(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN mobile TV và hiệu suất của mobile TV qua WiMAX di động khi xem xét kỹ thuật điều chế và mã hóa khác nhau

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I



----

----

TIỂU LUẬN

Mobile TV và “hiệu suất của Mobile TV qua WiMAX
di động khi xem xét kỹ thuật điều chế và mã hóa khác
nhau”
Nhóm tiểu luận: 04
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Vũ Thị Thúy Hà

Sinh viên thực hiện: Đào Đức Hải – B17DCVT110
Nguyễn Văn Hùng – B18DCVT190
Phạm Văn Quyết – B18DCVT344
Nguyễn Như Minh Vương – B18DCVT448
Đào Thị Xuân – B18DCVT449

Hà Nội – 2022


MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.......................................................................................... 2
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ 4
Chương 1: Tổng quan về Mobile TV........................................................................ 5
1.1.

Định nghĩa..................................................................................................... 5

1.2.

Công nghệ trong Mobile TV......................................................................... 5

1.2.1.

Mobile TV sử dụng nền tảng 3G.................................................................. 5

1.2.1.1. Dịch vụ Unicast.............................................................................................. 6
1.2.1.2. Dịch vụ phát đa hướng và phát sóng........................................................... 7
1.2.2.

Mobile TV sử dụng mạng phát sóng mặt đất.............................................. 7

1.2.3.

Mobile TV sử dụng mạng phát sóng vệ tinh............................................... 8

1.2.4.

Mobile TV sử dụng các công nghệ khác như WiMAX hoặc WiBro..........8

1.3.

Nội dung của Mobile TV............................................................................... 8

1.3.1.

Nội dung của khách hàng tạo....................................................................... 8

1.3.2.

Video theo yêu cầu........................................................................................ 8

1.3.3.

Công nghệ đẩy video..................................................................................... 9

1.4.

Mobile TV qua WiMAX............................................................................... 9

Chương 2: Mobile TV qua WiMAX di động.......................................................... 10
2.1.

Giới thiệu về Mobile TV qua WiMAX di động......................................... 10

2.2.

Cơ sở và sơ bộ............................................................................................. 11

2.3.

Chỉ số hiệu suất video................................................................................. 14

2.4.

Truyền video qua WiMAX......................................................................... 16

Chương 3: Mơ hình và kết quả............................................................................... 18
3.1.

Mơ hình Mobile TV qua WiMAX.............................................................. 18

3.2.

Kết quả......................................................................................................... 19

3.2.1.

Trường hợp 1: Nút di động với tốc độ khác nhau.................................... 19

3.2.2.

Trường hợp 2: Nút di động có tổn hao đường truyền khác nhau............21

3.2.3.

Trường hợp 3: Nút di động các lớp khác nhau......................................... 23

KẾT LUẬN............................................................................................................... 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 26

1


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt
3G
ADSL

AMC
AWGN
BCMCS
BLER
BS
BW
CC
CDMA
CRC
DAB
DAB-IP
DL
DMB
DVB
DVB-H
E2E
EV-DO
FEC


FLO
GRE
GSM
IPTV
ITU
LOS

2

MBMS
MOS
MPEG
OFDMA
PD
PDA
PLR
PSNR
PHY
QCELP
QoE
QoS
SINR


SVC
T-DMB
UL
UMTS
VBR
VoD
VQM
WCDMA
WiBro

3

LỜI NĨI ĐẦU
Truyền hình di động (Mobile TV) đã và đang được thử nghiệm thành công ở nhiều
Quốc gia trên thế giới. Mobile TV là công nghệ vô tuyến được thiết kế để có thể truyền tải
được tín hiệu truyền hình trong mơi trường vơ tuyến di động có băng thông hạn chế và
thường xuyên chịu ảnh hưởng của Fading, nhiễu và tạp âm, trong khi phải đáp ứng được khả
năng hiển thị tín hiệu tốt trên máy đầu cuối cầm tay di động có kích thước màn hình nhỏ công
suất pin tiêu thụ bị hạn chế. Các công nghệ truyền tải tín hiệu Mobile TV bao gồm: Mobile
TV truyền tải qua mạng di động 3G, Mobile TV phát qua phát qua mạng quảng bá đa phương
tiện số (DMB), Mobile TV phát qua mạng Media FLO, Mobile TV phát qua mạng quảng bá
số các dịch vụ tích hợp mặt đất (DAB – IP) và Mobile TV phát qua các mạng WiFi và Media
FLO được nghiên cứu, tiêu chuẩn hóa và sử dụng phổ biến. Sự phát triển của các công nghệ
Mobile TV thực sự đem lại cho sự thay đổi lớn trong lĩnh vực truyền thông đa phương tiện
số, khi mà người sử dụng có thể xem tín hiệu truyền hình
ở bất kỳ địa điểm nào được phủ sóng di động chỉ với một máy di động cầm tay có kích
thước nhỏ.

Với mong muốn nghiên cứu các cơng nghệ truyền hình di động cơ bản và qua đó có
cơ sở đánh giá từng cơng nghệ từ đó có những đề xuất hướng lựa chọn cơng nghệ phù
hợp với tình hình phát triển ở nước ta.
Tóm lại, nghiên cứu các cơng nghệ truyền hình di động để đề xuất hướng lựa chọn
cho phù hợp. Tuy nhiên việc nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động cũng là một
vấn đề phức tạp, địi hỏi qua trình nghiên cứu kỹ lưỡng và nghiêm túc.

4


Chương 1: Tổng quan về Mobile TV
1.1.

