Hệ thống thông tin di động WCDMA Phần 2

4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa phương tiện 4.2.1 Xử lý hình ảnh Phương pháp mã hoá hình ảnh MPEG-4 được sử dụng trong các dịch vụ đa phương tiện IMT2000 khác nhau như điện thoại vi

Chương 4 Các kỹ thuật xử lý đa phương tiện

4.1 Tổng quan

Phần này trình bày 3 vấn đề chính:

1 Xử lý tín hiệu: Công nghệ, đặc điểm và xu hướng của phương pháp mã hoá hình ảnh (MPEG-4), mã hoá thoại nhiều tốc độ thích ứng(AMR) và công nghệ 3G-324M MPEG-4 được xem là công nghệ then chốt đối với hợp chuẩn ITM-2000, được phát triển để dùng cho thông tin di động, MPEG-4 được chuẩn hoá dựa trên nền tảng của các phương pháp đã có trước Mã hoá thoại AMR: được thiết kế để sử dụng trong nhiều điều kiện khác nhau, khi ở trong nhà hay ngay cả khi di chuyển, với chất lượng tuyệt vời 3G-324M được 3GPP chọn là công nghệ hệ thống thiết bị đầu cuối để thực hiện các dịch vụ nghe nhìn

2 Các dịch vụ ISP di động sử dụng mạng IMT-2000, những vấn đề liên quan khi cung cấp các dịch vụ này (phương pháp phát tán thông tin, các xu hướng của ngôn ngữ

đánh dấu nội dung)

3 Phương hướng chuẩn hoá của diễn đàn WAP ( chịu trách nhiệm hoàn thiện chuẩn truy nhập Internet từ mạng không dây), các xu hướng kỹ thuật và chuẩn hoá của chức năng nền tảng chung cần thiết cho việc mở rộng các ứng dụng trong tương lai

4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa phương tiện

4.2.1 Xử lý hình ảnh

Phương pháp mã hoá hình ảnh MPEG-4 được sử dụng trong các dịch vụ đa phương tiện IMT2000 khác nhau như điện thoại video và truyền video Phần này giới thiệu các kỹ thuật và đặc trưng của các phương pháp mã hoá hình ảnh đã ra đời trước chuẩn MPEG-4

4.2.1.1 Công nghệ m∙ hoá phần tử ảnh

Thông thường, các tín hiệu hình ảnh chứa khoảng100Mb/s thông tin, dựa trên những đặc tính của hình ảnh có nhiều phương thức xử lý đã được phát triển như: Phương pháp dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình (IMCP), phương pháp biến

đổi cosin rời rạc (DCT), phương pháp mã hoá độ dài biến thiên (VLC) Các phương pháp này còn được gọi là các công nghệ xử lý phần tử ảnh

Phương pháp dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình (IMCP)

Hình 4.1 minh hoạ ý tưởng cơ bản của phương pháp mã hoá dự đoán bù chuyển

động (IMCP) IMCP là kỹ thuật mã hoá độ lớn và hướng chuyển động của một phần tử

ảnh hiện tại (xác định bằng cách so sánh các hình ảnh trước và sau ảnh hiện tại) thay vì mã hoá từng ảnh (khung hình) Hướng và độ lớn chuyển động (vectơ chuyển động) thay đổi theo các khối trong mỗi ảnh Vì vậy, một ảnh được chia thành các khối (block) có kích thước 16x16 điểm ảnh ( được gọi là khối ảnh lớn ) để xác định được vectơ chuyển động của mỗi khối Sự khác nhau giữa các khối ảnh lớn trên hình ảnh hiện tại và trên hình ảnh trước đó được gọi là sai số dự đoán được DTC được ứng dụng

để mã hoá sự khác nhau này

( Có sự khác nhau về sự dịch chuyển của đám khói và máy bay)

Hình 4.1 ý tưởng cơ bản của phương pháp mã hoá dự đoán bù chuyển

động giữa các khung hình

DCT

Mỗi hình ảnh trong video được biểu diễn là tổng hợp của các thành phần ảnh từ

đơn giản (thành phần tần số thấp) đến phức tạp (thành phần tần số cao) Như đã biết, thông tin chủ yếu tập trung ở các thành phần tần số thấp - đóng vai trò quan trọng đối với thị giác Sau khi thực hiện DCT, người ta tách lấy các thành phần tần số quan trọng

ở đầu cuối để nén thông tin Phương pháp này được áp dụng rộng rãi vì việc chuyển đổi thông tin hình ảnh sang miền tần số-không gian có thể được tiến hành một cách hiệu quả

Trong thực tế, DCT được áp dụng với mỗi block của một khung hình (8x8 điểm

ảnh) Trong hình 4.2, “ai” là hệ số DCT Hệ số này được lượng tử hoá và làm tròn đến một mức lượng tử, sau đó được mã hoá theo phương pháp mã hoá độ dài biến thiên (VLC) Hình 4.2 minh hoạ khái quát về DCT

Hình 4.2 Khái niệm về DCT

VLC

VLC được dùng để nén thông tin dựa vào tính chất bất thường của các giá trị tín hiệu (phần tử ảnh) đầu vào Phương pháp này phân chia các mã ngắn cho các giá trị tín hiệu xuất hiện thường xuyên và mã dài cho các giá trị tín hiệu xuất hiện ít thường xuyên hơn

4.2.1.2 Vị trí của các phương pháp m∙ hoá hình ảnh động (video) khác nhau

Các phương pháp mã hoá hình ảnh động theo tiêu chuẩn quốc tế bao gồm: H.261, MPEG-1, MPEG-2, H.263 và MPEG-4 Hình 4.3 trình bày các phạm vi ứng dụng của mỗi phương pháp Phần dưới đây sẽ miêu tả cách ứng dụng các công nghệ mã hoá phần

tử ảnh đã giới thiệu ở trên trong mỗi phương pháp để tăng hiệu suất nén và sự khác nhau về chức năng của các phương pháp mã hoá hình ảnh động này

Hình 4.3 Sự tương quan giữa MPEG-4 và các tiêu chuẩn khác

M∙ hoá Video H.261

Là chuẩn Quốc tế đầu tiên cho mã hoá hình ảnh video, chuẩn hoá bởi ITU-T năm

1990, được dùng trong dịch vụ thoại thấy hình ISDN, hội nghị truyền hình H.261 áp dụng tất các công nghệ mã hoá phần tử ảnh đã giới thiệu ở phần trên, đó là:

1 Dự đoán vectơ chuyển động của một khối 16x16 điểm ảnh để thực hiện IMCP

2 DTC được ứng dụng để mã hoá sự khác nhau (lỗi dự đoán được) giữa các khối của khung hình hiện tại và kế tiếp (mỗi khối có kích thước 8x8 điểm ảnh)

Đối với các vùng hình ảnh có sự thay đổi lớn vượt quá ngưỡng chất lượng của lỗi dự đoán được thì phương pháp IMCP không được sử dụng, thay vào đó người ta sử dụng phương pháp DTC với các khối 8x8 điểm ảnh để tăng hiệu quả mã hoá

3 Thực hiện VLC riêng biệt cho vectơ chuyển động thu được từ IMPC và kết quả của DCT

H.261 được áp dụng cho camera truyền hình thông thường và màn giám sát Các dạng tín hiệu TV (khung và dòng quét) theo các tiêu chuẩn khu vực về hệ truyền hình trên thế giới là khác nhau, để phục vụ thông tin liên lạc mang tính quốc tế các dạng tín hiệu này phải được chuyển thành một định dạng trung gian Định dạng trung gian này

có tên là định dạng trung gian chúng (CIF) với đặc tính: “352x288 điểm ảnh , số hình trên giây lớn nhất là 30 "

M∙ hoá video MPEG-1/MPEG-2

MPEG-1 được chuẩn hoá bởi ISO/IEC vào năm 1993 dùng cho các phương tiện lưu trữ dữ liệu hình ảnh (CD-ROM) với tốc độ khoảng 1,5Mbit/s MPEG-1 đáp ứng

