

(DVB-Công nghệ này dựa trên tiêu chuẩn quảng bá video số mặt đất (DVB-T), được tối ưu cho các máy đầu cuối cầm tay, sử dụng chung phổ tần số của DVB-

T DVB-H sử dụng khuôn dạng mã hóa nguồn MPEG-4 hoặc Window Media 9 đối với video và mã hóa nguồn AAC DVB-H sử dụng dòng truyền tải IP qua MPEG-2 TS, và sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian (time slicing) để giảm công suất tiêu thụ và hỗ trợ chuyển giao giữa các tế bào DVB-H sử dụng điều chế COFDM với các sơ đồ khác nhau như QPSK, 16QAM, 64QAM để khắc phục ảnh hưởng của nhiễu đa đường đối với các máy thu di động Hệ thống DVB-H cũng hỗ trợ chế độ điều chế OFDM 4K phù hợp với môi trường di động bên cạnh các chế độ 2K và 8K DVB-H được thiết kế hoạt động ở các băng thông 5,

6, 7 và 8MHz, đây là các băng thông được sử dụng cho các dịch vụ quảng bá trên thế giới Kỹ thuật mã hóa kênh được sử dụng trong DVB-H là mã xoắn kết hợp với mã Reed Solomon DVB-H hoạt động ở băng tần UHF hoặc băng tần L (ở Mỹ) DVB-H được sử dụng ở châu Âu, Mỹ và một số nước châu Á

1.5.2.2 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số qua mặt đất (DMB-T)

Công nghệ này phát triển từ hệ thống Eureka-147 cho quảng bá âm thanh

số (DAB) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gồm video, âm thanh và các dịch vụ tương tác DMB là sự mở rộng của tiêu chuẩn DAB nhờ thêm vào lớp sửa lỗi nhằm truyền các dịch vụ đa phương tiện DMB sử dụng dải phổ đã được

Trang 19

phân bổ cho DAB nên việc triển khai DMB trở nên dễ dàng và thành công Có 2 phiên bản DMB là DMB-T và DMB-S (quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh) Đối với DMB-T, băng tần VHF và UHF được sử dụng DMB-T chia khe VHF 6 MHz thành 3 sóng mang, mỗi song mang có băng thông 1,54 MHz, có thể truyền tải 4 kênh video và các kênh âm thanh phụ DMB-T sử dụng kỹ thuật mã hóa nguồn H.264 MPEG-4 đối với video và mã hóa nguồn BSAC, MPEG-2 đối với

âm thanh, dòng truyền tải là MPEG-2 TS DMB-T thực hiện ghép kênh theo tần

số FDM, sử dụng điều chế DQPSK, mã hóa kênh được sử dụng là mã xoắn kết hợp Reed Solomon DMB-T không hỗ trợ kỹ thuật tiết kiệm nguồn nên đây là vấn đề quan trọng đối với các máy di động cầm tay có công suất pin thấp DMB

đã được triển khai đầu tiên ở Hàn Quốc và các nước châu Âu như Đức, Anh

1.5.2.3 Công nghệ quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh (DMB-S)

DMB-S là phiên bản ghép lai của công nghệ quảng bá đa phương tiện số DMB Sử dụng băng tần L (1452 – 1492 MHz) và băng tần S (2170 – 2200 MHz) của IMT và phân phát khoảng 18 kênh truyền hình ở tốc độ 128 kbps ở băng thông 15 MHz DMB-S tích hợp một vệ tinh địa tĩnh công suất cao Để đảm bảo thu được tín hiệu trong nhà, các tòa nhà được trang bị them các bộ lặp băng tần S để phát lặp tín hiệu trên mặt đất Hàn Quốc là nước đầu tiên khai trương dịch vụ DMB-S vào năm 2005 Các kênh video DMB-S có khoảng 20 kênh và âm thanh có khoảng 13 kênh Chất lượng âm thanh đạt xấp xỉ chất lượng CD với mã hóa AAC ở tốc độ 128 kbps

1.5.2.4 Công nghệ quảng bá số dịch vụ tích hợp – mặt đất (ISDB-T)

Khuyến nghị ITUR BT1833 mô tả 2 hệ thống ISDB-T riêng biệt Hệ thống thứ nhất dựa trên công nghệ ISDB-T 1 segment (sử dụng 1/13 băng thông của truyền dẫn số mặt đất), hoạt động ở băng thông 429 kHz, 500 kHz hoặc 571 kHz Hệ thống thứ hai là hệ thống mặt đất kết hợp vệ tinh hoạt động ở băng thông 25 MHz ISDB-T sử dụng kỹ thuật mã hóa nguồn H.264 MPEG-4/AVC đối với video, mã hóa nguồn MPEG-2 AAC đối với âm thanh, dòng truyền tải là MPEG-2 TS, sử dụng điều chế COFDM (QPSK, DQPSK, 16QAM, 64QAM), hỗ

Trang 20

trợ điều chế OFDM 4K ngoài 2K và 8K ISDB-T được sử dụng ở Nhật Bản, Brazil và Peru

1.5.2.5 Công nghệ chỉ liên kết hướng đi đa phương tiện (MediaFLO)

Đây là một hệ thống end-to-end cho phép phát quảng bá các dòng truyền tải video, âm thanh, các file phương tiện số…tới máy thu di động Hệ thống này được phát triển bởi hãng Qualcomn, được thiết kế để tối ưu vùng phủ, dung lượng và công suất tiêu thụ của máy thu Hệ thống hoạt động ở băng tần 700 MHz (ở Mỹ), băng tần UHF hoặc băng tần L, MediaFLO có thể hoạt động ở tần

số bất kỳ từ 300MHz – 1,5GHz và được thiết kế tối ưu trong băng UHF với các băng thông 5, 6, 7, 8 MHz Nhờ sử dụng máy phát có công suất cao nên MediaFLO có thể phát tới khoảng cách xa tới 50km Chỉ cần 3, 4 máy phát MediaFLO có thể phủ song toàn bộ một vùng thành phố MediaFLO được triển khai ở Mỹ và được thử nghiệm ở Anh và Đức