Định nghĩa

Mobile TV là việc truyền các chương trình TV hoặc video cho một loạt các thiết bị
khơng dây, từ điện thoại có hỗ trợ TV di động đến PDA và các thiết bị đa phương tiện
khơng dây. Các chương trình có thể được truyền ở chế độ phát sóng tới mọi người xem
trong vùng phủ sóng hoặc được truyền phát trực tiếp để phân phối đến người dùng theo
yêu cầu.
Việc truyền phát sóng có thể thơng qua phương tiện mặt đất giống như truyền hình
tương tự hoặc kỹ thuật số, hoặc chúng có thể được truyền qua vệ tinh công suất cao trực
tiếp đến điện thoại di động.
Mobile TV khác biệt với truyền hình vệ tinh:
 Mobile TV là cơng nghệ được thiết kế đặc biệt để phù hợp với thế giới di động có

băng thơng và điện năng hạn chế, màn hình nhỏ, đồng thời bổ sung thêm các tính
năng mới như tương tác qua mạng di động.
 Mobile TV sử dụng các thuật toán nén hiệu quả như MPEG-4 hoặc Windows Media
để nén video và âm thanh cũng như với các cấu hình đơn giản trực quan. Nén âm
thanh hiệu quả cho giọng nói đã là đặc điểm nổi bật của mạng di động và những
công nghệ này được tiếp tục phát triển trong Mobile TV với việc sử dụng mã hóa
âm thanh trong đa tốc độ thích ứng, QCELP hoặc mã hóa âm thanh nâng cao dựa
trên MPEG-2 hoặc MPEG-4.
 Mobile TV đã tạo ra bộ tiêu chuẩn riêng cho việc phân phối mạng di động trên mặt
đất, vệ tinh và 3G
1.2. Công nghệ trong Mobile TV
1.2.1.
Mobile TV sử dụng nền tảng 3G
Truyền hình di động sử dụng nền tảng 3G và tiện ích mở rộng 3G có thể thuộc vào
các loại dịch vụ unicast, multicast và dịch vụ phát sóng. Mạng 3G cũng bao gồm hai
luồng-mạng phát triển 3G-GSM, đã được tiêu chuẩn hóa theo 3GPP và mạng phát triển
3G-CDMA, được tiêu chuẩn hóa theo 3GPP2.

5


Hình 1.1: Cơng nghệ Mobile TV

1.2.1.1. Dịch vụ Unicast
a. Mạng 3G (UMTS), chuẩn hóa 3GP0050
Mạng 3G (UMTS) và các mạng phát triển có thể cung cấp video phát trực tuyến, tải
xuống hoặc các dịch vụ tải xuống liên tục cho video clip và truyền hình trực tiếp. Các
mạng này cũng có thể cung cấp một loạt các dịch vụ đa phương tiện khác. Một số ví dụ:
-

3G UMTS (CDMA băng rộng (WCDMA)) - phát trực tuyến hoặc tải xuống video.
WCDMA HSPDA (cơng nghệ truy cập tải xuống gói tốc độ cao).
b. Mạng 3G do CDMA phát triển theo tiêu chuẩn 3GPP2

Mạng CDMA2000 có thể cung cấp dữ liệu tốc độ cao cho TV unicast hoặc
multicast. Hầu hết các nhà khai thác cũng đã nâng cấp mạng của họ lên chế độ lớp phủ dữ
liệu, tức là 1xEV-DO, có thể cung cấp một kênh riêng để truyền đa phương tiện, bao gồm
cả TV di động. Một số ví dụ:
-

Mobile TV dựa trên CDMA 1x to CDMA 3x.
Mobile TV dựa trên CDMA 1xEV-DO.

TV có thể ở định dạng phát trực tuyến hoặc sử dụng bộ truyền có tốc độ cố định để
cung cấp truyền hình trực tiếp.

6

1.2.1.2. Dịch vụ phát đa hướng và phát sóng
Truyền hình trực tiếp có thể được cung cấp bởi một mạng ở chế độ phát sóng, trong
đó tất cả các bộ định tuyến ở biên của mạng lặp lại quá trình truyền đến các thiết bị đầu
cuối được kết nối. Ngoài ra, nó có thể được cung cấp ở chế độ đa hướng, trong đó chỉ
những thiết bị đầu cuối được chọn mới nhận được truyền. Cả mạng được phát triển bởi
3G-GSM và mạng do CDMA phát triển đều hỗ trợ phát và phát đa hướng nội dung được
phân phối dưới dạng TV di động.
-

Mạng 3G (UMTS-WCDMA) theo 3GPP: MBMS
Mạng CDMA và 3G phát triển theo 3GPP2: BCMCS

1.2.2.

Mobile TV sử dụng mạng phát sóng mặt đất

Trong lĩnh vực truyền hình di động phát sóng mặt đất, cũng có ba luồng cơng nghệ
rộng lớn đã phát triển:
 Phát sóng truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn phát sóng mặt đất đã sửa đổi:

DVB-T đang được triển khai rộng rãi để số hóa các mạng phát sóng ở Châu Âu,
Châu Á và các quốc gia kháctrên thế giới, có thể được sử dụng với một số sửa đổi
nhất định như DVB cho thiết bị cầm tay hoặc DVB-H. Đây là một tiêu chuẩn
chính dựa trên đó nhiều mạng thương mại đã bắt đầu cung cấp dịch vụ. ISDB-T
được sử dụng ở Nhật Bản cũng là một trường hợp tương tự.
 Phát sóng truyền hình di động sử dụng các tiêu chuẩn Truyền phát âm thanh kỹ
thuật số đã được sửa đổi: Các tiêu chuẩn DAB cung cấp một phương tiện phát
sóng nối tiếp mạnh mẽ các tín hiệu đa phương tiện bao gồm dữ liệu, âm thanh và
âm nhạc và đã được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới. Các tiêu chuẩn này đã được

sửa đổi thành tiêu chuẩn DMB. Ưu điểm là các công nghệ đã được thử nghiệm tốt
và phổ tần đã được ITU phân bổ cho các dịch vụ DAB. Truyền hình đa phương
tiện kỹ thuật số mặt đất (T-DMB) là một tiêu chuẩn phát sóng như vậy.
 Truyền hình mặt đất sử dụng cơng nghệ mới: Ở các quốc gia như Hoa Kỳ, nơi
ATSC là tiêu chuẩn truyền dẫn truyền hình kỹ thuật số, khơng có cách nào dễ dàng
cho truyền hình di động phát sóng mặt đất. Ngay cả các dịch vụ phát sóng âm
thanh kỹ thuật số cũng ở băng tần 2,3 GHz sử dụng công nghệ độc quyền hoặc sử
dụng băng tần FM tiêu chuẩn (IBOC) cho các dịch vụ radio kỹ thuật số. Do đó,
các mạng truyền dẫn mặt đất cho Mobile TV cần phải được phát triển từ đầu. FLO
là một công nghệ mới sử dụng CDMA làm giao diện, có thể được sử dụng để phát
sóng và phát đa hướng bằng cách thêm các khả năng vào mạng CDMA.

7


1.2.3.

Mobile TV sử dụng mạng phát sóng vệ tinh

Một số nhà khai thác đã phóng vệ tinh có chùm tia hội tụ công suất rất cao để cung cấp
truyền trực tiếp Mobile TV tới thiết bị cầm tay. Các tiêu chuẩn được phát triển cho dịch vụ
này dựa trên công nghệ DMB và các dịch vụ được ký hiệu là DMB-S hoặc SDMB.

1.2.4.

Mobile TV sử dụng các công nghệ khác như WiMAX hoặc WiBro

WiBro (Wireless Broadband - Băng thông rộng không dây) là dịch vụ truy cập
Internet không dây tốc độ cao. Nó sử dụng các dải tần WiMAX (ví dụ: 2,3 GHz ở Hàn
Quốc). Nó có thể cung cấp truy cập Internet trong khi bộ thu đang chuyển động với tốc độ

lên đến 60 km/h. Trong một cách triển khai điển hình, WiBro có thể cung cấp tốc độ
đường xuống 512 Kbps đến 3 Mbps và tốc độ đường lên 128 Kbps đến 1 Mbps với băng
thông kênh là 10 MHz. Các ứng dụng điển hình cho WiBro là âm thanh và video theo yêu
cầu, tải nhạc chuông và thương mại điện tử.
1.3. Nội dung của Mobile TV
1.3.1.
Nội dung của khách hàng tạo
Mobile TV là một phương tiện nội dung cá nhân và sự khác biệt với các mạng
truyền hình thuần túy mang lại cơ hội cho nội dung do người dùng tạo ra có thể được chia
sẻ trên tồn cầu hoặc nội dung nhóm được chia sẻ trong các nhóm. Điều này có nghĩa là
vận chuyển ảo của các dịch vụ nhắn tin và blog đến môi trường di động.
Khách hàng có thể tải video của chính họ lên mạng. Người dùng được trả 10%
doanh thu khi clip của họ được tải xuống.
3G News Mobile Studio là sản phẩn nhận nội dung video và âm thanh trực tiếp từ
thiết bị cầm tay 3G lưu trữ trên máy chủ và truyền lại ở các định dạng TV tiêu chuẩn
trong thời gian thực. Điều này cho phép hình ảnh khách hàng yêu cầu xuất hiện trên Tv
trong các chương trình trực tiếp. Điều này cũng cho phép nội dung tin tức được gửi thông
qua điện thoại di động 3G và bất kỳ người nào đóng vai trị là nhà báo.
1.3.2.

Video theo yêu cầu

Video theo yêu cầu trong các mạng di động đã nổi lên như một trong những loại nội
dung quan trọng nhất. Video theo yêu cầu cho phép người dùng nhận nội dung phát trực
tuyến hoặc tải xuống theo lựa chọn của họ, có thể xem theo ý muốn. Các dịch vụ video
theo yêu cầu bao gồm lựa chọn nội dung từ các kênh truyền hình u thích, thể thao, tin
tức, thời tiết, giải trí và nội dung cao cấp trong hầu hết các triển khai.
Thực tế, phân phối video theo yêu cầu sẽ cung cấp giao diện giống như VCR với các
chức năng tua đi, tua lại và tạm dừng.

8


1.3.3.

Công nghệ đẩy video

Ngược lại với video theo yêu cầu là các công nghệ đẩy đưa video clip đến điện thoại
di động, sau đó người dùng có thể xem theo ý muốn. Thường thì các clip sẽ được mã hóa
và việc xem chúng sẽ yêu cầu loại giao dịch trả tiền cho mỗi lần xem. (Đẩy video sử dụng
sửa lỗi chuyển tiếp để phân phối video một cách khơng có lỗi).
1.4.