được yêu cầu xử lý thời gian thực, vì thế có thể áp dụng được các công nghệ mới với các khả năng như: tìm kiếm ngẫu nhiên Về cơ bản MPEG-1 cũng giống như H.261 nhưng có thêm các tính năng mới sau:

1 Nếu H261 dự đoán các vectơ chuyển động từ những hình ảnh trước đó để thực hiện IMCP (dự đoán xuôi ) thì MPEG-1 có thêm khả năng dự đoán từ các hình ảnh sau (dự đoán ngược ) nhờ các đặc tính của công cụ lưu trữ Thêm vào đó, MPEG-1 thực hiện so sánh các lỗi dự đoán được từ các phương

pháp dự đoán xuôi, ngược và giá trị trung bình của 2 phương pháp này sau đó lấy giá trị nhỏ nhất để tăng tỷ lệ nén

2 Trong khi H261 dự đoán các vector chuyển động trong các đơn vị 1 điểm

ảnh, MPEG-1 dự đoán trong các đơn vị 0,5 điểm ảnh bằng các tạo ra một hình ảnh nội suy thông qua giá trị trung bình của các điểm ảnh liền kề nhau

Dự đoán chuyển động đa khung với hình ảnh nội suy cho phép nâng cao tỷ lệ nén

Với các khả năng mới này MPEG-1 được dùng rộng rãi như bộ mã hoá và đọc video cho các máy tính cá nhân

MPEG-2 được chuẩn hoá bởi ISO/IEC vào năm 1996 và được sử dụng cho viễn thông, thông tin quảng bá và lưu trữ hình ảnh với tốc độ 3-20Mbit/s Trong thực tế, MPEG-2 được dùng rộng rãi cho truyền hình số, truyền hình độ phân giải cao (HDTV), DVD MPEG-2 thừa hưởng các đặc tính của MPEG-1 và có thêm các đặc tính sau:

1 Khả năng mã hoá một cách hiệu quả hình ảnh xen kẽ dùng trong các tín hiệu

Được chuẩn hoá bởi ITU-T năm 1996, là phương pháp mã hoá hình ảnh với tốc

độ bit cực thấp 28,8Kb/s, kế thừa các đặc tính mới của chuẩn MPEG-1 Các tính năng cơ bản bắt buộc của H263 là: Dự đoán bù chuyển động giữa các khung hình trong các

đơn vị 0,5 điểm ảnh, mã hoá VLC Ngoài ra, các tuỳ chọn như: Dự đoán bù chuyển

động giữa các khung hình cho các khối 8x8 điểm ảnh, giảm nhiễu khối trong các hình

ảnh v.v cũng được thêm vào

H263 hiện tại được dùng trong một số các thiết bị phục vụ hội nghị truyền hình,

điện thoại thấy hình trong ISDN

4.2.1.3 M∙ hoá video MPEG-4

MPEG-4 được ISO/IEC phát triển dựa trên những ưu điểm của H263 của ITU-T vào năm 1999 , bao gồm khả năng chống lỗi cao

Với MPEG-2 được xây dựng chủ yếu dùng cho việc xử lý hình ảnh trong các máy tính cá nhân, truyền hình số và thông tin tốc độ cao Ngoài các dịch vụ kể trên, MPEG-

4 được chuẩn hoá với sự tập trung đặc biệt vào các ứng dụng viễn thông nói chung và thông tin di động nói riêng MPEG-4 được đánh giá là công nghệ then chốt cho các dịch vụ đa phương tiện: video-thư, truyền video cũng như điện thoại video trong ITM-

2000

Hình 4.4 Phạm vi ứng dụng của MPEG-4

Profile và Level

Để đảm bảo khả năng hoán đổi và tương tác của dữ liệu được mã hoá đối với các

ứng dụng khác nhau, các chức năng của MPEG-4 được phân lớp theo profile (lớp chức

năng) còn mức độ phức tạp tính toán được phân lớp theo level (mức) như trong

MPEG-2 Các lớp chức năng được định nghĩa gồm: Lớp đơn giản (Simple), lớp lõi (Core), lớp chính (Main) và lớp đơn giản mở rộng (Simple Scalable) trong đó lớp đơn giản định nghĩa các chức năng cơ bản

VD: Dự đoán bù chuyển động đa khung với 8x8 điểm ảnh trong H 263 nằm trong

Thông tin

- Điện thoại di động video

- Điện thoại di động có thể truyền hình hội nghị

- Internet di động

Với lớp đơn giản , các hình ảnh QCIF với kích thước bằng 1/4 của CIF được xử lý

ở mức 0 và 1 còn CIF ở mức 2

Các tiêu chuẩn ITM 2000

Tiêu chuẩn cho điện thoại thấy hình 3GPP 3G-324M trong ITM2000 đòi hỏi các chức năng cơ bản trong H263 như là phương thức mã hoá hình ảnh bắt buộc và khuyến nghị sử dụng MPEG-4 với Simple profile và level 0 Simple profile bao gồm các công

cụ chống lỗi:

1 Đồng bộ lại : Hạn chế lỗi truyền dẫn bằng cách chèn mã đồng bộ lại vào trong dữ liệu VLC và xắp xếp mã này vào vị trí hợp lý ở trong khung dữ liệu Vì thông tin tiêu đề nối tiếp ngay sau mã đồng bộ lại để xác định các tham số mã hoá nên cho phép dữ liệu được khôi phục lại nhanh chóng từ trạng thái của các lỗi mã hoá

2 Phân chia dữ liệu: Dấu lỗi bằng cách chèn mã đồng bộ SC vào ranh giới giữa các loại dữ liệu VD: nhờ chèn SC vào giữa dữ liệu của vectơ chuyển động và

hệ số DCT, vectơ chuyển động có thể được truyền đi một cách chính xác ngay cả khi một lỗi bit bị lẫn vào phần hệ số DCT

3 VLC nghịch (RVLC) : Có thể giải mã các dữ liệu theo cả hai chiều, được áp dụng đối với hệ số DCT Với công cụ này, tất cả các khối điểm ảnh lớn (macro)

đều có thể được giải mã trừ các khối nằm giữa các lỗi bit sẽ bị bỏ qua

Hình 4.5 Ví dụ về quá trình giải mã RVLC

Với những đặc điểm trên, MPEG-4 lớp chức năng đơn giản- mức 0 tạo thành một CODEC rất đơn giản phù hợp cho thông tin di động

4.2.2 Xử lý âm thanh và thoại

4.2.2.1 Thuật toán CELP

Có ba phương pháp mã hoá thoại thông dụng là: mã hoá dạng sóng âm (waveform), mã hoá giọng nói (vocoder) và mã hoá kết hợp (Hybrid)

M∙ hoá dạng sóng âm: Giống như PCM và APCM, mã hoá dạng sóng âm thực

hiện mã hoá dạng sóng tín hiệu ở mức chính xác nhất có thể, không phụ thuộc vào tính chất tự nhiên của tín hiệu nên khi tốc độ bit đủ lớn thì chất lượng là tốt nhất (16kbit/s), tuy nhiên khi tốc độ bít giảm thì chất lượng sẽ giảm đi rất nhanh chóng

M∙ hoá giọng nói: Phương pháp này dựa vào một mô hình tạo tiếng nói và phân

tích, mã hoá các tham số của mô hình này Mặc dù phương pháp này cho phép tốc độ bit thấp (2kbit/s), nhưng rất khó để cải thiện chất lượng tiếng nói ngay cả khi tốc độ bít

được nâng cao vì chất lượng tiếng nói phụ thuộc rất lớn vào mô hình tạo tiếng nói

M∙ hoá kết hợp: Là phương pháp kết hợp hai phương pháp trên Phân tích các

tham số của bộ tạo tiếng nói và mã hoá dạng sóng đối với phần thông tin còn lại CELP

là phương pháp mã hoá tiêu biểu cho phương pháp này và được dùng rộng rãi trong thông tin di động