1.5.2.6 Công nghệ các hệ thống truyền hình tiên tiến tới máy di động cầm tay (ATSC – M/H)

Là một tiêu chuẩn được sử dụng ở Mỹ để phát quảng bá các kênh truyền hình tới các thiết bị thu di động ATSC – M/H sử dụng các sơ đồ mã hóa kênh mới để chống lại ảnh hưởng của Doppler và đa đường ATSC-M/H sử dụng mã hóa bên ngoài là mã Reed Solomon và mã xoắn Khả năng sửa lỗi được cải thiện bằng cách sử dụng kỹ thuật kiểm tra tổng CRC và kỹ thuật giải mã tẩy Dữ liệu được bảo vệ bởi mã sửa lỗi hướng đi FEC Để cải thiện chất lượng tín hiệu ở máy thu, ATSC-M/H sử dụng các chuỗi san bằng kênh cho phép sự ước lượng kênh ở máy thu ATSC-M/H sử dụng kỹ thuật time slicing để tiết kiệm pin cho máy thu

1.5.2.7 Các công nghệ MobileTV khác đang trong giai đoạn tiêu chuẩn hóa hoặc được triển khai

Công nghệ MobileTV quảng bá âm thanh số dựa trên nền IP (DAB-IP) đã được tiêu chuẩn hóa bới ETSI năm 2006 DAB-IP có thể cung cấp các dịch vụ MobileTV với các khe phổ tần số 1,5 MHz khả dụng cho công nghệ DAB

Trang 21

DAB-IP sử dụng lớp IP để truyền tải các dòng dữ liệu âm thanh, video và IP DAB-IP sử dụng nhiều kỹ thuật mã hóa nguồn đối với video và âm thanh Lớp

IP có thể được truyền tải qua nhiều loại mạng quảng bá và unicast như DAB, DVB-H hoặc mạng 3G (UMTS) Công nghệ này có số lượng kênh hạn chế so với DVB-H và MediaFLO và đã được triển khai thương mại ở Anh năm 2006

Công nghệ quảng bá đa phương tiện di động ở Trung Quốc (CMMB) là hệ thống quảng bá vô tuyến kết hợp mặt đất – vệ tinh Hệ thống này hoạt động ở băng thông 2MHz hoặc 8MHz, sử dụng điều chế OFDM và hỗ trợ các dịch vụ tương tác

1.5.3 MobileTV sử dụng công nghệ vô tuyến băng rộng

1.5.3.1 MobileTV sử dụng công nghệ WiFi

Các mạng WiFi (802.11x) đã trở nên phổ biến trong việc cung cấp dịch vụ truy nhập Internet Các mạng WiFi ngày nay đang được sử dụng nhiều trong các khu vực công cộng như các tòa nhà, quán café, bệnh viện, khách sạn, sân bay… WiFi cho phép truyền dẫn ở tốc độ cao hơn các mạng di động Tiêu chuẩn WiFi 802.11b có thể cung cấp tốc độ lên tới 11Mbps, trong khi đó tiêu chuẩn WiFi 802.11g tương thích với 802.11b có thể được cung cấp lên tới 54 Mbps Do truyền dẫn dữ liệu ở tốc độ cao, WiFi được xem là một phương thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động Với WiFi, người sử dụng di động có thể tải các nội dung truyền hình qua Internet sử dụng máy di động cầm tay WiFi có chi phí hiệu quả vì không yêu cầu giấy phép mạng và tương đối rẻ để triển khai Tuy nhiên vẫn tồn tại các vấn đề cần giải quyết như chuyển vùng giữa mạng WiFi với các mạng cell, vùng phủ hẹp, vấn đề tính cước,…

1.5.3.2 MobileTV sử dụng công nghệ WiMAX

WiMAX là công nghệ cho phép truyền dẫn các dịch vụ dữ liệu trong một vùng phủ rộng hơn so với WiFi WiMAX có thể cung cấp dung lượng cao hơn

và do đó đắt hơn so với WiFi WiMAX rất phù hợp để truyền dẫn video và nội dung đa phương tiện WiMAX có thể cung cấp dịch vụ truy nhập Internet vô

Trang 22

tuyến tốc độ cao khi máy thu đang chuyển động thậm chí lên tới tốc độ 60km/h Các ứng dụng điển hình của WiMAX là âm thanh và video theo yêu cầu Với WiMAX, người sử dụng di động có thể tải về hoặc xem video trực tiếp khi đang

di chuyển trên tàu hay ô tô…WiMAX hỗ trợ chuyển vùng giữa nó và các mạng

di động, các máy cầm tay di động có thể chuyển từ mạng di động tới các kết nối

vô tuyến Tuy nhiên, nhược điểm của WiMAX là sử dụng phổ tần số cần được cấp phép, không giống như WiFi WiMAX có thể cung cấp tốc độ cao hơn 20 Mbps và vùng phủ rộng trong toàn thành phố với một số ít máy phát

WiMAX được đặc tả bới 2 tiêu chuẩn : WiMAX truy nhập vô tuyến cố định (IEEE 802.16d) có thể cung cấp tốc độ dữ liệu trong khoảng 70 – 100 Mbps IEEE 802.16d sử dụng công nghệ điều chế OFDM đa sóng mang (256 sóng mang) và kỹ thuật truy nhập OFDMA với 2048 sóng mang để khắc phục các ảnh hưởng của fading đa đường và fading chọn lọc tần số WiMAX truy nhập cố định đã được triển khai ở châu Âu, Mỹ, Singapore, Hồng Kông và nhiều nước khác WiMAX di động (IEEE 802.16e) sử dụng điều chế OFDM có thể cung cấp tốc độ dữ liệu lên tới 15 Mbps trong phạm vi 10km, cho phép máy cầm tay di chuyển ở tốc độ lên tới 150km/h

Ưu điểm của WiMAX cũng như WiFi là chúng đều cung cấp chế độ unicast điểm – tới – điểm cũng như phát nội dung quảng bá trong một mạng Điều này làm cho WiMAX và WiFi phù hợp để cung cấp các dịch vụ quảng bá truyền hình di động, truyền tải dòng video và video theo yêu cầu với sự tương tác đối với người sử dụng di động