Mobile TV qua WiMAX

Tiêu chuẩn WiMAX di động được phát triển dựa trên tiêu chuẩn WiBro của Hàn
Quốc theo IEEE 802.16e. Nhận thức được bản chất không đối xứng của việc truyền dữ
liệu, các tiêu chuẩn mới dựa trên một kỹ thuật điều chế được gọi là OFDMA có thể mở
rộng. Các tiêu chuẩn cho WiMAX di động, được hoàn thiện vào năm 2006, tính di động
trên mỗi giây với tốc độ lên đến 150 km/h và có các tính năng như hỗ trợ ăng-ten đa
hướng, đây là tiêu chuẩn trong các thiết bị đầu cuối di động. WiMAX di động (IEEE
802.16e) cung cấp tốc độ dữ liệu lên đến 15 Mbps trên phạm vi khoảng 10 km.
WiMAX di động đã mở ra một khía cạnh mới trong việc sử dụng các dịch vụ đa
phương tiện di động do:
 Phần lớn các công nghệ phân phối đa phương tiện di động dựa trên IP unicast hoặc

multicast. Ví dụ như các công nghệ 3G, sử dụng mạng 3G; Các dịch vụ đa hướng
MBMS; DVB-H với truyền dữ liệu IP; DAB-IP; ....
 Công nghệ WiMAX cung cấp một phương tiện thay thế cho phân phối đa phương
tiện dựa trên IP và được coi là có khả năng hữu ích trong mơi trường hạn chế của

phổ 3G và DVB-H.
 Điện thoại di động đã bắt đầu cung cấp giao diện Wi-Fi (802.16b), WiMAX hoặc
WiBro (chẳng hạn như Samsung i730 cho Wi-Fi và Samsung M800 cho WiMAX,
Hàn Quốc).
 Có sẵn các ứng dụng có thể cung cấp Mobile TV qua WiMAX hoặc băng thông
rộng khơng dây với khả năng tương thích tồn cầu.
Điện thoại hỗ trợ WiBro hoặc WiMAX đã được nhiều nhà khai thác thử nghiệm Chúng
được đặc trưng bởi quyền truy cập liên tục vào Internet, khả năng thực hiện cuộc gọi điện
video tới một hoặc nhiều người nhận và truyền phát các dịch vụ video và âm thanh.

9


Chương 2: Mobile TV qua WiMAX di động
2.1.

Giới thiệu về Mobile TV qua WiMAX di động

Thách thức chính đối với các hệ thống truyền thông hiện tại và tương lai đó chính là
khả năng vẫn chuyển những nội dung đa phương tiện qua nhiều mạng khác nhau một
cách hiệu quả ở các điều kiện kênh và dung lương băng thông khác nhau với các yêu cầu
khác nhau của QoS. Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMax) là một
trong những công nghệ truyền thông trong tương lai với khả năng cung cấp QoS cao với
tốc độ dữ liệu cao qua mạng IP.
Tốc độ dữ liệu cao và chất lượng dịch vụ (QoS) được cung cấp bởi tiêu chuẩn này
đã làm cho tiêu chuẩn này trở nên khả thi vềmặt thương mại để hỗ trợ các ứng dụng đa
phương tiện như gọi video, trị chơi điện tử và phát sóng truyền hình di động. Kiến trúc hệ
thống để hỗ trợ phát video độ nét cao (như MPEG-X,H.264/AVC và SVC) cung cấp khả
năng di động với tốc độ 30 km/h trong môi trường đô thị và cận đô thị đã được phát triển.
Mobie TV là công nghệ cho phép người dùng truyền và nhận dữ liệu chương trính

TV thơng qua mạng có dây và khơng dây dự trên IP. Người dùng có thể tận hưởng các
dịch vụ IPTV ở bất kì đâu và bất kì lúc nào bằng thiết bị di động. Bốn loại phương pháp
tiếp cận truyền hình di động là:





Truyền hình di động qua IP (sẽ được thảo luận ở chương này)
IPTV qua thiết bị truyền tín hiệu
IPTV di động
IPTV internet

Tuy nhiên với sự thích ứng nhanh chóng với u cầu người sử dụng thì Mobie TV sẽ
là ưu việt trong tương lai. Những người dùng có thể truy cập dịch vụ IPTV thông qua các
mạng không dây khác nhau với các thiết bị di động một cách thuận tiện hơn
Trong truyền thơng di động, chất lượng tín hiệu thu được từ thiết bị của người sử dụng
phụ thuộc vào một số yếu tố cụ thể là khoảng cách giữa người dùng mong muốn và các trạm
gốc, tỉ lệ mất gói, che tối, rayleigh fading và nhiễu. Để cải thiện dung lượng hệ thống, tốc độ
dữ liệu cao nhất và độ tin cậy của vùng phủ sóng, tín hiệu được truyền bởi một người dùng cụ
thể được sửa đổi để giải thích cho sự thay đổi chất lượng tín hiệu thơng qua một q trình
thường được gọi là thích ứng liên kết. Theo truyền thống, các hệ thống CDMA đã sử dụng
kiểm sốt cơng suất như là phương pháp ưu tiên để thích ứng liên kết.
Gần đây, Điều chế và Mã hóa Thích ứng (AMC) đã đưa ra một phương pháp thích ứng
liên kết thay thế hứa hẹn nâng cao năng lực hệ thống tổng thể. Dựa trên điều kiện kênh, sơ đồ
có thể được thay đổi trên mỗi khung hình và trên cơ sở người dùng. Để tối đa hóa thơng
lượng trong một kênh khác nhau theo thời gian, có thể sử dụng mã hóa thích ứng và điều chế
AMC cung cấp sự linh hoạt để phù hợp với sơ đồ mã hóa điều chế với mức trung bình điều
kiện kênh cho từng người dùng. Với AMC, sức mạnh của tín hiệu đã truyền giữ
10

không đổi trong một khoảng thời gian khung và định dạng điều chế và mã hóa được thay
đổi để phù hợp với kênh hoặc chất lượng tín hiệu nhận được hiện tại điều kiện. Trong hệ
thống có AMC, người dùng gần với BS thường được chỉ định điều chế bậc cao hơn với tỷ
lệ mã cao hơn (ví dụ: 64 QAM với R = 3/4 mã turbo), nhưng thứ tự điều chế và/hoặc tốc
độ mã sẽ giảm khi khoảng cách từ BS tăng lên.
2.2.