Hình 4.6 mô tả một bộ tạo tiếng nói trong phương pháp mã hoá CELP Bộ mã hoá

và giải mã CELP có cùng cấu trúc bên trong Bộ giải mã gồm có: bộ lọc tổng hợp dự

đoán tuyến tính và hai bộ tham chiếu (bảng mã) tạo tín hiệu điều khiển bộ lọc Bộ lọc

đóng vai trò như khoang miệng tái tạo lại phổ của tín hiệu tiếng nói, tín hiệu điều khiển

đóng vai trò như âm thanh của thanh quản CELP tái tạo lại hệ thống phát âm của con người

Phần tiếp theo mô tả các kỹ thuật cơ bản được dùng trong CELP

Phân tích dự đoán tuyến tính

Dựa vào tính tương quan tạm thời của tín hiệu thoại và dự đoán tín hiệu dựa vào các tín hiệu trước đó Sự khác nhau giữa tín hiệu dự đoán được và tín hiệu gốc gọi là phần dư dự đoán

Mã hoá CELP tính toán độ tương quan của các tín hiệu thoại và hệ số dự đoán tuyến tính αi Bậc của hệ số dự đoán trong băng tần thoại thông thường chỉ là 10 Vì vậy khó xác định sự ổn định của bộ lọc, các hệ số của bộ lọc được chuyển đổi thành các hệ số tương đương và hệ số ổn định, ví dụ như các hệ số phản hồi, sau đó được lượng tử hoá để truyền đi Bộ giải mã tạo thành một bộ lọc tổng hợp với hệ số truyền dẫn αi điều khiển bộ lọc và phần dư dự đoán tái tạo tín hiệu thoại Đặc tính tần số của

bộ lọc tương đương với đường bao phổ tín hiệu thoại

Bộ lọc tải theo độ nhạy (Perceptual Weighing Filter)

CELP mã hoá tín hiệu bằng cách tìm các mẫu và độ lớn trong mỗi bảng mã (codebook) sao cho lỗi giữa tín hiệu thoại tổng hợp và tín hiệu thoại đầu vào là nhỏ nhất, kỹ thuật này được gọi là phân tích bằng tổng hợp (A-b-S) là một trong những đặc tính của CELP

Hình 4.6 Cách tạo giọng nói trong phương pháp mã hoá CELP

Phổ giọng nói

Tần số Dạng sóng của giọng nói Thanh âm (dây thanh quản) (vòm miệng)Phụ âm

Nguồn âm (giọng nói)

Nguồn phụ âm

Bộ lọc tổng hợp Thông tin

Hình 4.7 Phương pháp phân tích dự đoán tuyến tính

Bảng m∙ tương thích

Bảng mã tương thích lưu trữ các tín hiệu kích thích trước đó trong bộ nhớ và thay

đổi chúng một cách linh động Nếu tín hiệu kích thích là tuần hoàn, giống như tiếng nói, tín hiệu kích thích có thể được biểu diễn hiệu một cách hiệu quả khi sử dụng bảng mã vì tín hiệu này lặp lại tại đỉnh chu kỳ tương ứng với đỉnh của giọng nói

4.2.2.2 Các công nghệ ngoại vi dùng trong thông tin di động

Trong thông tin di động, các công nghệ ngoại vi được áp dụng để đáp ứng được với các điều kiện đặc biệt như: sử dụng các đường truyền vô tuyến, sử dụng dịch vụ các dịch vụ ngoài trời hoặc trong khi di chuyển

Công nghệ sửa lỗi

Mã sửa lỗi dùng để sửa các lỗi do quá trình truyền dẫn tạo ra trên các kênh vô tuyến Phương pháp sửa lỗi đường truyền lựa chọn bít (BS-FEC) hay phương pháp chống lỗi không đồng đều ( UEP) sửa lỗi khá hiệu quả vì chúng sử dụng các mã sửa lỗi với các khả năng khác nhau phụ thuộc vào độ nhạy với lỗi của bit thông tin mã hoá thoại

Thời gian

Hàm truyền

Bộ lọc dự đoán tuyến tính

giá trị được nội suy bao gồm: hệ số dự đoán tuyến tính, chu kỳ âm độ và hệ số khuếch

đại Các giá trị này có mức độ tương quan về thời gian rất cao

Truyền dẫn gián đoạn

Truyền dẫn gián đoạn (DTX) không gửi hoặc gửi rất ít thông tin trong khoảng

thời gian không có tín hiệu thoại Điều này rất hiệu quả để tiết kiệm pin của các máy di

động và giảm nhiễu Bộ tách tín hiệu thoại tích cực (VAD) sử dụng các thông số thoại

để xác định lúc nào có tín hiệu thoại, lúc nào không Trong khoảng lặng thì nhiễu nền

được tạo ra (dựa trên thông tin cơ bản về nhiễu nền) gồm một lượng thông tin nhỏ hơn

thông tin thoại nhằm làm giảm độ "mất tự nhiên" của tín hiệu gây ra bởi DTX

Triệt tạp âm

Như đã đề cập ở phần 4.2.2.1, do thuật toán CELP sử dụng mô hình phát âm

giọng nói của con người nên nó đòi hỏi quá trình triệt tạp âm (không phải giọng nói

của con người) để cải thiện chất lượng thoại

4.2.2.3 M∙ hóa thoại đa tốc độ thích ứng (AMR) trong IMT-2000

Tiêu chuẩn hóa

Với sự thành lập của ủy ban nghiên cứu IMT-2000 trong Hiệp hội công nghiệp và

thương mại vô tuyến (ARIB) năm 1997, Nhật Bản trở thành một trong những nước đầu

tiên trên thế giới bắt đầu tiêu chuẩn hóa bộ CODEC cho hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ 3 Nhóm đặc trách cho vấn đề này, dưới sự chỉ đạo của Uỷ ban nghiên cứu

IMT-2000, được giao nhiệm vụ lựa chọn CODEC cho IMT-2000 Do có vài phương pháp mã

hóa thoại được các công ty thành viên của nhóm đề xuất nên người ta đã phác thảo ra

quy trình đánh giá và đánh giá sơ bộ Trong quá trình thử nghiệm, dự án hợp tác 3G

(3GPP) được hình thành vào cuối năm 1998 với sự tham gia của ARIB, Uỷ ban công

nghệ thông tin (TTC), Hiệp hội ngành viễn thông (TIA) và Viện tiêu chuẩn viễn thông

Châu Âu (ETSI) v.v Cuối cùng, 3GPP đã thống nhất lựa chọn thuật toán mã hoá

thoại AMR là một thuật toán mã hoá thoại bắt buộc theo chuẩn của 3GPP

Tổng quan về thuật toán

AMR là một phương thức mã hóa thoại đa tốc độ dựa trên cơ sở ACELP Phương

pháp này cung cấp 8 chế độ mã hóa từ 12,2 kbit/s đến 4,75 kbit/s (12,2 kbit/s,

10,2 kbit/s, 7,95 kbit/s, 7,4 kbit/s, 6,7 kbit/s, 5,9 kbit/s, 5,15 kbit/s và 4,75 kbit/s) Trong đó 12,2kbit/s, 7,4kbit/s và 6,7kbit/s có cùng thuật toán với các kỹ thuật mã hóa thoại đã được tiêu chuẩn hóa giống các tiêu chuẩn khu vực khác

Về cơ bản thuật toán này giống với G.729 và có một số phát minh mới về đa tốc

độ Chiều dài khung được cố định ở 20ms ở mọi chế độ Khả năng đa tốc độ đạt được bằng cách thay đổi số lượng khung phụ và số bit lượng tử Các hệ số dự báo tuyến tính

được phân tích 2 lần trên mỗi khung ở tốc độ 12,2kbit/s ở chế độ khác, việc phân tích