Trang 23

CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG CƠ BẢN

2.1 Mobile TV sử dụng mạng 3G

2.1.1 Giới thiệu

Các mạng 2,5G và 2,75G như GPRS, CDMA 1xRTT và EDGE được phát triển bởi các nhà mạng 2G để có thể cung cấp các ứng dụng dữ liệu và truyền tải dòng âm thanh, video… Công nghệ 3G-UMTS có thể cung cấp các kết nối chuyển mạch kênh lên tới tốc độ hơn 384kbps và cung cấp các kết nối chuyển mạch gói lên tới tốc độ 2Mbps bằng cách sử dụng các sóng mang 5MHz, cải tiến các giao diện vô tuyến và các cấu trúc mạng lõi Công nghệ CDMA2000 EV-DO

có thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ từ 400 – 700kbps, và có thể lên tới 2Mbps

Do khả năng cung cấp tốc độ truyền dẫn cao của các mạng di động 3G nên việc triển khai cung cấp tín hiệu truyền hình di động MobileTV qua các mạng 3G là hoàn toàn khả thi Những năm trước, nhiều nhà khai thác mạng tế bào đã bắt đầu cung cấp các dịch vụ MobileTV trên mạng 3G và 2,5G sử dụng công nghệ truyền tải dòng chuyển mạch gói (PSS) Ngày nay, PSS được hỗ trợ bởi các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối và cung cấp các dịch vụ truyền tải dòng có chất lượng chấp nhận được Chất lượng được cải thiện nhờ sử dụng bộ mã hóa/giải mã video H.264 và sử dụng các phần mang truyền tải dòng có hỗ trợ QoS Chất lượng và dung lượng cũng được cải thiện nhờ sử dụng công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HSDPA

Nhược điểm chính của công nghệ unicast là dung lượng mạng giảm khi có nhiều người xem cùng một chương trình truyền hình đồng thời Khi đó công nghệ broadcast là công nghệ truyền tải thích hợp hơn Dự án hiệp hội thế hệ ba 3GPP đã hoàn thành đặc tả công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện (MBMS) ở phiên bản UMTS 6 Dự án 3GPP2 đặc tả công nghệ dịch vụ broadcast và multicast (BCMCS) đối với CDMA2000 3GPP MBMS và 3GPP2 BCMCS có nhiều điểm tương đồng, cả MBMS và BCMCS đều yêu cầu sự thay

Trang 24

đổi nhỏ đối với các giao thức mạng lõi và vô tuyến hiện tại Điều này làm giảm chi phí thực hiện ở các thiết bị đầu cuối và mạng, làm cho công nghệ quảng bá tế bào có chi phí tương đối rẻ so với các công nghệ khác như DVB-H, DMB (các công nghệ này yêu cầu phần cứng máy thu mới ở thiết bị đầu cuối và đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng mạng)

2.1.2 MobileTV sử dụng các tiêu chuẩn 3GPP – Dịch vụ truyền tải dòng chuyển mạch gói (PSS)

Hình 2.1 Giá giao thức dịch vụ truyền tải dòng gói 3GPP

Việc cung cấp tín hiệu MobileTV hoặc tín hiệu video qua truyền tải dóng streaming là một trong những phương pháp phổ biến nhất để phân phát tín hiệu video Tiêu chuẩn PSS được phát triển bởi 3GPP là tiêu chuẩn chủ yếu được sử dụng để truyền tải dòng unicast trong các mạng tế bào Mục tiêu chính của PSS

là định nghĩa một ứng dụng cung cấp truyền tải dòng đồng bộ các tín hiệu media như âm thanh, video và văn bản PSS định nghĩa ứng dụng để tải về các file 3GP

và cũng định nghĩa ứng dụng dựa trên ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện đồng

bộ (SMIL) để biểu diễn tín hiệu đa phương tiện

Trang 25

3GPP-PSS chủ yếu dựa trên các giao thức được phát triển bới IETF (Ủy ban nhiệm vụ kỹ thuật Internet) 3GPP-PSS định nghĩa giá giao thức cho việc thiết lập và truyền tải dữ liệu sử dụng lớp IP (Hình 2.1) Các khuôn dạng file âm thanh, video, đồ họa, mô tả hình ảnh và biểu diễn thông tin cũng được mô tả Giá giao thức 3GPP-PSS thống nhất việc thiết lập cuộc gọi và truyền tải dữ liệu đa phương tiện qua các mạng khác nhau thậm chí khi các mạng này có giao diện vô tuyến khác nhau

Các giao thức chính gồm giao thức truyền tải dòng thời gian thực (RTSP)

để điều khiển phiên, giao thức mô tả phiên (SDP) để mô tả phần biểu diễn và giao thức truyền tải thời gian thực để truyền tải tín hiệu media Ngoài ra giao thức HTTP được sử dụng để tải về các mô tả biểu diễn và hình ảnh

PSS bao gồm một số tính năng nhằm cải thiện chất lượng truyền tải dòng qua mạng Một trong những tính năng này là truyền tải dòng thích nghi, cho phép dịch vụ truyền tải dòng thích nghi với các điều kiện của mạng Điều này là cần thiết vì để xem một dòng truyền tải đa phương tiện thì mạng truyền tải phải cung cấp được thông lượng ít nhất cao hơn tốc độ nội dung đã được mã hóa Mặc dù các mạng có năng lực cao nhất có thể cung cấp tốc độ bit yêu cầu nhưng các mạng này không thể đảm bảo tính khả dụng của tốc độ bit yêu cầu trong suốt thời gian tồn tại của phiên, đặc biệt là trong các đường truyền vô tuyến di động khi mà thông lượng thay đổi do tính chất của kênh vô tuyến

Một trong những vấn đề tiêu chuẩn PSS hiện nay là PSS không hỗ trợ sự chuyển kênh nhanh (zapping) như truyền hình thông thường, PSS thường mất từ