Cơ sở và sơ bộ

Phần này cung cấp thông tin cơ bản và sơ đồ liên quan liên quan đến hỗ trợ QoS và
lớp vật lý trên các sơ đồ mã hóa và điều chế WiMAX. Lớp vật lí Wimax dựa trên ghép
kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM). OFDM là sơ đồ truyền dẫn được lựa chọn
để cho phép dữ liệu, video và truyền thông đa phương tiện tốc độ cao và được sử dụng
bởi nhiều hệ thống băng thông thương mại bao gồm DSL,WiFi, truyền phát video kỹ
thuật số cầm tay (DVB-H). Tiêu chuẩn được định nghĩa trong OFDM là một sơ đồ hiệu
quả để truyền dữ liệu tốc độ cao trong môi trường đường truyền bị che khuất hoặc đa
đường. Năm giao diện lớp PHY theo tiêu chuẩn IEEE 802.16 gồm:
 Wireless MAN-SC: SC hoạt động trong điều kiện LOS với tần số từ 10 - 66 GHz.
 Wireless MAN-SC: SCa hoạt động trong điều kiện NLOS ở tần số tự do dưới 11

GHz.
 Wireless MAN-OFDM: OFDM hoạt động trong điều kiện NLOS ở tần số thấp 11
GHz.
 MAN-OFDMA không dây: OFDMA hoạt động trong điều kiện NLOS ở tần số
dưới 11 GHz và giao diện PHY.
 Lớp vật lý cuối cùng là hệ thống không dây HUMAN hoạt động ở tần số 11 GHz
WiMAX hỗ trợ nhiều loại điều chế và mã hóa và cho phép sơ đồ thay đổi trên cơ sở
từng đợt trên mỗi liên kết, tùy thuộc vào điều kiện kênh. Sử dụng chỉ số phản hồi chất lượng

kênh giúp di động cung cấp cho trạm cơ sở phản hồi về chất lượng kênh đường xuống. Đối
với đường lên, trạm gốc có thể ước tính chất lượng kênh dựa trên chất lượng tín hiệu.

Điều chế và mã hóa thích ứng làm tăng đáng kể dung lượng hệ thống tổng thể, vì nó
cho phép thời gian thực đánh đổi giữa thông lượng và độ mạnh mỗi liên kết. Điều chế
được sử dụng trong WiMAX là ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM).
WiMAX OFDM có nhiều sóng mang con khác nhau, từ tối thiểu là 256 đến 2048, mỗi
loại được điều chế với Điều chế QPSK, 16 QAM hoặc 64 QAM, trong đó 64 QAM là tùy
chọn trên kênh đường lên. Lợi thế của tính trực giao là nó giảm thiểu sự tự can thiệp,
nguồn lỗi chính trong việc nhận tín hiệu trong mạng khơng dây thơng tin liên lạc.
Các sơ đồ mã hóa kênh được sử dụng để giúp giảm yêu cầu SINR bằng cách khôi phục
các gói bị hỏng có thể đã bị mất do lỗi cụm hoặc fading lựa chọn tần số. Các sơ đồ này tạo ra
các bit dư thừa để đi kèm với các bit thông tin khi truyền qua một kênh. Các sơ đồ mã hóa
bao gồm mã hóa chập (CC) ở các tỷ lệ mã hóa khác nhau (1/2, 2/3 và 3/4) cũng như mã turbo
thông thường (CTC) như các tỷ lệ mã hóa khác nhau. Tốc độ mã hóa khả
11


dụng cho một sơ đồ điều chế nhất định với tốc độ tín hiệu trên nhiễu tối thiểu và tốc độ dữ
liệu UL và DL đỉnh cho WiMAX di động kênh 5 MHz với các bit / ký hiệu thông tin khác
nhau được liệt kê trong Bảng 1.
Bảng 1: Tốc độ dữ liệu WiMAX PHY di động và SINR cho kênh 5 MHz
Sơ đồ
điều chế

QPSK

16 QAM

64 QAM

Tính năng chính của điều chế là làm tăng phạm vi để sử dụng sơ đồ điều chế bậc cao
hơn vì hệ thống có thể linh hoạt với thực tế điều kiện kênh fading, trái ngược với việc có
một sơ đồ cố định được lập ngân sách cho các điều kiện trường hợp xấu nhất. Hai bộ lược
đồ AMC: AMC-1 và AMC-2, được khuyến khích sử dụng trong DL trong phần mơ phỏng.
Mỗi AMC về cơ bản được đặc trưng bởi hai tham số ngưỡng, một là ngưỡng công suất và
một là ngưỡng đầu vào tối thiểu cho các sơ đồ điều chế khác nhau. Hệ thống thoát lệnh
bắt buộc là SINR bằng hoặc thấp hơn nơi cấu hình, cụm này khơng thể được sử dụng nữa
và khi cần thay đổi cấu hình cụm mạnh mẽ hơn (nhưng có tần suất sử dụng ít hơn) và
ngưỡng nhập tối thiểu là SINR tối thiểu để sử dụng cấu hình liên tục khi thay đổi cấu hình
liên tục mạnh mẽ hơn.
AMC-2 là AMC thận trọng vì nó đang sử dụng MCS bậc thấp hơn hầu hết thời gian.
WiMAX hỗ trợ các băng thơng tín hiệu khác nhau, từ 1,25 đến 20 MHz để tạo điều kiện
truyền tải trên phạm vi dài hơn trong các môi trường đa đường khác nhau. Trong hệ thống
liên lạc không dây, thông tin được truyền giữa máy phát và ăng-ten máy thu bằng sóng điện
từ. Trong q trình lan truyền, sóng điện từ tương tác với mơi trường, do đó làm giảm cường
độ tín hiệu. Một yếu tố hạn chế khác đối với thơng lượng duy trì cao hơn trong truyền thông
không dây, đặc biệt là khi các nút đầu cuối có tính di động, là do phản xạ giữa bộ phát và bộ
thu, viz, một đường truyền giữa bộ chuyển phát và bộ thu được coi là. Đường truyền giữa
máy phát và máy thu có thể thay đổi từ đường ngắm đơn giản (LOS) đến rất phức tạp do
nhiễu xạ, phản xạ và tán xạ . Các mơ hình suy hao đường dẫn mơ tả sự suy giảm tín hiệu giữa