được thực hiện một lần trên mỗi khung và lượng tử hóa vectơ được thực hiện trên mỗi

số được chia sau khi thực hiện dự báo ở vùng LSD

Chất lượng

Hình 4.8 mô tả một phần đánh giá về AMR, do DoCoMo thực hiện dựa trên qui trình đo kiểm của ARIB và đệ trình lên 3GPP Quá trình đo kiểm được thực hiện trong

điều kiện BER của W-CDMA đặt ở 0,1% Kết quả cho thấy 12,2 kbit/s là tốt hơn bất

kỳ tốc độ mã hóa nào và nó cho thấy ưu điểm hơn hẳn so với các phương pháp mã hóa khác có tốc độ bít tương đương

Ngoài ra, chất lượng của AMR đã được báo cáo ở tiêu chuẩn TR 26.975 của 3GPP

Hình 4.8 Kết quả đánh giá chất lượng của AMR

Sử dụng cho các ứng dụng Thoại-Phi thoại

AMR được chọn làm thuật toán mã hóa thoại bắt buộc cho 3G-324 M, nghĩa là cho các dịch vụ thoại đa phương tiện chuyển mạch kênh của 3GPP, do AMR có cấu

Giá trị trung bình

Bộ mã hoá thoại tốc độ biến thiên nâng cao

cũng quy định ra một định dạng tải giao thức thời gian thực (RTP) để áp dụng AMR vào VoIP Do đó, ngoài các dịch vụ thoại IMT-2000, AMR cũng được sử dụng rất rộng rãi

Xu hướng tương lai

Tháng3/2001, 3GPP cấp phép cho AMR băng rộng (AMR-WB) là một phiên bản băng rộng hơn (lên tới 7kHz) của AMR Phiên bản này đã tương thích với phương pháp mã hóa thoại băng rộng của ITU-T ITU-T cũng đang nghiên cứu tiêu chuẩn mã hóa thoại 4kbit/s có chất lượng tương đương với các đường điện thoại chuyển mạch công cộng

Mặt khác, khả năng ứng dụng VoIP hoặc mã hóa thoại vào các dịch vụ cũng được tích cực thảo luận, để cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng tương đương với các mạng chuyển mạch kênh trên nền mạng IP, căn cứ vào thực trạng các mạng thông tin được

định hướng theo IP Người ta đang tiến hành tiêu chuẩn hóa mạng VoIP theo các tổ chức như: Mạng phối hợp IP và viễn thông của ETSI, thoại IP của IETF (IPTEL) và truyền tải âm thanh/hình ảnh (AVT) Trong lúc đó, 3 GPP tiếp tục tiêu chuẩn hóa cùng với những tổ chức này để phát triển IP qua các mạng di động

4.2.3 Các hệ thống xử lý tín hiệu đa ph ương tiện

4.2.3.1 Quá trình tiêu chuẩn hóa

Hình 4.9 mô tả lịch sử phát triển của việc chuẩn hóa quốc tế các thiết bị đầu cuối nghe nhìn H320 là khuyến nghị về các thiết bị đầu cuối nghe nhìn dành cho N-ISDN theo ITU-T năm 1990 Khuyến nghị này rất thành công trong việc đảm bảo tính năng kết nối giữa các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau, đóng góp vào việc phát triển dịch vụ truyền hình hội nghị và thoại video Sau khuyến nghị này, B-ISDN, các thiết bị đầu cuối và hệ thống mạng PSTN và IP được nghiên cứu đưa đến việc ra đời các khuyến nghị H.310 và H324, H.323 vào năm 1996 Với sự phát triển bùng nổ của thông tin di động và các hoạt động tiêu chuẩn hóa của hệ thống thông tin di động thế

hệ thứ 3, dẫn đến các nghiên cứu của ITU-T về thiết bị đầu cuối nghe nhìn cho mạng thông tin di động vào năm 1995 Các nghiên cứu dựa theo hướng mở rộng khuyến nghị H234 cho PSTN và đưa tới sự ra đời của H.324 phụ lục C vào tháng 2/1998 H.324 phụ lục C nâng cấp khả năng chống lỗi khi truyền dẫn trên các kênh vô tuyến

Do H.324-phụ lục C được thiết kế theo tiêu chuẩn mục đích chung, không dành riêng cho một hình thức thông tin di động cụ thể nào và được coi như là mở rộng của H.324, cho nên nó có các tham số kỹ thuật không hoàn toàn phù hợp với IMT-2000

Để giải quyết vấn đề này, nhóm hành động CODEC-3GPP đã chọn phương pháp mã hoá hình ảnh và âm thanh bắt buộc (CODEC) với chế độ hoạt động tối ưu cho các đòi hỏi của IMT-2000 như được miêu tả trong tiêu chuẩn 3G-324M của 3GPP năm 1999 Những CODEC tối ưu cho thế hệ 3G được chọn trong quá trình này không bị hạn chế bởi tiêu chuẩn này của ITU Các điện thoại thấy hình sẽ được sử dụng ở W-CDMA đều tương thích với 3G-324M

Hình 4.9 Lịch sử của các tiêu chuẩn về thiết bị đầu cuối nghe nhìn

4.2.3.2 Cấu hình thiết bị đầu cuối 3G-324M

3G-324M đặt ra các thông số kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối thông tin nghe nhìn cho IMT-2000, kết hợp tối ưu các khuyến nghị ITU-T và các tiêu chuẩn quốc tế khác Tiêu chuẩn này thúc đẩy sự phát triển các thiết bị chức năng cung cấp cho thông tin nghe nhìn cũng như các giao thức thông tin bao trùm toàn bộ luồng thông tin

Do có các phương thức truyền dẫn ghép thoại và video vào một kênh thông tin di

động và các tin nhắn điều khiển được trao đổi ở mỗi giai đoạn thông tin nên người ta sử

(thời gian )

dụng H.223, và H.245 3G-324M cũng thúc đẩy các phương pháp hiệu quả để phát bản

tin điều khiển khi có các lỗi truyền dẫn

Hình 4.10 phác họa một cấu hình thiết bị đầu cuối 324M Tiêu chuẩn

3G-324M này được áp dụng vào CODEC thoại/video, khối điều khiển thông tin và khối

ghép kênh đa phương tiện CODEC thoại đòi hỏi hỗ trợ AMR như là một chức năng bắt

buộc còn CODEC video yêu cầu đường truyền cơ sở H.263 như là một khả năng bắt

buộc với sự hỗ trợ của MPEG-4 Trong H.223 phụ lục B, cải thiện khả năng chống lỗi

là yêu cầu bắt buộc của bộ ghép kênh đa phương tiện

Hình 4.10 Cấu hình thiết bị đầu cuối 3G-324M

4.2.3.3 M∙ hóa đa phương tiện

Trong khi nhiều kỹ thuật mã hóa phương tiện có thể được sử dụng trong 3G-324M bằng cách thay đổi khả năng thiết bị thông qua các thủ tục điều khiển thông

tin và thay đổi việc cài đặt CODEC dựa trên việc thiết lập các kênh lôgic, thì 3G-324M

cũng đặt ra một số các CODEC bắt buộc tối thiểu để đảm bảo khả năng tương tác giữa

các đầu cuối khác nhau

Với CODEC thoại, 3G-324M yêu cầu loại đa tốc độ nâng cao, có cùng CODEC

với dịch vụ thoại cơ bản nhưng yêu cầu bắt buộc phải tính đến việc đơn giản hóa cho

Mạng IMT-2000

Phạm vi ứng dụng 3G-324 M Phạm vi không ứng dụng 3G-324 M

Ghép đa phương tiện

H 223 phụ lục B

Trễ đường thu

Vào/ra

Video

Codec thoại AMR Truyền số liệu CODEC Video

Điều khiển đầu cuối H245

Điều khiển truyền lại Phân /ghép

đoạn

sản xuất thiết bị đầu cuối Còn G.723.1 khuyến nghị một CODEC tối ưu, được xác định như một CODEC bắt buộc trong H.324