8 đến 10s để chuyển từ kênh này sang kênh khác Sự chuyển kênh trong PSS yêu cầu ngắt phiên truyền tải dòng đang tiếp diễn, thiết lập một phiên mới và điền đầy đủ dữ liệu vào bộ đệm client trước khi xem trở lại Điều này được khắc phục bằng cách chia sẻ một phiên truyền tải dòng đối với tất cả các kênh được sử dụng trong suốt một phiên MobileTV Nếu một người sử dụng chọn một kênh nào đó, số của kênh được chọn sẽ được thông báo tới Streaming Sever Streaming Sever lập tức chuyển tiếp dữ liệu media của kênh mới tới client

Trang 26

Một ví dụ điển hình về truyền tải tín hiệu 3GPP MobileTV được mô tả trong hình 2.2 Trong đó gồm 2 server :

- Broadcast Server thực hiện mã hóa nội dung âm thanh, video và đóng gói thành các gói IP UDP/RTP

- Streaming Server để cung cấp nhiều dòng truyền tải RTP unicast tới nhiều máy di động cầm tay

Video/ Audio

Sources

Mobile Network

Mobiles with 3GPP Players

.3gp mp4

Hình 2.2 Truyền tải tín hiệu MobileTV theo chuẩn 3GPP

Các nguồn âm thanh và video có thể là các máy quay phim video hoặc máy thu/giải mã tín hiệu từ vệ tinh hoặc nội dung video bằng video đã được lưu trữ Broadcast Server mã hóa video sử dụng chuẩn H.263 và mã hóa âm thanh theo chuẩn AMR và cung cấp gói IP truyền qua RTP/UDP Độ phân giải video của dòng đã được mã hóa giới hạn bởi 3GPP, ví dụ kích thước QCIF có tốc độ chung là 15–30fps Mã hóa âm thanh có thể là AMR có tốc độ 4.7 kbps đến 12.3 kbps

Streaming server thiết lập các kết nối unicast điểm–tới–điểm tới các máy

di động muốn thu tín hiệu video theo chế độ streaming Dữ liệu âm thanh, video được giải mã ở máy thu di động sử dụng chương trình 3GPP player được tích hợp

Trang 27

2.1.3 Công nghệ MBMS

Với sự phát triển của các ứng dụng yêu cầu băng thông cao, đặc biệt với

số lượng lớn các thiết bị người sử dụng muốn thu cùng một nội dung dịch vụ, broadcast và multicast là phương thức phân phát dữ liệu hiệu quả hơn unicast Các phương pháp này làm giảm lượng dữ liệu được phát trong mạng, do đó giảm chi phí đáng kể

Công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện (MBMS) và công nghệ dịch vụ broadcast và multicast (BCMCS) được đặc tả bởi 3GPP và 3GPP2 tương ứng MBMS và BCMCS bổ sung các tính năng sau vào mạng di dộng :

- Tập các chức năng điều khiển dịch vụ phân phát broadcast/multicast ở MBMS gọi là trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) còn ở BCMCS là bộ điều khiển BCMCS

- Các phần mang vô tuyến (bear) hiệu quả đối với truyền dẫn vô tuyến từ điểm – tới – đa điểm trong một tế bào

Ngoài ra, MBMS và BCMCS cũng đặc tả các giao thức và các bộ mã hóa/giải mã đối với việc phân phát dữ liệu đa phương tiện MBMS và BCMCS

hỗ trợ hai kiểu kết nối điểm–tới –đa điểm :

- Chế độ broadcast : mạng phát dữ liệu tới tất cả người sử dụng trong một vùng quảng bá xác định

- Chế độ multicast : mạng phát dữ liệu chỉ tới những người sử dụng yêu cầu

dữ liệu này

Trang 28

2.1.3.1 Kiến trúc MBMS

UE

GERA N UE

HLR

GGSN TPF SGSN

OSA SCS

nội dung/

multicast/

broadcast

Nguồn cung cấp nội dung/

multicast/

broadcast

Hình 2.3 Kiến trúc MBMS

Hình 2.3 mô tả kiến trúc MBMS MBMS khả dụng với cả mạng truy nhập

vô tuyến GSM/EDGE (GERAN) và mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN) Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) được bổ sung vào mạng BM-SC thực hiện việc cung cấp và phân phát các dịch vụ quảng bá di động BM-SC đóng vai trò làm điểm vào với các dịch vụ phân phát nội dung muốn sử dụng BM-SC BM-SC thiết lập và điều khiển các phần mang truyền tải tới mạng lõi di động và có thể được sử dụng để định trình và phân phát các kênh truyền dẫn MBMS

BM-SC cũng cung cấp các thông báo dịch vụ tới các thiết bị đầu cuối Các thông báo này bao gồm tất cả các thông tin cần thiết (như mô tả dịch vụ multicast, các địa chỉ multicast IP, thời gian truyền dẫn, các mô tả media…) mà thiết bị đầu cuối cần để có thể tham gia vào một dịch vụ MBMS BM-SC có thể được sử dụng để tạo ra các bản tin tính cước đối với dữ liệu đã được phát từ nhà cung cấp nội dung và quản lý các chức năng bảo mật được đặc tả bởi 3GPP cho chế độ multicast

Trang 29

BM-SC cung cấp hai giao diện tới mạng lõi Qua giao diện GmB, BM-SC

trao đổi thông tin điều khiển với node hỗ trợ Gateway GPRS (GGSN) Giao diện

Gi truyền tải dữ liệu nội dung tới GGSN Các nhà cung cấp nội dung phân phát

các nội dung của mình tới BM-SC (nhà cung cấp nội dung không phát nội dung tới tất cả người sử dụng qua các kênh giành riêng mà chỉ phát nội dung tới BM-SC) BM-SC sẽ phân phát các nội dung này tới người sử dụng Giao diện giữa BM-SC và content server có thể được đặt trong mạng di động hoặc ở ngoài mạng