một ăng ten phát và một ăng-ten thu như một hàm của khoảng cách truyền và các tham số
khác cung cấp chi tiết về cấu hình địa hình cần thiết để ước tính sự suy giảm các tín hiệu.

12


Bảng 2: Hồ sơ AMC

Chương trình
điều chế và mã
hóa
QPSK 1/2
QPSK 3/4
16 QAM 1/2
16 QAM 3/4
64 QAM 1/2
64 QAM 2/3
64 QAM 3/4
Các mơ hình tổn hao đường truyền đại diện cho một tập hợp các phương trình và thuật
tốn tốn học áp dụng cho dự đốn truyền tín hiệu vơ tuyến trong một số môi trường nhất
định. Suy hao đường dẫn phụ thuộc nhiều vào mơ hình lan truyền, các mơ hình lan truyền phổ
biến là Khơng gian tự do, Khu đơ thị cố định (Erceg), Mơi trường từ ngồi trời đến trong nhà
và người đi bộ và Môi trường xe cộ được đưa ra trong Bảng 3. Các mơ hình này được sử
dụng trong WiMAX di động theo đánh giá hình thức thơng qua mơ phỏng OPNET.

Bảng 3: Mơ hình tổn hao đường truyền
Mơ hình lan
truyền
Mơ hình khơng
gian trống

Mơ hình cố định
ở ngoại ô Erceg


Mơi trường mất
lối đi từ ngồi trời
đến trong nhà và

người đi bộ


-3

PL=40(1-4×10 ×∆hb)log10R
18log10∆hb - 21log10f+80dB.
∆hb là chiều cao anten của trạm
gốc
Mơi trường xe cộ

Các ô lớn hơn, công suất cao
hơn. Tất cả các th bao có
tính di động cao
2.3.

Chỉ số hiệu suất video

Các thước đo hiệu suất
của quá trình truyền video có
thể được phân loại là các
thước đo chất lượng khách
quan và chủ quan. Các biện
pháp khách quan quan sát
quá trình truyền gói bao gồm
mất gói, trễ gói, chập chờn
gói và tốc độ thông lượng tải
lưu lượng.
Các chỉ số khách quan
khác cố gắng định

lượng nhận thức về chất
lượng video bao
gồm:
 Chỉ số chất lượng

video ITU (VQM)
 Tỷ số tín hiệu cực đại
trên nhiễu (PSNR)
Chất lượng video chủ
quan là một đặc điểm chủ
quan của chất lượng video.
Nó liên quan đến cách người
xem cảm nhận video và đưa
ra quan điểm của họ về một
chuỗi video cụ thể. Ý tưởng
chính của việc đo lường chất
lượng video chủ quan giống
như trong số dư trung bình
(MOS). Yêu cầu QoS là rất
quan trọng để triển khai
IPTV và VoD như các dịch
vụ thời gian thực qua mạng
WiMAX. Để đánh giá hiệu
suất của hệ thống truyền
video một bộ số liệu hiệu
suất có liên quan đã được xác
định để đánh giá hệ thống


một cách thích

hợp. Việc triển
khai video theo
yêu cầu (VoD) qua
WiMAX bị ảnh
hưởng bởi băng
thơng thay đổi
theo thời gian, độ
trễ gói và mất mát.
Vì người dùng
mong đợi chất
lượng dịch vụ cao
bất kể cơ sở hạ
tầng mạng bên
dưới, một số chỉ
số được sử dụng
chung để đo lường
hiệu suất phát trực
tuyến nội dung
video nhằm đảm
bảo tuân thủ và
chất lượng trải
nghiệm
(QoE).
Các thước đo mục
tiêu sau đây, được
sử dụng rộng rãi
trong phân tích
hiệu suất nội dung
video được sử
dụng, là tỷ lệ mất

gói tin (PLR), trễ
gói (PD), độ giật
gói và thơng lượng
tối thiểu. Các
thơng số hiệu suất
ảnh hưởng đến
video đã được
trình bày trong
Bảng 4.

14


Bảng 4: Các tham số hiệu suất triển khai trong VoD

Cơng thức

Số liệu

Mơ tả

PLR là số gói bị
mất hoặc bị trễ quá
mức bị hỏng chia
cho tổng số gói
được mong đợi tại
trạm máy khách
video.