Với CODEC video, 3G-324M yêu cầu loại CODEC như ở H.263 (không kể các tính năng tùy chọn) là CODEC bắt buộc Nó cũng quy định cụ thể và khuyến nghị sử dụng video MPEG-4 trong trường hợp có lỗi truyền dẫn trong thông tin di động

4.2.3.4 Ghép kênh đa phương tiện

Tin nhắn, thoại, video, dữ liệu thuê bao được ghép vào một đường truyền của một chuỗi bit bởi một bộ ghép đa phương tiện (MUX) để truyền dẫn Phía thu cần phải tách thông tin khỏi trình tự bit nhận được sao cho phù hợp Vai trò của MUX hàm chứa các dịch vụ truyền dẫn tùy theo kiểu thông tin (như chất lượng dịch vụ-QoS và tạo khung) H.223, kỹ thuật ghép kênh đa phương tiện dành cho H.324, thỏa mãn các yêu cầu

ở trên nhờ sử dụng cấu trúc hai tầng gồm một tầng thích nghi và một tầng ghép Trong thông tin di động, cần có yêu cầu về giảm lỗi khi ghép kênh đa phương tiện ngoài những yêu cầu kể trên Chẳng hạn, H.324 phụ lục C có những phần mở rộng về H.223

để hỗ trợ thông tin di động

Phần mở rộng này cho phép chọn được mức nhiễu giảm tùy theo đặc tính truyền dẫn bằng cách thêm vào H.223 những công cụ loại bỏ nhiễu Hiện tại người ta đặt ra bốn mức: từ mức 0 đến mức 3 Mức 1,2,3 được xác định trong H.223 phụ lục A, B và

C Để đảm bảo tính tương tác, một đầu cuối có một mức nhất định thì phải cho phép cả các mức thấp hơn Trong 3G-324M , yêu cầu mức 2 là bắt buộc Các phần sau đây mô tả đặc tính của các mức từ 0 đến 2

Mức 0

Ba tầng thích nghi (AL) được xác định tương ứng với kiểu của các tầng cao hơn:

1 AL1: Dành cho thông tin dữ liệu người sử dụng và thông tin điều khiển Kiểm soát lỗi được thực hiện ở tầng cao hơn

2 AL 2: Dành cho thoại Có thể thêm vào: Phát hiện lỗi và các số trình tự

3 AL 3: Dành cho video Có thể thêm vào: Phát hiện lỗi và các số trình tự Ngoài ra còn có yêu cầu lặp tự động (ARQ)

Tầng ghép kết hợp cả ghép theo thời gian và ghép theo gói để đảm bảo trễ thấp và hiệu quả cao Ghép gói được dùng trong các phương tiện có tốc độ bit thay đổi, ví dụ video Ghép theo thời gian được dùng khi yêu cầu phải có độ trễ thấp, ví dụ thoại Người ta dùng 1 cờ điều khiển liên kết dữ liệu mức cao (HDLC) 8 bit để làm cờ

đồng bộ trong khung ghép Các bit “0” được chèn vào dữ liệu thông tin để cờ này không nằm trong dữ liệu thông tin Do độ nhất quán của các byte không được duy trì cho nên việc dò tìm đồng bộ phải được thực hiện tại mỗi bit

Mức 1

Để cải thiện đặc tính đồng bộ khung trong tầng ghép, cờ đồng bộ của khung này

được thay đổi từ cờ HDLC 8 bit sang chuỗi giả ngẫu nhiên 16 bit Việc chèn bit “0”

được loại bỏ để đảm bảo độ thống nhất trong khung, cho phép dò tìm đồng bộ theo mỗi nhóm byte

Mức 2

Mức 1 được thay đổi để cải thiện đặc tính đồng bộ và khả năng khắc phục lỗi của thông tin tiêu đề bằng cách thêm vào trường chiều dài tải trọng và áp dụng mã sửa lỗi vào phần tiêu đề khung Ngoài ra còn có các trường tuỳ chọn được thêm vào để cải thiện khả năng sửa lỗi cụm của thông tin tiêu đề

4.2.3.5 Điều khiển đầu cuối

3G-324M sử dụng H 245 làm giao thức điều khiển đầu cuối giống như H.324 H.245 được sử dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn đầu cuối đa phương tiện của ITU-T cho nhiều mạng khác nhau cũng như trong 3G-324M và H 324 H 245 cũng mang lại lợi thế khi thiết kế các cổng của các kiểu mạng khác nhau

H245 có các chức năng sau:

(1) Quyết định chủ hay tớ: chủ và tớ được xác định khi bắt đầu truyền thông

(2) Khả năng thương lượng: được hỗ trợ bởi mỗi đầu cuối để có được thông tin

trong chế độ truyền dẫn và chế độ mã hoá mà có thể được thu và giải mã bởi

đầu cuối bên kia

(3) Báo hiệu kênh logic: mở và đóng các kênh logic và thiết lập các thông số sử dụng Cũng có thể thiết lập mối quan hệ giữa các kênh lôgic

(4) Khởi tạo và sửa đổi bảng ghép kênh: thêm vào và xoá đi dữ liệu đã nhập vào

và ra khỏi bảng ghép kênh

(5) Yêu cầu thiết lập chế độ cho thoại, video và dữ liệu người sử dụng: điều

khiển việc truyền dẫn của đầu cuối bên kia

(6) Xác định trễ mạch vòng: cho phép đo đạc được trễ vòng: Cũng có thể được

sử dụng để xác nhận hoạt động của đầu cuối kia

(7) Kiểm tra đấu vòng

(8) Lệnh và ghi chú: các yêu cầu về chế độ thông tin và luồng điều khiển và các báo cáo trạng thái của giao thức

Để cung cấp các chức năng này, H.245 quy định các bản tin để phát và quy định giao thức điều khiển sử dụng các bản tin này

4.2.3.6 Multilink (Đa đường)

Một trong những đặc điểm khác biệt của IMT-2000 là tính năng đa cuộc gọi của

nó, cho phép nhiều cuộc gọi được thiết lập tại cùng một thời điểm Với chức năng này, thông tin nghe nhìn chất lượng cao có thể có được bằng cách sử dụng đồng thời nhiều kênh vật lý Để thực hiện được thì phải có truyền dẫn nhiều đường, một phương thức truyền dẫn làm tăng số kênh vật lý và lấy chúng làm 1 kênh lôgic

Để thoả mãn yêu cầu này, các nghiên cứu tiêu chuẩn hoá được ITU-T H324 phụ lục C về truyền dẫn đa đường quy định, dẫn đến sự ra đời của H.324 phụ lục H (giao thức đa đường di động) vào tháng 11/2000 Tính năng này cũng được quy định như là một lựa chọn trong 3G-324M để cho nó có thể được sử dụng làm tiêu chuẩn H.324 phụ lục H cho phép tới 8 kênh có cùng tốc độ bit được tổng hợp

H324 phụ lục H quy định các thủ tục thông tin đa đường, cấu trúc khung điều khiển được trrao đổi tại thời điểm thiết lập thông tin, cấu trúc khung để truyền dữ liệu

và phương thức ghép số liệu vào các khung đa đường

4.3 Các kỹ thuật xử lý đối với dịch vụ Internet di dộng

4.3.1 Các dịch vụ ISP di động

4.3.1.1 Giới thiệu chung

Khi sử dụng mạng điện thoại cố định (mạng PSTN hoặc ISDN) để truy nhập Internet, nhìn chung việc truy nhập được thiết lập bằng một kết nối từ mạng cố định này tới một ISP Mặt khác, khi truy nhập Internet từ mạng điện thoại di dộng, về cơ bản cơ chế kết nối giống như khi thực hiện thông qua một ISP Trong cả hai trường hợp, ISP cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ thông tin khác nhau để trao đổi: thư điện

tử, thông tin giữa các thiết bị đầu cuối di động hoặc máy tính PC và Internet, bằng các ứng dụng Internet như các trang Web Phần này mô tả chi tiết các kiểu dịch vụ