Một tính năng đặc biệt của MBMS là MBMS cho phép các nhà khai thác định nghĩa dịch vụ broadcast và multicast đối với các vùng địa lý cụ thể Các vùng địa lý này được cấu hình qua các vùng dịch vụ MBMS Mỗi node trong mạng lõi sử dụng danh sách các node downstream để xác định node nào nên được sử dụng để chuyển tiếp dữ liệu dịch vụ MBMS Ở mức GGSN, danh sách bao gồm mọi node serving GSN (SGSN) mà dữ liệu sẽ được chuyển tiếp Ở mức SGSN, danh sách bao gồm mọi node bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) của mạng truy nhập vô tuyến mặt đất WCDMA hoặc trong trường hợp của mạng truy nhập vô tuyến GSM sẽ bao gồm mọi bộ điều khiển trạm gốc (BSC) cần thu

dữ liệu Đối với các dịch vụ hoạt động ở chế độ multicast, mạng lõi quản lý cây phân bổ dữ liệu động bằng cách giám sát những người sử dụng đăng ký sử dụng dịch vụ Giống như IP multicast, mỗi node mạng lõi chuyển tiếp dữ liệu MBMS tới các node downstream đang phục vụ những người sử dụng đã đăng ký sử dụng dịch vụ

2.1.3.2 Các chế độ của MBMS

Dịch vụ MBMS cung cấp ba chế độ để phân phát dữ liệu : broadcast, broadcast tiên tiến và multicast Sự khác nhau giữa các chế độ này là mức quản

lý nhóm trong mạng lõi và mạng vô tuyến

Ở chế độ MBMS broadcast, BM-SC xác định vùng quảng bá khi kích hoạt các phần mang phân phối Mạng không có bất kỳ thông tin gì về các máy thu

Trang 30

kích hoạt trong vùng quảng bá và không thể tối ưu nguồn tài nguyên được sử dụng

Chế độ MBMS broadcast tiên tiến cho phép sử dụng hiệu quả hơn việc phân phát tài nguyên so với chế độ broadcast Người sử dụng dịch vụ chỉ thị

“joining” tới mạng vô tuyến Mạng vô tuyến có thể thực hiện thủ tục “counting” hoặc “re-counting” để xác định số lượng người sử dụng trong mỗi tế bào Cơ chế này dựa trên bản tin đáp ứng “counting” MBMS được gửi bởi người sử dụng UE khi UE thu được yêu cầu “counting” Số đếm người sử dụng này được sử dụng

để xác định kiểu truyền tải được sử dụng Nếu có ít người sử dụng yêu cầu dịch

vụ MBMS trong một tế bào thì việc phân phát dữ liệu MBMS theo các kênh dành riêng điểm–tới–điểm hoặc các kênh được chia sẻ của HSDPA sẽ hiệu quả hơn, vì truyền dẫn trên các kênh này có thể được tối ưu theo điều kiện thu vô tuyến của thiết bị đầu cuối tương ứng Phân phát dữ liệu MBMS điểm–tới–đa điểm trở nên hiệu quả hơn nếu có số lượng lớn người sử dụng yêu cầu dịch vụ trong cùng một tế bào

Ở chế độ MBMS multicast, người sử dụng dịch vụ chỉ thị “joining” tới mạng lõi Mạng giám sát trạng thái “joning” này ở các node GGSN, SGSN và ở các bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC Khi thiết bị đầu cuối người sử dụng di chuyển từ vùng này sang vùng khác, trạng thái “joining” với tất cả các dịch vụ

đã được tham gia bởi người sử dụng được chuyển tới một node phục vụ mới Các RNC có thể sử dụng thủ tục “counting” hoặc “re-counting” để xác định số lượng người sử dụng yêu cầu dịch vụ MBMS multicast thực sự Do đó mạng giám sát được người sử dụng dịch vụ và thiết lập cây phân phối đối với mặt phẳng người sử dụng MBMS rất hiệu quả

Trang 31

khai thác mạng đều có thể thu thập được dữ liệu Tuy nhiên, người sử dụng không muốn thu dữ liệu này có thể cấu hình thiết bị đầu cuối UE của mình ở chế

độ không thu dữ liệu Chế độ multicast yêu cầu người sử dụng phải đăng ký để thu được các dịch vụ MBMS Người sử dụng giám sát các bản tin thông báo dịch

vụ và quyết định tham gia sử dụng một hoặc nhiều dịch vụ Tính cước được thực hiện dựa trên việc đăng ký trả trước hoặc dựa trên việc mua các khóa cho phép truy nhập tới dữ liệu đã được phát

Tham gia Thông báo dịch vụ

Bắt đầu phiên Thông báo MBMS

Truyền tải dữ liệu Kết thúc phiên

Quyết định sử dụng một dịch vụ

Đăng ký thông tin MBMS và các dịch vụ

Khách hàng (Client)

Hình 2.4 Luồng phiên MBMS

Khởi đầu, thông tin về một dịch vụ MBMS đặc biệt được gửi tới server cung cấp dịch vụ Thông tin này được gọi là thông báo dịch vụ Các thông báo dịch vụ cung cấp thông tin về dịch vụ và bằng cách nào đó các thiết bị đầu cuối

có thể truy nhập tới dịch vụ đó Có nhiều cách để phân phát các thông báo dịch

vụ tới người sử dụng, như lưu giữ các thông báo này ở web server mà từ đó chúng có thể được tải về bằng giao thức HTTP hoặc giao thức truy nhập vô tuyến WAP hoặc phân phát các thông báo dịch vụ bằng bản tin SMS hoặc MMS hoặc sử dụng một kênh thông báo dịch vụ MBMS đặc biệt

Trang 32

Nếu dịch vụ là broadcast, thiết bị đầu cuối chỉ cần điều chỉnh tới kênh có các tham số được mô tả trong thông báo dịch vụ Nếu dịch vụ là multicast, một yêu cầu tham gia phiên (session join) phải được gửi tới mạng với các tham số được tách ra từ thông báo dịch vụ Thiết bị đầu cuối người sử dụng trở thành một thành viên của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng và thu tất cả dữ liệu được phát bởi dịch vụ