Tỉ lệ mất

gói tin
(PLR)

Trễ gói là thời gian
truyền gói trung
E2E
bình giữa máy chủ
Q: là số phần tử mạng giữa máy chủ phương tiện và
phương tiện và trạm di động
trạm khách video.
dproc : là độ trễ xử lý tại một phần tử
mạng nhất định.
dqueue : là độ trễ xếp hàng tại một phần
tử mạng nhất định.
dtrans : là thời gian truyền của một gói
tin trên một liên kết truyền thông
nhất định giữa hai phần tử mạng.
dprop : là độ trễ truyền qua một liên
kết mạng nhất định.
Gói jitter: là sự
j
thay đổi về độ trễ
pkt
tactual : là sự tiếp nhận gói tin thực tế. gói trong một
phương tiện nhất
texpected : là thời gian nhận gói tin dự
định tại trạm khách
kiến.
video
D

Trễ gói tin
đầu cuối
(ms)

Biến thiên
trễ gói
hoặc gói
jitter
(ms)

Thơng
lượng
(bps)

Thơng lượng để tải lưu lượng tốc
độ bit thay đổi (VBR) có bản chất
động và nó là một hàm của độ
phức tạp của cảnh và nội dung âm
thanh liên quan. Các tải lưu lượng
tốc độ bit thay đổi (VBR) thường
được trích dẫn là phạm vi thông
lượng đỉnh

Thông lượng là tải
lưu lượng mà
luồng phương tiện
sẽ thêm vào mạng.

15


2.4.

Truyền video qua WiMAX

Để cung cấp dịch vụ IPTV thích hợp cho người dùng cuối, phần này mô tả kiến trúc
của IPTV qua WiMAX. Các nhà cung cấp IPTV phải có mạng IP thích hợp để đảm bảo
QoS ở cấp độ dịch vụ. Kiến trúc IPTV qua mạng WiMAX chia thành bốn hệ thống con:

Hình 2.1: TV di động qua cấu trúc WiMAX
Nội dung video: là hệ thống con đầu tiên trong hệ thống con này các máy chủ lưu trữ
nội dung video của bất kỳ loại phim và nguồn nội dung âm thanh nào. Các loại video khác
nhau lưu trữ nguồn video dưới dạng đài truyền hình quốc gia, đài truyền hình địa phương,
hoạt động truyền hình Internet và bất kỳ dịch vụ phát video nào khác trong tương lai. Nội
dung video được mã hóa video tốc độ bit thay đổi. Nội dung video được chuyển đến mạng
WiMAX thông qua mạng lõi phân phối nội dung dung lượng cao, khoảng cách xa.

Mạng lõi phân phối các luồng video từ tiêu đề đến mạng phân phối của nhà cung
cấp dịch vụ. Mạng phân phối đi từ phần cuối của mạng lõi đến bộ định tuyến tổng hợp,
nơi bắt đầu mạng truy cập.
Mạng truy cập cho phép người dùng kết nối với nhà cung cấp dịch vụ và cho phép
truy cập vào nội dung đa phương tiện. Yêu cầu đầu tiên của mạng truy nhập là có đủ băng
thơng để hỗ trợ nhiều kênh IPTV cho mỗi thuê bao, đồng thời nó cho phép các dịch vụ
khác (điện thoại và dữ liệu).
Cuối cùng, mạng khách hàng (máy thu di động) cho phép giao tiếp và trao đổi thông
tin giữa các máy tính và thiết bị được kết nối với các dịch vụ do nhà cung cấp dịch vụ
cung cấp.
Đánh giá hiệu suất chuyên sâu của WiMAX di động được thực hiện bằng cách sử dụng

điều chế và mã hóa thích ứng trong môi trường mô phỏng giống như thực của OPNET.
16


Thông số hiệu suất của WiMAX di động liên quan đến các sơ đồ mã hóa và điều chế khác
nhau. Hiệu suất của chúng đã được đánh giá về thông lượng trung bình, dữ liệu bị giảm
trung bình, giá trị MOS của ứng dụng thoại và mức sử dụng BW về mức sử dụng loạt dữ
liệu UL khi triển khai VoIP trên Mạng WiMAX. Họ đã quan sát thấy rằng sử dụng các sơ
đồ mã hóa và điều chế bậc thấp hơn, hệ thống cung cấp hiệu suất tốt hơn về thơng lượng,
giảm dữ liệu và MOS với chi phí sử dụng BW cao hơn.
Việc cung cấp IPTV qua WiMAX gồm những thách thức đối với các yêu cầu QoS.
Ngoài ra, việc truyền các dịch vụ IPTV thông qua công nghệ WiMAX và tác động tới các
tham số khác nhau trong mạng WiMAX khi triển khai dịch vụ này. Một bộ điều khiển
thông minh đã được thiết kế dựa trên logic mờ để phân tích các yêu cầu QoS để cung cấp
IPTV qua WiMAX. Ngoài ra, một bộ điều khiển thông minh dựa trên logic mờ được sử
dụng để phân tích ba tham số: jitter, tổn thất và độ trễ ảnh hưởng đến QoS, để cung cấp
dịch vụ IPTV. Mục đích là xác định giá trị tối đa của việc sử dụng liên kết giữa các liên
kết của mạng.
Ví dụ:
 Telagarapu và đồng nghiệp đã phân tích lớp vật lý của WiMAX với các kỹ thuật

điều chế khác nhau như BPSK, QPSK, QAM và so sánh điều chế QPSK có và
khơng có phương pháp sửa lỗi chuyển tiếp. Singh và đồng nghiệp cung cấp phân
tích tỷ lệ lỗi Bit với SNR và tỷ lệ lỗi khối với SNR đường cong sử dụng QPSK, 16
QAM và 64 QAM trong kênh AWGN với các tham số được phân tích cho các tỷ lệ
mã khác nhau. Người ta thấy rằng số lượng ký hiệu được truyền trên mỗi khối
càng lớn thì chất lượng truyền càng giảm.
 Rehman và đồng nghiệp đã sử dụng công cụ Simulink để đánh giá hệ thống
WiMAX dưới sự kết hợp khác nhau của điều chế kỹ thuật số và các kênh truyền
thông khác nhau AWGN và các kênh mờ dần. Cả bộ mã Reed-Solomon (RS) với

bộ mã chập với các mã định mức 1/2 và 2/3 trong mã hóa kênh FEC đều được tích
hợp trong hệ thống WiMAX.