được cung cấp như là một phần của các dịch vụ ISP để kết nối tới Internet thông qua mạng thông tin di động (sau này sẽ gọi là dịch vụ ISP di động), cũng như cấu hình và các chức năng được sử dụng để tạo nên các dịch vụ này

4.3.1.2 Các dịch vụ thông tin được cung cấp bởi ISP di động

Dịch vụ portal (“Portal: Cổng thông tin điện tử tích hợp là điểm truy cập tập trung

và duy nhất, tích hợp các kênh thông tin, các dịch vụ và ứng dụng, phân phối tới người

sử dụng thông qua một phương thưc thống nhất và đơn giản trên nền tảng Web ”) là một phần của các dịch vụ thông tin được cung cấp bởi ISP di động, portal có chức năng như một lối vào để truy nhập tới internet và tìm kiếm các trang Web Nhìn chung, một

số ISP cung cấp dịch vụ portal trên chính nền tảng mạng của họ còn các ISP khác thì sử dụng các portal site độc lập như Yahoo Tuy nhiên, hiện tại có rất ít các portal site độc lập cung cấp dịch vụ portal được thiết kế đặc biệt cho các thiết bị đầu cuối di động Việc cung cấp dịch vụ portal như một phần của dịch vụ ISP di động là cấp thiết để nâng cao tính tiện ích cho người sử dụng điện thoại di động

ISP di động cũng hỗ trợ một loại hình dịch vụ thông tin khác là dịch vụ thư điện

tử Dịch vụ thư điện tử được cung cấp bởi ISP di động mà có hỗ trợ việc trao đổi thư giữa các thiết bị đầu cuối di động hoặc một thiết bị đầu cuối di động và một gói kết hợp (PC), kết nối tới một điện thoại cố định Dịnh vụ thư điện tử di động gồm các chức năng được thiết kế để nâng cao sự tiện lợi Khi một dịch vụ ISP di động nhận

được một thư điện tử từ người gửi, điện thoại di động đích được gọi ra Nếu điện thoại

di động đích đã sẵn sàng nhận thư điện tử, dịch vụ ISP di động này sẽ tự động truyền thư điện tử tới máy điện thoại đó

Dịch vụ thứ ba là kết nối với Internet Thông thường, dịch vụ này cho phép người

sử dụng truy nhập đến một trang Web qua URL mà không cần phải truy nhập vào portal đã nêu ở trên

Dịch vụ thu thập cước cho phần giá trị gia tăng là dịch vụ thứ tư Dịch vụ này quản lý các thuê bao tham gia hay thoát khỏi các trang Web giá trị gia tăng (premium Websites) và thu phí sử dụng đại diện cho các nhà cung cấp các trang Web giá trị gia tăng này

4.3.1.3 Cấu hình ISP di động

Hình 4.11 là cấu hình của một ISP di động, bao gồm:

Giao diện mạng

Một giao diện để kết nối với điểm truy cập của mạng thông tin di động

Bức tường lửa (Firewall)

- Firewall cho kênh thuê riêng (leased lines): Thực hiện quyền điều khiển truy nhập từ trang Web nếu kết nối đến nhà cung cấp được thực hiện bằng kênh thuê riêng Chức năng của nó là hạn chế quyền truy nhập các trang Web từ ISP di động

- Firewall cho internet: Thực hiện quyền điều khiển truy nhập từ internet Firewall này cũng chuyển giao các thư điện tử đầu vào qua internet

Máy chủ Web (WWW Server)

Hiển thị các menu để truy nhập đến các trang Web khác nhau WWW server cũng hỗ trợ My Portal Đặc điểm này cho phép người sử dụng tự điều chỉnh các trang Web để hiển thị trên menu

Máy chủ thư điện tử (Mail Server)

Quản lý các account thư điện tử, gán giá trị mặc định cho acount thư điện tử và chấp nhận các yêu cầu thay đổi account thư điện tử

Máy chủ tin nhắn (Message Server)

phần sau) Gửi thông báo thư điện tử đến cho thiết bị đầu cuối di động khi server nhận

được một thư điện tử Các bản tin lưu lại này sẽ bị xóa khi thời gian chỉ định đã hết hoặc việc truyền dẫn được xác nhận

Hình 4.11 Cấu hình ISP di động

Máy chủ phân phối thông tin quảng bá (Push Information Distribution Server)

Khi thông tin từ nhà cung cấp trang Web được phân phối tới nhiều người sử dụng

đồng thời giống như một tin nhắn quảng bá, một bản tin đơn lẻ nhận từ nhà cung cấp trang Web được ghi vào trong các hộp tin nhắn của nhiều người sử dụng, vì thế các yêu cầu xử lý giảm xuống

Đầu cuối bảo dưỡng (Maintenance Terminal)

Nhận và gửi các thông tin cần thiết để giám sát và bảo dưỡng mỗi server trong ISP di động

Máy chủ quản lý thuê bao (Subscriber Management Server)

Quản lý các thông tin thuê bao cho ISP di động Server này cũng quản lý thông tin cam kết và hủy bỏ của các trang Web giá trị gia tăng

Máy chủ quản lý lỗi (Log Management Server)

Thu thập lỗi hệ thống của mỗi server nhằm phục vụ cho hoạt động quản lý

Trung tâm thông tin ISP di động

Điểm truy nhập

Mạng

IMT-2000

Kênh thuê riêng hặc LAN

Server quản lý thuê bao

Server quản lý truy nhập

Server số liệu tiếp thị

Server phát tin quảng bá

Server tin nhắn

Server thư điện

tử

Server WWW

Cung cấp trang Web v.v…

4.3.1.4 Các chức năng của ISP di động

(1) Các chức năng để triển khai các dịch vụ Portal

(a) Chức năng thiết lập kết nối giữa dịch vụ Portal và các trang Web

Chức năng này thiết lập các liên kết tới nhiều trang Web khác nhau từ portal site

được cung cấp bởi ISP di động Ngoài ra, đây cũng là chức năng thực hiện đăng ký tên của trang Web và các URL được liên kết với menu portal site lưu trữ trong WWW server của ISP di động

(b) Chức năng kết nối tới trang Web

Chức năng này hiển thị các portal site được cung cấp bởi dịch vụ ISP di động và cho phép người sử dụng truy nhập đến nhiều trang Web khác nhau liên kết tới portal site này

Yêu cầu giao thức truyền file siêu văn bản HTTP đặt ra cho một thiết bị đầu cuối

di động là phải được chấp nhận bởi WWW server thông qua một giao diện mạng, còn trách nhiệm của HTTP là quay trở về mỗi thiết bị đầu cuối di động để hiển thị portal side này Nếu một liên kết tới trang Web được tạo ra trên Portal site ( trong i-mode, các site khác nhau được hiển thị trên menu mà các liên kết này được kết nối tới), trang Web này được truy nhập qua kênh thuê riêng hoặc internet dựa trên URL mà điểm neo (anchor) đến một nguồn thông tin của nó đã được tạo ra

(c) Chức năng đăng ký “My Portal”

Chức năng này cho phép người sử dụng tự điều chỉnh các trang Web hiển thị trên Portal site Với các trang Web giá trị gia tăng cũng hỗ trợ việc đăng ký My Portal như các hợp đồng phải trả tiền trước và quản lý các site tùy thuộc vào việc thu thập cước đại diện cho nhà cung cấp Ngoài ra chức năng này cũng chỉ ra các điều kiện để phân phối bản tin quảng bá Sau khi việc truy nhập đến trang Web được thiết lập bằng các thủ tục kết nối đã đề cập ở trên, các trang Web này sẽ cung cấp các chỉ dẫn làm thế nào để