Trước khi truyền dẫn dữ liệu bắt đầu, BM-SC phải gửi một yêu cầu khởi đầu phiên (session start) tới GGSN trong mạng lõi GGSN xác định các nguồn tài nguyên nội bộ cần thiết và chuyển tiếp yêu cầu tới các SGSN liên quan Các SGSN lại yêu cầu phân bố nguồn tài nguyên vô tuyến cần thiết để cung cấp chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu Cuối cùng các thiết bị đầu cuối của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng được thông báo rằng dịch vụ là để phân phát nội dung

Sau đó server có thể gửi dữ liệu đa phương tiện tới BM-SC BM-SC chuyển tiếp dữ liệu tới MBMS bearer Ở chế độ multicast, dữ liệu được mật mã hóa và được phát tới mọi thiết bị đầu cuối tham gia phiên MBMS

Sau cùng, server gửi một thông báo kết thúc phiên (session stop) để chỉ thị rằng pha truyền dẫn dữ liệu đã kết thúc

Người sử dụng muốn rời khỏi một dịch vụ multicast MBMS gửi một yêu cầu rời khỏi dịch vụ (service leave) tới mạng Mạng sau đó sẽ loại bỏ người sử dụng từ nhóm MBMS liên quan

Truy nhập vô tuyến Broadcast/Multicast G

Ở các hệ thống GSM, MBMS sử dụng các sơ đồ mã hóa và điều chế GPRS và EDGE MBMS cũng sử dụng kênh dữ liệu gói (PDCH) GPRS và EDGE để truyền dẫn từ điểm – tới – đa điểm, và sử dụng các giao thức điều khiển liên kết vô tuyến/điều khiển truy nhập môi trường (RLC/MAC) Đối với truyền dẫn điểm – tới – đa điểm, MBMS hỗ trợ chế độ đa khe thời gian Trong

Trang 33

trường hợp này, mạng vô tuyến có thể sử dụng tới 4 khe thời gian trên một phiên MBMS

Các thiết bị đầu cuối MBMS có thể dựa trên phần cứng EDGE hiện tại với nâng cấp phần mềm để hỗ trợ các thủ tục báo hiệu MBMS Ở GSM, phần mang

vô tuyến MBMS có thể được ghép kênh với các luồng dữ liệu GPRS/EDGE thậm chí trên các khe thời gian giống nhau Một kịch bản triển khai có thể là kích hoạt MBMS trong một vùng có mật độ người sử dụng cao trong đó EDGE

đã được triển khai; các vùng chưa có EDGE, MBMS có thể cung cấp theo chế độ điểm – tới – đa điểm

Truy nhập vô tuyến broadcast/multicast UMTS

Ở mạng UMTS, MBMS tái sử dụng các kênh vật lý và các kênh logic hiện tại Thực tế UMTS yêu cầu ba kênh logic mới và một kênh vật lý cho MBMS, đó là:

tải thông tin về các phiên MBMS hiện tại và các phiên MBMS mới;

dữ liệu ứng dụng MBMS thực sự;

thông tin về dữ liệu được định trình trên kênh MTCH;

- Kênh chỉ thị thông báo MBMS (MICH): Kênh vật lý được sử dụng để thông báo cho thiết bị đầu cuối về thông tin MBMS khả dụng trên kênh MCCH

Ba kênh logic MCCH, MSCH, và MTCH tái sử dụng kênh truyền tải FACH (kênh truy nhập hướng đi) và kênh S-CCPCH (kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp) Lớp RLC và MAC tái sử dụng phần lớn các giá giao thức hiện tại của UMTS

Trang 34

Tốc độ dữ liệu MBMS có thể lên tới 128 kbps đối với mỗi phần mang GPRS và 256 kbps đối với UMTS MBMS trong mạng truy nhập GERAN có thể

sử dụng tới 5 khe thời gian trong đường xuống cho một kênh MBMS đơn Phụ thuộc vào sơ đồ điều chế và việc định cỡ mạng, tốc độ kênh có thể đạt được từ

32 kbps tới 128 kbps Hai độ sâu ghép xen (TTI) được sử dụng trong MBMS cho kênh MTCH là: 40 ms và 80 ms Sự lựa chọn độ sâu ghép xen TTI dài cung cấp tăng ích phân tập lớn trong miền thời gian, do đó cải thiện chất lượng tín hiệu thu và tăng tốc độ truyền dẫn Với công nghệ UMTS MBMS, một sóng mang 5 MHz có thể hỗ trợ 16 kênh MBMS điểm-tới-đa điểm ở tốc độ bit người sử dụng

64 kbps trên mỗi kênh Kỹ thuật phân tập thu anten, kỹ thuật thu tiên tiến như RAKE cải thiện đáng kể dung lượng kênh trên mỗi sóng mang tế bào

Truy nhập vô tuyến broadcast/multicast CDMA2000

Giống như UMTS, CDMA2000 sử dụng các kênh vật lý hiện tại đã được định nghĩa cho IS-2000 (1x) và IS-856 (1xEV-DO) Để bù lại việc không có giao thức truyền dẫn lại ở liên kết vô tuyến trong chế độ điểm-tới-đa điểm (không có PDAN), CDMA2000 sử dụng thêm một lớp mã sửa lỗi bên trên lớp mã hiện tại,

và được áp dụng trong mạng truy nhập vô tuyến, cho phép kết hợp tối ưu hai lớp giải mã ở máy thu Mã là một mã trận có các hàng cấu thành nên các khung hiện tại và kiểu mã là mã Turbo, một tập các mã Reed-Solomon trải dài các cột, mỗi cột có độ rộng 1 octet Ma trận có k hàng mang thông tin, mã Reed-Solomon trải dài các cột thêm vào n-k hàng Tất cả các hàng được mã hoá riêng lẻ bằng mã Turbo và được phát tới máy thu, máy thu sẽ kết hợp mềm các tín hiệu BCMCS

từ nhiều trạm gốc Độ phức tạp thêm vào của lớp mã mới và độ phức tạp liên quan đến việc xử lý dòng dữ liệu media có thể làm giảm tốc độ bit Do đó, tốc độ bit người sử dụng đầu cuối BCMCS tương tự như tốc độ bit MBMS ở UMTS