17


Chương 3: Mơ hình và kết quả
3.1.

Mơ hình Mobile TV qua WiMAX

Hình 2.2: Mơ hình Mobile TV qua WiMAX
Cấu trúc liên kết mạng cho mạng tầng thử nghiệm của chúng tơi được đưa ra trong
Hình 2.2. Mơ hình được triển khai với WiMAX tế bào 7 lục giác với nhiều trạm thuê bao
trong phạm vi của một trạm gốc. Các trạm gốc được kết nối với mạng lõi bằng đường trục
IP. Đường trục IP được kết nối với đường trục máy chủ thơng qua cổng ASN-GW để hỗ
trợ tính di động trong mạng WiMAX. Cổng ASN-GW, đường trục IP và đường trục máy
chủ cùng đại diện cho mạng công ty cung cấp dịch vụ. Nút này (di động 5_1) di chuyển
dọc theo các quỹ đạo được chỉ ra bởi màu trắng xung quanh các ô. Các đường chấm hai
chiều màu xanh lục biểu thị các đường hầm đóng gói định tuyến chung (GRE). Các thuộc
tính phổ biến được sử dụng cho cấu hình mạng được nêu trong Bảng 5.
Bảng 4: chi tiết cấu hình mạng
Mạng
Bán kính
Số lượng trạm cơ sở
Số lượng trạm th bao
Mơ hình IP Backbone
Mơ hình máy chủ video
Mơ hình liên kết (BS-Backbone)
Mơ hình liên kết (Backbone-server Backbone)

Mơ hình lớp vật lý
Loại hình dịch vụ lưu lượng
Ứng dụng
Lịch trình
18


Bảng 5: Đặc điểm bộ giải mã video
Thông số
Bộ giải mã
Tỷ lệ nén khung hình
Kích thước khung hình tối thiểu (Byte)
Kích thước khung hình tối đa (Byte)
Kích thước khung hình trung bình (Byte)
Tốc độ khung hình cao nhất (Mbps)
Tốc độ khung hình trung bình (Mbps)
Tốc độ khung hình (fps)
Truyền video qua mạng không dây là một nhiệm vụ đầy thách thức. Điều này là do
yêu cầu băng thông cao và tính chất nhạy cảm với độ trễ của video hơn hầu hết các loại
ứng dụng khác. Video này được mã hóa bởi MPEG-4 phần 2, được lấy từ Đại học Bang
Arizona với độ phân giải khung hình 352 x 288 và tốc độ mã hóa là 25 fps. Bảng 6 cho
thấy tốc độ trung bình và cao nhất cho mã video này và chỉ phản ánh các khung hình
video. Các dấu vết mơ hình mơ phỏng được đề xuất của chúng tôi được điều khiển bằng
cách sử dụng các dấu vết video và âm thanh từ phim Ma trận III trong khi những dấu vết
này phản ánh kích thước khung hình riêng lẻ hơn là dữ liệu khung hình thực tế. Vì vậy,
cơng việc này cũng thêm khung âm thanh là 21,6.
3.2.

Kết quả

3.2.1.

Trường hợp 1: Nút di động với tốc độ khác nhau

Trường hợp này được nghiên cứu để xem tốc độ TV di động hoạt động như thế nào
bằng cách sử dụng các sơ đồ mã hóa và điều chế khác nhau do Mobile WiMAX cung cấp.
Điều này đánh giá các thông số hiệu suất, cụ thể là: giật gói, độ trễ gói E2E, sụt giảm dữ
liệu và thơng lượng của nút di động để chỉ ra tốc độ nào là tốt nhất cho Mobile TV. Tốc
độ của điện thoại di động được cung cấp theo km/h trong khi mơ hình mất đường và dịch
vụ lập lịch trình được giữ khơng đổi. Mơ hình suy hao đường dẫn được chọn làm không
gian trống và lớp dịch vụ như rtPS được xem xét.
Độ trễ gói tin trung bình và độ trễ E2E trung bình với điều chế cố định và thích ứng
được thể hiện trong Hình 3.1 (a) và (b). Hình 3.1 (a) cho thấy sự thay đổi trung bình của giật
đối với âm thanh/video Mobile TV qua mạng WiMAX di động cho các tốc độ khác nhau,
chất lượng video tốt nhất nếu độ giật bằng 0. Thang đo trục của Hình 3.1 (a) là thang đo log
vì kết quả biến thiên là rất nhỏ xung quanh 0. Như thể hiện trong Hình 3.1 (a), độ giật âm
thanh / video trung bình là xấp xỉ 0 đối với MCS và AMC cao hơn ở các tốc độ khác nhau,
khoảng 2,5753E-05 giây, trong khi các MCS khác như QPSK có mức jitter trung bình nhiều
hơn. Từ kết quả trong Hình 3.1 (a), quan sát thấy rằng WiMAX sử dụng MCS cao hơn (64
QAM 2/3, 64 QAM 3/4) và AMC (AMC-1, AMC-2) như một kỹ thuật điều chế cho jitter tốt
hơn so với với MCS khác (QPSK, 16 QAM). Độ trễ từ đầu cuối đến đầu cuối trung bình đối
với các tốc độ khác nhau trong MCS cho thấy trong Hình 3.1 (b), độ trễ
19