đăng ký tới một site trong My Portal(với các site giá trị gia tăng, các điều kiện giàng buộc bằng hợp đồng được đưa ra vào lúc này) Cùng thời điểm khi đang yêu cầu mật khẩu (password) để nhận thực người sử dụng, một truy nhập được thiết lập lại với WWW server của ISP di động Mật khẩu nạp vào được chuyển tới server quản lý thuê

bao thông qua WWW server Server quản lý thuê bao thực hiện nhận thực người sử dụng và các bằng chứng khác Nếu dữ liệu là đáng tin cậy, một thông báo việc đăng ký thành công được gửi tới thiết bị đầu cuối di động thông qua WWW server và giao diện mạng và cũng tại thời điểm này, việc nhận thực thành công cũng được thông báo cho trang Web

(2) Các chức năng dịch vụ thư điện tử

(a) Truyền thư giữa các thiết bị đầu cuối di động

Yêu cầu truyền thư từ thiết bị đầu cuối di động người gửi được nhận thực bởi server quản lý thuê bao Sau khi account thư đích được xác nhận bởi server thư điện tử thì bản tin này sẽ được lưu trữ tại server tin nhắn Server tin nhắn thông báo cho thiết bị

đầu cuối người nhận sự thu bản tin và bản tin được phân phối nếu thiết bị đầu cuối này

đã sẵn sàng Khi thiết bị đầu cuối di động người nhận gửi một thông báo xác nhận thu, bản tin này sẽ bị xóa khỏi server tin nhắn Nếu thiết bị đầu cuối không sẵn sàng để nhận bản tin thì server tin nhắn sẽ tạm thời lưu trữ bản tin này lại và gửi nó cùng với các bản tin khác tới thiết bị đầu cuối di động lần tiếp theo

(b) Truyền thư từ các thiết bị đầu cuối di động tới internet

Chức năng này chuyển tiếp tin nhắn thư từ thiết bị đầu cuối di động tới internet thông qua giao diện mạng và firewall (firewall cho internet)

(c) Nhận thư từ internet bằng thiết bị đầu cuối di động

Chức năng này để server kiểm tra thông tin account thư đích của bản tin gửi ra từ internet qua firewall (firewall cho internet) và lưu trữ chúng trong server tin nhắn Tiến trình xử lý tiếp theo tương tự như tiến trình “Truyền thư giữa các thiết bị đầu cuối di

động”

(d) Phân phối tin nhắn quảng bá

Chức năng này chỉ phân phối các bản tin thỏa mãn các điều kiện đã đăng ký trước bởi người sử dụng Server quản lý thuê bao kiểm tra đích của bản tin nhận được từ Internet, sau đó bản tin nào được phân phối tới hộp tin nhắn tương ứng trên server tin nhắn bằng server phân phối thông tin quảng bá

4.3.1.5 Những thách thức đối với các ISP di động

Cuối cùng, những thách thức trong việc triển khai dịch vụ portal sẽ được thảo luận dưới đây như một phần của các vấn đề cần giải quyết bởi các ISPdi động trong tương lai

Một trong các vấn đề cần được xem xét khi các ISP di động cung cấp dịch vụ portal để cho phép người sử dụng truy nhập đến các trang Web khác nhau một cách thuận tiện thậm chí với một kích thước màn hình hạn chế của máy điện thoại di động Trong khi các dịch vụ portal cho dịch vụ Internet dựa trên PC thường cung cấp các chức năng để hiển thị một danh sách các trang Web thông qua việc tìm kiếm một từ khóa thì màn hình hiển thị của máy điện thoại di động lại thường quá nhỏ để hiển thị tất cả các kết quả tìm kiếm được Vì thế, ví dụ trong chế độ i-mode, máy di động sẽ hiển thị một menu theo cấu trúc phân cấp thay vì việc tìm kiếm từ khóa để cho phép truy nhập đến tới các trang Web Tuy nhiên, nếu số lượng trang Web đã liên kết tới menu này là quá lớn thì cấu trúc phân cấp của menu cũng sẽ trở nên quá phức tạp đối với ngườ sử dụng để tìm kiếm các trang Web mong muốn Do đó, một trong những thử thách tương lai cần được giải quyết là nghiên cứu một portal chức năng chỉ có ở các

điện thoại di động để cho phép người sử dụng tìm kiếm các trang Web một cách dễ dàng và nhanh chóng hơn

4.3.2 Các kỹ thuật phát tán thông tin đa ph ương tiện

4.3.2.1 Giới thiệu chung về server phát tán thông tin đa phương tiện

Khác với lượng thông tin khá nhỏ như thoại và văn bản được xử lý bằng phương tiện thông tin thông thường thì một luợng lớn thông tin số như hình ảnh và âm thanh

được gọi là thông tin đa phương tiện Khi thông tin đa phương tiện gồm văn bản, hình

ảnh và âm thanh được tổ chức và cung cấp như một đơn vị soạn thảo và được gọi là các

"nội dung"

Các nội dung được tạo và cung cấp như chỉ ra trong hình 4.12 Phần sau sẽ mô tả chi tiết thêm về vấn đề này

Hình 4.12 Cấu hình của Server phát tán thông tin đa phương tiện

Bước đầu tiên là tạo ra các nội dung bằng hệ thống sản xuất nội dung Hệ thống này gồm một bộ mã hóa để số hóa và mã hóa hình ảnh và âm thanh, một công cụ soạn thảo có khả năng tạo ra các nội dung bằng việc kết hợp hình ảnh và âm thanh Các kỹ thuật mã hóa hình ảnh và âm thanh đã được trình bày chi tiết tại phần 4.2 Ngôn ngữ

đánh dấu, là cách chỉ dẫn làm thế nào để tổ chức thông tin đa phương tiện và diễn đạt chúng như các nội dung, được giải thích cụ thể tại phần 4.3.3

Bước tiếp theo là lưu trữ các file đầu ra của bộ mã hóa và công cụ soạn thảo trong server phân phối thông tin đa phương tiện và phân phát chúng tới các thiết bị đầu cuối dựa trên các yêu cầu từ các thiết bị này

Thiết bị đầu cuối nhận nội dung này thực hiện giải mã để phát lại hình ảnh và âm thanh theo định dạng trước khi mã hóa Sau đó các nội dung được cấu hình lại rồi phát lại

Có hai kỹ thuật phát tán giữa server phân phối thông tin đa phương tiện và một máy điện thoại di động là kỹ thuật tải xuống (download) và kỹ thuật phát liên tục (streaming) Kỹ thuật download tải tất cả các nội dung vào máy điện thoại di động trước khi phát lại chúng trên máy di động Kỹ thuật streaming phát các nội dung theo thứ tự liên tiếp trong khi các nội dung này đang được gửi tới điện thoại di động

Kỹ thuật download chiếm thời gian chờ đợi lâu hơn vì nó tải xuống tất cả các nội dung có thể được phân phối một cách hạn chế Vì toàn bộ các nội dung đã phân phát có thể được lưu trữ, chúng có thể được tái tạo lại nếu việc bảo vệ bản quyền không được

Giải mã

Phần mềm máy

di động

Các nội dung

Âm thanh

Hình ảnh Dựng lại

và phát nội dung

Bộ xử lý thông tin

Bộ xử lý thông tin

Ngôn ngữ đánh dấu

Phương pháp mã hoá

Định dạng file

Giao thức Mã hoá

Hệ thống xây dựng nội dung

Hình ảnh

Âm thanh

Nhận thực

Ví dụ Server phát thông tin đa phương tiện

áp dụng Mặt khác, kỹ thuật streaming sẽ mất ít thời gian hơn trước khi các nội dung này được phát lại, các nội dung được chia ra và được gửi trong các đơn vị nhỏ và được phát lại một cách tuần tự Thời gian chờ đợi là tổng của thời gian truyền dẫn và thời gian lưu tại bộ đệm của các đơn vị Tuy nhiên, kỹ thuật này không phù hợp cho việc lưu trữ và tái tạo các nội dung đã phân phát

Kỹ thuật download yêu cầu một giao thức truyền thông tin cậy giữa server phát tán thông tin và một thiết bị đầu cuối mặc dù trễ truyền dẫn trong một phạm vi nào đó

có thể được bỏ qua Các thủ tục truyền dẫn đáp ứng được yêu cầu này gồm HTTP trên TCP/IP và FTP, hiện đang được sử dụng rộng rãi trên internet