Trang 35

2.1.4 Kiến trúc điển hình hệ thống Mobile TV qua mạng 3G

Hình 2.5 Kiến trúc hệ thống cung cấp tín hiệu Mobile TV qua mạng 3G

Hình 2.5 mô tả kiến trúc điển hình hệ thống truyền tín hiệu Mobile TV qua mạng 3G Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) là một phần tử logic được định nghĩa bởi 3GPP Trong thực tế, chức năng của BM-SC được phân chia bởi một số phần tử vật lý TV server là điểm giao tiếp đầu tiên giữa thiết bị đầu cuối và đơn vị điều khiển trung tâm của dịch vụ truyền hình di động Khối ESG (hướng dẫn dịch vụ điện tử) phiên dịch và kết hợp thông tin chương trình từ các nhà cung cấp nội dung và chèn thông tin này vào ESG

Bộ điều khiển media phân phối các dòng nội dung tới các thiết bị người

sử dụng UE theo chế độ unicast và broadcast Bộ mật mã hoá thực hiện mật mã các dòng broadcast dưới sự giám sát của chức năng bảo vệ truy nhập dịch vụ SAP Các dòng unicast không yêu cầu chức năng bảo vệ truy nhập này, vì các cơ chế bảo mật unicast theo chuẩn 3G đã được áp dụng

Bộ điều khiển broadcast thiết lập và giải phóng các phần mang MBMS qua mạng lõi và mạng vô tuyến

Trang 36

Bộ mã hoá tín hiệu trực tiếp, podcast TV, và các server phát tín hiệu TV theo yêu cầu sẽ thực hiện mã hoá nội dung TV theo khuôn dạng phù hợp với các thiết bị di động và đóng gói khuôn dạng này theo các giao thức có thể ứng dụng

để thực hiện phân phối Server tương tác tạo ra các tài liệu tương tác Bộ sưu tập phản hồi sẽ xử lý các phản hồi từ người sử dụng

2.2 MobileTV sử dụng công nghệ DVB-H

2.2.1 Khái niệm DVB-H

DVB-H là tiêu chuẩn công nghệ truyền hình kỹ thuật số cho các thiết bị cầm tay được ra đời tại châu Âu vào năm 2002 Công nghệ này cho phép truyền tải đồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu IP (Internet Protocol) khác nhau tới những thiết bị cầm tay di động như : điện thoại di động, PDA,

DVB-H được xem như là một phần mở rộng của DVB-T bởi vì tiêu chuẩn DVB-H được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T hay nói cách khác chuẩn DVB-T đã được thêm vào một số đặc điểm cần thiết để hỗ trợ chế độ di động và chế độ tiết kiệm nguồn cho các thiết bị sử dụng nguồn nuôi là pin để đảm bảo thu tín hiệu tốt trong môi trường di động

DVB-H tập trung vào công nghệ lớp vật lý, đóng gói được sử dụng tại lớp liên kết dữ liệu và kỹ thuật IP được sử dụng tại lớp mạng Cụ thể lớp vật lý sử dụng công nghệ OFDM cho giao diện không gian và công nghệ tiết kiệm nguồn cho máy thu OFDM là sự lựa chọn đúng đắn cho giao diện không gian truyền hình di động vì công nghệ này giúp miễn nhiễm với các nguồn nhiễu đa đường

và sử dụng phổ tần số hiệu quả đồng thời làm việc hiệu quả trong mạng đơn tần DVB-H sử dụng cắt lát thời gian để bộ điều chỉnh có thể tắt trong hầu hết thời gian và chỉ bật trong các cụm truyền ngắn Điều này cho phép bộ điều chỉnh làm việc trên băng thông đầu vào nhỏ và cũng tiết kiệm nguồn tiêu thụ lên tới 90- 95%

Trang 37

2.2.2 Cấu trúc và hoạt động của hệ thống DVB-H

DVB-H dựa trên cơ sở truyền tải cơ sở IP Video được truyền tải sử dụng tín hiệu mã hoá video MPEG-4/AVC (H.264), có thể cung cấp tín hiệu mã hoá QCIF ở 384kb/s hoặc ít hơn Có nhiều bộ giải mã có thể hoạt động trên tín hiệu truyền hình thời gian thực và cung cấp tín hiệu mã hoá MPEG-4/AVC ở đầu ra dưới định dạng IP Vì dựa trên truyền tải IP, DVB-H có thể hỗ trợ mã hoá

âm thanh và hình ảnh khác ngoài MPEG-4/AVC Về cơ bản là một truyền tải IP,

nó có thể hỗ trợ mọi loại luồng AV Ngoài MPEG-4, định dạng mã hoá Microsoft VC-1 là được sắp đặt trong tiêu chuẩn DVB-H Độ phân giải và kích

cỡ khung có thể được lựa chọn bởi nhà cung cấp dịch vụ để thoả mãn các mục tiêu tốc độ bit Dữ liệu sau đó được phát đi bằng một IP datacast (Hình 2.6)

Hình 2.6 Hệ thống truyền dẫn truyền hình di động DVB-H

Trong môi trường DVB-H điển hình một số lượng các dịch vụ âm thanh

và truyền hình có thể được mã hoá bởi một dãy các bộ mã hoá Tất cả các bộ mã hoá được kết nối bởi bộ chuyển mạch tới bộ đóng gói IP(IP encapsulator), sau đó được kết hợp tất cả các dịch vụ âm thanh và video cũng như tín hiệu PSI và SI

Trang 38

và dữ liệu EPG thành các khung IP Bộ đóng gói IP cũng cung cấp dữ liệu kênh

để được sắp xếp vào các khe thời gian sao cho máy thu có thể vẫn tích cực trong suốt thời gian để dữ liệu lựa chọn kênh tích cực truyền vào không gian (Hình 2.7)