Như chỉ ra trong hình 4.13, HTTP là một giao thức cấu trúc được thực hiện trên TCP/IP Sau khi dữ liệu mất do lỗi truyền dẫn được sửa lại bằng chức năng của TCP/IP, việc download được thực hiện bằng HTTP Tệp tin (file) này được tạo bởi thiết

bị đầu cuối tải xuống từ server theo thứ tự giữa thiết bị đầu cuối và server, thiết bị đầu cuối này gửi một yêu cầu tới HTTP GET và server đáp ứng bằng HTTP PUT Mặt khác, với kỹ thuật streaming, các giải pháp từ các nhà cung cấp khác nhau như Công nghệ Media Windows của Microsoft và Real System của Real Network là tương thích

với nhau tạo ra một tiêu chuẩn cho internet có tên là de facto IETF đã soạn thảo một

yêu cầu chú giải (RFC) cho giao thức truyền dữ liệu media theo thời gian thực (RTSP)- các server cho phép nghe nhạc xem phim trực tuyến đều sử dụng giao thức này, người

sử dụng không thể dowload nó mà chỉ có thể nghe hoặc xem trực tuyến- như một kỹ thuật streaming

Hình 4.13 Cấu trúc giao thức HTTP và ví dụ về trình một trình tự

Thiết bị thuê bao Server phát thông tin đa

phương tiện

Lớp 1 Lớp 2

HTTP nhận ( yêu cầu tải xuống) HTTP đáp ứng ( yêu cầu tải xuống)

RTSP sử dụng cấu trúc giao thức như trình bày trong hình 4.14 Kỹ thuật phát liên tục (Streaming) yêu cầu trễ truyền dẫn thấp và việc bị mất gói tin có thể được bỏ qua trong một giới hạn nào đó Để đáp ứng được yêu cầu này, RTSP được thực hiện trên giao thức truyền gói không tin cậy thông qua việc truyền lại ( UDP) và trên giao thức thời gian thực (RTP)- giao thức được thiết kế cho truyền dẫn thời gian thực thông tin đa phương tiện như âm thanh, hình ảnh, v.v Giao thức điều khiển RTP (RTCP), giao thức thông báo cho người gửi trạng thái nhận của hình ảnh và âm thanh được truyền bằng RTP để quản lý chất lượng dịch vụ, được bổ sung thêm cho RTP RTSP là một thủ tục truyền thông cho phép quản lý các phiên liên lạc đa phương tiện Với RTSP, nó có thể thực hiện các yêu cầu khác nhau như tạm dừng hoặc phát liên tục hình ảnh và âm thanh, hoặc tua nhanh và phát chậm Kỹ thuật phát liên tục dựa trên RTSP sử dụng một trình tự mà server chuẩn bị truyền dẫn với "SET UP " đã được tạo ra bởi thiết bị

đầu cuối, bắt đầu quá trình truyền dẫn với "PLAY" và kết thúc quá trình truyền dẫn bằng "TEARDOWN"

Hình 4.14 Cấu trúc giao thức RTSP/RTP và ví dụ về trình tự

4.3.2.2 Các phương pháp lưu trữ thông tin đa phương tiện

Như đã đề cập ở phần 4.3.2.1, để phát tán thông tin đa phương tiện, trước hết nội dung thông tin đa phương tiện được tạo ra bởi hệ thống sản xuất nội dung, rồi lưu trữ trong server phát tán thông tin đa phương tiện, sau đó được phát tán đến người sử dụng

Hệ thống sản xuất nội dung và server phát tán thông tin đa phương tiện truyền các nội

Trình tự ví dụ Cấu trúc giao thức

Lớp 1 Lớp 2

Thiết bị đầu cuối thuê bao

Máy chủ phát thông tin đa phương tiện

SETUP (Chuẩn bị phát liên tục)

PLAY (bắt đầu phát liên tục)

TEARDOWN (kết thúc phát liên tục)

dung thông tin đa phương tiện theo một định dạng file cụ thể Nếu phương pháp download được dùng để truyền thông tin giữa server phát tán thông tin đa phương tiện

và đầu cuối di động thì thiết bị đầu cuối sẽ gọi các nội dung ra từ file nhận được bằng HTTP và phát lại chúng Các định dạng file cho thông tin đa phương tiện là "Advanced Streaming Format" của Microsoft và "Quick Time" của Apple thường được sử dụng MPEG4 chỉ ra định dạng file MPEG4 (MP4) như một định dạng chuẩn

Hình 4.15 là một ví dụ của định dạng file MP4 MP4 lưu trữ thông tin đa phương tiện như hình ảnh và âm thanh trong vùng "mdat" theo một khuôn dạng tự do và khoảng thời gian giữa các thông tin đa phương tiện, kích thước dữ liệu, giá trị khoảng trống từ phần đầu của file và các thông tin khác trong vùng "moov" Mỗi vùng bao gồm các cấu trúc định hướng đối tượng được gọi là các nguyên tử và mỗi nguyên tử

được nhận dạng bằng các thẻ (tag) và độ dài

Hình 4.15 Định dạng file MP4 4.3.3 Các ngôn ngữ đánh dấu nội dung

4.3.3.1 Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản tích hợp cao (Compact HTML).

HTML tích hợp cao (từ đây về sau gọi là CHTML) là một ngôn ngữ đánh dấu trang được thiết kế cho các thiết bị thông tin nhỏ như điện thoại di động và CHTML là một tập con của HTML 2.0, HTML 3.2, HTML 4.0 CHTML không hỗ trợ các chức năng được cung cấp bởi HTML như JPEC, bảng, khung, hình ảnh, bản đồ, đa phông chữ và các kiểu màu và hình ảnh cơ bản cũng như các kiểu bảng biểu

Cấu trúc của một tài liệu CHTML thì giống như HTML, bắt đầu bằng thẻ tag

<html> và kết thúc bằng tag </html> để chỉ ra rằng tài liệu này được viết trong

Các khối truy nhập âm thanh, video, OD,BITF, đặt thời gian

và đan xen

…Các phân

đoạn khác

giữa <head> và </head> còn nội dung được hiển thị trên màn hình giữa <body> và

</body> (Hình 4.16)

CHTML cung cấp các khả năng để liên kết tới một số điện thoại được gọi là

"Phoneto" và để sử dụng các phím số trên điện thoại di động được gọi là "Easy Focus" Phoneto thực hiện một cuộc gọi tới số điện thoại đã thiết lập liên kết bằng cách kích vào đường liên kết này khi số điện thoại này được lựa chọn Ngôn ngữ đánh dấu trang cho dịch vụ i-mode (i-mode tương thích với HTML), dịch vụ được khai trương bởi NTT DoCoMo năm 1999, là dựa trên CHTML

Hình 4.16 CHTML và ảnh màn hình

4.3.3.2 WML

Ngôn ngữ đánh dấu không dây (WML) là ngôn ngữ đánh dấu trang được sử dụng trong WAP phiên bản 1.0 WML được dựa trên ngôn ngữ đánh dấu thiết bị cầm tay (HDML) của Phone.com Sau đó phiên bản này được nâng cấp từ WAP 1.0 lên 1.1 đặt tên cụ thể cho HDML đã được sửa và được căn chỉnh bằng HTML

Một đặc điểm kỹ thuật then chốt của WML là các nội dung được mô tả bằng các khái niệm gọi là “card” và “deck” mà cho phép nhiều màn hình download cùng một lúc Hình 6.20 chỉ ra phần giữa <wml> và </wml> (gọi là deck) được tải xuống cùng một lúc Phần giữa <card> và </card> trong deck này thì được gọi là card cấu thành một màn hình Để gộp nhiều màn hình thì nhiều card phải được viết trong một deck Mỗi card được nhận dạng bằng một thuộc tính id

Hiển thị như HTML