Hình 2.7 DVB-H IP Datacasting

Bộ đóng gói IP cũng cung cấp nhiều mã sửa lỗi, các mã này có thể cung cấp các tín hiệu đáng tin cậy trong môi trường di động tiêu chuẩn Tốc độ dữ liệu tại đầu ra của một bộ đóng gói IP trong DVB-H nói chung phụ thuộc vào kiểu điều chế cũng như sự sẵn sàng băng thông Thông thường thì một kênh ghép DVB-H sẽ có thể có tốc độ dữ liệu là 11Mb/s, khi được điều chế sẽ tạo thành một dải sóng mang rộng 7-8MHz So sánh với một kênh ghép 21Mb/s cho dịch

vụ DVB-T trong băng VHF Tốc độ truyền dẫn của DVB-H có hiệu suất thấp hơn vì lý do chấp nhận sửa lỗi ở mức cao để truyền dẫn mạnh hơn trong môi trường các thiết bị cầm tay

Đầu ra của bộ đóng gói IP ở định dạng ASI, sau đó được điều chế bởi bộ điều chế COFDM với 4K (hoặc 8K) sóng mang Bộ điều chế COFDM cung cấp

Trang 39

sự đàn hồi cần thiết để chống lại fading chọn lọc (selective), và các điều kiện lan truyền khác Tiêu chuẩn DVB-T cung cấp cho sóng mang 2K đến 8K trong điều chế COFDM Chế độ 4K được dự định dùng cho DVB-H vì 2K sóng mang không đưa ra chế độ bảo vệ thoả đáng chống lại fading chọn lọc tần số và nó cũng cung cấp kích thước ô nhỏ hơn bởi vì yêu cầu khoảng bảo vệ trong mạng đơn tần (SFN) Đồng thời chế độ 8K sóng mang có số lượng sóng mang dày đặc

và các tần số quá gần đối với dịch tần Doppler, chúng rất quan trọng đối với các máy thu dịch chuyển Do đó, chế độ mới 4K sóng mang kết hợp chặt chẽ như là phần thiết yếu trong tiêu chuẩn DVB-H Chế độ 4K đã dung hoà tốt hơn giữa các kích thức ô và hiệu ứng Doppler do di chuyển Một bộ chèn ký hiệu 4 K cũng được sử dụng trong quá trình điều chế Tuy nhiên, cần nhận biết rằng chế độ sóng mang thực tế được phụ thuộc vào băng tần triển khai, ví dụ băng UHF hoặc băng L Điều chế cho mỗi sóng mang trong tập hợp các sóng mang có thể với điều chế QPSK, 16QAM, hoặc 64QAM

Tiêu chuẩn DVB-H khuyến nghị cho điều chế COFDM, nó phù hợp cho các SFN Hệ thống sử dụng các đồng hồ thời gian dựa trên GPS và nhãn thời gian để đảm bảo rằng tất cả các máy phát trong một vùng có thể vận hành duy trì

cơ chế đồng bộ thời gian, rất cần cho SFN Điều đó cũng bao hàm ý nghĩa là các

bộ lặp có thể được sử dụng trong vùng phủ tại cùng tần số và các bộ lặp đó cung cấp thêm cường độ tín hiệu tới các máy thu tại máy di động

2.2.3 Các công nghệ của DVB-H

2.2.3.1 Thành phần chức năng của mô hình phát dữ liệu DVB-IP

đóng gói nội dung số vào các gói IP và sau đó chuyển các gói này trong một bộ thủ tục đáng tin cậy Nền tảng IP không hạn chế các kiểu nội dung do đó nó có thể tải và vì vậy IPDC phù hợp cho video trực tiếp, tải video xuống (qua truyền file), các file nhạc, luồng âm thanh và video (theo định dạng luồng), trang web, trò chơi hay nhiều loại nội dung khác

Trang 40

mạng quảng bá có thể vươn tới hàng nghìn đầu cuối (không hạn chế số người dùng) và tốc độ được nâng cao, luôn sắn sàng cho tất cả người dùng

thể được giám sát cùng chung các giao thức phổ biến trên Internet, các thiết bị không đắt và các kỹ thuật quản lý đã sẵn sàng Môi trường truyền dẫn cũng độc lập với kiểu nội dung đang được vận chuyển Các kiểu nội dung có thể là truyền hình trực tiếp, các file âm thanh và video hoặc các trang Web HTML/XML

Dữ liệu để được phát quảng bá bao gồm hai loại nội dung quảng bá và

mô tả dịch vụ, như dữ liệu PSI/SI và hướng dẫn dịch vụ điện tử Ngoài ra dữ liệu cũng bao gồm thông tin quản lý bản quyền để truy cập và thuê bao nội dung Lớp IP cung cấp các socket mà qua đó thông tin của mỗi loại được phát đi

2.2.3.2 Cắt lát thời gian (Time Slicing)

Một trong những đặc điểm để phân biệt DVB-H với DVB-T đó là đặc điểm cắt lát thời gian của các dữ liệu kênh trên đoạn ghép cuối cùng Trong trường hợp DVB-T, nhiều kênh sẽ được ghép với nhau (ví dụ 6 hoặc 8 dịch vụ trong một kênh ghép 8MHz) Tuy nhiên ở mức ghép kênh, các gói cho các kênh khác nhau liên tiếp nhau Vì kết quả của tốc bộ bít rất cao, máy thu cho mỗi kênh cần hoạt động trong toàn bộ thời gian vì các gói sẽ tới liên tục

Trong trường hợp DVB-H, bộ đóng gói IP đưa ra khả năng đầy đủ của việc ghép kênh trong một thời gian giới hạn cho một kênh duy nhất Do đó các gói cho kênh này cụ thể tới theo từng chùm, chùm này sau chùm kia, trong suốt thời gian này Trong khi khe này được cấp phát cho kênh này thì không có gói từ các kênh khác Điều này cho phép máy thu, nếu nó chỉ cần một kênh, hoạt động trong suốt thời gian các gói cho kênh này được nhóm lại với nhau (ví dụ trong suốt khe thời gian được chỉ định cho một kênh riêng cụ thể) Vào những thời điểm khác, máy thu (tuner) có thể được tắt để duy trì nguồn Nó phải được bật nguồn trở lại trước khi khe được chỉ định tới theo chu trình (trong thực tế cần

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	1,34 MB